牛乳的過氧化物酶處理與凝固型酸奶品質(zhì)的變化*

溫研，趙新淮

(乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈 爾濱，150030)

牛乳的過氧化物酶處理與凝固型酸奶品質(zhì)的變化*

溫研，趙新淮

(乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈 爾濱，150030)

利 用辣根過氧化物酶和阿魏酸處理牛乳并制備凝固型酸奶，采用質(zhì)構(gòu)儀和流變儀分別對不同酸奶樣品的質(zhì)構(gòu)和流變特性進(jìn)行對比研究。研究結(jié)果表明，辣根過氧化物酶、阿魏酸和明膠的添加對酸奶樣品的主要成分組成沒有影響，但對酸奶質(zhì)構(gòu)和流變特性的影響較大。與對照樣相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶酸奶樣品的硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率分別降低12.02%、6.28%和3.41%。同時(shí)，酸奶的表觀黏度、觸變性和粘彈性也都增加，增幅最大者為添加明膠酸奶樣品，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶樣品，增幅最小的是添加酶的酸奶樣品。研究結(jié)果顯示利用辣根過氧化物酶、阿魏酸處理牛乳可以改善凝固型酸奶的品質(zhì)。

辣 根過氧化物酶，阿魏酸，明膠，凝固型酸奶，品質(zhì)

酸奶以它特有的營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味受到消費(fèi)者的喜愛。凝固型酸奶在生產(chǎn)、貯藏和運(yùn)輸過程中存在一些品質(zhì)問題。Szczesniak指出，凝膠脆弱導(dǎo)致的組織狀態(tài)破壞、乳清析出，失去商品性，是凝固型酸奶的重要品質(zhì)缺陷［1］。

為提高酸奶品質(zhì)，研究人員已對各種影響因素進(jìn)行了廣泛的研究，包括牛乳組成［2－5］、發(fā)酵劑［6－7］以及加工處理方法［8－10］。除此之外，還通過其他方式改善酸奶品質(zhì)。如Manfred Huss利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)乳蛋白，使酸奶凝膠結(jié)構(gòu)更加緊密，增加酸奶的硬度和黏度，減少酸奶的乳清的析出［11］。本研究則利用辣根過氧化物酶和阿魏酸處理牛乳，通過對比研究確認(rèn)此類處理對凝固型酸奶的質(zhì)構(gòu)特性和流變學(xué)性質(zhì)的影響行為，以尋求解決凝固型酸奶品質(zhì)缺陷問題的新途徑。

1 材料與設(shè)備

1.1 主要材料

新鮮全脂牛乳(購自本地奶牛場);直投式發(fā)酵劑(羅地亞公司，法國);辣根過氧化物酶(上海國源生物技術(shù)有限公司);阿魏酸(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);明膠(山東沂水鑫立制膠廠);其他所用試劑均為分析純，所用水為蒸餾水。

1.2 主要設(shè)備

MAL1038384型旋轉(zhuǎn)流變儀(英國馬爾文公司);物性測定儀(Texture Analyzer TA.XT-PLUS，英國Stable Micro Systems);AL204型分析天平(梅特勒-托利多儀器中國有限公司);HZQ-F160型全溫振蕩培養(yǎng)箱(哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司);DELTA 320型精密pH計(jì)(梅特勒-托利多中國有限公司);YH-4BS型遠(yuǎn)紅外恒溫干燥箱(天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司);DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋(天津市泰斯特儀器有限公司)。

2 試驗(yàn)方法

2.1 原料乳的處理

2.1.1 對照樣原料牛乳的處理

新鮮牛乳在95℃下加熱5 min進(jìn)行巴氏殺菌，冷卻后用NaOH將牛乳的pH值調(diào)至9.5，100 mL牛乳在37℃條件下放置4 h，于85℃水浴鍋中10 min，冷卻后將牛乳pH值調(diào)回至6.6。

2.1.2 全脂牛乳中添加酶反應(yīng)

