不同糖类物质对羊乳制品贮藏期品质的影响研究

马梦佳，韦海涛，孙鸿雁,程明，高兴明，王存芳*

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院) 食品科学与工程学院，济南 250300；2.山东熊猫乳品有限公司，济南 251400；3.临沂格瑞食品有限公司，山东 临沂 276000；4.青岛市畜牧兽医研究所，山东 青岛 266100)

近年来，乳品已经成为人们生活中必不可少的食品，羊乳的市场需求也逐渐增加。羊乳富含乳清蛋白及短链脂肪酸和中链脂肪酸，并且含有维生素、矿物质等多种生物活性成分，其体系中的脂肪酸易消化吸收，并对冠状动脉疾病、肠道疾病等具有良好的效果[1-2]。同时，αs1-酪蛋白是牛乳中导致过敏反应的主要载体，而与牛奶相比，羊奶中αs1-酪蛋白的含量较低，所以羊乳具有良好的低过敏性[3]。另外，牛乳中的乳糖会对缺乏乳糖酶的人类造成不良影响，而羊乳中的乳糖含量较牛乳低，且含有丰富的三磷酸腺苷，能够促进乳糖的分解与转化，更易被患有乳糖不耐症的人群吸收利用，是牛奶的良好替代品[4]，这也使羊乳在世界上发展得越来越迅速，并逐渐成为我国乳品消费市场上仅次于牛乳的第二大乳源。

海藻糖是由两个吡喃型葡萄糖单体通过α，α-1,1-糖苷键连接而成的双糖[5]，具有稳定生物大分子的作用，因其优异的稳定性、安全性、低吸湿性被广泛应用于食品行业。壳寡糖又名几丁寡糖，是一种聚合度为2～10的功能性低聚寡糖，其水溶性好，在免疫调节、抗炎活性、调节肠道渗透功能等方面具有良好的作用，同时壳寡糖具有一定的抑菌作用，可以作为天然的防腐剂添加于乳品内，既能发挥抑菌防腐作用，又能起到增强宿主机体健康的作用[6-7]。果胶是一种线性的多糖聚合物，其主要组成成分为D-半乳糖醛酸。作为一种常见的食品添加剂，果胶常作为乳化剂、稳定剂、凝胶剂和增稠剂等被人们广泛应用于婴幼儿食品[8-9]、酸乳饮料中，果胶具有稳定酪蛋白的能力，可以阻止酪蛋白在低pH下相互聚集而引发的沉淀问题[10]。

现如今的乳品市场上巴氏杀菌方法处理乳品被广泛使用，但由于乳品中仍然残留部分耐热菌和酶，导致其货架期短，极易受运输条件的限制[11]。在实际的乳品加工过程中，除了热处理外，还会将糖作为添加剂加入到原料乳中，功能性糖类物质不但可以一定程度上延长乳品的货架期，还能改善原料乳的功能特性，大大提高乳品的营养价值。本文主要研究了3种常见的糖类物质对巴氏杀菌羊乳及酸羊乳制品贮存期的影响，对于羊乳制品的开发和保藏具有一定指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

羊乳原料乳(崂山奶山羊)：来自青岛奥特崂山奶山羊场；氢氧化钠、亚甲基蓝、无水乙醇、酚酞(均为分析纯)：购自国药集团化学试剂有限公司；酸奶发酵国产七菌(食品级)：购自北京川秀生物科技有限公司；海藻糖、果胶(均为食品级)：购自广东味多美食品配料有限公司；壳寡糖(食品级)：购自山东优索化工科技有限公司。

便携式数显折射仪 日本ATAGO公司；Five Easy台式pH酸度计 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司；电热恒温培养箱 沪越仪器设备厂；质构仪 超技仪器有限公司。

1.2 羊乳制品的制备

巴氏杀菌羊乳：生鲜羊乳经采集后于4 ℃保温箱中冷藏运输到实验室，平均分为4份，不添加任何糖类的一组为对照组(NS1)，其他3份分别添加0.2%的海藻糖、0.2%壳寡糖和0.05%果胶，分别命名为Tr1、COS1、HMP1组，按照巴氏杀菌乳的工艺流程(国家标准)进行均质、杀菌处理(75 ℃，15 s)。

酸羊乳制品：上述4组样品经巴氏杀菌后冷却至43 ℃分别加入1%的乳酸菌(保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌)，搅拌均匀，当酸乳pH达到4.6时停止发酵。酸羊乳制品分别命名为NS2、Tr2、COS2、HMP2组。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 羊乳制品理化指标的检测

