高蛋白无添加风味发酵乳的研制

李海燕，乔成亚，刘振民，梅芳

1.光明乳业股份有限公司乳业研究院华北研究所（北京 101300）；2.乳业生物技术国家重点实验室上海乳业生物工程技术研究中心（上海 200436）

风味发酵乳是酸奶的主要品类，其加工工艺通常为以80%以上生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、发酵等工艺制成。酸奶中含有较高数量的活性乳酸菌，且含有优质牛乳蛋白，受到越来越多消费者的关注。牛乳中蛋白质种类较多，主要有酪蛋白（Casein）和乳清蛋白（Whey protein），其次为乳白蛋白、乳球蛋白及其他多肽。酪蛋白约占乳蛋白质的80%，酪蛋白对于酸奶的凝乳结构具有重要作用。乳蛋白在生长和免疫方面也具有重要的作用，乳清蛋白中所含的氨基酸成份，例如谷氨酰胺、支链氨基酸还具有促进生长激素释放的作用，从而促进肌肉合成，防止肌肉损耗、降低骨骼中的矿物质流失和骨折的风险。目前市场上的风味发酵乳产品，蛋白质含量不高，通常在2.5%~3.0%之间，且大部分含有稳定剂或增稠剂。因此，开发高蛋白且不含食品添加剂的风味发酵乳具有重要意义。

试验通过在牛乳中添加乳清蛋白、浓缩牛奶蛋白、稀奶油等食品原料，筛选适宜的乳酸菌发酵剂，研制出口感浓厚、营养价值较高、富含活性乳酸菌且不含食品添加剂的高蛋白风味发酵乳。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生牛乳（光明自有牧场）；乳清蛋白WPC30（蛋白质含量30%，上海泛亚乳品有限公司）；浓缩牛奶蛋白MPC80（蛋白质含量80%，新西兰恒天然商贸有限公司）；稀奶油（乳脂肪含量35%，上海光明奶酪黄油有限公司）；发酵剂ac-x、m1.0、pre1.0（科汉森菌种有限公司）；白砂糖（食品级）；孟加拉红培养基、MRS培养基（北京陆桥技术有限责任公司）。

1.2 仪器与设备

Sartorius-CP124S电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；APV-1000均质机（丹麦APV公司）；EUROSTAR搅拌器（德国IKA公司）；FE20K型精密pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；GNP-9080型防水式恒温培养箱（上海精宏实验设备有限公司）；NDJ-8S黏度计（美国BROOKFIELD公司）；超净工作台（苏州净化设备有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 高蛋白风味发酵乳制备工艺流程

生牛乳→预热→添加白砂糖+乳蛋白+稀奶油→溶解→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→搅拌→灌装→后熟

1.3.2 操作要点

原料溶解：将生牛乳预热至45~50 ℃，添加白砂糖、乳清蛋白WPC30、浓缩牛奶蛋白MPC80和稀奶油，混合搅拌20~30 min，使乳蛋白物、稀奶油充分水合均匀。

均质：均质温度65~70 ℃，一级均质压力2~5 MPa，二级均质压力16~18 MPa。

杀菌：杀菌温度95~98 ℃，300 s。

接种、发酵：杀菌后的牛乳混合物经板式冷却器降温至38~42 ℃，按无菌操作添加乳酸菌发酵剂，添加量为1×108CFU/mL。发酵时间5~7 h，终点酸度大于70 °T时终止发酵。

后熟：发酵后酸乳搅拌均匀，冷却至4 ℃后熟12 h。

1.3.3 发酵剂的选择

试验中，在生牛乳中添加40%的双效浓缩乳和0.5%的稀奶油，调整原料乳的蛋白质至4.0%，脂肪含量至4.4%，添加8%的白砂糖，分别采用不同的发酵剂ac-x、m1.0、pre1.0，接种量为1×108CFU/mL，分别在38，40和42 ℃发酵温度下发酵5~6 h，待凝乳时终止发酵，搅拌均匀。后熟后品评不同发酵剂在不同发酵温度条件下制备的风味发酵乳的组织结构、黏稠度、滋气味、酸甜度，选出较为适宜的乳酸菌发酵剂及发酵温度。

1.3.4 单因素试验

以感官评分为评价指标，白砂糖、乳清蛋白WPC30、浓缩牛奶蛋白MPC80、稀奶油为研究因素，进行单因素试验，分别研究白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、浓缩牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量这四个因素对高蛋白酸奶感官评分的影响。

