酸奶飲品穩(wěn)定性影響因素研究

劉 婕，樊文博，彭小霞，楊?lèi)?ài)君，李家希，馮立科

廣東燕塘乳業(yè)股份有限公司，廣東廣州 510700

0 引言

酸奶飲品是以乳及其制品為原料，經(jīng)乳酸菌等有益菌發(fā)酵后，加入水和白砂糖、甜味劑、酸味劑等調(diào)制成的飲料，如乳酸菌飲料。根據(jù)酸奶飲品是否經(jīng)過(guò)殺菌處理可以分為殺菌型和未殺菌型[1]。殺菌型酸奶飲品因其風(fēng)味可多樣化，口感輕爽解膩，保存時(shí)間長(zhǎng)，易攜帶等優(yōu)點(diǎn)頗受消費(fèi)者喜歡，是乳品企業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的產(chǎn)品。但貨架期內(nèi)風(fēng)味酸奶產(chǎn)品的穩(wěn)定性非常重要，可以影響到產(chǎn)品的性狀和風(fēng)味。而在酸奶飲品生產(chǎn)過(guò)程中，影響穩(wěn)定性的因素非常多，如原料、配料、均質(zhì)壓力、均質(zhì)次數(shù)、發(fā)酵時(shí)間、乳化穩(wěn)定劑的用量等。因此在工業(yè)生產(chǎn)中，需要明確影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝，指導(dǎo)生產(chǎn)以達(dá)到資源最大化。本文將對(duì)影響酸奶飲品穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究，為保障酸奶飲品的穩(wěn)定性提供解決方案。

1 材料

1.1 材料與試劑

全脂/脫脂乳粉，恒天然商貿(mào)（上海）有限公司；發(fā)酵劑、復(fù)配乳化增稠劑，丹麥丹尼斯克公司；白砂糖，福建糖業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

多重光散色儀（Turbiscan Tower1802-TW-0146），法國(guó)Formulaction儀器公司；高速離心機(jī)，保利科研器械有限公司；PHS-25型酸度計(jì)，上海偉業(yè)儀器廠；分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；殺菌機(jī)，荷蘭斯托克股份有限公司；生產(chǎn)設(shè)備，利樂(lè)公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 酸度的測(cè)定

根據(jù) GB 5009.239—2016 進(jìn)行酸度測(cè)定[2]。

2.2 TURBISCAN 分析法

TURBISCAN分析儀，采用靜態(tài)多重光散射（SMLS）原理，利用透射光（T）和背散射光（BS）兩個(gè)同步光學(xué)檢測(cè)器對(duì)樣品在垂直方向上下移動(dòng)掃描，該儀器使用范圍包括從透明到不透明樣品，分析樣品的濃度最高可達(dá)95%，粒子尺寸為50 nm-1.0×106nm，透射光強(qiáng)度（T）&背散射光強(qiáng)度（BS）與顆粒粒徑大小和濃度有關(guān)，通過(guò)單次掃描或設(shè)定時(shí)間的連續(xù)掃描分析采集的光強(qiáng)信號(hào)，獲得分散體系在不同高度濃度和粒度的變化時(shí)間函數(shù)，從而獲得穩(wěn)定性及其變化機(jī)理，其快速、準(zhǔn)確，且對(duì)樣品無(wú)損害的特點(diǎn)特別適合于乳制品穩(wěn)定體系的分析[3～5]。

檢測(cè)參數(shù)設(shè)置為：檢測(cè)溫度為25 ℃，檢測(cè)時(shí)間為2 天，檢測(cè)頻率為30 min/次，第1次檢測(cè)延遲30 min。

2.3 離心沉淀率

離心沉淀率（%）=（m2-m0）/（m1-m0）×100%

式中：m0—離心管重量，g；m1—試管及飲料的總重量，g；m2—試管和沉淀的總重量，g。

在室溫條件下以3 000 r/min 離心 20 min，棄去上清液后倒扣 5 min。離心沉淀率越低，產(chǎn)品穩(wěn)定性相對(duì)越好[6]。

2.4 酸奶飲品生產(chǎn)工藝

全脂乳粉→45 ℃溶解混合→預(yù)熱65 ℃→脫氣→均質(zhì)→95 ℃保溫5 min殺菌→冷卻接種→發(fā)酵→翻缸過(guò)平滑機(jī)冷卻→與糖水混合均勻→定容→過(guò)濾→預(yù)熱均質(zhì)220 bar→滅菌→冷卻→無(wú)菌灌裝。其中，糖水工藝：檸檬酸、白砂糖、穩(wěn)定劑→溶解混合→65 ℃高剪切循環(huán)→循環(huán)冷卻。

2.5 因素分析

以市面上暢銷(xiāo)的酸奶飲品的平均離心沉淀率作為對(duì)照，研究生產(chǎn)工藝中重點(diǎn)因素，如穩(wěn)定劑用量、配料條件、均質(zhì)條件等因素對(duì)酸奶飲品穩(wěn)定性的影響。

