长货架期饮用型酸奶配方工艺的研究

2018-03-26刘媛廖萍李启明薛梅朱雅丽刘海燕张海涛

中国乳品工业 2018年1期

刘媛，廖萍，李启明，薛梅，朱雅丽，刘海燕，张海涛

（1.新希望乳业股份有限公司，成都610063；2.新希望双喜乳业（苏州）有限公司，江苏苏州215129）

0　引言

酸奶是美味、营养、健康的乳制品，不仅含有优质蛋白质、维生素、钙等营养物质，还具有一定的功能性，如预防肠道疾病、增强免疫功能等[1]。

现阶段市场上出现较多长货架期酸奶，既可常温储存运输，又不刺激肠胃，因此迅速赢得消费者青睐[2]。此类酸奶多采用“前配料”工艺，即将所有辅料一次性加入牛奶，再经过发酵、热处理等制成[3]。为了降低热处理的影响，需添加较多稳定剂保护蛋白，导致产品状态稠厚而不方便饮用[4-5]。本文对长货架期饮用型酸奶的配方工艺进行研究，采用“二次配料”工艺，即先发酵酸奶，保留部分稳定剂二次配料后，再与酸奶混合进行热处理[6]。该工艺可降低产品黏度而方便饮用，同时可延长产品货架期，从而推动长货架期酸奶发展。

1　实验

1.1　材料与试剂

鲜牛奶：来自新希望乳业自有牧场；浓缩乳清蛋白（WPC 30）、白砂糖、德式乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌：市售；琼脂、变性淀粉、高酯果胶：食品级，市售；碘酸钾标准溶液。

1.2　仪器与设备

UPT-Ⅱ-10T超纯水仪；TW-PB型巴氏水浴槽；RW 20型数显搅拌器；APV1000型均质机；INC 821C型恒温培养箱；PT-20T型微型管式杀菌机；LVDVE230型黏度计；BX 43型光学显微镜；T 5型电位滴定仪；FE20型pH计。

1.3　方法

1.3.1工艺流程

1.3.2操作要点

（1）将80%鲜牛奶升温至50℃，搅拌溶解WPC 30，静置水合30min；

（2）水合后继续升温至55～60℃，高剪溶解白砂糖、琼脂和变性淀粉；

（3）经均质（18～20 M Pa，55～60℃）、巴氏杀菌（95℃/5 min）后发酵，终点酸度为80°T时，搅拌破乳；

（4）使用10%RO水升温至80℃，高剪溶解高酯果胶，溶解完全后冷却至40℃以下，制得果胶溶液；

（5）将酸奶与果胶溶液混合，经均质后再杀菌，得到成品。

1.3.3变性淀粉添加工艺的确定

选取变性淀粉添加量为0.5%，分别在酸奶发酵前、发酵后（与高酯果胶混合，二次配料时）加入，经过75℃/30 s杀菌，在显微镜下观察两种不同添加方式的淀粉形态，按照表3的方法判定其状态。按照表1进行产品质构的感官评定，同时测定产品的黏度，确定其添加工艺。

1.3.4酸奶质构的优化

依次改变变性淀粉、高酯果胶、琼脂和WPC 30的添加量进行单因素试验，均按照表1进行质构感官评定，并测定产品黏度，最后根据单因素试验结果进行正交实验。

1.3.4.1变性淀粉添加量的影响

设定高酯果胶添加量为0.4%，琼脂添加量为0.15%，WPC 30添加量为1.5%，考察变性淀粉添加量分别为0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%对酸奶质构的影响[7]。

1.3.4.2高酯果胶添加量的影响

设定变性淀粉添加量为0.5%，琼脂添加量为0.15%，WPC 30添加量为1.5%，考察高酯果胶添加量分别为0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%对酸奶质构的影响[8]。

1.3.4.3琼脂添加量的影响

设定变性淀粉添加量为0.5%，高酯果胶添加量为0.4%，WPC 30添加量为1.5%，考察琼脂添加量分别为0.05%，0.10%，0.15%，0.20%和0.25%对酸奶质构的影响[9]。

1.3.4.4WPC 30添加量的影响

设定变性淀粉添加量为0.5%，高酯果胶添加量为0.4%，琼脂添加量为0.15%，WPC 30添加量分别为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%对酸奶质构的影响[10]。

1.3.5酸奶发酵温度的确定

按照正交试验优化后的结果，采用德式乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌的复配菌种分别在30，35，37，40℃和42℃条件下进行发酵，制作出的产品按照表2进行风味的感官评定。

1.3.6酸奶二次杀菌参数的确定

为了实验配方耐受的杀菌强度，设置二次杀菌的参数分别为75℃/30 s，80℃/30 s，90℃/30 s，95℃/30 s和100℃/30 s，分别按照表1和表2进行质构和风味的感官评定，测定产品的黏度，同时对产品进行微生物检测。