前處理?xiàng)l件同2.1.1，100 mL牛乳中加入645 U/g蛋白的辣根過氧化物酶、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫1 mL，在 37℃ 條件下反應(yīng) 4 h，85℃ 滅酶 10 min［12］，冷卻后將牛乳 pH 值調(diào)回至6.6。

2.1.3 全脂牛乳中添加酶和阿魏酸的反應(yīng)

前處理?xiàng)l件同2.2.1，100 mL牛乳中加入252 U/g蛋白的辣根過氧化物酶、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫1 mL以及6 mmol/L的阿魏酸，在37℃條件下反應(yīng)4 h，85℃滅酶10 min，冷卻后將牛乳pH值調(diào)回至6.6。

2.1.4 全脂牛乳中添加明膠

前面處理同2.2.1，將牛乳的pH值調(diào)回至6.6后，向乳中加質(zhì)量濃度為0.2%的明膠［13］。

2.2 凝固型全脂酸奶生產(chǎn)工藝流程

將處理后的全脂牛乳預(yù)熱至55℃，加入質(zhì)量濃度為6%的砂糖，充分?jǐn)嚢柚寥咳芙?，然后進(jìn)行均質(zhì)處理(60 ～70℃，20 MPa)，90℃殺菌 5 min，冷卻到42℃，接種發(fā)酵劑，混勻，將樣品分裝后放入42℃培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)酵5～6 h，凝固后取出立即放入4℃冰箱保存，36 h后進(jìn)行樣品的測定分析［15］。

2.3 凝固型全脂酸奶的相關(guān)分析

2.3.1 凝固型全脂酸奶的理化分析

2.3.1.1 主要成分

(1)蛋白質(zhì)含量:凱氏定氮法［16］。

(2) 脂肪含量:蓋勃氏法［17］。

(3) 固形物含量:重量法［18］。

2.3.1.2 發(fā)酵過程中凝固型全脂酸奶pH值和酸度

(1)pH:用pH計(jì)測定。

(2)滴定酸度取10 mL樣品，用20 mL蒸餾水將其稀釋，加入2～3滴1%的酚酞，用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用吉爾涅耳度(°T)表示［19］。

2.3.1.3 質(zhì)構(gòu)分析

選用A/BE探頭(直徑35 mm的壓力盤)，參數(shù)的設(shè)置為:下降速度與測試速度為1.0 mm/s，提升速度為10.0 mm/s，測試深度為30.0 mm/s。記錄整個(gè)過程所需的應(yīng)力。探入過程中的最大峰值為硬度，探頭回縮過程中的負(fù)峰值為內(nèi)聚性，曲線負(fù)值區(qū)域的面積代表黏度［20］。

2.3.1.4 乳清析出率

酸奶發(fā)酵完畢后，在25℃、640×g條件下離心10 min［21］。乳清析出率計(jì)算公式如下:

2.3.1.5 流變學(xué)特性

(1)表觀黏度與剪切速率關(guān)系曲線

測試前所有酸奶樣品在室溫下放置15 min，測試選用夾具為平板(直徑60 mm)，測試間距為500 μm，剪切速率的范圍為0.01～100 s－1，取30個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測試。

(2)觸變性

測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，將待測樣品放在測試盤上，在高剪切力(500 s－1)的剪切速率下預(yù)剪切60 s，然后平衡300 s，再進(jìn)行觸變性的測定，測定參數(shù)條件如下:第1階段剪切速率從0.1 s－1升至100 s－1，測試時(shí)間為1 800 s;第2階段剪切速率恒定為100 s－1，測試時(shí)間為180 s;第3階段剪切速率從100 s－1降至 0.1 s－1，測試時(shí)間為 1 800 s［22］。

(3)黏彈性

振幅掃描:測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，測定參數(shù)條件如下:應(yīng)變范圍為0.01% ～10%，在頻率為1 Hz的條件下進(jìn)行振幅掃描。

