長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶配方工藝的研究

劉媛，廖萍，李啟明，薛梅，朱雅麗，劉海燕，張海濤

（1.新希望乳業(yè)股份有限公司，成都610063；2.新希望雙喜乳業(yè)（蘇州）有限公司，江蘇蘇州215129）

0　引言

酸奶是美味、營(yíng)養(yǎng)、健康的乳制品，不僅含有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、維生素、鈣等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還具有一定的功能性，如預(yù)防腸道疾病、增強(qiáng)免疫功能等[1]。

現(xiàn)階段市場(chǎng)上出現(xiàn)較多長(zhǎng)貨架期酸奶，既可常溫儲(chǔ)存運(yùn)輸，又不刺激腸胃，因此迅速贏得消費(fèi)者青睞[2]。此類酸奶多采用“前配料”工藝，即將所有輔料一次性加入牛奶，再經(jīng)過(guò)發(fā)酵、熱處理等制成[3]。為了降低熱處理的影響，需添加較多穩(wěn)定劑保護(hù)蛋白，導(dǎo)致產(chǎn)品狀態(tài)稠厚而不方便飲用[4-5]。本文對(duì)長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶的配方工藝進(jìn)行研究，采用“二次配料”工藝，即先發(fā)酵酸奶，保留部分穩(wěn)定劑二次配料后，再與酸奶混合進(jìn)行熱處理[6]。該工藝可降低產(chǎn)品黏度而方便飲用，同時(shí)可延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期，從而推動(dòng)長(zhǎng)貨架期酸奶發(fā)展。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　材料與試劑

鮮牛奶：來(lái)自新希望乳業(yè)自有牧場(chǎng)；濃縮乳清蛋白（WPC 30）、白砂糖、德式乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌：市售；瓊脂、變性淀粉、高酯果膠：食品級(jí)，市售；碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2　儀器與設(shè)備

UPT-Ⅱ-10T超純水儀；TW-PB型巴氏水浴槽；RW 20型數(shù)顯攪拌器；APV1000型均質(zhì)機(jī)；INC 821C型恒溫培養(yǎng)箱；PT-20T型微型管式殺菌機(jī)；LVDVE230型黏度計(jì)；BX 43型光學(xué)顯微鏡；T 5型電位滴定儀；FE20型pH計(jì)。

1.3　方法

1.3.1工藝流程

1.3.2操作要點(diǎn)

（1）將80%鮮牛奶升溫至50℃，攪拌溶解WPC 30，靜置水合30min；

（2）水合后繼續(xù)升溫至55～60℃，高剪溶解白砂糖、瓊脂和變性淀粉；

（3）經(jīng)均質(zhì)（18～20 M Pa，55～60℃）、巴氏殺菌（95℃/5 min）后發(fā)酵，終點(diǎn)酸度為80°T時(shí)，攪拌破乳；

（4）使用10%RO水升溫至80℃，高剪溶解高酯果膠，溶解完全后冷卻至40℃以下，制得果膠溶液；

（5）將酸奶與果膠溶液混合，經(jīng)均質(zhì)后再殺菌，得到成品。

1.3.3變性淀粉添加工藝的確定

選取變性淀粉添加量為0.5%，分別在酸奶發(fā)酵前、發(fā)酵后（與高酯果膠混合，二次配料時(shí)）加入，經(jīng)過(guò)75℃/30 s殺菌，在顯微鏡下觀察兩種不同添加方式的淀粉形態(tài)，按照表3的方法判定其狀態(tài)。按照表1進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的感官評(píng)定，同時(shí)測(cè)定產(chǎn)品的黏度，確定其添加工藝。

1.3.4酸奶質(zhì)構(gòu)的優(yōu)化

依次改變變性淀粉、高酯果膠、瓊脂和WPC 30的添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，均按照表1進(jìn)行質(zhì)構(gòu)感官評(píng)定，并測(cè)定產(chǎn)品黏度，最后根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

1.3.4.1變性淀粉添加量的影響

設(shè)定高酯果膠添加量為0.4%，瓊脂添加量為0.15%，WPC 30添加量為1.5%，考察變性淀粉添加量分別為0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響[7]。

1.3.4.2高酯果膠添加量的影響

設(shè)定變性淀粉添加量為0.5%，瓊脂添加量為0.15%，WPC 30添加量為1.5%，考察高酯果膠添加量分別為0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6%對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響[8]。