市面上暢銷(xiāo)的燕塘-酸奶飲品、喜樂(lè)活力、蒙牛-酸酸乳，因其消費(fèi)者眾多，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，作為本研究的對(duì)照產(chǎn)品，每個(gè)品牌分別選購(gòu)9 盒，隨機(jī)分為3 組，測(cè)定其離心沉淀率。

3 結(jié)果與討論

3.1 市售酸奶飲品離心沉淀率

由表1可見(jiàn)，3 個(gè)品牌的酸奶飲品的離心沉淀率接近，均值為0.90 %。

表1 市售酸奶飲品離心沉淀率

3.2 配料條件的影響

3.2.1 穩(wěn)定劑化料溫度的影響

由表2可知，提高穩(wěn)定劑化料溫度可以顯著降低產(chǎn)品的離心沉淀率（P＜0.05），可能是穩(wěn)定劑在60 ℃下充分溶解，減少了產(chǎn)品中沉淀顆粒；同時(shí)穩(wěn)定劑的充分溶解和分散充分包裹酸乳粒子，為產(chǎn)品提供更加穩(wěn)定的體系，從而保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性[7]。提升穩(wěn)定劑化料溫度有利于產(chǎn)品的穩(wěn)定性提升，并且對(duì)風(fēng)味未造成影響；由此以下試驗(yàn)均在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。

表2 提高穩(wěn)定劑化料溫度前后產(chǎn)品對(duì)比

3.2.2 奶粉復(fù)水時(shí)間對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

由表3可見(jiàn)，延長(zhǎng)奶粉復(fù)水時(shí)間對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性幾乎沒(méi)有影響，原因可能為真空混料機(jī)的效率比較高，可以在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)成較好的復(fù)水效果。

表3 奶粉復(fù)水時(shí)間對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

3.3 穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

由表4可知，穩(wěn)定劑添加量從0.55%提高至0.60%，對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性無(wú)顯著影響（P＞0.05）。提升穩(wěn)定劑添加量至0.60%后產(chǎn)品口感會(huì)更稠厚，而且會(huì)增加產(chǎn)品成本，所以不建議通過(guò)增加穩(wěn)定劑的添加量來(lái)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

表4 提高穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

3.4 均質(zhì)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

3.4.1 降低殺菌機(jī)均質(zhì)頭均質(zhì)指數(shù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

把樣品在4～6 ℃下保持48 h，然后測(cè)定在上層（容量的1/10）和下層（容量的9/10）中的含脂率；上層和下層含脂率的百分比差數(shù)，除以上層含脂率數(shù)即為均質(zhì)指數(shù)[8]，一般來(lái)說(shuō)，均質(zhì)指數(shù)在1-10內(nèi)為好[9]。由上表可以看出，降低殺菌機(jī)均質(zhì)頭均質(zhì)指數(shù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性提升效果不明顯。

表5 均質(zhì)指數(shù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

3.4.2 提高均質(zhì)壓力對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

提高UHT前均質(zhì)壓力至250 bar對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性有一定的提升，但是差異不顯著（表6-7）。均質(zhì)處理可以打碎脂肪球團(tuán)，有效的較少脂肪球直徑，從而使蛋白質(zhì)和乳化劑吸附在新生成的脂肪球表面，形成堅(jiān)固的蛋白質(zhì)膜，促進(jìn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性[10]。

表6 均質(zhì)壓力對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

表7 動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性（30 ℃）

表8 增加均質(zhì)次數(shù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

3.4.3 均質(zhì)次數(shù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

糖水與基料混合后增加均質(zhì)工藝可以有效地提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，但是與對(duì)照產(chǎn)品的0.90%還是有差異，不能達(dá)到理想的效果。如果將增加的均質(zhì)工藝提前至發(fā)酵奶基料發(fā)酵結(jié)束后，即可極顯著提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性（P＜0.01），其離心沉淀率也明顯低于對(duì)照產(chǎn)品的0.90%，達(dá)到理想的效果。TSI為動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性指數(shù)，TSI越小，表示分析樣品的整體穩(wěn)定性越好，反之則越差[11]。從表9可見(jiàn)，發(fā)酵奶基料增加1 次均質(zhì)，產(chǎn)品的TSI較低，特別是樣品底部和頂部TSI明顯低于其他兩組，說(shuō)明對(duì)發(fā)酵奶基料增加1 次均質(zhì)，產(chǎn)品乳化體系最穩(wěn)定。

表9 動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性（30 ℃）

4 結(jié)論

通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，在滅菌型酸奶飲品工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性影響最大的兩個(gè)因素是穩(wěn)定劑化料溫度和均質(zhì)工藝。均質(zhì)壓力的增加雖然能夠一定程度上提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，但是作用有限，只能通過(guò)增加均質(zhì)次數(shù)來(lái)大幅改善產(chǎn)品的穩(wěn)定性，同時(shí)均質(zhì)增加的位次也非常重要，本研究證明對(duì)發(fā)酵奶基料增加1 次均質(zhì)的效果顯著優(yōu)于糖水與發(fā)酵奶基料混合后增加1 次均質(zhì)工藝。