美兰还原实验：取5 mL巴氏杀菌乳加入玻璃试管中，放在38 ℃的水浴锅中预热1 min，加入0.5 mL 0.1 g/L美兰溶液继续保温，每次间隔30 min观察样品并记录变色情况。

酒精阳性乳实验：取巴氏杀菌乳5 mL于玻璃试管中，加入5 mL体积分数为70%的酒精，混合均匀后观察其凝絮情况并记录。

pH的测定：于室温条件下使用pH计进行测定。

滴定酸度：参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》中的酚酞指示剂法对酸羊乳制品进行测定。

1.3.2 固形物含量的测定

在室温下采用便携式数显折射仪测定。

1.3.3 酸羊乳制品凝乳时间的测定

以加入乳酸菌后放入培养箱的时间为发酵起点，pH达到4.6时为发酵终点，并记录从开始发酵到出现凝胶状态的时间，结果以h表示。

1.3.4 酸羊乳制品质构特性检测

设置为AB/E反击挤压装置，柱头直径3.5 cm，测试前、中、后速度均为1.0 mm/s，刺入深度30 mm，每个样品平行测定3次取平均值。

1.3.5 酸羊乳制品持水力(WHC)的测定

采用离心法测定酸乳持水力。取一定量的酸乳样品于离心管中，将其在4 000 r/min下离心10 min。离心完成后弃上清液，称量沉淀物质量。酸羊乳持水力(water holding capacity，WHC)计算公式如下：

式中：m1、m2分别表示离心前、后样品质量，g。

1.4 数据分析与处理

每组均取样3次进行指标测定，测定结果为3次样品的“平均值±标准差”。采用Office 365 Microsoft Excel记录整理数据，使用IBM SPSS Statistics 22版软件的LSD多重比较模块进行差异显著性检验，并使用OriginPro 8.5进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同糖类物质对巴氏杀菌乳品质的影响

2.1.1 不同糖类物质对巴氏杀菌乳贮藏期间新鲜程度的影响

羊乳在贮藏期间会随着肠杆菌属(Enterobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus)等种属在内的细菌的产生，进而将羊乳中的乳糖转变为乳酸[12]，导致pH发生变化(见图1)。美兰还原反应是一种与乳品中微生物含量有关的检测乳品新鲜程度的重要方法，pH的测定和美兰还原反应都可以直观反映出乳品的新鲜程度。

图1 不同糖类物质对巴氏杀菌乳贮藏期pH值的影响Fig.1 Effects of different carbohydrates on the pH value of pasteurized milk during storage

由图1、表1和表2可知，各组羊乳制品的pH值总体随着贮藏时间的增加而下降，HMP1组在第6 天明显下降，与其他各组相比变化较早，同时在美兰还原反应结果中也有相同的变化趋势，HMP1组在第6天时美兰试剂已发生脱色反应，表明在第6天时HMP1组中微生物总数已达到50～400万/mL，早于NS1组、Tr1组和COS1组。王虹玲等[14]研究表明，在一定浓度范围内果胶提取液对大肠杆菌的抑制效果最显著，较低浓度的果胶提取液也对金黄色葡萄球菌有一定的抑菌作用，王巍等[15]也有类似的研究。由表2可知，HMP1组出现美兰脱色现象的时间较NS1、Tr1、COS1组早，说明果胶的添加对羊乳贮藏期间微生物的抑制作用并不明显，可能是由于果胶的添加量过少，导致果胶对微生物的抑制作用不明显。

表1 美兰试剂的脱色时间对应乳品等级和乳品中微生物数量的关系[13]Table 1 The decolorization time of methylene blue reagent corresponds to the relationship between the grade of dairy products and the number of microorganisms in dairy products

表2 加入不同糖类物质的巴氏杀菌乳贮藏期美兰试剂脱色时间情况Table 2 Decolorization time of methylene blue reagent in pasteurized milk with different carbohydrates during storage