1.3.4.3瓊脂添加量的影響

設(shè)定變性淀粉添加量為0.5%，高酯果膠添加量為0.4%，WPC 30添加量為1.5%，考察瓊脂添加量分別為0.05%，0.10%，0.15%，0.20%和0.25%對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響[9]。

1.3.4.4WPC 30添加量的影響

設(shè)定變性淀粉添加量為0.5%，高酯果膠添加量為0.4%，瓊脂添加量為0.15%，WPC 30添加量分別為1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響[10]。

1.3.5酸奶發(fā)酵溫度的確定

按照正交試驗(yàn)優(yōu)化后的結(jié)果，采用德式乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌的復(fù)配菌種分別在30，35，37，40℃和42℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，制作出的產(chǎn)品按照表2進(jìn)行風(fēng)味的感官評(píng)定。

1.3.6酸奶二次殺菌參數(shù)的確定

為了實(shí)驗(yàn)配方耐受的殺菌強(qiáng)度，設(shè)置二次殺菌的參數(shù)分別為75℃/30 s，80℃/30 s，90℃/30 s，95℃/30 s和100℃/30 s，分別按照表1和表2進(jìn)行質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的感官評(píng)定，測(cè)定產(chǎn)品的黏度，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行微生物檢測(cè)。

1.4　測(cè)定方法

（1）感官評(píng)定方法。邀請(qǐng)30名食品專業(yè)品評(píng)人員對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味進(jìn)行打分，滿分為100分。酸奶質(zhì)構(gòu)的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，酸奶風(fēng)味的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表1　酸奶質(zhì)構(gòu)的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表2　酸奶風(fēng)味的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

（2）淀粉狀態(tài)判定方法。將酸奶按一定比例稀釋，用濃度為0.1 m ol/L的碘液將其中的淀粉染成藍(lán)紫色，在顯微鏡下觀察其狀態(tài)[11]，判定方法如表3所示。

表3　淀粉狀態(tài)的判定方法

（3）酸奶黏度測(cè)定方法。采用S63號(hào)轉(zhuǎn)子，設(shè)置轉(zhuǎn)速為20 r/min，測(cè)定時(shí)間30 s，對(duì)樣品進(jìn)行黏度測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取平均值。

（4）酸奶酸度測(cè)定方法。稱取10.0 g酸奶樣品，加入20mL的RO水，采用電位滴定儀進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取平均值。

（5）酸奶pH值測(cè)定方法。在室溫下，將pH計(jì)校正后，測(cè)定酸奶樣品的pH值，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取平均值。

（6）酸奶乳酸菌數(shù)測(cè)定方法。按照GB 4789.35-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》進(jìn)行。

（7）酸奶大腸菌群、霉菌和酵母測(cè)定方法。分別按照GB 4789.3-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》、GB 4789.15-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》進(jìn)行。

1.5　酸奶的穩(wěn)定性觀察

采用優(yōu)化的配方工藝制作出產(chǎn)品，將其分別在2～8℃和室溫下保藏9個(gè)月和6個(gè)月，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行觀察。

2　結(jié)果與分析

2.1　變性淀粉添加工藝的確定

變性淀粉是長(zhǎng)貨架期酸奶配方設(shè)計(jì)中常用的增稠穩(wěn)定劑，具有良好的持水作用，能夠在一定程度上防止酸奶貨架期內(nèi)析水的問(wèn)題[7，12]。變性淀粉的溶脹效果，會(huì)直接影響到酸奶的質(zhì)構(gòu)和口感。在發(fā)酵前和發(fā)酵后添加淀粉的顯微鏡圖分別如圖1和圖2所示，感官評(píng)分及黏度數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖1　發(fā)酵前添加淀粉的顯微鏡圖

圖2 發(fā)酵后添加淀粉的顯微鏡圖

圖1中有較多的淀粉顆粒碎片，可以看出變性淀粉在發(fā)酵前添加，殺菌受熱后已糊化，經(jīng)均質(zhì)后，淀粉顆粒部分破裂；圖2中大部分淀粉顆粒較小、顏色較深，說(shuō)明變性淀粉在發(fā)酵后時(shí)加入，75℃/30 s的殺菌強(qiáng)度并沒(méi)有使其充分糊化。雖然發(fā)酵前添加變性淀粉，顆粒部分破裂，但與空白樣（未添加變性淀粉）相比，其稠厚度和黏度有明顯提高，細(xì)膩度基本不受影響；而發(fā)酵后添加變性淀粉對(duì)稠厚度改善并不明顯。故選擇發(fā)酵前添加變性淀粉。

