水牛奶奶油冰淇淋的研制

赵叶，李渊，赵存朝,2，陶亮,2，盛军，田洋,

（1.云南农业大学 食品科学技术学院，昆明650201；2.食药同源资源开发与利用教育部工程研究中心，昆明650201；3.云南省生物大数据重点实验室，昆明650201）

0 引 言

水牛是我国南方的一大特色物种资源，分布在十多个省区，其中最具代表性的为广西和云南，其水牛奶产量和品质均较高。水牛奶营养价值很高，除乳糖外，其总固形物、脂肪、蛋白、灰分含量均高于黑白花牛奶和人奶。如水牛奶的总固形物分别是牛奶和人奶的1.67、1.64倍；脂肪含量是2.10、2.08倍；蛋白质含量是1.60、3.68倍[1-2]，水牛奶中氨基酸组成全面，特别是必需氨基酸含量丰富[3-4]，另外还含有矿物质、维生素、含氮化合物、色素、酶以及含量较少的其它活性物质[5]。针对水牛奶较高的总固体含量、脂肪、蛋白质、钙胶体及较大尺寸的酪蛋白胶束等特点[6]，国内对其进行了相应的研究，如赵琼[7]、陶亮[8]等人利用水牛奶的高蛋白、酪蛋白胶束较大的特点研制了水牛奶乳饼，得到的水牛奶乳饼的感官质量和成品率都很高。唐艳[9]、施娅楠[10]等人利用水牛奶高蛋白、高脂肪、高钙的特点开发了奶味醇香、口感独特的水牛奶发酵乳。目前市场上水牛乳制品品种单调，精深加工不足，资源利用低，水牛奶产业发展较缓慢。

冰淇淋是以饮用水、乳品、蛋品等为主要原辅料，加入香精、稳定剂等食品添加剂，经混合、灭菌、均质、冷却、老化、冻结、等工艺制成的体积膨胀的冷冻饮品[11]。目前，冰淇淋市场快速发展，消费者对冰淇淋的需求不断增加，同时对冰淇淋品类的多样化提出了更高的要求，新型营养健康的原料成为研究重点。水牛奶干物质含量高、脂肪球大、蛋白质胶束尺寸大，使水牛奶乳化能力较强，比较容易分离稀奶油和搅拌奶油，且奶油的风味和品质较佳[12]。本研究立足云南特色水牛奶资源，以水牛奶奶油为主要原料，通过工艺、配方的优化，开发一款清爽细腻、奶香浓郁的冰淇淋新产品，进一步增加冰淇淋种类，提升营养价值，同时为水牛奶深加工产品开发提供一定的参考，促进水牛奶产业发展。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

雀巢全脂乳粉，双城雀巢有限公司；稳定剂（MPC-70）、蛋黄粉，江苏先卓食品科技股份有限公司；复配增稠剂，济南泉康食品配料有限公司；水牛奶奶油，腾冲艾艾乳业；白砂糖，市售。

WT20002电子天平，杭州万特衡器有限公司；HJJ-6水浴恒温电动搅拌器，常州华奥仪器制造有限公司；GYB60-6S高压均质机，上海东华高压均质机厂；BQL-220冰淇淋机，广州旭众食品机械有限公司。

1.2 方法

1.2.1工艺流程

1.2.2操作要点

（1）原料处理：奶粉，加温水将奶粉还原成奶；奶油，切成小块；砂糖，用适量的水，加热溶解配成糖浆，并经100目筛过滤；蛋黄粉，先与加热至50℃的奶油混合，并搅拌使之均匀分散在油脂中；乳化稳定剂，配制成10%溶液后加入。

（2）混合料配制：将还原奶加热到60℃，边加热边加入蛋黄粉，溶解后加入白砂糖搅拌，趁热加入其他辅料（浓缩蛋白粉、复配增稠剂、MPC-70），同时再加入稀奶油最后以水或牛乳作容量调整，混合溶解时的温度通常为40～50℃，并不停地搅拌。

（3）均质：分两次均质，温度为65～70℃，压力为16～18 MPa，使冰淇淋的口感更加细腻。

（4）杀菌：杀菌条件一般为83～87℃，15～30 s。

（5）冷却：应迅速冷却至5℃，冷却的目的和作用在于迅速降低料温，防止脂肪上浮；冷却温度不宜过低(不能低于0℃)，否则易使混合料产生冰晶，影响冰淇淋质量，料温过高会影响香味。

