蛋白质强化对搅拌型酸奶品质特性的影响

蔡 蕊，宋春花，李汴生,*，阮 征

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640；2.安利(中国)日用品有限公司，广东 广州 510730)

蛋白质强化对搅拌型酸奶品质特性的影响

蔡 蕊1，宋春花2，李汴生1,*，阮 征1

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640；2.安利(中国)日用品有限公司，广东 广州 510730)

为了研究蛋白质强化对搅拌型酸奶品质特性的影响，以脱脂奶粉(SMP)和乳清浓缩蛋白-80(WPC-80)作为蛋白源，研究了强化不同种类及不同含量(2.7%、3.1%、3.5%、3.9%)的蛋白质强化对搅拌型酸奶感官品质、黏度和持水性的影响。结果表明：用SMP和WPC-80强化原料乳的蛋白质均可提高搅拌型酸奶的感官品质、黏度和持水性；比较同种蛋白源、不同蛋白质强化水平制得的搅拌型酸奶，其组织状态变化明显，风味稍有变化，色泽保持不变；酸奶的黏度和持水性都随蛋白质水平的上升而显著提高。SMP强化蛋白质含量至2.7%时，酸奶的感官品质最好；WPC-80含量则在3.5%时，酸奶的感官品质最好。同一蛋白质水平、不同强化蛋白相比较，WPC-80强化酸奶比SMP有更好的感官品质和更高的持水性，而SMP强化则得到更高的黏度值；从感官评定的黏稠度得分和测得的黏度值对比得出，搅拌型酸奶的黏度并不是越高越好，最佳黏度值在537～712mPa·s之间。实验中搅拌型酸奶的最佳蛋白强化配方为WPC-80强化蛋白质含量3.5%。

酸奶；蛋白质强化；感官品质；黏度；持水性

酸奶是一个具有牛奶所有优点的食品体系，以其独有的风味、营养价值和对人体的特殊保健功能而日益受到重视。目前酸奶中蛋白质的含量是评价酸奶营养价值的重要指标，同时良好的外观、口感和组织状态也是市场的需求。

乳清析出、凝乳不结实是各类型酸奶中普遍存在的物理缺陷之一，Lucey等[1-2]研究了乳蛋白凝胶的结构和物理性质，指出乳清析出可能和酸奶的蛋白凝胶有很大关系。牛龙江等[3]报道酸奶在贮存中也存在一系列问题，控制酸奶后发酵延长货架期需要解决酸奶等发酵乳的一些性能，诸如黏度、乳清分离等，很大程度上取决于乳固体的组成和含量，增加非脂乳固体中蛋白质会改善酸奶等发酵乳的质构和口感。Ozer等[4]报道浓缩酸奶的流变学特性在很大程度上取决于蛋白质的浓度及膜处理过程中机械搅拌的强度，电镜结果表明高蛋白质含量的样品要比低蛋白质含量的样品有着更紧密的结构，蛋白质质量分数高，乳清洗出减少。Schkoda等[5]报道蛋白质的含量越高，凝胶网络结构越好。因此，对搅拌型酸奶进行蛋白质强化，可以更好地满足消费者对产品营养和健康、外观、口感、组织状态的需求。

脱脂奶粉(SMP)由于具有高营养、低热量的特点，是酸奶生产中常用的强化蛋白质的原料之一，乳清浓缩蛋白(WPC)具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点，有很高的营养价值和生物学效价，被营养学界誉为“蛋白质之王”[6]。此外，它具有胶凝性、乳化性、持水性，可降低脂肪含量，降低热量，增强酸乳的胶凝能力和强度，还具有较强的缓冲能力，在酸奶的生产中能明显减缓酸奶pH值下降和酸度升高的速度，并且成本较低，因此生产中常用来部分代替SMP强化酸奶中的蛋白质，二者作为营养强化剂和组织改良剂添加到酸奶中，可显著提高产品的营养价值和品质特性[3,7-10]。Puvanenthiran等[11]研究指出增加酸奶中WPC的含量，可以增大凝胶强度，降低乳清析出，同时降低黏度值。但是，强化蛋白质改善酸奶的品质并不是含量越高越好，Mistry等[12]用同一种蛋白源强化酸奶中的蛋白质，当蛋白质含量超过5.6%时凝胶过硬，并出现收缩膜，感官品质也有一定程度的降低。

