幾種關(guān)鍵工藝條件對芒果水牛酸乳穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)特性影響的研究

陳文碩，薛一偉，李冠霖，李全陽

(廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧530004)

水牛乳營養(yǎng)價值相當(dāng)于黑白花牛奶的2倍以上［1］，利用水牛乳開發(fā)攪拌型果汁發(fā)酵酸乳，對豐富我國南方乳品市場具有一定的價值，但在實際生產(chǎn)中，由于加工時外力破乳攪拌使酸乳的凝膠狀態(tài)破壞，加之果汁具有較高的酸度，常使酸乳出現(xiàn)分層及乳清析出現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。有關(guān)酸乳穩(wěn)定性的研究，邵紅等人做了攪拌型酸乳穩(wěn)定劑改良方面的探討［2］。王微等人［3］研究了幾種增稠劑對凝固型酸乳質(zhì)地及微觀結(jié)構(gòu)的影響。張富新［4］探索了攪拌型蘋果酸乳的穩(wěn)定性。Syrbe等人［5］研究了乳蛋白和食品膠之間的相互作用。De Kruif C G等人［6］對蛋白質(zhì)凝聚和陰離子多糖的關(guān)系進行了研究。從國內(nèi)外學(xué)者的研究成果來看，對水牛酸乳穩(wěn)定性或者從其微觀結(jié)構(gòu)角度對水牛酸乳穩(wěn)定性規(guī)律進行探索的研究目前還鮮有報道。本文以從微觀結(jié)構(gòu)角度對水牛酸乳穩(wěn)定性規(guī)律進行探索，對水牛酸乳，運用zeta電位、黏度、持水力測定分析工藝條件對水牛酸乳穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)方面的影響作用，開展此方面的研究，試圖為水牛酸乳制品的開發(fā)提供一些理論依據(jù)，填補水牛酸乳穩(wěn)定性機理領(lǐng)域研究的空白。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

水牛奶、芒果、砂糖 廣西南寧。

NDJ-8S數(shù)字顯示黏度計、TDZ4-低速自動平衡離心機 上海精密科學(xué)有限公司;BME100S高均質(zhì)乳化機 啟東市長江機電有限公司;LCT超凈化工作臺 濟南綠之潔科技有限公司;JT3101N電子天平

上海精天電子儀器有限公司;DNP-9082-BS-III電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司;LSPOP-6臺式激光粒度分析儀 歐美克科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 水牛酸乳制作工藝 原料奶→混合調(diào)配(砂糖、穩(wěn)定劑)→預(yù)熱(65～70℃)→乳化均質(zhì)→殺菌(95℃，5min)→冷卻(45℃)→接種→發(fā)酵(42℃)→冷藏后熟(4℃，12～24h)→添加芒果醬→攪拌均勻→灌裝→冷藏(4℃，12h)→成品

1.2.2 樣品黏度的測定 通過NDJ-8S型數(shù)顯黏度計測定，選用4號轉(zhuǎn)子在4℃下，轉(zhuǎn)速為6r/min的旋轉(zhuǎn)速率下，測定3min，每15s取值一次，每個樣品做兩個試樣，結(jié)果為算術(shù)平均值［7］。

1.2.3 持水力(WHC)的測定 在10℃下，取15g酸乳樣品于離心管中離心，每個樣品取2個平行。離心轉(zhuǎn)速3000r/min，30min，然后除去上清液，使離心管倒置在吸水紙上10min，準確稱取沉淀物質(zhì)量［8］。其計算公式為:

1.2.4 zeta電位測定方法 于室溫下將樣品用分散劑稀釋一定倍數(shù)，然后將稀釋液裝入專用的樣品室中，放入電位儀中進行測量，平行測量三次并記錄數(shù)值，得到平均值即為zeta電位值［10］。

1.2.5 穩(wěn)定劑添加量對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響作用實驗 制作分別添加單一穩(wěn)定劑羧甲基纖維素鈉(CMC)、海藻酸二醇酯(PGA)及PGA與CMC復(fù)配穩(wěn)定劑的酸乳樣品，3種穩(wěn)定劑的添加量為0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%，測定每個酸乳樣品的WHC、黏度、粒徑、zeta電位，分析3種不同穩(wěn)定劑添加量對樣品穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)影響，其中WHC、黏度均要分別測定樣品儲藏1、3、7d它們的變化情況。

1.2.6 發(fā)酵酸度對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響作用實驗 制作分別添加單一穩(wěn)定劑CMC、PGA及PGA與CMC復(fù)配穩(wěn)定劑的酸乳樣品，3種穩(wěn)定劑的添加量為0.05%～0.25%，使其發(fā)酵終點酸度分別達到p H3.6～4.4(以0.2為間隔)，測定每個酸乳樣品的WHC、黏度、zeta電位，分析其對樣品穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的影響。

