酸奶营养品质提升的加工工艺研究

李建立

山东得益乳业股份有限公司技术中心，山东淄博 255086

0 引言

牛奶中含有丰富的营养物质，具有很高的营养价值。牛乳中蛋白质含量约为3.1%，酪蛋白和乳清蛋白是牛乳蛋白中的两个重要组分部分[1]。其中，乳清蛋白中含有α-乳白蛋白（α-Lactalbumin）、β-乳球蛋白（β- Lactoglobulin）、免疫球蛋白（Immunoglobulin）、乳铁蛋白（Lactoferrin）、乳过氧化物酶（Lactoperoxidase）及多种生物活性肽等活性营养物质，具有增强人体抵抗力、抗菌消炎和抗病毒的作用[2]。

酸奶是以优质生乳作为原料，添加适量白砂糖，经益生菌发酵制成的乳制品。酸奶中含有大量的益生菌，有调节肠道菌群平衡的作用。酸奶中的乳酸和钙结合，能够更好地促进钙的吸收[3]。而当前市场中的酸奶通常采用95 ℃、5 min的高温杀菌方式，这种方式能够保证酸奶在发酵过程中不被生乳中的病原微生物污染，但也破坏了牛奶中含有的活性营养物质，使得牛奶的营养价值降低。

本研究通过一种新的酸奶生产工艺，将牛奶的乳脂进行分离，乳脂部分进行高温杀菌，脱脂牛奶部分进行低温巴氏杀菌，将两部分料液混合后加入菌种进行发酵，得到一种相比传统工艺活性营养物质含量高十几倍的优质酸奶，在一定程度上保留了牛奶中的活性物质，具有更高的营养价值。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

试验材料：生牛乳（山东得益二牧牧业有限责任公司），白砂糖（广西大新湘桂制糖有限公司），羟丙基二淀粉磷酸酯[嘉吉亚太食品系统（北京）有限公司]，保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌（山东得益乳业股份有限公司），乳过氧化物酶活性检测试剂盒、乳铁蛋白酶联免疫检测试剂盒、α-乳白蛋白ELISA检测试剂盒、TREATM牛β-乳球蛋白ELISA试剂盒、TREATM牛IgG ELISA试剂盒（美国Evergreen公司）。

试验设备：MilkoScan FT1乳品分析仪（丹麦福斯分析仪器有限公司），高压均质机[基伊埃机械设备（天津）有限公司GEA]，管式杀菌机（上海南华换热器制造有限公司），精密电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司），黏度计（美国Brookfield公司），pH计（瑞士梅特勒-托利多公司），电动搅拌器、巴氏杀菌机、生化培养箱、保温杀菌罐、恒温发酵罐（上海赫列姆食品机械设备有限公司）。

1.2 工艺流程

1.2.1 传统工艺流程

生牛乳→预热至60～65 ℃→配料→95 ℃/5 min杀菌→降温至40～43 ℃→添加菌种→发酵至酸度75～85 °T终止发酵→破乳→灌装→后熟8 h以上

1.2.2 新工艺流程

新工艺流程如图1所示。

图1 新工艺流程

1.3 新工艺试验方法

1.3.1 生牛乳指标测定

使用FOSS MilkoScan FT1乳品分析仪测定所用生牛乳的蛋白质、脂肪、乳糖、非脂乳固体含量和细菌数。

1.3.2 生牛乳脱脂

将检验合格的生牛乳预热至45～55 ℃进行离心脱脂，得到脂肪含量为30%～35%的高脂料液A和脱脂料液B。

1.3.3 配料

将高脂料液A升温至60～65 ℃，添加8%白砂糖和0.6%羟丙基二淀粉磷酸酯，高速剪切5 min，使其充分溶解并混合。

1.3.4 均质

将充分混匀的高脂料液A进行均质，均质压力为18～20 MPa。

1.3.5 杀菌

将均质后的高脂肪料液A经过125 ℃高温杀菌，杀菌时间为5 s；脱脂料液B经过75 ℃板式蒸汽杀菌机杀菌，杀菌时间为15 s。将杀菌后的A和B料液分别冷却至42 ℃，打入无菌保温发酵罐中混合。

1.3.6 发酵

向混合好的料液中添加保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌发酵剂，42 ℃条件下发酵4～6 h，酸度为75～85 °T时终止发酵，破乳灌装后冷却至4 ℃，后熟8 h以上。