圖3　不同淀粉添加方式對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

2.2　酸奶質(zhì)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

2.2.1變性淀粉添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

感官評(píng)分及黏度如圖4所示。由圖4可以看出，變性淀粉添加量越高，酸奶黏度越大，當(dāng)變性淀粉添加量為0.6%時(shí)，會(huì)使其稠厚度略高，傾倒不夠流暢，而變性淀粉添加量為0.2%時(shí)，酸奶經(jīng)過(guò)殺菌后有輕微粉質(zhì)感，添加量為0.5%時(shí)，酸奶的質(zhì)構(gòu)最好。

圖4　變性淀粉添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.2高酯果膠添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

高酯果膠在較低的pH值下能與酪蛋白所帶正電荷發(fā)生靜電作用，形成親水性復(fù)合物，避免顆粒間的聚合作用，使酪蛋白膠束顆粒得以穩(wěn)定地分散，對(duì)牛乳中蛋白質(zhì)有保護(hù)作用，提高其熱穩(wěn)定性[13]。果膠還具有良好的膠溶效果、較小的增黏作用與怡人的口感[14]，是飲用型酸奶中的主要穩(wěn)定劑。感官評(píng)分及黏度如圖5所示。由圖5可以看出，高酯果膠添加量越高，酸奶黏度越大，高酯果膠添加量為0.2%和0.3%時(shí)，酸奶經(jīng)過(guò)殺菌后有不同程度的粉質(zhì)感，添加量為0.6%時(shí)會(huì)使其稠厚度略高，傾倒時(shí)不夠流暢，而添加量為0.5%時(shí)，酸奶質(zhì)構(gòu)最好，且果膠自身的柑橘味與酸奶的發(fā)酵滋氣味結(jié)合較好。

圖5　高酯果膠添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.3瓊脂添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

瓊脂在酸奶中的作用主要是增加稠厚度，提高蛋白的熱穩(wěn)定性，防止乳清析出[15]。感官評(píng)分及黏度如圖6所示。由圖6可以看出，瓊脂添加量為0.05%時(shí)，酸奶經(jīng)過(guò)殺菌后有輕微的粉質(zhì)感，添加量為0.25%時(shí)，酸奶在室溫下有輕微的凝膠現(xiàn)象，而添加量為0.15%時(shí)，酸奶質(zhì)構(gòu)最好，且不影響酸奶發(fā)酵滋氣味。

圖6　瓊脂添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.4WPC 30添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

WPC 30是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的食品組分，廣泛用以提升食品的質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[10]，但其本身有乳清蛋白味，添加量過(guò)多會(huì)影響產(chǎn)品風(fēng)味[16]。感官評(píng)分及黏度如圖7所示。由圖7可以看出，WPC 30添加量越高，酸奶黏度越大，稠厚度和細(xì)膩度的感官評(píng)分也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，3.0%的WPC添加量會(huì)使產(chǎn)品在殺菌后有輕微的粉質(zhì)感，WPC 30添加量為2.0%，酸奶的質(zhì)構(gòu)最好，且無(wú)明顯的乳清蛋白味。

圖7　WPC30添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.5正交試驗(yàn)

因素水平如表4所示。按照表1進(jìn)行感官評(píng)定，以質(zhì)構(gòu)感官評(píng)分總分為判定標(biāo)準(zhǔn)，確定最佳組合。

表4　正交實(shí)驗(yàn)因素水平 %

表5　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出，影響酸奶質(zhì)構(gòu)的因素依次為C＞A＞B＞D，即瓊脂添加量＞變性淀粉添加量＞高酯果膠添加量＞W(wǎng)PC 30添加量，長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶最佳質(zhì)構(gòu)的配方組合為A3B3C2D2，即變性淀粉添加量為0.5%，高酯果膠添加量為0.5%，瓊脂添加量為0.15%，WPC 30添加量為2%。

2.3　發(fā)酵溫度對(duì)酸奶風(fēng)味的影響

在不同的溫度下發(fā)酵可能會(huì)產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)，從而影響酸奶的風(fēng)味[17]。酸奶風(fēng)味的感官評(píng)分如圖8所示。由圖8可以看出，發(fā)酵溫度為30℃和35℃時(shí)，酸奶的發(fā)酵滋氣味最好。但35℃發(fā)酵比30℃發(fā)酵所用的時(shí)間快約5 h，為提高生產(chǎn)效率，選擇35℃為最終發(fā)酵溫度。