本实验选择SMP和WPC-80作为强化蛋白源，添加到牛奶基料中，讨论强化不同种类及不同水平的蛋白质对搅拌型酸奶品质特性的影响，旨在对酸奶生产加工提供技术支撑，以期最大程度提高酸奶品质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菌种为复合冻干菌种(DVS一次性直投菌种，保加利亚乳杆菌＋嗜热链球菌) Hansen公司；全脂奶粉(whole milk powder，WMP)、脱脂奶粉(skim milk powder，SMP)、乳清浓缩蛋白-80(whey protein concentrate-80，WPC-80) 新西兰恒天然有限公司；白砂糖(一级) 广西贵港甘化股份有限公司。

1.2 仪器与设备

RM180 Rheomat黏度计 德国Mettler公司；APVG1000均质机 丹麦APV公司；SHP-150培养箱 上海精宏仪器厂；DETA 320 pH计 Mettler-Toledo仪器(上海)有限公司；GL-16G-II高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 搅拌型酸奶的制作工艺

全脂奶粉加脱脂奶粉或乳清浓缩蛋白→加9g/100g蔗糖→水化(40～50℃，30～60min)预热(65～70℃)→均质(65～70℃，15～20MPa)→杀菌(95～98℃，5min)→冷却至43℃→接种→发酵(43℃)→速冷(10～20℃)→搅拌→产品分装→10℃贮存

1.3.2 蛋白质强化水平的设计

本实验中的对照样是根据GB 2746—1999《酸牛乳》的要求，用全脂奶粉标准化至复原乳的蛋白质含量2.3%(质量分数，后同)，脂肪含量2.5%。其他样品分别用SMP和WPC-80强化至蛋白质含量为2.7%、3.1%、3.5%、3.9%，而脂肪的含量不变，前者分别编号为S1、S2、S3、S4，后者分别编号为W1、W2、W3、W4。表1、2分别列出了强化脱脂奶粉和乳清浓缩蛋白的配方设计。

表1 强化脱脂奶粉蛋白配方设计Table 1 Formula design for protein fortification with SMP %

表2 强化乳清浓缩蛋白配方设计Table 2 Formula design for protein fortification with WPC-80%

1.3.3 酸奶贮藏期间黏度变化的测定

将搅拌型酸奶样品在4℃贮藏，分别于第5天和第25天测定黏度值的变化。

1.3.4 酸奶的感官评定[13-14]

由5名从事乳制品行业的专业人员参加感官评定，从色泽(10分)、组织状态(50分)、风味(40分)三个方面进行评定，并对组织状态中的黏稠度(20分)做单独评定。

1.3.5 酸奶的流变学黏度测定

样品搅拌冷却至10℃后，用METTLER RM180黏度计进行测量，采用2号转子，转速64r/min，时间10s，测定温度9～11℃，重复测定3次。

1.3.6 酸奶的持水率(WHC)测定[8,15]

用GL-16G-II型高速冷冻离心机测量搅拌型酸奶的保持水分的能力。称约8g酸奶样品放入离心管中，10℃，483×g离心10min，静置10min后除去析出乳清并称质量。

式中：m0为待离心酸奶样品的质量/g；m1为酸奶样品离心并除去乳清后的质量/g。1.3.7 乳成分的测定

蛋白质含量的测定：GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法[16]；乳糖含量的测定：GB 5413.5—2010《婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定》[17]；脂肪含量的测定：GB/T 5009.46—2003《乳与乳制品卫生标准的分析方法》中的盖勃氏法[18]；非脂乳固体含量的测定：GB/T 5009.46—2003《乳与乳制品卫生标准的分析方法》[19]。

2 结果与分析

2.1 蛋白质强化的搅拌型酸奶化学组成

酸奶的外观和组织状态是很重要的，它与以下因素有关：总固体、蛋白质含量、蛋白质种类、增稠剂或稳定剂的种类、工艺条件以及发酵剂菌种产生的细胞外水化合物等。表3显示出各个酸奶样品中蛋白质、脂肪、乳固体、非脂乳固体、乳糖及干物质的含量。

表3 不同蛋白质强化的搅拌型酸奶样品化学组成Table 3 Chemical composition of stirred yogurt fortified with proteins from different sources %

2.2 蛋白质强化对搅拌型酸奶感官品质的影响

图1 不同蛋白质强化对搅拌型酸奶感官品质的影响Fig.1 Effects of SMP addition and WPC-80 addition on sensory quality of stirred yogurt

采用SMP和WPC-80强化蛋白质后，酸奶的感官品质变化如图1。可以看出，SMP和WPC-80强化蛋白质都可以明显提高搅拌型酸奶的感官品质，其中组织状态变化显著，风味略有变化，色泽保持不变。酸奶的质构与很多因素有关，如总固形物含量，蛋白质含量、类型以及添加的增稠剂和稳定剂的浓度和种类等，但在很大程度上取决于非脂乳固体的组成和含量，增加非脂乳固体中蛋白质的含量可以改善酸奶的质构和口感[3]。