1.4 传统工艺试验方法

1.4.1 生牛乳指标测定

生牛乳指标测定方法同1.3.1。

1.4.2 配料与均质

将检测合格的生牛乳升温至60～65 ℃，添加8%白砂糖和0.6%羟丙基二淀粉磷酸酯，高速剪切5 min使其充分溶解并混合。将充分混匀的料液进行均质，均质压力为18～20 MPa。

1.4.3 杀菌

将均质后的料液经过95 ℃杀菌，杀菌时间为5 min。将杀菌后的料液冷却至42 ℃，打入无菌保温发酵罐中。

1.4.4 发酵

发酵流程同1.3.6。

1.5 成品检测

1.5.1 活性物质检测

使用酶联免疫检测试剂盒分别检测传统工艺和新工艺各个阶段和发酵后酸奶中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白、乳过氧化物酶含量。

1.5.2 口感对比

对新工艺生产的酸奶和传统工艺生产的酸奶进行15 人的口感对比，按照三点法检验表5%的显著水平进行评判。通过统计查表得出被测样品与对照样品有差异的，且差异度≥3，对照样优于被测样＞2人，则表示被测样品检验不合格。

1.5.3 保质期对比

将两种工艺中试生产的酸奶灌装为屋顶纸盒包装的产品，产品保质期为在2～6 ℃冷藏条件下保存至21 天，分别测定酸度、黏度、活菌数。

2 结果与分析

2.1 生牛乳指标

试验所用生牛乳的指标见表1。所选择的生牛乳细菌数控制的越低，越有利于酸奶的发酵和保质期控制。

表 1 生牛乳指标检测值 单位：%

2.2 各阶段活性物质含量变化

对新工艺和传统工艺所使用的生牛乳、生产过程中配料后料液、杀菌后料液、发酵3 h料液、发酵终止时料液和后熟完成后料液进行取样，分别检测α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白、乳过氧化物酶含量，结果见图2～6。结果显示，新工艺样品中的活性物质含量在杀菌阶段有明显降低，而传统工艺样品在杀菌后，5 种活性物质含量均大幅度降低，其中乳铁蛋白、免疫球蛋白、乳过氧化物酶含量在杀菌后几乎完全损失。在发酵阶段，新工艺发酵酸奶中的活性物质含量随着发酵时间的增加略有减少。结果表明，新工艺发酵酸奶中的活性物质要远远高于传统工艺发酵酸奶。

图2 α-乳白蛋白含量

2.3 成品活性物质含量对比

新工艺酸奶和传统工艺酸奶中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白、乳过氧化物酶的含量如图7所示。结果表明，新工艺发酵酸奶中α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白、乳过氧化物酶含量分别为966 mg/L、1 963 mg/L、23.4 mg/L、102 mg/L、1 025 U/L，远高于传统工艺酸奶的68 mg/L、200 mg/L、0.7 mg/L、14 mg/L、0 U/L。

图7 新工艺与传统工艺活性物质含量对比

图3 β-乳球蛋白含量

图4 乳铁蛋白含量

图5 免疫球蛋白含量

图6 乳过氧化物酶含量

2.4 口感评鉴

对新工艺酸奶和传统工艺酸奶进行口感对比评鉴，通过三点法盲测且无明显差异。品评结果如表2所示。

表2 三点法盲测口感评鉴结果

结果表明，经专业乳品口感品鉴员及专业品质管控人员共15 人三点法口感品评，15 人中有2人尝出单个样品，差异度为（3×0+1×10+2×2）/15=0.93，小于5，即差异度为弱。

2.5 保质期对比

2.5.1 酸度

两种工艺的产品在保质期内的酸度变化见图8。新工艺与传统工艺制作的酸奶在保质期范围内酸度变化趋势一致，新工艺在保存至25天时酸度略低于传统工艺，并无显著差异。

图8 新工艺与传统工艺酸奶保质期酸度变化对比

2.5.2 黏度

新工艺酸奶的黏度在保质期内略高于传统工艺生产酸奶，见图9。从图中可以看出，新工艺酸奶的黏度在保质期内缓慢平稳下降，传统工艺酸奶在第3天后出现较大波动，15 天到17 天有所回升，后期平稳下降。