圖8　發(fā)酵溫度對(duì)酸奶風(fēng)味的影響

2.4　二次殺菌參數(shù)對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的影響

殺菌強(qiáng)度過(guò)高會(huì)造成酸奶蛋白質(zhì)變性從而影響其細(xì)膩度，也會(huì)造成風(fēng)味物質(zhì)的損失。酸奶質(zhì)構(gòu)感官評(píng)分和黏度如圖9所示，風(fēng)味感官評(píng)分如圖10所示，結(jié)果表明，采用75℃/30 s和80℃/30 s的殺菌參數(shù)，酸奶的細(xì)膩度較好，未出現(xiàn)蛋白變性造成的粉質(zhì)感和凝塊，當(dāng)參數(shù)為90℃/30 s和95℃/30 s時(shí)，出現(xiàn)輕微的粉質(zhì)感，而參數(shù)為100℃/30 s，蛋白明顯變性，出現(xiàn)小凝塊。酸奶的發(fā)酵滋氣味隨著殺菌溫度的升高而明顯減弱，75℃/30 s條件下殺菌的發(fā)酵滋氣味最好。微生物檢測(cè)結(jié)果如表6所示，可以看出5個(gè)殺菌參數(shù)均可使產(chǎn)品的乳酸菌數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，大腸菌群、霉菌和酵母均＜1 CFU/mL，可以保證產(chǎn)品在貨架期內(nèi)品質(zhì)穩(wěn)定。綜合以上結(jié)果，選擇75℃/30 s作為二次殺菌的參數(shù)。

表6　殺菌后的微生物檢測(cè)結(jié)果 /（CFU·mL-1）

2.5　穩(wěn)定性觀察結(jié)果

采用最佳配方工藝制作出的長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶，分別在2～8℃下放置9個(gè)月和在室溫下放置6個(gè)月后，pH、酸度和黏度無(wú)明顯變化，未出現(xiàn)明顯的脂肪上浮，觀察末期有輕微的析水分層和沉淀，但仍保持細(xì)膩的口感，未出現(xiàn)不良風(fēng)味，且微生物檢測(cè)達(dá)到要求。觀察結(jié)果詳見(jiàn)表7、表8和表9。

3　結(jié)論

本文首先研究了變性淀粉在“二次配料”工藝生產(chǎn)長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶中的添加方式，變性淀粉、高酯果膠、瓊脂和WPC 30的添加量對(duì)長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶質(zhì)構(gòu)的影響，并采用正交試驗(yàn)確定了最佳組合，最后確定了酸奶的發(fā)酵溫度和二次殺菌參數(shù)。結(jié)果表明，變性淀粉在發(fā)酵前加入且添加量為0.5%，瓊脂添加量為0.15%，WPC 30添加量為2%，發(fā)酵溫度為35℃，高酯果膠在發(fā)酵后加入且添加量為0.5%，二次殺菌參數(shù)為75℃/30 s。依照上述工藝制作出的長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶狀態(tài)細(xì)膩，殺菌后無(wú)明顯的粉質(zhì)感和凝塊，可均勻流暢地傾倒出，發(fā)酵滋氣味飽滿，無(wú)不良滋氣味，分別在2～8℃下放置9個(gè)月和在室溫下放置6個(gè)月后，仍能基本保持穩(wěn)定的狀態(tài)及口感。

本研究采用“二次配料”工藝制作的長(zhǎng)貨架期飲用型酸奶，解決了市面上常見(jiàn)的長(zhǎng)貨架期酸奶口感黏稠、流動(dòng)性較差的問(wèn)題，可以直接暢飲。此配方“二次配料”工藝的用水量明顯低于其他較黏稠的膠體用水需求，滿足GB19302-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》中對(duì)風(fēng)味發(fā)酵乳的牛奶含量＞80%的要求，不僅在科研學(xué)術(shù)上是一個(gè)創(chuàng)新，同時(shí)在市場(chǎng)上也是空缺，具有較大的市場(chǎng)潛力。

圖9　二次殺菌參數(shù)對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

圖10　二次殺菌溫度對(duì)酸奶風(fēng)味的影響

表7　酸奶在2～8℃下放置的穩(wěn)定性觀察結(jié)果

表8　酸奶在室溫下放置的穩(wěn)定性觀察結(jié)果

表9　產(chǎn)品經(jīng)穩(wěn)定性觀察后的微生物檢測(cè)結(jié)果 /（CFU·mL-1）

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