凝固型大米風(fēng)味酸奶的研制

萬(wàn)紅霞，孫海燕，劉冬*

(1.廣州城市職業(yè)學(xué)院 食品系， 廣東 廣州 510405；2.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究院，廣東 深圳 518055)

大米蛋白是過(guò)敏性低而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的一種優(yōu)質(zhì)食用蛋白[1-4]，其具有平衡合理的氨基酸組成，很接近WHO/FAO的推薦模式。且具有多種重要保健功能，如降膽固醇、抗糖尿病、抗高血壓、預(yù)防腫瘤等[5-8]，大米蛋白的功能特性與酪蛋白可相提并論，為開發(fā)特殊人群營(yíng)養(yǎng)食品和嬰幼兒食品的優(yōu)質(zhì)基料[9-10]。酸奶風(fēng)味獨(dú)特、質(zhì)構(gòu)爽滑、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高和保健功能良好，因而一直以來(lái)深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎。近十幾年來(lái)很多學(xué)者研究用植物蛋白部分或完全代替牛乳粉，開發(fā)含植物蛋白的酸奶或者活性乳酸菌飲料。其中用大豆蛋白原料部分或完全代替牛乳制造大豆風(fēng)味酸奶[11-14]研究的最多，但由于口感酸澀和脫腥技術(shù)等問(wèn)題未能徹底解決，至今產(chǎn)業(yè)化仍難以實(shí)現(xiàn)。大米蛋白無(wú)論是從價(jià)格成本還是營(yíng)養(yǎng)角度，都是用于酸奶制品新型蛋白原料的可靠選擇。

課題組以全脂乳粉和大米蛋白水解物為主要原料，以前期篩選的谷糠乳桿菌(Lactobacillusfarraginis，簡(jiǎn)稱LF)和乳酸乳球菌乳酸亞種(Lactococcuslactissubsp.Lactis，簡(jiǎn)稱LL.L)為發(fā)酵菌種，探討了用大米蛋白水解物部分替代全脂乳粉發(fā)酵生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶的可行性，并初步優(yōu)化了基于篩選菌種的大米風(fēng)味酸奶基礎(chǔ)培養(yǎng)基。既能較好利用大米蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用，又能降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，使消費(fèi)者對(duì)益生菌類食品的多樣化需求得到滿足，大米風(fēng)味酸奶具有較好的市場(chǎng)前景。

一、材料與方法

(一)材料與儀器

谷糠乳桿菌(Lactobacillusfarraginis)篩選于新疆伊寧市奶疙瘩；乳酸乳球菌乳酸亞種(Lactococcuslactissubsp.Lactis)篩選于法國(guó)奶酪；大米蛋白(蛋白質(zhì)含量76.35%)由深圳市銀波米業(yè)有限公司提供；全脂乳粉(蛋白含量24.26%，乳糖含量39.10%，產(chǎn)地新西蘭)、蔗糖(食品級(jí))由綠雪生物工程(深圳)有限公司提供；堿性蛋白酶Alcalase2.4 L購(gòu)于丹麥Novozymes公司；其它試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

EUROSTAR型攪拌器 德國(guó)IKA公司；877型自動(dòng)電位滴定儀 瑞士Metrohm公司；超高壓納米均質(zhì)機(jī) 上海諾尼輕工機(jī)械有限公司；BSC-1300ⅡA2系列生物安全柜 蘇凈安泰有限公司；高壓蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械；電熱恒溫水浴槽 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

(二)方法

1.乳酸菌菌種的篩選

乳酸菌菌種分別從奶酪和奶疙瘩進(jìn)行篩選,詳細(xì)方法見(jiàn)文獻(xiàn)[15]，篩選流程如下：

樣品前處理→涂布分離培養(yǎng)→劃線純化培養(yǎng)→革蘭氏染色鏡檢→接觸酶實(shí)驗(yàn)→產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)→糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)(梅里埃API試劑盒鑒定→16S rDNA PCR擴(kuò)增→比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)→全脂乳凝固實(shí)驗(yàn)(添加20%大米蛋白)篩選