比较同种强化蛋白、不同蛋白质强化水平的搅拌型酸奶的感官评定结果可发现，SMP强化蛋白质含量至2.7%时(S1)，酸奶的组织细腻、凝块细小、均匀滑爽，无气泡、无乳清析出，酸甜适度、发酵香味和奶香味浓厚，感官品质最好，但随着添加量的增加，酸奶的感官品质开始下降，组织略显粗糙，出现凝块、不均匀现象，并有少量乳清析出，风味的改善也越来越不明显。WPC-80强化蛋白质时，酸奶的组织状态随着蛋白质水平的提高显著改善，蛋白质含量水平为3.5%时(W3)，酸奶的组织状态得分最高，随着添加量的增加，得分稍有下降，风味则随着蛋白质水平的提高而增强，但是改善的幅度较小。比较相同蛋白质强化水平、不同强化蛋白的搅拌型酸奶的感官评定总分(表4)可以发现，虽然蛋白质强化均可提高酸奶的感官评定总分，但两者变化规律不同。只在蛋白质含量为2.7%时，SMP强化酸奶的感官品质评分高于WPC强化酸奶，而在其他蛋白质含量时，WPC强化酸奶的感官品质评分高于SMP强化酸奶。Modler等[20]和Kucukcetin[21]曾报道过相似的研究结果。这可能与乳蛋白质的化学特性有关，SMP中蛋白质主要是酪蛋白，从分子质量到蛋白质的空间结构和乳清蛋白都有很大差别。此外，乳清蛋白中的β-乳球蛋白具有很好的凝胶特性，有利于酸奶形成凝胶，减少乳清析出，这些因素都可能影响搅拌型酸奶的感官品质。

表4 蛋白质强化搅拌型酸奶感官评定Table 4 Comprehensive sensory evaluation and perceived viscosity of stirred yogurt with added SMP or WPC-80

2.3 蛋白质强化对搅拌型酸奶黏度、持水性的影响

图2 不同蛋白质强化对搅拌型酸奶黏度、持水性的影响Fig.2 Effects of SMP addition and WPC-80 addition on viscosity and WHC of stirred yogurt

蛋白质强化对搅拌型酸奶黏度、持水性的影响结果见图2。可以看出，SMP和WPC-80强化蛋白质都可提高酸奶的黏度和持水性，同种强化蛋白，随着蛋白质含量的提高，酸奶的黏度值明显提高，持水率也逐步上升。可见增加乳固体含量，特别是非脂乳固体中蛋白质含量对成品的黏度有明显地影响，这是因为蛋白质和乳糖的增加有利于酸奶的水合作用，可增加酸奶的黏稠度[22]。同一蛋白质水平下，用SMP强化的酸奶比WPC-80强化具有更高的黏度值。Cho等[23]曾报道过相似的研究结果。但也有不同的研究报道，Remeuf等[15]报道用WPC强化的酸奶比用SMP强化有较高的黏度；Guinee等[24]报道在蛋白质含量水平约为7.5%时，用SMP或WPC强化酸奶获得同样的黏度。根据Puvanenthiran等[11]报道，在文献中这些结果之间的差异与WPC在准备过程中的变化有关，这些变化能强烈影响它们的功能；Guinee等[24]报道，给定一蛋白质水平，WPC对酸奶流变特性的影响依赖于WPC的蛋白质水平。此外，乳清蛋白强化具有更高的黏度值还可能由于乳清蛋白在酸性溶液中也能溶解，故发酵产酸后乳清蛋白不凝固。有研究表明，酸奶的凝胶特性与乳蛋白体系的流变特性有关[25]，尤其与β-乳球蛋白的凝胶特性有关，其作用机理有待进一步研究[26]。相反，同一蛋白质水平下，用WPC-80强化的酸奶比SMP强化具有更高的持水性。这可能是因为用WPC-80强化的牛奶基料制成的酸奶的溶剂化作用比用SMP强化的更强。从机理上看，乳清蛋白的等电点为5.2，用SMP强化酸奶的蛋白质中以酪蛋白为主等电点为4.7，二者均高于酸奶的等电点约4.3，但是乳清蛋白的等电点略高于酪蛋白，因此WPC-80强化酸奶应包含相对较多数量的正离子乳清蛋白，蛋白矩阵有较高的水黏合能力，从而具有更强的溶剂化作用。