頻率掃描:測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，用振幅掃描試驗(yàn)確定出的最優(yōu)應(yīng)變值進(jìn)行頻率掃描測試，頻率范圍為0.1 ～10 Hz。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003軟件和SPSS 13.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(α=0.05)，其中每組試驗(yàn)重復(fù)3次。

3 結(jié)果與討論

3.1 凝固型全脂酸奶主要成分分析

測定成熟36 h的凝固型全脂酸奶的主要成分，結(jié)果如表1，可見各組酸奶樣品的組成差異不顯著。

表1 凝固型全脂酸奶樣品的主要組成

3.2 發(fā)酵過程中pH值和滴定酸度的變化

由表2數(shù)據(jù)可以看出隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，樣品的pH逐漸減小、滴定酸度逐漸增大。并且，在同一時(shí)間下，4種酸奶樣品pH值和滴定酸度值差異均不顯著。

表2 發(fā)酵過程中全脂乳酸奶樣品的pH和滴定酸度變化

3.3 凝固型全脂酸奶的質(zhì)構(gòu)

對4種凝固型全脂酸奶的質(zhì)構(gòu)進(jìn)行測定，由表3所示的結(jié)果可見:牛乳中添加明膠、辣根過氧化物酶和阿魏酸后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率降低，而內(nèi)聚性的變化不明顯。與對照樣酸奶相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶樣品，其硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，其黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而其乳清析出率分別降低12.02%、6.28%和3.41%。以上結(jié)果表明，明膠的添加對凝固型酸奶質(zhì)構(gòu)的影響最大;由于添加辣根過氧化物酶交聯(lián)乳蛋白質(zhì)，聚集形成大分子物質(zhì)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加緊密［23］，因此也改善酸奶的品質(zhì);而添加辣根過氧化物酶和阿魏酸，由于阿魏酸可以交聯(lián)酪蛋白分子，形成更多的聚合物［24］，乳蛋白的聚集程度更大，酸奶品質(zhì)改善更加明顯。

表3 凝固型全脂酸奶樣品的TPA測定結(jié)果

3.4 凝固型全脂酸奶表觀黏度與剪切速率曲線

在0.1～100 s－1的剪切速率下，得到的酸奶表觀黏度與剪切速率關(guān)系曲線如圖1。隨著剪切速率的增加，4種凝固型酸奶的表觀黏度均逐漸減小(剪切稀釋)，幾種酸奶樣品剪切變稀的程度差別不大。牛乳中添加明膠的酸奶樣品表觀黏度最大，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶樣品，再次是添加酶的酸奶樣品，對照樣酸奶樣品的表觀黏度最小。辣根過氧化物酶作用于乳蛋白，形成了大分子物質(zhì)導(dǎo)致酸奶的表觀黏度增大。而在阿魏酸存在下，辣根過氧化物酶對乳蛋白分子的作用更加明顯，所以酸奶的表觀黏度更大。

圖1 凝固型全脂酸奶樣品的表觀黏度與剪切速率曲線

3.5 凝固型全脂酸奶觸變性測定結(jié)果

在0.1～100 s－1的剪切速率下，對4種凝固型全脂酸奶樣品的觸變性進(jìn)行測定，結(jié)果如圖2所示。觸變環(huán)面積由大到小依次為:添加明膠的酸奶、添加酶和阿魏酸的酸奶、添加酶的酸奶、對照樣。觸變環(huán)面積越大則表明觸變性越強(qiáng)，反之越弱［25］。故添加明膠的酸奶的觸變性略大于添加酶和阿魏酸的酸奶，而添加酶的酸奶和對照樣的觸變性較小。辣根過氧化物酶處理牛乳后，由于乳蛋白質(zhì)的聚集使酸奶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得緊密，故觸變性較強(qiáng);而另有阿魏酸添加時(shí)，乳蛋白質(zhì)的聚集作用更大，酸奶結(jié)構(gòu)更加致密，觸變性更強(qiáng)。

圖2 凝固型全脂酸奶樣品的觸變環(huán)