2.菌種活化

將一定量的全脂乳粉制成蛋白含量為3%的全脂乳，50℃，400 r/min攪拌條件下，充分溶脹30 min，置于高壓均質(zhì)機(jī)中，30 Mpa循環(huán)均質(zhì)3次，105℃，濕熱滅菌20 min，將全脂乳培養(yǎng)基冷卻至40～45℃?zhèn)溆?溶脹、均質(zhì)和滅菌方法下同)。將谷糠乳桿菌(LF)和乳酸乳球菌乳酸亞種(LL.L)按1:1比例接種于冷卻后的全脂乳培養(yǎng)基中(總接種量為5%)，40 ℃恒溫發(fā)酵至全脂乳呈凝固狀態(tài)，連續(xù)活化3代后，菌種即可用于實(shí)驗(yàn)。

3.大米蛋白和大米蛋白水解物完全替代牛乳粉

將大米蛋白粉和大米蛋白水解物干粉(具體制備方法和水解度計(jì)算詳細(xì)見(jiàn)文獻(xiàn)[15-16])分別制成3%蛋白含量的溶液，分別補(bǔ)加乳糖至含量為39.10%(與全脂乳中乳糖量相等)，將溶液進(jìn)行溶脹、均質(zhì)和滅菌。將活化后的LF菌和LL.L菌分別接種(5%接種量，下同)至大米蛋白培養(yǎng)基和大米蛋白水解物培養(yǎng)基中，40℃恒溫發(fā)酵培養(yǎng)36 h后，測(cè)定其酸度(測(cè)定方法參照GB 5413.34—2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)乳和乳制品酸度的測(cè)定)，并觀察發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液的凝固情況。

4.大米蛋白添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

大米蛋白粉與全脂乳粉按蛋白百分比0∶100、5∶95、10∶90、15∶85、20∶80制成溶液(蛋白總含量保持為3%，下同)，補(bǔ)加乳糖至含量為39.10%，溶液經(jīng)溶脹、均質(zhì)、滅菌和接種后進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)10 h，發(fā)酵結(jié)束后將產(chǎn)品置于4℃冰箱后熟12 h得發(fā)酵終產(chǎn)品(下同)，測(cè)定不同大米蛋白添加量的產(chǎn)品酸度并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

5.大米蛋白水解度對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

將水解度分別為0、2.5、5、7.5、10.0、12.5%的大米蛋白水解物干粉與全脂乳粉按蛋白百分比20:80制成溶液，補(bǔ)加乳糖，溶液經(jīng)溶脹、均質(zhì)、滅菌和接種后進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)10 h及后熟，測(cè)定不同大米蛋白水解度的產(chǎn)品酸度及感官評(píng)價(jià)。

6.大米蛋白水解物添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

將7.5%水解度的大米蛋白水解物干粉與全脂乳粉按蛋白百分比0∶100、5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶75、30∶70、35∶65、40∶60制成溶液，補(bǔ)加乳糖，溶液經(jīng)溶脹、均質(zhì)、滅菌和接種后進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)10 h及后熟，測(cè)定不同大米蛋白水解物添加量的產(chǎn)品酸度及感官評(píng)價(jià)。

7.補(bǔ)加乳糖對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

將7.5%水解度的大米蛋白水解物干粉與全脂乳粉按蛋白百分比40:60制成補(bǔ)加乳糖和不補(bǔ)加乳糖的兩種溶液，經(jīng)溶脹、均質(zhì)、滅菌和接種后進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)10 h及后熟，測(cè)定補(bǔ)加乳糖和不補(bǔ)加乳糖兩種產(chǎn)品的酸度及感官評(píng)價(jià)。

