蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶品質(zhì)特性的影響

蔡 蕊，宋春花，李汴生,*，阮 征

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.安利(中國)日用品有限公司，廣東 廣州 510730)

蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶品質(zhì)特性的影響

蔡 蕊1，宋春花2，李汴生1,*，阮 征1

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.安利(中國)日用品有限公司，廣東 廣州 510730)

為了研究蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶品質(zhì)特性的影響，以脫脂奶粉(SMP)和乳清濃縮蛋白-80(WPC-80)作為蛋白源，研究了強(qiáng)化不同種類及不同含量(2.7%、3.1%、3.5%、3.9%)的蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶感官品質(zhì)、黏度和持水性的影響。結(jié)果表明：用SMP和WPC-80強(qiáng)化原料乳的蛋白質(zhì)均可提高攪拌型酸奶的感官品質(zhì)、黏度和持水性；比較同種蛋白源、不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化水平制得的攪拌型酸奶，其組織狀態(tài)變化明顯，風(fēng)味稍有變化，色澤保持不變；酸奶的黏度和持水性都隨蛋白質(zhì)水平的上升而顯著提高。SMP強(qiáng)化蛋白質(zhì)含量至2.7%時，酸奶的感官品質(zhì)最好；WPC-80含量則在3.5%時，酸奶的感官品質(zhì)最好。同一蛋白質(zhì)水平、不同強(qiáng)化蛋白相比較，WPC-80強(qiáng)化酸奶比SMP有更好的感官品質(zhì)和更高的持水性，而SMP強(qiáng)化則得到更高的黏度值；從感官評定的黏稠度得分和測得的黏度值對比得出，攪拌型酸奶的黏度并不是越高越好，最佳黏度值在537～712mPa·s之間。實驗中攪拌型酸奶的最佳蛋白強(qiáng)化配方為WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)含量3.5%。

酸奶；蛋白質(zhì)強(qiáng)化；感官品質(zhì)；黏度；持水性

酸奶是一個具有牛奶所有優(yōu)點(diǎn)的食品體系，以其獨(dú)有的風(fēng)味、營養(yǎng)價值和對人體的特殊保健功能而日益受到重視。目前酸奶中蛋白質(zhì)的含量是評價酸奶營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，同時良好的外觀、口感和組織狀態(tài)也是市場的需求。

乳清析出、凝乳不結(jié)實是各類型酸奶中普遍存在的物理缺陷之一，Lucey等[1-2]研究了乳蛋白凝膠的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，指出乳清析出可能和酸奶的蛋白凝膠有很大關(guān)系。牛龍江等[3]報道酸奶在貯存中也存在一系列問題，控制酸奶后發(fā)酵延長貨架期需要解決酸奶等發(fā)酵乳的一些性能，諸如黏度、乳清分離等，很大程度上取決于乳固體的組成和含量，增加非脂乳固體中蛋白質(zhì)會改善酸奶等發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)和口感。Ozer等[4]報道濃縮酸奶的流變學(xué)特性在很大程度上取決于蛋白質(zhì)的濃度及膜處理過程中機(jī)械攪拌的強(qiáng)度，電鏡結(jié)果表明高蛋白質(zhì)含量的樣品要比低蛋白質(zhì)含量的樣品有著更緊密的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，乳清洗出減少。Schkoda等[5]報道蛋白質(zhì)的含量越高，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越好。因此，對攪拌型酸奶進(jìn)行蛋白質(zhì)強(qiáng)化，可以更好地滿足消費(fèi)者對產(chǎn)品營養(yǎng)和健康、外觀、口感、組織狀態(tài)的需求。