1.4　测定方法

（1）感官评定方法。邀请30名食品专业品评人员对产品质构和风味进行打分，满分为100分。酸奶质构的感官评定标准如表1所示，酸奶风味的感官评定标准如表2所示。

表1　酸奶质构的感官评定标准

表2　酸奶风味的感官评定标准

（2）淀粉状态判定方法。将酸奶按一定比例稀释，用浓度为0.1 m ol/L的碘液将其中的淀粉染成蓝紫色，在显微镜下观察其状态[11]，判定方法如表3所示。

表3　淀粉状态的判定方法

（3）酸奶黏度测定方法。采用S63号转子，设置转速为20 r/min，测定时间30 s，对样品进行黏度测定，每个样品平行测定3次，取平均值。

（4）酸奶酸度测定方法。称取10.0 g酸奶样品，加入20mL的RO水，采用电位滴定仪进行测定，每个样品平行测定3次，取平均值。

（5）酸奶pH值测定方法。在室温下，将pH计校正后，测定酸奶样品的pH值，每个样品平行测定3次，取平均值。

（6）酸奶乳酸菌数测定方法。按照GB 4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》进行。

（7）酸奶大肠菌群、霉菌和酵母测定方法。分别按照GB 4789.3-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》、GB 4789.15-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》进行。

1.5　酸奶的稳定性观察

采用优化的配方工艺制作出产品，将其分别在2～8℃和室温下保藏9个月和6个月，对其稳定性进行观察。

2　结果与分析

2.1　变性淀粉添加工艺的确定

变性淀粉是长货架期酸奶配方设计中常用的增稠稳定剂，具有良好的持水作用，能够在一定程度上防止酸奶货架期内析水的问题[7，12]。变性淀粉的溶胀效果，会直接影响到酸奶的质构和口感。在发酵前和发酵后添加淀粉的显微镜图分别如图1和图2所示，感官评分及黏度数据如图3所示。

图1　发酵前添加淀粉的显微镜图

图2 发酵后添加淀粉的显微镜图

图1中有较多的淀粉颗粒碎片，可以看出变性淀粉在发酵前添加，杀菌受热后已糊化，经均质后，淀粉颗粒部分破裂；图2中大部分淀粉颗粒较小、颜色较深，说明变性淀粉在发酵后时加入，75℃/30 s的杀菌强度并没有使其充分糊化。虽然发酵前添加变性淀粉，颗粒部分破裂，但与空白样（未添加变性淀粉）相比，其稠厚度和黏度有明显提高，细腻度基本不受影响；而发酵后添加变性淀粉对稠厚度改善并不明显。故选择发酵前添加变性淀粉。

图3　不同淀粉添加方式对酸奶质构的影响

2.2　酸奶质构优化结果

2.2.1变性淀粉添加量对酸奶质构的影响

感官评分及黏度如图4所示。由图4可以看出，变性淀粉添加量越高，酸奶黏度越大，当变性淀粉添加量为0.6%时，会使其稠厚度略高，倾倒不够流畅，而变性淀粉添加量为0.2%时，酸奶经过杀菌后有轻微粉质感，添加量为0.5%时，酸奶的质构最好。

图4　变性淀粉添加量对酸奶质构的影响

2.2.2高酯果胶添加量对酸奶质构的影响

高酯果胶在较低的pH值下能与酪蛋白所带正电荷发生静电作用，形成亲水性复合物，避免颗粒间的聚合作用，使酪蛋白胶束颗粒得以稳定地分散，对牛乳中蛋白质有保护作用，提高其热稳定性[13]。果胶还具有良好的胶溶效果、较小的增黏作用与怡人的口感[14]，是饮用型酸奶中的主要稳定剂。感官评分及黏度如图5所示。由图5可以看出，高酯果胶添加量越高，酸奶黏度越大，高酯果胶添加量为0.2%和0.3%时，酸奶经过杀菌后有不同程度的粉质感，添加量为0.6%时会使其稠厚度略高，倾倒时不够流畅，而添加量为0.5%时，酸奶质构最好，且果胶自身的柑橘味与酸奶的发酵滋气味结合较好。

图5　高酯果胶添加量对酸奶质构的影响

2.2.3琼脂添加量对酸奶质构的影响

琼脂在酸奶中的作用主要是增加稠厚度，提高蛋白的热稳定性，防止乳清析出[15]。感官评分及黏度如图6所示。由图6可以看出，琼脂添加量为0.05%时，酸奶经过杀菌后有轻微的粉质感，添加量为0.25%时，酸奶在室温下有轻微的凝胶现象，而添加量为0.15%时，酸奶质构最好，且不影响酸奶发酵滋气味。