8.蔗糖添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

將7.5%水解度的大米蛋白水解物干粉與全脂乳粉按蛋白百分比40:60制成溶液(不補(bǔ)加乳糖)，添加0～8%的蔗糖，溶液經(jīng)溶脹、均質(zhì)、滅菌和接種后進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)10 h及后熟，測(cè)定不同蔗糖添加量的產(chǎn)品酸度及感官評(píng)價(jià)。

9.大米風(fēng)味酸奶的感官評(píng)定

產(chǎn)品得分為12位感官鑒評(píng)員評(píng)分的平均值。大米風(fēng)味酸奶的感官評(píng)分表見(jiàn)表1，其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 19302-2010)并稍作改進(jìn)，感官評(píng)分在70分以上為合格產(chǎn)品。

表1 大米風(fēng)味酸奶感官評(píng)分指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

注：a未添加蔗糖的大米風(fēng)味酸奶采用酸味標(biāo)準(zhǔn)，添加蔗糖的大米風(fēng)味酸奶采用酸甜味標(biāo)準(zhǔn)。

10.統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±SD來(lái)表示，文中圖用Sigmaplot 13.0軟件進(jìn)行作圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件中的one-way ANOVA法檢驗(yàn)，p<0.05視為差異具有顯著性。

二、結(jié)果與分析

(一)大米蛋白和大米蛋白水解物完全替代牛乳粉

大米蛋白溶液大米蛋白水解物溶液abbbbbba403020100酸度/?T1224360發(fā)酵時(shí)間/h

圖1 大米蛋白溶液和大米蛋白水解物對(duì)發(fā)酵酸度的影響

注：圖中無(wú)共同字母表示差異顯著(p<0.05)

大米蛋白溶液和大米蛋白水解物溶液(水解度為10%)的發(fā)酵產(chǎn)酸情況如圖1所示。在大米蛋白溶液和全大米蛋白水解物溶液培養(yǎng)24h過(guò)程中0～12 h酸度有顯著升高(p<0.05)，12～36 h酸度有所增加但增加不顯著(p>0.05)；大米蛋白水解物溶液的總體酸度顯著高于大米蛋白溶液(p<0.05)，可能由于水解物中所含游離的氨基酸所致。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，大米蛋白溶液或大米蛋白水解物溶液培養(yǎng)36 h后，培養(yǎng)基pH穩(wěn)定在6.0左右，均遠(yuǎn)離大米蛋白等電點(diǎn)(pI=4.8)，故兩者均未呈現(xiàn)凝固狀態(tài)。

乳酸菌在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子較復(fù)雜，需要可發(fā)酵的碳水化合物、礦物質(zhì)元素、維生素、鹽類、肽類、氨基酸、核酸衍生物、脂肪酸或脂肪酸酯類，且每種乳酸菌都有自身特殊的營(yíng)養(yǎng)需求，而大米蛋白及其水解物溶液中相對(duì)全脂乳來(lái)說(shuō)其營(yíng)養(yǎng)比較簡(jiǎn)單，不能完全滿足乳酸菌的生長(zhǎng)代謝，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸能力很弱而無(wú)法使培養(yǎng)基凝固，用大米蛋白及其水解物溶液全部替代全脂乳粉發(fā)酵生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶的工藝設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。因此，以下大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化研究只考慮用大米蛋白或其水解物部分替代全脂乳粉。

(二)大米蛋白添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

大米蛋白不同添加量對(duì)發(fā)酵產(chǎn)酸的影響情況及感官評(píng)分如圖2所示。由圖2A可見(jiàn)，大米蛋白發(fā)酵液的酸度隨著大米蛋白添加比例的增大而降低；大米蛋白添加為0%時(shí)(即100%全脂乳培養(yǎng)基)，發(fā)酵10 h經(jīng)后熟，大米風(fēng)味酸奶酸度為88.14±1.30°T，當(dāng)大米蛋白添加比例達(dá)到20%時(shí)，大米風(fēng)味酸奶酸度降低為67.73±1.08°T。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酸度達(dá)40°T以上時(shí)，大米風(fēng)味酸奶開始變稠并出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象。當(dāng)酸度達(dá)60°T以上時(shí)，大米風(fēng)味酸奶已基本呈凝固狀態(tài)。因此，大米蛋白添加量為20%的大米風(fēng)味酸奶基本呈凝乳狀態(tài)。