2.4 搅拌型酸奶黏稠度感官评定与流变学黏度之间的关系

图3 搅拌型酸奶黏稠度感官评定与流变学黏度之间的关系Fig.3 Perceived and instrumentally measured viscosity values of stirred yogurt with added SMP or WPC-80

从图3可知，搅拌型酸奶的流变学黏度值并不是越高越好，当然也不能太低，是有一个最佳范围，S1、S2、W2、W3样品的黏稠度感官得分较高，从而得出搅拌型酸奶的最佳黏度值范围是在537～712mPa·s之间。这说明搅拌型酸奶黏稠度的感官评定得分与仪器流变学分析结果间存在一定程度的相关性，为改进搅拌型酸奶的质地、风味、贮存性和新产品设计提供了依据和新的切入点。

2.5 不同蛋白质强化的搅拌型酸奶在贮藏过程中黏度的变化

图4 搅拌型酸奶在贮藏过程中黏度的变化Fig.4 Changes of stirred yogurt viscosity during storage

如图4所示，搅拌型酸奶在4℃条件下储存5d至25d，黏度变化并不显著，不同种类的蛋白质强化的搅拌型酸奶黏度均没有明显下降现象。黏度是评定酸奶质量的一个重要指标，单从黏度这一指标来看，SMP和WPC-80强化搅拌型酸奶对其贮藏特性均有积极影响。

3 结 论

3.1 SMP和WPC-80强化蛋白质都可以明显提高搅拌型酸奶的感官品质、黏度和持水性，感官评定中组织状态变化明显、风味稍有变化、色泽保持不变。

3.2 同种蛋白源、不同蛋白质水平，搅拌型酸奶的感官评定结果不同。SMP强化蛋白质水平至2.7%时感官品质最好，添加量继续增加感官品质下降，WPC-80则随着蛋白质水平提高到3.5%时感官品质最好，黏度和持水性都随蛋白质水平的上升而显著提高。

3.3 同一蛋白质水平、不同强化蛋白相比较，WPC-80强化酸奶比SMP强化有更好的感官品质和更高的持水性，而SMP强化则得到更高的黏度值。

3.4 搅拌型酸奶的感官评定与仪器流变学分析结果间存在相关性，最佳黏度值在537～712mPa·s之间。因此，企业生产搅拌型酸奶的最佳配方为WPC-80强化蛋白质水平至3.5%，此时酸奶的感官品质得到明显改善，并具有合适的黏度值和较高的持水性。

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Effect of Protein Fortification on Texture Quality of Stirred Yogurt

CAI Rui1，SONG Chun-hua2，LI Bian-sheng1,*，RUAN Zheng1
(1. College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China；2. Amway (China) Co. Ltd., Guangzhou 510730, China)

The aim of this work was to study the effect of milk protein fortification on the sensory quality, viscosity and water holding capacity (WHC) of stirred yogurt, where reconstituted milk was fortified with skim milk powder (SMP) or whey protein concentrate (WPC-80) to different protein contents of 2.7%, 3.1%, 3.5% and 3.9%, respectively. The results showed that the quality,viscosity and WHC of stirred yogurt were significantly improved after protein fortification with SMP or WPC-80. Stirred yogurts fortified with different levels of SMP showed an obvious difference in texture, a slight difference in flavor, and no difference in color.Identical results were found for fortification with different levels of WPC-80. In addition, the viscosity and WHC of yogurt were both dramatically elevated as the fortification level increased. Protein fortification with SMP at 2.7% provided the best sensory quality of yogurt, and the amount of WPC-80 addition for the best sensory quality of yogurt was 3.5%. WPC-80 was more beneficial to the sensory quality and WHC of yogurt than SMP at the same fortification levels, while SMP fortification provided higher viscosity. Based on a comparison between perceived and instrumentally measured viscosity values, stirred yoghurt with higher viscosity did not necessarily have better quality, and the best viscosity was between 537 mPa·s and 712 mPa·s. It can be concluded from this study that the best protein fortification protocol for stirred yoghurt is adding WPC-80 at 3.5%.

yogurt；protein fortification；sensory quality；viscosity；water holding capacity

TS252.54

A

1002-6630(2011)05-0132-05

2010-07-14

国家“863”计划重点项目(2007AA100405)

蔡蕊(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为食品加工与保藏。E-mail：cairui87@126.com

*通信作者：李汴生(1962—)，男，教授，博士，研究方向为食品加工与保藏。E-mail：febshli@scut.edu.cn