图6　琼脂添加量对酸奶质构的影响

2.2.4WPC 30添加量对酸奶质构的影响

WPC 30是一种营养丰富的食品组分，广泛用以提升食品的质构和营养价值[10]，但其本身有乳清蛋白味，添加量过多会影响产品风味[16]。感官评分及黏度如图7所示。由图7可以看出，WPC 30添加量越高，酸奶黏度越大，稠厚度和细腻度的感官评分也呈现先上升后下降的趋势，3.0%的WPC添加量会使产品在杀菌后有轻微的粉质感，WPC 30添加量为2.0%，酸奶的质构最好，且无明显的乳清蛋白味。

图7　WPC30添加量对酸奶质构的影响

2.2.5正交试验

因素水平如表4所示。按照表1进行感官评定，以质构感官评分总分为判定标准，确定最佳组合。

表4　正交实验因素水平 %

表5　正交实验结果

由表5可以看出，影响酸奶质构的因素依次为C＞A＞B＞D，即琼脂添加量＞变性淀粉添加量＞高酯果胶添加量＞WPC 30添加量，长货架期饮用型酸奶最佳质构的配方组合为A3B3C2D2，即变性淀粉添加量为0.5%，高酯果胶添加量为0.5%，琼脂添加量为0.15%，WPC 30添加量为2%。

2.3　发酵温度对酸奶风味的影响

在不同的温度下发酵可能会产生不同的风味物质，从而影响酸奶的风味[17]。酸奶风味的感官评分如图8所示。由图8可以看出，发酵温度为30℃和35℃时，酸奶的发酵滋气味最好。但35℃发酵比30℃发酵所用的时间快约5 h，为提高生产效率，选择35℃为最终发酵温度。

图8　发酵温度对酸奶风味的影响

2.4　二次杀菌参数对酸奶质构和风味的影响

杀菌强度过高会造成酸奶蛋白质变性从而影响其细腻度，也会造成风味物质的损失。酸奶质构感官评分和黏度如图9所示，风味感官评分如图10所示，结果表明，采用75℃/30 s和80℃/30 s的杀菌参数，酸奶的细腻度较好，未出现蛋白变性造成的粉质感和凝块，当参数为90℃/30 s和95℃/30 s时，出现轻微的粉质感，而参数为100℃/30 s，蛋白明显变性，出现小凝块。酸奶的发酵滋气味随着杀菌温度的升高而明显减弱，75℃/30 s条件下杀菌的发酵滋气味最好。微生物检测结果如表6所示，可以看出5个杀菌参数均可使产品的乳酸菌数达到标准，大肠菌群、霉菌和酵母均＜1 CFU/mL，可以保证产品在货架期内品质稳定。综合以上结果，选择75℃/30 s作为二次杀菌的参数。

表6　杀菌后的微生物检测结果 /（CFU·mL-1）

2.5　稳定性观察结果

采用最佳配方工艺制作出的长货架期饮用型酸奶，分别在2～8℃下放置9个月和在室温下放置6个月后，pH、酸度和黏度无明显变化，未出现明显的脂肪上浮，观察末期有轻微的析水分层和沉淀，但仍保持细腻的口感，未出现不良风味，且微生物检测达到要求。观察结果详见表7、表8和表9。

3　结论

本文首先研究了变性淀粉在“二次配料”工艺生产长货架期饮用型酸奶中的添加方式，变性淀粉、高酯果胶、琼脂和WPC 30的添加量对长货架期饮用型酸奶质构的影响，并采用正交试验确定了最佳组合，最后确定了酸奶的发酵温度和二次杀菌参数。结果表明，变性淀粉在发酵前加入且添加量为0.5%，琼脂添加量为0.15%，WPC 30添加量为2%，发酵温度为35℃，高酯果胶在发酵后加入且添加量为0.5%，二次杀菌参数为75℃/30 s。依照上述工艺制作出的长货架期饮用型酸奶状态细腻，杀菌后无明显的粉质感和凝块，可均匀流畅地倾倒出，发酵滋气味饱满，无不良滋气味，分别在2～8℃下放置9个月和在室温下放置6个月后，仍能基本保持稳定的状态及口感。

本研究采用“二次配料”工艺制作的长货架期饮用型酸奶，解决了市面上常见的长货架期酸奶口感黏稠、流动性较差的问题，可以直接畅饮。此配方“二次配料”工艺的用水量明显低于其他较黏稠的胶体用水需求，满足GB19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》中对风味发酵乳的牛奶含量＞80%的要求，不仅在科研学术上是一个创新，同时在市场上也是空缺，具有较大的市场潜力。