1.3.5 正交试验

在单因素试验的基础上，以白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、浓缩牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量为正交试验的4个因素，每个因素选择3个水平，采用L9(34)正交试验确定产品的最佳配方，正交试验因素与水平见表1。

表1 高蛋白风味发酵乳配方优化正交试验因素与水平单位：%

1.3.6 感官测评

由20位专业感官评定人员对高蛋白风味发酵乳的滋气味、黏稠度、酸甜度、组织结构进行评分，作出综合感官评价，感官评分标准见表2。

表2 高蛋白风味发酵乳感观评分标准

1.3.7 分析检测

理化指标检测：pH采用精密pH计测定；酸度（吉尔涅尔度°T）通过酸碱滴定法测定，参照GB5009.239—2016《乳和乳制品酸度的测定》；黏度通过NDJ—8S型旋转黏度计测定；蛋白质按GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》检测；脂肪按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》检测。

微生物指标检测：霉菌与酵母菌按照GB 4789.15—2010《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》的方法检测。乳酸菌按照GB 4789.35—2010《食品微生物学检验 乳酸菌检验》的方法检测。

2 结果与分析

2.1 高蛋白风味发酵乳发酵剂的选择

研究不同发酵剂及其在不同的发酵温度对高蛋白风味发酵乳的感官影响，结果见表3。由表3可知，发酵剂ac-x、m1.0、pre1.0在接种量均为1×108CFU/mL的情况下，在不同的发酵温度条件下，风味、组织状态和口感存在不同。在38 ℃发酵温度下，高蛋白风味发酵乳香气、酸度不足，无乳清析出，组织状态细腻；在42 ℃发酵温度下，高蛋白风味发酵乳有乳清析出和少量凝乳颗粒，香气柔和，酸甜适宜；在40 ℃发酵温度下，高蛋白风味发酵乳香气柔和，组织细腻，口感较好，发酵剂pre1.0的口感优于发酵剂ac-x和m1.0，因此，选择发酵剂pre1.0作为高蛋白风味发酵乳的发酵剂，优选发酵温度40 ℃。

表3 不同发酵剂对高蛋白风味发酵乳品质的影响

2.2 高蛋白风味发酵乳配方优化单因素试验

2.2.1 蔗糖添加量对高蛋白风味发酵乳品质的影响

在生牛乳中，添加40%双效浓缩乳和0.5%的稀奶油，调整生牛乳的蛋白质和脂肪分别为4.0%和4.4%，分别添加6%，7%，8%，9%和10%的白砂糖，研究白砂糖添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响，结果见表4。

表4 白砂糖添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响

由表4可知：白砂糖的添加量为6%~7%时，产品无乳清洗出，但口感存在明显缺陷，较稀薄，偏酸；白砂糖的添加量为9%~10%时，口感偏甜，有凝乳颗粒，较高的糖含量加速了发酵进程，酸乳产酸速率过快形成了凝乳颗粒；白砂糖含量为8%时，产品的组织状态和稳定性较好。

2.2.2 乳清蛋白WPC30添加量对高蛋白风味发酵乳品质的影响

在生牛乳中，添加8%的白砂糖，研究乳清蛋白WPC30不同添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响，结果见表5。

表5 乳清蛋白WPC30添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响

由表5可知：乳清蛋白WPC30添加量为0.3%时，产品口感稀，产品持水力弱，有少量乳清析出；添加量为0.6%时，产品组织状态较好，口感清爽；添加量为0.9%时，口感浓稠；添加量为1.2%~1.5%时，口感较为浓厚，但存在凝乳颗粒和乳清析出。牛乳中添加适量的乳清蛋白，会增加凝乳强度，风味发酵乳的持水力会增强；但随着乳清蛋白WPC30添加量的增加，风味发酵乳的持水力反而下降，出现了乳清析出现象，口感浓厚度也有所下降。乳清蛋白WPC30添加量为0.9%时，产品的组织状态和口感比较好。

2.2.3 浓缩牛奶蛋白MPC80添加量对高蛋白风味发酵乳品质的影响

在生牛乳中，添加8%的白砂糖和0.9%的乳清蛋白WPC30，研究浓缩牛奶蛋白MPC80不同添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响，结果见表6。