1.2.7 均質(zhì)壓力對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響作用實驗 制作分別添加單一穩(wěn)定劑CMC、PGA及PGA與CMC復(fù)配穩(wěn)定劑的酸乳樣品，3種穩(wěn)定劑的添加量為0.05%～0.25%，在每個濃度下均質(zhì)壓力達到 5、10、15、20、25MPa，分別測定每個酸乳樣品的WHC、黏度、zeta電位，分析其對樣品穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 穩(wěn)定劑對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響

2.1.1 穩(wěn)定劑對芒果水牛酸乳持水力(WHC)的影響

分別添加CMC、PGA和CMC與PGA復(fù)配穩(wěn)定劑(1∶1)，濃度為0.05%～0.25%，測定放置 1、3、7d 后的水牛酸乳的WHC變化分別如圖1所示。

圖1 3種穩(wěn)定劑添加量對酸乳的WHC的影響Fig.1 The effect of 3 stabilizers content on the WHCof buffalo yogurt

WHC值隨著穩(wěn)定劑的濃度的增加而增大，當(dāng)3種穩(wěn)定劑濃度達到0.15%時，水牛酸乳樣品的WHC值達到最大，之后樣品的WHC值隨濃度的增長而不同程度降低，放置7d后，樣品的WHC值略有下降，體系仍較為穩(wěn)定，認為0.15%是此3種穩(wěn)定劑添加的一個臨界濃度，在此濃度下，水牛酸乳樣品穩(wěn)定性較好。

2.1.2 穩(wěn)定劑對芒果水牛酸乳黏度的影響 添加3種穩(wěn)定劑的水牛酸乳樣品的黏度值如圖2所示。

隨著穩(wěn)定劑添加量的加大均有不同程度的增加，酸乳黏度的增加可以減緩酪蛋白膠粒的沉淀，對酸乳的穩(wěn)定性的提高起到一定的作用。但酸乳黏度在穩(wěn)定劑添加量達到0.15%，黏度加大的情況下其WHC值反倒出現(xiàn)下降趨勢，表明黏度對于水牛酸乳的穩(wěn)定性不起主要作用。

2.1.3 穩(wěn)定劑對芒果水牛酸乳zeta電位的影響 隨著穩(wěn)定劑添加量的增大，水牛酸乳體系的ζ-電位變化趨勢如圖3所示。

酪蛋白膠粒表面吸附量隨著穩(wěn)定劑添加量的增加而增多，膠粒表面所帶的負電荷增多，zeta電位減小。在相同的添加量下，CMC酸乳樣品的zeta電位要高于PGA樣品的zeta電位，這是由穩(wěn)定劑本身所帶電荷的差異性引起的。隨著酪蛋白膠粒表面吸附量的增大，所形成復(fù)合大分子間斥力加大，從而有效的抑制了酪蛋白的聚集沉淀，增強了體系的穩(wěn)定性。當(dāng)酪蛋白膠粒表面吸附的穩(wěn)定劑達到一定值時，膠粒表面與體系中未吸附的穩(wěn)定劑之間會產(chǎn)生較強的靜電排斥作用，從而限制了穩(wěn)定劑的進一步吸附，因此體系的穩(wěn)定性不會進一步增強，甚至還略有減弱。

圖2 3種穩(wěn)定劑添加量對酸乳黏度的影響Fig.2 The effect of 3 stabilizers content on the viscosity of bufflo yogurt

圖3 穩(wěn)定劑添加量對酸乳ζ-電位的影響Fig.3 The effect of 3 stabilizers content on theζ-potential of buffalo yogurt

2.2 發(fā)酵酸度對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響

2.2.1 pH對芒果水牛酸乳持水力(WHC)的影響添加3種穩(wěn)定劑，添加量為0.05%～0.25%，測定水牛酸乳樣品的WHC值變化如圖4所示。

添加3種不同穩(wěn)定劑的酸乳樣品的WHC隨著pH的增加而呈增長趨勢，表明較低的發(fā)酵酸度有助于體系的穩(wěn)定性。當(dāng)穩(wěn)定劑的添加量為0.15%時，酸乳樣品的WHC達到最大，體系穩(wěn)定性最高。