（6）老化（成熟）：2～5℃的低温下冷藏8～12 h，进一步提高混合料的稳定性和黏度。有利于凝冻时膨胀率的提高。

（7）凝冻：将老化好的物料放入冰淇淋机中搅拌,使空气混入。温度降到-2℃时进行灌装硬化[13]。

（8）灌装：凝冻后的冰淇淋必须立即成型灌装(和硬化)，以满足贮藏和销售的需要。

（9）成品：凝冻后的冰淇淋必须立即成型灌装(和硬化)，以满足贮藏和销售的需要。

1.2.2.1单因素试验设计

设定水牛奶奶油冰淇淋的基础配方奶粉的添加量为160 g、鸡蛋黄的添加量为6 g、浓缩牛奶蛋白粉14 g、白砂糖240 g、复配增稠剂14 g、水牛奶奶油400 g，分别研究奶粉添加量（120～200 g），鸡蛋黄的添加量（4～12 g）、浓缩牛奶蛋白粉的添加量（10～18 g）、白砂糖的添加量（200～280 g）、复配增稠剂（10～18 g）、水牛奶奶油（300～500 g）对水牛奶奶油冰淇淋感官评分的影响。

1.2.2.2二次通用旋转组合设计

在单因素试验的基础上，采用3因素5水平二次通用旋转试验设计，确定水牛奶奶油冰淇淋的最佳配方。

1.2.3产品质量评价

1.2.3.1感官评价

根据GB T 31114-2014[14]中的相关方法对水牛奶奶油冰淇淋的感官性能进行评定，感官评分表如表1所示。

1.2.3.2水牛奶冰淇淋理化及卫生指标测定

蛋白质按GB/T 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》进行测定；脂肪含量按GB/T 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》进行测定；大肠菌群按GB/T 4789.21-2003《食品微生物学检验冷冻饮品饮料检验》进行测定。

1.3 数据处理与分析

实验数据运用Excel 2013进行整理，利用二次通用旋转（DPS）组合设计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1奶粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

在冰淇淋的制作过程中，奶粉添加量的多少对冰淇淋的口感和滋味影响较大。图1可见，感官评分呈先上升后下降的趋势，当奶粉添加量为160 g时，水牛奶冰淇淋的感官品质最好，产品口感细腻，风味适中。奶粉添加量过低，产品乳脂香气不明显。添加过高，奶香味过浓，有腻感，降低感官评分。

图1 奶粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

2.1.2水牛奶奶油添加量对水牛奶冰淇淋感官品质的影响

水牛奶脂肪含量高，脂肪在混合料中的分散性，提高了乳状液的稳定性，有助于空气混入，提高膨胀率[15]，将其加入冰淇淋中，可改善冰淇淋的稳定性。水牛奶非脂固形物(SNF)中较高的蛋白含量，有助于使冰棋淋更致密、平滑，并可防止出现松散和粗糙的质地，可使冰棋淋的质地更好[14]。从图2可见，当水牛奶奶油添加量为400 g时得分达到最高，口感细腻，形体完整。奶油是冰淇淋的乳脂肪来源，保证冰淇淋的润滑感和芳香[16]。奶油含量过低，抗融性差，没有冰淇淋特有的芳香。但随着添加量进一步的增加，奶味过重，冰淇淋组织产生泡沫，影响口感。

图2 水牛奶奶油添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

2.1.3蛋黄粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

在冰淇淋中广泛地使用蛋黄粉来保持凝冻搅拌的质量。蛋品对油脂和水有很强的亲和力，不仅能提高营养价值，改善其结构、组织状态，而且还能产生好的风味，被广泛应用于食品中[17]。从图3可见，当鸡蛋黄添加量为10 g时得感官分达到最高，水牛奶奶油冰淇淋的感官品质最好；蛋黄中的卵磷脂是天然的乳化剂，能使冰淇淋形成永久性的乳化能力，适量的蛋粉不仅能提高营养价值，还可使成品具有细腻的“质”和优良的“体”。添加量不足，口感粗糙。但添加过多的蛋黄粉，颜色发生少量褐变，且有蛋腥味。

图3 蛋黄粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

2.1.4复配增稠剂对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

增稠剂可以提高食品的黏度、保持体系相对稳定的亲水性物质，在食品体系中起到了增稠、胶凝、保水等作用[18]，赋予食品黏润的口感。从图4可见，当复配增稠剂添加量为14 g时得分值达到最高。适量的增稠剂能，改善黏度，增强稳定性，使组织均匀，口感细腻，形状较佳。稳定剂能避免冰淇淋中出现大块结晶,可以有效保证冰淇淋的品质[17]。若添加量不足,易生成冰晶,口感粗糙，降低冰淇淋的品质。添加量过多，过于黏稠，口感黏糯。