大米蛋白不同添加量的大米風(fēng)味酸奶感官得分如圖2B所示，大米風(fēng)味酸奶的感官得分隨大米蛋白添加比例的增大而降低，大米蛋白添加比例越高，大米風(fēng)味酸奶的凝乳穩(wěn)定狀態(tài)越差，口感越粗糙。大米蛋白添加為0%的大米風(fēng)味酸奶感官得分最高為92.13±2.86分。當(dāng)大米蛋白添加為20%(保加利亞乳桿菌)時(shí)，產(chǎn)品口感粗糙、酸味不足，感官得分降低為60.25±2.24分。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，即使將大米蛋白添加量控制在15%以內(nèi)，產(chǎn)品雖然能基本凝固，但容易出現(xiàn)乳清析出情況，且口感均較粗糙，感官得分不合格(合格分?jǐn)?shù)為70分)，所以，用大米蛋白部分替代全脂乳粉生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶，大米蛋白會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的酸度和感官。

(三)大米蛋白水解度對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

大米蛋白添加量/%1009080706050酸度/?T10152005Aabcdc1009080706050感官得分Babccd大米蛋白添加量/%10152005

圖2 大米蛋白不同添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響

圖3 大米蛋白不同水解度對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響

注：圖中無(wú)共同字母表示差異顯著(p<0.05)

不同水解度的大米蛋白水解物(大米蛋白水解物添加量為20%)的產(chǎn)品酸度及感官得分見(jiàn)圖3。如圖3A所示，水解度在0%至7.5%范圍內(nèi)，酸度隨著水解度增大升高顯著(p<0.05)，水解度大于7.5%以后，酸度沒(méi)有顯著增加(p>0.05)。水解度為0%的大米風(fēng)味酸奶酸度最低為70.67±1.27°T，水解度12.5%的發(fā)酵酸度為86.65±1.31°T。水解后大米蛋白因含有更多游離的氨基酸和寡肽類易于乳酸菌的生長(zhǎng)和代謝。不同大米蛋白水解度的大米風(fēng)味酸奶感官得分如圖3B所示，水解度在0%～7.5%時(shí)，感官得分隨水解度增加而升高，水解度大于7.5%后，感官得分又隨之降低。水解度為7.5%和12.5%的米風(fēng)味酸奶感官得分分別為88.63±2.35分和 67.50±2.07分。酸奶感官劣變的原因主要是大米蛋白水解產(chǎn)生了苦味肽，故而，用大米蛋白水解物部分替代全脂乳粉生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶，大米蛋白水解度應(yīng)該控制在7.5%以下。

(四)大米蛋白水解物添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

大米蛋白水解物不同添加量(水解度7.5%)的大米風(fēng)味酸奶酸度和感官評(píng)分見(jiàn)圖4。如圖4A所示，大米風(fēng)味酸奶的酸度隨著大米蛋白水解物的增加而降低，大米蛋白水解物添加量為40%時(shí)，其產(chǎn)品酸度為74.28±1.32°T，大米風(fēng)味酸奶的凝乳狀態(tài)均良好。大米風(fēng)味酸奶的感官評(píng)分如圖4B所示，感官得分亦是隨大米蛋白水解物的增加而隨之降低，當(dāng)大米蛋白水解物添加量達(dá)40%時(shí)，大米風(fēng)味酸奶的感官得分為77.50±1.72分，大米風(fēng)味酸奶即判斷為合格產(chǎn)品，若大米蛋白水解物繼續(xù)增加將影響酸奶的整體風(fēng)味和口感。因此，用大米蛋白水解物部分替代全脂乳粉生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶，大米蛋白水解物添加量應(yīng)控制在40%以下。