表6 浓缩牛奶蛋白MPC80添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响

由表6可知：浓缩牛奶蛋白MPC80添加量为0.2%~0.4%时，产品口感较稀，凝乳强度不足；添加量为0.6%~1.0%时，产品口感浓稠，组织结构细腻，无凝乳颗粒；添加量增加至1.2%时，黏稠度较高，但出现了蛋白凝乳颗粒。较高的蛋白含量导致乳酸菌产酸太快，形成了较为致密的凝乳颗粒。浓缩牛奶蛋白MPC80添加量为1.0%时，产品的组织状态和口感比较好，综合感官评分最高。

2.2.4 稀奶油添加量对高蛋白风味发酵乳品质的影响

在白砂糖添加量为8%，乳清蛋白WPC30添加量为0.9%，浓缩牛奶蛋白MPC80添加量为0.8%的条件下，添加不同量的稀奶油，研究稀奶油添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响，结果见表7。

表7 稀奶油添加量对高蛋白风味发酵乳感官评分的影响

由表7可知：稀奶油添加量为0.4%时，产品凝乳较松软，香气不足；稀奶油添加量为0.6%时，产品凝乳结构细腻致密，香气浓郁；稀奶油添加量为0.8%~1.0%时，产品凝乳结构细腻致密，香气浓郁，无蛋白凝乳颗粒，但有少量乳清析出。稀奶油添加量为0.6%时，产品的组织状态和口感比较好，综合感官评分最高。

2.3 高蛋白风味发酵乳配方优化正交试验

在单因素试验的基础上，以白砂糖、乳清蛋白WPC30、浓缩牛奶蛋白MPC80、稀奶油的添加量为评价因素，每个因素选择3个水平，采用L9(34)正交试验确定产品的最佳配方，正交试验结果与分析见表8，方差分析结果见表9。

表8 高蛋白风味发酵乳配方优化正交试验结果与分析

表9 工艺配方正交试验的方差分析

从表8可知，4个因素对高蛋白风味发酵乳产品感官评分的影响作用是C＞A＞B＞D，浓缩牛奶蛋白WPC80对高蛋白风味发酵乳的感官评分影响最大，其次为白砂糖、乳清蛋白粉WPC30及其稀奶油的添加量。牛乳在发酵过程中，牛奶由液体状态凝结为固体状态，主要是由于乳酸菌利用牛乳中的乳糖及白砂糖，形成乳酸；牛乳中的酪蛋白在乳酸作用下形成立体网络结构，从而形成酸乳特有的凝乳结构。浓缩牛奶蛋白WPC80的主要成分为酪蛋白，因此其添加量对高蛋白风味发酵乳的质构影响较大，其次为白砂糖、乳清蛋白WPC30和稀奶油。通过正交试验结果可知，高蛋白风味发酵乳的配方较佳组合为A2B2C3D1，即在白砂糖为8%，乳清蛋白粉WPC30为0.9%，浓缩牛奶蛋白WPC80为1%，稀奶油为0.6%时，产品感官评分为93分。

为进一步判断白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、浓缩牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量4个因素对正交试验结果的影响，将数据进行方差分析。从表9可以看出，试验结果的方差分析与正交试验的结果是一致的，浓缩牛奶蛋白WPC80添加量对高蛋白风味发酵乳的感官评价有显著影响，其他因素影响不显著。

2.4 高蛋白风味发酵乳产品质量标准

2.4.1 感官指标

产品颜色呈乳白色，细腻均匀，无气泡，无凝乳颗粒，倾倒时呈现半流体状态。口感香浓稠厚，酸甜适宜，具有发酵乳特有的风味。

2.4.2 理化指标

酸度72 °T，pH 4.25，黏度976 mcp·s，蛋白质4.0%，脂肪含量4.30%。

2.4.3 微生物指标

乳酸菌数≥1×1010CFU/g，霉菌、酵母菌、致病菌未检出。

3 结论

通过乳酸菌发酵试验，筛选出适宜高蛋白风味发酵乳的发酵剂pre1.0及其发酵温度。在此基础上，通过正交试验，确定高蛋白风味发酵乳中白砂糖的添加量为8%，乳清蛋白WPC30的添加量为0.9%，浓缩牛奶蛋白WPC80的添加量为1.0%，稀奶油的添加量为0.6%时，高蛋白风味发酵乳的质构最佳，组织细腻均匀、口感浓厚，发酵风味浓郁。