2.2.2 pH對芒果水牛酸乳黏度的影響 添加3種不

圖4 pH對水牛酸乳WHC的影響Fig.4 Effect of pH on the WHCof buffalo yogurt

圖5 pH對水牛酸乳黏度的影響Fig.5 Effect of pH on the viscosity of buffalo yogurt

體系黏度隨著p H的升高而增大。穩(wěn)定劑的添加量越高，體系黏度受p H的影響就越大，表明穩(wěn)定劑對于體系黏度的增大起主要作用。

2.2.3 pH對芒果水牛酸乳zeta電位的影響 添加3種不同添加量穩(wěn)定劑的酸乳在不同pH下的ζ-電位如圖6所示。

圖6 pH對水牛酸乳ζ-電位的影響Fig.6 Effect of pH on theζ-potential of buffllo yourt

添加穩(wěn)定劑的酸乳體系的ζ-電位值為負，隨著pH的減小，體系的ζ-電位值也不斷增大。H+濃度增加，使一部分帶負電的陰離子穩(wěn)定劑從酪蛋白膠體上解吸出來，降低了體系的穩(wěn)定性。

2.3 均質(zhì)壓力對芒果水牛酸乳的穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)影響

2.3.1 均質(zhì)壓力對芒果水牛酸乳持水力(WHC)及粒徑的影響 添加3種不同添加量穩(wěn)定劑的酸乳在不同均質(zhì)壓力下的WHC變化情況如圖7所示。

均質(zhì)壓力增大，酸乳WHC值呈增大趨勢。根據(jù)Stokes公式［12］，體系的沉降速率與膠粒的半徑平方成正比，酪蛋白膠粒隨均質(zhì)壓力的加大而變小，體系沉降速率減小，即穩(wěn)定性提高。穩(wěn)定劑添加量0.05%和0.1%體系中，當(dāng)均質(zhì)壓力超過15MPa后，WHC值反而下降。這是由于酪蛋白膠粒粒徑減小，比表面積增大，需要吸附更多的穩(wěn)定劑來使體系穩(wěn)定，如若穩(wěn)定劑量不足，則無法包埋酪蛋白，膠粒聚集，體系穩(wěn)定性則會變差。

2.3.2 均質(zhì)壓力對芒果水牛酸乳黏度的影響 添加3種不同添加量穩(wěn)定劑的酸乳在不同均質(zhì)壓力下的黏度變化情況如圖8所示。

圖7 均質(zhì)壓力對水牛酸乳WHC影響Fig.7 Effect of homogenization pressure on the WHCof buffllo yourt

圖8 均質(zhì)壓力對水牛酸乳黏度的影響Fig.8 Effect of homogenization pressure on the viscosity of buffalo yogurt

均質(zhì)壓力越大，體系黏度呈下降趨勢，這可以反映出穩(wěn)定劑在均質(zhì)作用下發(fā)生了一定程度的降解或是解交聯(lián)，鏈長減小或分子鏈間的相互作用減弱。另外，穩(wěn)定劑添加量越大的體系其黏度受均質(zhì)壓力影響越大。

2.3.3 均質(zhì)壓力對芒果水牛酸乳zeta電位的影響添加3種不同添加量穩(wěn)定劑的酸乳在不同均質(zhì)壓力下的ζ-電位變化情況如圖9所示。

圖9 均質(zhì)壓力對水牛酸乳電位的影響Fig.9 Effect of homogenization pressure on theζ-potential of buffllo yourt

隨著均質(zhì)壓力的增加，體系ζ-電位呈增加的趨勢，原因還是由于均質(zhì)壓力越大，酪蛋白膠粒就越小，帶正電的酪蛋白膠粒數(shù)量也相應(yīng)增加，因而表現(xiàn)為ζ-電位的增加。

3 結(jié)論

WHC值隨著穩(wěn)定劑添加量的增加而增大，黏度有不同程度的增加，當(dāng)3種穩(wěn)定劑濃度達到0.15%時，水牛酸乳樣品的WHC值達到最大，黏度開始有所增大，之后樣品的WHC值隨濃度的增長而不同程度降低，放置7d后，體系仍穩(wěn)定。表明黏度與水牛酸乳的穩(wěn)定性沒有直接的對應(yīng)關(guān)系。酪蛋白膠粒表面吸附量隨著穩(wěn)定劑添加量的增加而增多，膠粒表面所帶的負電荷增多，zeta電位減小。隨著酪蛋白膠粒表面吸附量的增大，有效的抑制了酪蛋白的聚集沉淀，增強了體系的穩(wěn)定性。添加3種不同穩(wěn)定劑的酸乳樣品WHC、黏度隨著p H的降低而降低。穩(wěn)定劑的添加量越高，體系黏度受p H的影響越大，表明穩(wěn)定劑對于體系黏度的增加具有直接的相關(guān)關(guān)系。伴隨著樣品均質(zhì)壓力的增加，酸乳WHC值呈增大趨勢。穩(wěn)定劑添加量0.05%和0.1%的體系中，均質(zhì)壓力超過15MPa后，WHC值反而下降。樣品的均質(zhì)壓力增加，體系的黏度呈下降趨勢，但幅度很小。而體系的ζ-電位呈增加的趨勢。

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