图9 新工艺与传统工艺酸奶保质期黏度变化对比

2.5.3 活菌数

新工艺与传统工艺酸奶保质期活菌数变化见图10。结果显示，新工艺酸奶与传统工艺酸奶相比活菌数较高。两种工艺的活菌数在保质期内均逐渐降低。

图10 新工艺与传统工艺酸奶保质期活菌数变化对比

3 小结

本研究开发出一种酸奶产品的新生产工艺，生乳通过乳脂分离，用高脂料液与其他辅料混合，进行高温杀菌及均质处理；将脱脂后得到的脱脂料液通过低温杀菌，保留其中的活性营养物质。将两种料液混合均匀并冷却至42±1 ℃发酵，得到比传统酸奶高10 倍以上活性营养物质的优质酸奶。

4 讨论

牛奶除了富含营养之外，还有许多功能蛋白质，这些蛋白质在营养上具有极为重要的意义。乳蛋白可以直接参与机体的蛋白质代谢，包含了机体蛋白质结构所需的全部氨基酸。乳铁蛋白是一种天然铁结合糖蛋白，在哺乳动物乳清和许多生物体液中有广泛分布。牛初乳中乳铁蛋白含量最高可达1 g/L，常乳中乳铁蛋白含量为初乳的20%，约为0.2 g/L[4]。乳铁蛋白进入人体后，经蛋白酶水解形成多种生物活性肽，具有广谱抗菌、抗肿瘤、降血压、抗炎和免疫调节等多种生物学功能，对人体健康有重要作用[5]。近年来，乳铁蛋白成为食品营养和生物技术领域的研究热点之一。有研究表明，通过无菌后添加工艺，把液态无菌乳铁蛋白加入到牛奶中，制备成乳铁蛋白型牛奶，对于人体的免疫力水平有明显的提高[6]。

β-乳球蛋白是由乳腺上皮细胞合成分泌的一种特有乳清蛋白，牛初乳中β-乳球蛋白含量约为8.0 g/L，常乳中约为3.3 g/L，约占乳清蛋白总量的50%[7]。β-乳球蛋白可以与脂溶性维生素和脂肪酸物质结合，以促进这些物质的吸收[8]，同时其具有的凝胶与乳化作用可作为辅助性配料用于食品中，从而改善风味[7]。研究表明，随着加热温度的升高、加热时间的延长，牛乳中的β-乳球蛋白结构发生一定改变，导致生理功能降低[9]。

α-乳白蛋白是乳清蛋白中含量次于β-乳球蛋白的蛋白，常乳中含量约为1.2 g/L。α-乳白蛋白在乳腺中合成，天然结构的蛋白能够促进乳糖的合成[7]。免疫球蛋白普遍存在于哺乳动物血液、组织液和淋巴液中，是主要的免疫物质。乳清蛋白中免疫球蛋白的热稳定性最低，70 ℃加热30 min就会变性[10]。孙家财等[11]通过在牛乳中加入牛初乳粉，63 ℃杀菌30 min后，接入嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行发酵，过程中IgG活性约损失20%。在本研究中，发酵过程使得料液中的IgG活性由122 mg/L降至103 mg/L，损失约为16%，这与前人研究结果[10]相近。

乳过氧化物酶是牛奶中一种具有抗菌作用的酶，过氧化氢和硫氰酸盐是酶反应必需的2 个协同因子。二者与乳过氧化物酶共同构成乳过氧化物酶系统，该系统是生乳中固有的抗菌体系[4，12]。Korhonen[13]研究表明，牛乳在63 ℃加热30 min或72 ℃加热15 s后，乳过氧化物酶仍具有一定活性，但在80 ℃、2.5 s杀菌时几乎完全被破坏。因此，在传统工艺的酸奶生产时，过高的杀菌温度会使牛奶中的乳过氧化物酶体系完全失活。有研究表明，乳铁蛋白与乳过氧化物酶在对大肠杆菌的抑制试验中存在协同功效[14]。

任宪峰等[15]通过将生乳脱脂后，把稀奶油部分高温瞬时杀菌后进行配料，脱脂乳部分与乳清粉混合后进行膜过滤除菌，将两部分混合后接菌发酵，牛乳中乳铁蛋白、α-乳白蛋白、DHA和多种维生素的保留率在70%以上。本研究使用一种新工艺，将稀奶油部分高温杀菌，将含有活性蛋白的脱脂料液部分进行低温巴氏杀菌，在一定程度上保留了牛奶中的活性物质，使得成品酸奶中活性物质含量高于传统高温杀菌工艺制成的酸奶，为高品质活性酸奶的生产提供了理论依据。