3.6 凝固型全脂酸奶黏彈性測定結(jié)果

在0.1～10 Hz的頻率范圍內(nèi)測定凝固型全脂酸奶的黏彈性，結(jié)果如圖3。隨著頻率的增大，幾種酸奶的黏性模量和彈性模量均增加。黏性模量由大到小的順序?yàn)?添加明膠的酸奶樣品、添加酶和阿魏酸的酸奶樣品、添加酶的酸奶樣品、對照樣品。彈性模量的大小規(guī)律也如此。添加辣根過氧化物酶、阿魏酸等導(dǎo)致酸奶樣品黏彈性變化，仍然它們導(dǎo)致的乳蛋白聚集有關(guān)。

圖3 凝固型全脂酸奶樣品的黏性模量(A)和彈性模量(B)

4 結(jié)論

(1)利用辣根過氧化物酶、阿魏酸處理牛乳，對凝固型酸奶樣品的主要成分組成沒有影響。在發(fā)酵過程中，樣品的pH值從最初的6.38降至4.5，滴定酸度也隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而增大。

(2)牛乳中添加明膠，或添加辣根過氧化物酶和阿魏酸處理后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率有所降低，而內(nèi)聚性并無明顯變化。與對照樣相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶樣品的硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率則分別降低12.02%、6.28%和3.41%。

(3)流變學(xué)分析結(jié)果表明，表觀黏度、黏彈性和觸變性由大到小的順序均為:添加明膠酸奶樣品＞添加酶和阿魏酸酸奶樣品＞添加酶酸奶樣品＞對照樣。

(4)牛乳通過辣根過氧化物酶、阿魏酸的處理后，可以改善凝固型酸奶的品質(zhì)。

［1］ Salvador A，F(xiàn)iszman S M.Textural and sensory characteristies of whole and skimmed flavored set-type yoghurt during long storage［J］.Joumal of Dairy Science，2004，87(12):4 033－4 041.

［2］ Damin M R，Alcantara M R，Nunes A P.Effects of milk supplementation with skim milk powder，whey protein concentrate and sodium caseinate on acidification kinetics，rheological properties and structure of nonfat stirred yogurt［J］.Food Science and Technology，2009，42(10):1 744－1 750.

［3］ Supavititpatana P，Tri Indrarini W，Arunee A，et al.Addition of gelatin enhanced gelation of corn-milk yogurt［J］.Food Chemistry，2008，106(1):211－216.

［4］ Sandoval-Castilla O，Lobato-Calleros C，Aguirre-Mandujano E，et al.Microstructure and texture of yogurt as influenced by fat replacers ［J］.International Dairy Journal，2004，14(2):151－159.

［5］ Emmanouelidou D G，Raphaelides S N，Antoniou K D.Effects of heating temperature and fat content on the structure development of set yogurt［J］.Journal of Food Engineering，2008，85(4):590－597.

［6］ Hess S J，Roberts R F，Zlegler G R.Rheological properties of nonfat yogurt stabilized using Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus producing exopolysaccharide or using commercial stabilizer systems［J］.Journal of Dairy Science，1997，80(2):252－263.

［7］ Hassan A N，Corredig M，F(xiàn)rank J F.Capsule formation by nonropy starter cultures affects the viscoelastic properites of yoghurt during structure formation［J］.Journal of Dairy Science，2002，85(4):716－720.

［8］ Serra M，Trujillo A J，Guamis B，et al.Evaluation of physical properties during storage of set and stirred yogurts made from ultra-high pressure homogenization-treated milk［J］.Food Hydrocolloids，2009，23(1):82－91.

［9］ 王微，趙新淮.發(fā)酵溫度及超聲波處理對凝固型酸奶質(zhì)地等的影響［J］.中國乳品工業(yè)，2008，36(12):21－25.

［10］ Rodriguez-Nogales J M.Enhancement of transglutaminase induced protein cross-linking by preheat treatment of cows＇milk:A statistical approach ［J］.International Dairy Journal，2006，16，(1):26 －32.