2.1.2 不同糖类物质对巴氏杀菌羊乳贮藏期间酒精阳性乳的影响

由表3可知，加入果胶的HMP1组较NS1组、Tr1组和COS1组出现酒精阳性乳的时间早1 d，但晚于未经处理的CG1组。酒精阳性乳实际上是酪蛋白不稳定而发生的沉降现象。胡陵[16]表示，当果胶的添加量小于0.3%时，由于果胶的浓度较低，酪蛋白凝胶颗粒之间容易发生架桥絮凝，导致体系失稳而分层，因此会导致体系中的酪蛋白不稳定。Gentès等[17]也研究了果胶与酪蛋白胶束的相互作用，证实了当体系内pH值为6.7时，酪蛋白胶束产生凝絮的趋势会减弱，但pH值为5.3时，果胶会吸附在酪蛋白胶束的表面，且当加入的量不足以完全覆盖酪蛋白胶束时就会有凝絮的现象。本实验添加的果胶含量为0.05%，出现酒精阳性乳第6天时的pH值为6.48，因此，HMP1组与处理组中其他几组相比，更易发生酪蛋白失稳现象，导致酒精阳性乳的产生，与前人的研究相符，也间接证实了海藻糖、壳寡糖对蛋白质的稳定作用优于果胶。

表3 不同糖类物质巴氏杀菌乳酒精阳性乳的情况Table 3 Situation of alcohol positive milk of pasteurized milk with different carbohydrates

2.1.3 不同糖类物质对巴氏杀菌羊乳贮藏期间可溶性固形物含量的影响

羊乳中的可溶性固形物主要包括蛋白质、糖类和其他各种添加剂，可溶性固形物的含量在一定程度上可以反映该体系内营养物质的含量。糖为小分子物质，因此加入3种糖后的Tr1、COS1、HMP1组的可溶性固形物的含量均高于NS1组。在第6天时加入海藻糖的Tr1组可溶性固形物含量最高，这可能与海藻糖对蛋白质的保护作用有关。Sum等[18]研究表明，海藻糖会与体系中脂质的特殊位点结合形成氢键，保证脂质的结构稳定，同时海藻糖也会与其他物质表面的极性物质或金属离子产生相互作用，有效避免维生素等物质的降解。图2中Tr1的曲线即可佐证这一点，通过添加海藻糖，使体系中的可溶性固形物在整个贮藏期间都保持较高的含量。

图2 不同糖类物质对巴氏杀菌乳贮藏期可溶性固形物含量的影响Fig.2 Effects of different carbohydrates on the content of soluble solids of pasteurized milk during storage

2.2 不同糖类物质对酸羊乳制品品质的影响

2.2.1 不同糖类物质对酸羊乳制品凝乳时间的影响

凝乳时间与酸羊奶的生产效率有关，凝乳时间是指乳酸菌发酵后的乳品出现黏稠状态且质地均匀时所消耗的时间。在羊乳中添加不同糖类物质进行发酵实验，测定酸乳的凝乳时间，见表4。

表4 加入不同糖类物质的酸羊乳制品凝乳时间的情况Table 4 The curding time of goat milk yogurt products with different carbohydrates

由表4可知，在4 h时，加入壳寡糖和果胶的COS2和HMP2组均已出现凝乳现象。由于乳酸菌发酵生成乳酸使体系内pH下降，酪蛋白将凝聚沉降，进而形成蛋白质网状结构，表现为乳酸凝乳。结合图3中pH值，COS2组和HMP2组在第5 h时就已达到发酵完成的pH值，凝乳时间早于Tr2组和NS2组。赵倩等[19]研究证明，壳寡糖在酸羊乳发酵过程中可以有效抑制有害菌的增殖，增加乳酸菌群的含量，保证酸羊乳发酵的效率，加速蛋白质网状结构的形成，也有研究表明果胶的添加会增加乳酸菌的数量[20]，可以有效促进酸羊乳的发酵。

图3 不同糖类物质对酸羊乳制品凝乳期pH值的影响Fig.3 Effects of different carbohydrates on pH value of goat milk yogurt products during curding period

2.2.2 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期间质构的影响

酸奶的硬度、黏度和稠度等质构特性直接影响酸奶的品质及人们对酸奶的接受程度。添加3种糖类物质的酸羊乳制品在贮藏期内硬度、黏聚性、稠度以及黏度指数的变化见图4。

图4 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期质构的影响Fig.4 Effects of different carbohydrates on the texture of goat milk yogurt products during storage