(五)補(bǔ)加乳糖對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

補(bǔ)加乳糖與不補(bǔ)加乳糖(大米蛋白水解物添加量為40%)對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和產(chǎn)品感官的影響如圖5所示，補(bǔ)加乳糖與不補(bǔ)加乳糖對(duì)發(fā)酵酸度和產(chǎn)品感官均無(wú)顯著影響(p>0.05)，可能由于全脂乳粉中乳糖相對(duì)乳酸菌來(lái)說(shuō)是過(guò)量的，全脂乳粉添加量為60%時(shí)的乳糖已充分滿足乳酸菌的分解和產(chǎn)生乳酸。因此，用大米蛋白水解物部分替代全脂乳粉生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶，無(wú)需額外補(bǔ)加乳糖。

(六)蔗糖添加對(duì)大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵的影響

不同蔗糖添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響見(jiàn)圖6，大米蛋白水解物添加為40%(水解度為7.5%，未補(bǔ)加乳糖)，由圖6A可看出，蔗糖添加量對(duì)產(chǎn)品的酸度沒(méi)有影響(p>0.05)。蔗糖添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶的感官評(píng)分有顯著影響(見(jiàn)圖6B)，這是由于蔗糖可顯著改變產(chǎn)品的酸甜度。蔗糖添加量為4～6%時(shí)感官得分最高(p>0.05)，蔗糖添加量為5%的產(chǎn)品感官得分為93.38±2.74。該大米風(fēng)味酸奶外觀及感官表現(xiàn)為色澤均勻，質(zhì)地較細(xì)膩，未見(jiàn)乳清析出，凝乳穩(wěn)定，口感較細(xì)膩柔滑，酸甜度適中，米香風(fēng)味濃郁。

1009080706050酸度/?T大米蛋白水解物添加量/%1015202530354005b1009080706050感官得分Bacdbcdaaabab大米蛋白水解物添加量/%1015202530354005Abacdbcdaaabc

圖4 大米蛋白水解物不同添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響

圖5 補(bǔ)加乳糖對(duì)發(fā)酵大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響

圖6 蔗糖不同添加量對(duì)大米風(fēng)味酸奶酸度和感官的影響

注：圖中無(wú)共同字母表示差異顯著(p<0.05)

三、結(jié)論

用大米蛋白粉或大米蛋白水解物完全代替牛乳粉發(fā)酵生產(chǎn)大米風(fēng)味酸奶的工藝設(shè)想難以實(shí)現(xiàn)。用大米蛋白粉部分替代牛乳粉發(fā)酵制備大米風(fēng)味酸奶時(shí)，大米蛋白添加量越多，大米風(fēng)味酸奶發(fā)酵酸度越低，口感越粗糙，產(chǎn)品感官越劣。用大米蛋白水解物部分替代牛乳粉發(fā)酵制備大米風(fēng)味酸奶時(shí)，產(chǎn)品酸度隨著大米蛋白水解度增加而增大，但酸奶苦味也隨之加重，當(dāng)水解度為7.5%時(shí)，產(chǎn)品感官最佳；產(chǎn)品酸度隨大米水解物添加量的增加而逐漸減小，酸奶產(chǎn)品的口感也隨之逐漸變差，大米蛋白水解物(水解度7.5%)添加量控制在40%(以蛋白百分比計(jì))以內(nèi)時(shí)，均可生產(chǎn)出合格的大米風(fēng)味酸奶。補(bǔ)加乳糖或添加蔗糖均對(duì)發(fā)酵酸度無(wú)顯著影響，但蔗糖添加對(duì)產(chǎn)品感官影響顯著。蔗糖添加量在4～6%時(shí)，大米風(fēng)味酸奶的感官最佳，表現(xiàn)為色澤均勻，質(zhì)地較細(xì)膩，未見(jiàn)乳清析出，凝乳穩(wěn)定，口感較細(xì)膩柔滑，酸甜度適中，米香風(fēng)味濃郁。