［11］ Martin P B，Manfred H，Kerstin W，et al.Transglutami-nase cross-linking of milk proteins and impact on yoghurt gel properties［J］.International Dairy Journal，2007，17(11):1 360－1 371.

［12］ Li J W，Zhao X H.Oxidative cross-linking of casein by horseradish peroxidase and its impacts on emulsifying proprrties and the microstructure of acidified gel［J］.African Journal of Biotechnology，2009，8(20):5 508 －5 515.

［13］ 楊礎(chǔ)華，石笛，張競立，等.穩(wěn)定劑對脫脂攪拌型酸奶粘度影響的研究［J］.廣西輕工業(yè)，2009，5(6):5－6.

［14］ Samira R，Paul P，Michel B.Use of high-performance size exclusion chromatography to characterize protein aggregation in commercial whey protein concentrates［J］.International Dairy Journal，2005，15(3):231 －241.

［15］ 駱承庠.乳與乳制品工藝學(xué)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.1999.

［16］ GB/T 5009.5－2003，食品中蛋白質(zhì)的測定［S］.

［17］ GB/T 5413.3－2010，嬰兒食品和乳品中脂肪的測定［S］.

［18］ GB/T 5413.39－2010，乳和乳制品中非脂乳固體的測定［S］.

［19］ 張?zhí)m威.無公害乳制品［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

［20］ 張羽，趙新淮.凝固型酸奶基料的制備與發(fā)酵研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，35(8):164－167.

［21］ Farnsworth J P，Lia J，Hendricks G M，et al.Effects of transglutaminase treatment on functional properties and probiotic culture survivability of goat milk yogurt［J］.Small Ruminant Research，2006，65(1/2):113－121.

［22］ Purwandari U，Shah N P，Vasiljevic T.Effects of exopolysaccharide-producing strains of Streptococcus thermophilus on technological and rheological properties of set-type yoghurt ［J］.International Dairy Journal，2007，17(11):1344－1352.

［23］ 李君文，趙新淮.阿魏酸存在下酪蛋白的酶促交聯(lián)與一些性質(zhì)的變化［J］.中國乳品工業(yè)，2010，38(3):7－9.

［24］ Fiszman S M，Lluch M A，Salvador A.Effect of gelation on microstructure of acidic milk gels and yoghurt and on their rheological properties［J］.International Dairy Journal，1999，9(12):895 －901.

［25］ Pablo S R，Analia G A.Kefiran improves rheological properties of glucono-δ-lactone induced skim milk gels［J］.International Dairy Journal，2006，16(1):33 －39.

Treatment of Bovine Milk by Horseradish Peroxidase and Its Impact on the Quality of Set-yoghurt

Wen Yan，Zhao Xin-huai
(Key Laboratory of Dairy Science，Ministry of Education，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China)

Bovine milk was treated with horseradish peroxidase or/and ferulic acid，and used to prepare set-yoghurt.The textural and rheological properties of the yoghurt samples prepared were measured with Texture Profile Analyzer and Rheometer and compared to that of control.The results showed that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid did not impact the main compositions of the yoghurt samples，but clear influence on the texture and rheology.Compared to that of control，the hardness or the adhesiveness of the yoghurt samples with gelatin addition，horseradish peroxidase treatment，or horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment had an increase of 38.03，34.07 and 17.08%，or 45.13，40.85 and 28.36%，respectively，while the syneresis of these samples had a decrease of 12.02，6.28 and 3.41%，respectively.Also，the apparent viscosities，thixotropy and viscoelastic behaviors of these samples were in the order of the yoghurt with gelatin addition，the yoghurt with horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment，the yoghurt samples with horseradish peroxidase treatment，control.Our results stated that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid had a beneficial effect on the quality of set-yoghurt prepared.

Horseradish peroxidase，ferulic acid，gelatin，set-yoghurt，quality

碩士研究生(趙新淮教授為通訊作者)。

*黑龍江省高等學(xué)校科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目(2010td11)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(CXT007－1－1)

2010－10－13