由图4可知，添加果胶的HMP2组样品在贮藏期间的质构指标均高于其余各组。高脂果胶在较低的pH下能够与酪蛋白发生静电作用并形成亲水性复合物，添加果胶可以使体系内的黏度和硬度增加[21]，同时，果胶还能够与体系中的钙相互作用，形成柔软的胶质，也能改善酸乳的品质和风味。而多数研究表明，添加海藻糖和巴氏杀菌处理对酸奶的质构并没有明显的影响，因此对于HMP2组来说，添加果胶能够使酸羊乳制品在贮藏期间保持良好的质地和组织状态，在质构方面优于其他各组。

2.2.3 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期间滴定酸度的影响

酸度是评价酸奶发酵终点和酸奶品质的重要指标，发酵酸乳的滴定酸度范围为70～100 °T，酸甜适中的口感更受消费者的喜爱。但是在贮藏期间，酸度会由于后酸化作用逐步上升。

由图5可知，4组样品的滴定酸度在贮藏期内的变化规律总体呈上升趋势，在分别加入不同糖类制品的3组酸乳中，COS2组的总体变化较为平缓，且最终的滴定酸度值小于其他各组。纪小敏等[22]的研究主要解释了出现这种情况的两个原因：一方面，壳寡糖分子中的氨基在酸性条件下会形成质子化铵，与乳酸菌细胞壁中的带电物质相互作用，使其吸附在乳酸菌表面，从而导致乳酸菌的膜功能发生紊乱；另一方面，壳寡糖可以渗透到乳酸菌细胞内部，扰乱细胞的正常生理活动，从而使乳酸菌的生长活性降低，因此抑制了酸乳制品的后酸化作用，付红岩等的研究成果也能够证实这一点。但由于壳寡糖直接影响乳酸菌的活性，所以在酸乳制品生产中会对乳酸菌造成一定程度的消耗，在工业加工中造成不必要的损失。对于Tr2组和HMP2组来说，在贮藏期内滴定酸度的变化与NS2组差异并不大，这证明加入海藻糖和果胶对酸羊乳制品的后酸化没有明显的抑制作用。

图5 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期滴定酸度的影响Fig.5 Effects of different carbohydrates on titratable acidity of goat milk yogurt products during storage

2.2.4 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期间持水力的影响

不同糖类物质对巴氏杀菌发酵酸羊乳贮藏期间持水力的影响见图6。

图6 不同糖类物质对酸羊乳制品贮藏期持水力的影响Fig.6 Effects of different carbohydrates on water holding capacity of goat milk yogurt products during storage

由图6可知，NS2组的持水力小于加入3种糖类物质的Tr2组、COS2组和HMP2组，解蕙铭[23]的实验研究可以对此现象进行解释，由于酸羊乳的稳定性较差，经过处理后体系内的乳清易析出，因此需要添加稳定剂来提高酸羊奶的凝胶稳定性。本实验的数据结果显示，加入海藻糖、壳寡糖和果胶均可不同程度地提高酸羊乳制品的持水力，与解蕙铭的研究一致。在贮藏期中，COS2组的变化趋势与HMP2组、Tr2组相比较为平缓，变化不显著(P>0.05)。纪小敏等的研究也指出，壳寡糖的添加有利于稳定蛋白质的网络结构，使乳清的析出率保持在相对稳定的状态，且贮藏期内总体变化幅度不大。也有研究表明，酪蛋白在酸性环境下会形成网状的空间胶体结构，可以将水分、小分子物质等物质截留，而海藻糖的添加可以使酪蛋白的胶体结构更加稳定，有利于提高酸乳制品贮藏期间的持水力[24]。Tr2组在贮藏期终点仍可维持较高的持水力。

3 结论

实验结果表明，0.2%的海藻糖在乳品贮藏期内可以有效提高可溶性固形物含量，保持乳品新鲜度，提高酪蛋白稳定性及维持酸羊乳持水力，有效改善羊乳制品体系的稳定性。0.2%的壳寡糖对酸羊乳具有抑制后酸化的作用，也能够一定程度提高酸乳的凝乳效率。0.05%的果胶在羊乳制品贮藏期内对延长贮藏期和保持体系稳定性的作用相对较弱，但在贮藏期间对酸乳的质地和口感有一定的优化效果。3种糖类物质中，海藻糖更有利于维持羊乳制品在贮藏期间的品质，并且海藻糖作为一种天然的功能性多糖，具有良好的甜度。未来以海藻糖作为甜度调节剂，开发一款具有良好风味及功能活性的羊乳，具有较大的发展潜力。本研究为羊乳高附加值产品的开发研究提供了理论参考，也为羊乳的多方面利用提供了新的研究思路。