脫脂奶粉(SMP)由于具有高營養(yǎng)、低熱量的特點(diǎn)，是酸奶生產(chǎn)中常用的強(qiáng)化蛋白質(zhì)的原料之一，乳清濃縮蛋白(WPC)具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇的特點(diǎn)，有很高的營養(yǎng)價值和生物學(xué)效價，被營養(yǎng)學(xué)界譽(yù)為“蛋白質(zhì)之王”[6]。此外，它具有膠凝性、乳化性、持水性，可降低脂肪含量，降低熱量，增強(qiáng)酸乳的膠凝能力和強(qiáng)度，還具有較強(qiáng)的緩沖能力，在酸奶的生產(chǎn)中能明顯減緩酸奶pH值下降和酸度升高的速度，并且成本較低，因此生產(chǎn)中常用來部分代替SMP強(qiáng)化酸奶中的蛋白質(zhì)，二者作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑和組織改良劑添加到酸奶中，可顯著提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和品質(zhì)特性[3,7-10]。Puvanenthiran等[11]研究指出增加酸奶中WPC的含量，可以增大凝膠強(qiáng)度，降低乳清析出，同時降低黏度值。但是，強(qiáng)化蛋白質(zhì)改善酸奶的品質(zhì)并不是含量越高越好，Mistry等[12]用同一種蛋白源強(qiáng)化酸奶中的蛋白質(zhì)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量超過5.6%時凝膠過硬，并出現(xiàn)收縮膜，感官品質(zhì)也有一定程度的降低。

本實驗選擇SMP和WPC-80作為強(qiáng)化蛋白源，添加到牛奶基料中，討論強(qiáng)化不同種類及不同水平的蛋白質(zhì)對攪拌型酸奶品質(zhì)特性的影響，旨在對酸奶生產(chǎn)加工提供技術(shù)支撐，以期最大程度提高酸奶品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菌種為復(fù)合凍干菌種(DVS一次性直投菌種，保加利亞乳桿菌＋嗜熱鏈球菌) Hansen公司；全脂奶粉(whole milk powder，WMP)、脫脂奶粉(skim milk powder，SMP)、乳清濃縮蛋白-80(whey protein concentrate-80，WPC-80) 新西蘭恒天然有限公司；白砂糖(一級) 廣西貴港甘化股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RM180 Rheomat黏度計 德國Mettler公司；APVG1000均質(zhì)機(jī) 丹麥APV公司；SHP-150培養(yǎng)箱 上海精宏儀器廠；DETA 320 pH計 Mettler-Toledo儀器(上海)有限公司；GL-16G-II高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 攪拌型酸奶的制作工藝

全脂奶粉加脫脂奶粉或乳清濃縮蛋白→加9g/100g蔗糖→水化(40～50℃，30～60min)預(yù)熱(65～70℃)→均質(zhì)(65～70℃，15～20MPa)→殺菌(95～98℃，5min)→冷卻至43℃→接種→發(fā)酵(43℃)→速冷(10～20℃)→攪拌→產(chǎn)品分裝→10℃貯存

1.3.2 蛋白質(zhì)強(qiáng)化水平的設(shè)計

本實驗中的對照樣是根據(jù)GB 2746—1999《酸牛乳》的要求，用全脂奶粉標(biāo)準(zhǔn)化至復(fù)原乳的蛋白質(zhì)含量2.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，后同)，脂肪含量2.5%。其他樣品分別用SMP和WPC-80強(qiáng)化至蛋白質(zhì)含量為2.7%、3.1%、3.5%、3.9%，而脂肪的含量不變，前者分別編號為S1、S2、S3、S4，后者分別編號為W1、W2、W3、W4。表1、2分別列出了強(qiáng)化脫脂奶粉和乳清濃縮蛋白的配方設(shè)計。

表1 強(qiáng)化脫脂奶粉蛋白配方設(shè)計Table 1 Formula design for protein fortification with SMP %

表2 強(qiáng)化乳清濃縮蛋白配方設(shè)計Table 2 Formula design for protein fortification with WPC-80%

1.3.3 酸奶貯藏期間黏度變化的測定

將攪拌型酸奶樣品在4℃貯藏，分別于第5天和第25天測定黏度值的變化。

1.3.4 酸奶的感官評定[13-14]

由5名從事乳制品行業(yè)的專業(yè)人員參加感官評定，從色澤(10分)、組織狀態(tài)(50分)、風(fēng)味(40分)三個方面進(jìn)行評定，并對組織狀態(tài)中的黏稠度(20分)做單獨(dú)評定。

1.3.5 酸奶的流變學(xué)黏度測定

樣品攪拌冷卻至10℃后，用METTLER RM180黏度計進(jìn)行測量，采用2號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速64r/min，時間10s，測定溫度9～11℃，重復(fù)測定3次。

1.3.6 酸奶的持水率(WHC)測定[8,15]