图4 复配增稠剂添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

2.1.5白砂糖添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

白砂糖主要保证冰淇淋的甜味，若其含量过低，则会使得冰淇淋甜味不足，膨胀率降低，影响产品品质。从图5可看出，当白砂糖添加量为240 g时得分达到最高，甜而不腻，水牛奶奶油冰淇淋的感官品质最好。添加量过高，冰淇淋过甜，有甜腻感，影响滋味。添加量过低，甜味不足。

2.1.6浓缩蛋白粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

蛋白具有一定的起泡性和乳化性，对冰淇淋的膨胀率及凝固稳定性具有重要影响[19]。Pandiyan[20]等将乳清浓缩蛋白加入到冰淇淋中，降低了冰淇淋的融化率。图6可见，当浓缩蛋白粉添加量为14 g时得分值达到最高，水牛奶奶油冰淇淋的感官品质最好，形状较佳，口感润滑。但随着其进一步的增加，膨胀率下降，品质变差。

图5 白砂糖量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

图6 浓缩蛋白粉添加量对水牛奶奶油冰淇淋感官品质的影响

2.2 二次通用旋转试验

2.2.1二次通用旋转试验设计

在单因素试验的基础上，奶粉添加量、白糖添加量和水牛奶奶油添加量3个因素，采用二次通用旋转试验设计，进行3因素5水平试验，试验因素水平见表2。

表2 二次通用旋转因素水平表

2.2.2数学模型的建立与检验

二次通用旋转试验方案及结果见表3。利用DPS软件对试验结果进行分析，得到二次回归模型为：Y=78.53798+3.68112X1+1.70243X2+4.41000X3-3.13216X12-3.18519X22-2.49577X32-0.42500X1X2-0.22500X1X3-0.87500X2X3

根据试验结果进行方差分析。由表4可知，该回归模型达到显著水平（p=0.0036＜0.05），失拟检验不显著（p=0.3405＞0.05）说明方程与实际情况拟合良好，能够反映奶粉添加量与白砂糖添加量、稀奶油添加量的关系。

2.2.3变量轮换直接寻优

根据已建立的数学模型，在-1.682≤Xi≤1.682（i＝1，2，3）范围内，每个因素取5个水平（±1.682，±1，0），对53=125个方案进行统计寻优，在试验范围内可得感官评分的最高值为83.7分，此时各因素取值为：X1＝0，X2=0，X3＝0，对应着奶粉添加量160 g、白砂糖添加量240 g、水牛奶奶油添加量400 g。

表3 二次通用旋转试验方案及结果

表4 回归方程方差分析表

2.2.4频率分析及统计寻优

对不同设计水平下的组合进行模拟试验，以均值83.7为临界值，各变量取值的频率分布见表5。

由表5可以看出，在95%的置信区间水牛奶奶油感官评价含量大于83.7的优化方案为：奶粉添加量170.86 g、白砂糖添加量234.06 g、稀奶油添加量432.3 g。为了贴近实际情况，可将优化方案定为：奶粉添加量160 g、白砂糖添加量240 g、水牛奶奶油添加量400 g。对研究中的工艺配方进行百分率换算为奶粉、水牛奶奶油、蛋黄粉、复配增稠剂、白砂糖、浓缩牛奶蛋白粉分别为19.1%、47.7%、1.2%、1.7%、28.6%、1.7%。

表5 优化提取方案中X i取值频率分布表

2.3 水牛奶奶油冰淇淋理化及卫生指标测定结果

水牛奶冰淇淋理化指标的检测是依据GB T 31114-2014《食品安全国家标准冷冻饮品冰淇淋》中规定的标准。由表6的结果可知，水牛奶冰淇淋的理化指标：蛋白质为2.3±0.16(g／100g)、脂肪含量为5.4±0.37(g／100g)，大 肠 菌 群 为3±0.18（MPN/100mL），均符合国家标准。

表6 水牛奶奶油理化测定标准及卫生指标

3 结 论

通过单因素试验、结合二次通用旋转组合设计优化以及感官评分确定了水牛奶奶油冰淇淋最佳工艺配方：奶粉19.1%，水牛奶奶油47.7%，鸡蛋黄1.2%，复配增稠剂1.7%，白砂糖28.6%，浓缩牛奶蛋白粉1.7%，在此配方下得到一款奶香味浓郁，清爽不油腻、组织状态良好、具有较好膨胀率的水牛奶奶油冰淇淋，感官评分为83.7分，且理化和微生物指标均符合相关标准要求，是一款营养丰富、品质较佳的新产品。开发水牛奶奶油冰淇淋扩充了冰淇淋的种类，同时为水牛奶深加工产品开发提供新思路，对促进水牛奶产业的发展具有一定的意义。