用GL-16G-II型高速冷凍離心機(jī)測量攪拌型酸奶的保持水分的能力。稱約8g酸奶樣品放入離心管中，10℃，483×g離心10min，靜置10min后除去析出乳清并稱質(zhì)量。

式中：m0為待離心酸奶樣品的質(zhì)量/g；m1為酸奶樣品離心并除去乳清后的質(zhì)量/g。1.3.7 乳成分的測定

蛋白質(zhì)含量的測定：GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的凱氏定氮法[16]；乳糖含量的測定：GB 5413.5—2010《嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》[17]；脂肪含量的測定：GB/T 5009.46—2003《乳與乳制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中的蓋勃氏法[18]；非脂乳固體含量的測定：GB/T 5009.46—2003《乳與乳制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白質(zhì)強(qiáng)化的攪拌型酸奶化學(xué)組成

酸奶的外觀和組織狀態(tài)是很重要的，它與以下因素有關(guān)：總固體、蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)種類、增稠劑或穩(wěn)定劑的種類、工藝條件以及發(fā)酵劑菌種產(chǎn)生的細(xì)胞外水化合物等。表3顯示出各個酸奶樣品中蛋白質(zhì)、脂肪、乳固體、非脂乳固體、乳糖及干物質(zhì)的含量。

表3 不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化的攪拌型酸奶樣品化學(xué)組成Table 3 Chemical composition of stirred yogurt fortified with proteins from different sources %

2.2 蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶感官品質(zhì)的影響

圖1 不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of SMP addition and WPC-80 addition on sensory quality of stirred yogurt

采用SMP和WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)后，酸奶的感官品質(zhì)變化如圖1。可以看出，SMP和WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)都可以明顯提高攪拌型酸奶的感官品質(zhì)，其中組織狀態(tài)變化顯著，風(fēng)味略有變化，色澤保持不變。酸奶的質(zhì)構(gòu)與很多因素有關(guān)，如總固形物含量，蛋白質(zhì)含量、類型以及添加的增稠劑和穩(wěn)定劑的濃度和種類等，但在很大程度上取決于非脂乳固體的組成和含量，增加非脂乳固體中蛋白質(zhì)的含量可以改善酸奶的質(zhì)構(gòu)和口感[3]。

比較同種強(qiáng)化蛋白、不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化水平的攪拌型酸奶的感官評定結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，SMP強(qiáng)化蛋白質(zhì)含量至2.7%時(S1)，酸奶的組織細(xì)膩、凝塊細(xì)小、均勻滑爽，無氣泡、無乳清析出，酸甜適度、發(fā)酵香味和奶香味濃厚，感官品質(zhì)最好，但隨著添加量的增加，酸奶的感官品質(zhì)開始下降，組織略顯粗糙，出現(xiàn)凝塊、不均勻現(xiàn)象，并有少量乳清析出，風(fēng)味的改善也越來越不明顯。WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)時，酸奶的組織狀態(tài)隨著蛋白質(zhì)水平的提高顯著改善，蛋白質(zhì)含量水平為3.5%時(W3)，酸奶的組織狀態(tài)得分最高，隨著添加量的增加，得分稍有下降，風(fēng)味則隨著蛋白質(zhì)水平的提高而增強(qiáng)，但是改善的幅度較小。比較相同蛋白質(zhì)強(qiáng)化水平、不同強(qiáng)化蛋白的攪拌型酸奶的感官評定總分(表4)可以發(fā)現(xiàn)，雖然蛋白質(zhì)強(qiáng)化均可提高酸奶的感官評定總分，但兩者變化規(guī)律不同。只在蛋白質(zhì)含量為2.7%時，SMP強(qiáng)化酸奶的感官品質(zhì)評分高于WPC強(qiáng)化酸奶，而在其他蛋白質(zhì)含量時，WPC強(qiáng)化酸奶的感官品質(zhì)評分高于SMP強(qiáng)化酸奶。Modler等[20]和Kucukcetin[21]曾報道過相似的研究結(jié)果。這可能與乳蛋白質(zhì)的化學(xué)特性有關(guān)，SMP中蛋白質(zhì)主要是酪蛋白，從分子質(zhì)量到蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和乳清蛋白都有很大差別。此外，乳清蛋白中的β-乳球蛋白具有很好的凝膠特性，有利于酸奶形成凝膠，減少乳清析出，這些因素都可能影響攪拌型酸奶的感官品質(zhì)。

表4 蛋白質(zhì)強(qiáng)化攪拌型酸奶感官評定Table 4 Comprehensive sensory evaluation and perceived viscosity of stirred yogurt with added SMP or WPC-80

2.3 蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶黏度、持水性的影響

圖2 不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶黏度、持水性的影響Fig.2 Effects of SMP addition and WPC-80 addition on viscosity and WHC of stirred yogurt

蛋白質(zhì)強(qiáng)化對攪拌型酸奶黏度、持水性的影響結(jié)果見圖2?？梢钥闯?，SMP和WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)都可提高酸奶的黏度和持水性，同種強(qiáng)化蛋白，隨著蛋白質(zhì)含量的提高，酸奶的黏度值明顯提高，持水率也逐步上升。可見增加乳固體含量，特別是非脂乳固體中蛋白質(zhì)含量對成品的黏度有明顯地影響，這是因為蛋白質(zhì)和乳糖的增加有利于酸奶的水合作用，可增加酸奶的黏稠度[22]。同一蛋白質(zhì)水平下，用SMP強(qiáng)化的酸奶比WPC-80強(qiáng)化具有更高的黏度值。Cho等[23]曾報道過相似的研究結(jié)果。但也有不同的研究報道，Remeuf等[15]報道用WPC強(qiáng)化的酸奶比用SMP強(qiáng)化有較高的黏度；Guinee等[24]報道在蛋白質(zhì)含量水平約為7.5%時，用SMP或WPC強(qiáng)化酸奶獲得同樣的黏度。根據(jù)Puvanenthiran等[11]報道，在文獻(xiàn)中這些結(jié)果之間的差異與WPC在準(zhǔn)備過程中的變化有關(guān)，這些變化能強(qiáng)烈影響它們的功能；Guinee等[24]報道，給定一蛋白質(zhì)水平，WPC對酸奶流變特性的影響依賴于WPC的蛋白質(zhì)水平。此外，乳清蛋白強(qiáng)化具有更高的黏度值還可能由于乳清蛋白在酸性溶液中也能溶解，故發(fā)酵產(chǎn)酸后乳清蛋白不凝固。有研究表明，酸奶的凝膠特性與乳蛋白體系的流變特性有關(guān)[25]，尤其與β-乳球蛋白的凝膠特性有關(guān)，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究[26]。相反，同一蛋白質(zhì)水平下，用WPC-80強(qiáng)化的酸奶比SMP強(qiáng)化具有更高的持水性。這可能是因為用WPC-80強(qiáng)化的牛奶基料制成的酸奶的溶劑化作用比用SMP強(qiáng)化的更強(qiáng)。從機(jī)理上看，乳清蛋白的等電點(diǎn)為5.2，用SMP強(qiáng)化酸奶的蛋白質(zhì)中以酪蛋白為主等電點(diǎn)為4.7，二者均高于酸奶的等電點(diǎn)約4.3，但是乳清蛋白的等電點(diǎn)略高于酪蛋白，因此WPC-80強(qiáng)化酸奶應(yīng)包含相對較多數(shù)量的正離子乳清蛋白，蛋白矩陣有較高的水黏合能力，從而具有更強(qiáng)的溶劑化作用。

2.4 攪拌型酸奶黏稠度感官評定與流變學(xué)黏度之間的關(guān)系

圖3 攪拌型酸奶黏稠度感官評定與流變學(xué)黏度之間的關(guān)系Fig.3 Perceived and instrumentally measured viscosity values of stirred yogurt with added SMP or WPC-80

從圖3可知，攪拌型酸奶的流變學(xué)黏度值并不是越高越好，當(dāng)然也不能太低，是有一個最佳范圍，S1、S2、W2、W3樣品的黏稠度感官得分較高，從而得出攪拌型酸奶的最佳黏度值范圍是在537～712mPa·s之間。這說明攪拌型酸奶黏稠度的感官評定得分與儀器流變學(xué)分析結(jié)果間存在一定程度的相關(guān)性，為改進(jìn)攪拌型酸奶的質(zhì)地、風(fēng)味、貯存性和新產(chǎn)品設(shè)計提供了依據(jù)和新的切入點(diǎn)。

2.5 不同蛋白質(zhì)強(qiáng)化的攪拌型酸奶在貯藏過程中黏度的變化

圖4 攪拌型酸奶在貯藏過程中黏度的變化Fig.4 Changes of stirred yogurt viscosity during storage

如圖4所示，攪拌型酸奶在4℃條件下儲存5d至25d，黏度變化并不顯著，不同種類的蛋白質(zhì)強(qiáng)化的攪拌型酸奶黏度均沒有明顯下降現(xiàn)象。黏度是評定酸奶質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，單從黏度這一指標(biāo)來看，SMP和WPC-80強(qiáng)化攪拌型酸奶對其貯藏特性均有積極影響。

3 結(jié) 論

3.1 SMP和WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)都可以明顯提高攪拌型酸奶的感官品質(zhì)、黏度和持水性，感官評定中組織狀態(tài)變化明顯、風(fēng)味稍有變化、色澤保持不變。

3.2 同種蛋白源、不同蛋白質(zhì)水平，攪拌型酸奶的感官評定結(jié)果不同。SMP強(qiáng)化蛋白質(zhì)水平至2.7%時感官品質(zhì)最好，添加量繼續(xù)增加感官品質(zhì)下降，WPC-80則隨著蛋白質(zhì)水平提高到3.5%時感官品質(zhì)最好，黏度和持水性都隨蛋白質(zhì)水平的上升而顯著提高。

3.3 同一蛋白質(zhì)水平、不同強(qiáng)化蛋白相比較，WPC-80強(qiáng)化酸奶比SMP強(qiáng)化有更好的感官品質(zhì)和更高的持水性，而SMP強(qiáng)化則得到更高的黏度值。

3.4 攪拌型酸奶的感官評定與儀器流變學(xué)分析結(jié)果間存在相關(guān)性，最佳黏度值在537～712mPa·s之間。因此，企業(yè)生產(chǎn)攪拌型酸奶的最佳配方為WPC-80強(qiáng)化蛋白質(zhì)水平至3.5%，此時酸奶的感官品質(zhì)得到明顯改善，并具有合適的黏度值和較高的持水性。

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Effect of Protein Fortification on Texture Quality of Stirred Yogurt

CAI Rui1，SONG Chun-hua2，LI Bian-sheng1,*，RUAN Zheng1
(1. College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China；2. Amway (China) Co. Ltd., Guangzhou 510730, China)

The aim of this work was to study the effect of milk protein fortification on the sensory quality, viscosity and water holding capacity (WHC) of stirred yogurt, where reconstituted milk was fortified with skim milk powder (SMP) or whey protein concentrate (WPC-80) to different protein contents of 2.7%, 3.1%, 3.5% and 3.9%, respectively. The results showed that the quality,viscosity and WHC of stirred yogurt were significantly improved after protein fortification with SMP or WPC-80. Stirred yogurts fortified with different levels of SMP showed an obvious difference in texture, a slight difference in flavor, and no difference in color.Identical results were found for fortification with different levels of WPC-80. In addition, the viscosity and WHC of yogurt were both dramatically elevated as the fortification level increased. Protein fortification with SMP at 2.7% provided the best sensory quality of yogurt, and the amount of WPC-80 addition for the best sensory quality of yogurt was 3.5%. WPC-80 was more beneficial to the sensory quality and WHC of yogurt than SMP at the same fortification levels, while SMP fortification provided higher viscosity. Based on a comparison between perceived and instrumentally measured viscosity values, stirred yoghurt with higher viscosity did not necessarily have better quality, and the best viscosity was between 537 mPa·s and 712 mPa·s. It can be concluded from this study that the best protein fortification protocol for stirred yoghurt is adding WPC-80 at 3.5%.

yogurt；protein fortification；sensory quality；viscosity；water holding capacity

TS252.54

A

1002-6630(2011)05-0132-05

2010-07-14

國家“863”計劃重點(diǎn)項目(2007AA100405)

蔡蕊(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為食品加工與保藏。E-mail：cairui87@126.com

*通信作者：李汴生(1962—)，男，教授，博士，研究方向為食品加工與保藏。E-mail：febshli@scut.edu.cn