1種低乳糖褐色乳酸菌飲品的研究

廖文艷　徐致遠(yuǎn)　劉振民

摘要：美拉德反應(yīng)是褐色乳酸菌飲料風(fēng)味物質(zhì)的主要來源。使用乳糖酶將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖，經(jīng)高強(qiáng)度熱處理發(fā)生美拉德反應(yīng)，通過色度儀測量產(chǎn)品藍(lán)黃值，比較美拉德反應(yīng)程度。通過單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)分析了乳糖酶添加量、酶解時(shí)間、熱處理時(shí)間對美拉德反應(yīng)以及感官評分的影響，開發(fā)出1種低乳糖、風(fēng)味佳、穩(wěn)定性良好的褐色益生菌乳飲料。優(yōu)化參數(shù)為：乳糖酶添加量為0.02%，熱酶解時(shí)間為120 min，熱處理時(shí)間為120 min。

關(guān)鍵詞：美拉德反應(yīng)；乳糖酶；熱處理時(shí)間；酶解時(shí)間；色度

中圖分類號： TS275.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0352-02

收稿日期：2014-11-05

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃（編號：2012BAD28B07、2013BAD18B01）。

作者簡介：廖文艷（1984—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿橹破费芯颗c開發(fā)。E-mail：mimiliao1984@163.com。

通信作者：劉振民，博士，教授級高級工程師，主要從事乳制品研發(fā)工作。E-mail：liuzhenmin@brightdairy.com。褐色益生菌乳飲品是以美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)，經(jīng)益生菌發(fā)酵制成的口感清爽、風(fēng)味獨(dú)特的乳飲料。美拉德反應(yīng)又名非酶褐變反應(yīng)，是氨基化合物和還原糖或其他羰基化合物之間發(fā)生的反應(yīng)，該反應(yīng)包括縮合、脫水、降解、裂解、聚合等一系列反應(yīng)，反應(yīng)生成的羧酸類、酮類、吡喃、吡嗪、吡咯、吡啶等物質(zhì)除能提供給食品特殊的氣味外，還具有抗氧化、抗誘變等特性[1] 。美拉德反應(yīng)速度受還原糖的種類影響較大，五碳糖中，核糖 >阿拉伯糖 >木糖；六碳糖中，半乳糖 >甘露糖 >葡萄糖，并且五碳糖的褐變速度大約是六碳糖的10倍[2] 。目前，該類產(chǎn)品主要是在乳基料中使用6%～10%的葡萄糖或果葡糖漿等還原性糖，高溫?zé)崽幚戆l(fā)生美拉德反應(yīng)，經(jīng)干酪乳桿菌發(fā)酵后乳基料與糖水1 ∶3的比例混合制得。該類產(chǎn)品的總糖在14%～17%，高糖含量無疑給消費(fèi)者帶來巨大的負(fù)擔(dān)。本研究主要通過添加乳糖酶水解牛奶中的乳糖，探討了乳糖添加量、酶解時(shí)間、熱處理強(qiáng)度對美拉德反應(yīng)程度以及感官評分的影響，并通過正交試驗(yàn)對其優(yōu)化，為低乳糖褐色益生菌飲料的風(fēng)味研究提供參考。乳糖酶將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，一方面減少葡萄糖等還原性糖的加入，另一方面降低產(chǎn)品的乳糖含量，從而降低產(chǎn)品的總糖含量。

1材料與方法

1.1材料與儀器

脫脂奶粉、白砂糖，上海光明乳業(yè)牧場；乳糖酶，帝斯曼（中國）有限公司；干酪乳桿菌，丹尼斯克（中國）有限公司。

SD-9011色度儀，南京艾賽特科技發(fā)展有限公司；303A-2電熱恒溫培養(yǎng)箱；恒溫水浴鍋，山東省龍口市電爐制造廠；APV 1000型高壓均質(zhì)機(jī)，丹麥APV公司；KAT25高速組織分散機(jī)，德國IKA公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1發(fā)酵乳的制備[3-4]脫脂奶粉、水→攪拌（45 ℃，30 min）→殺菌（90～95 ℃，5 min）→冷卻→乳糖酶→保溫（90～95 ℃，5 min）→發(fā)酵（35～37 ℃，72 h）→破乳→攪拌均勻→冷卻至4～10 ℃。

1.2.2褐色乳酸菌飲料的制備[3-4] 發(fā)酵乳與水1 ∶3混合，酸度調(diào)節(jié)劑調(diào) pH值至 3.7。白砂糖+水→50 ℃水溶解→殺菌（95 ℃，5 min）→冷卻到15～25 ℃→發(fā)酵乳基料→攪拌均勻（10～15 min）→調(diào)酸→均質(zhì)→灌裝（10～20 ℃）→入庫冷藏（2～6 ℃）。

1.2.3美拉德反應(yīng)程度測定[5-6]美拉德反應(yīng)又稱非酶褐變反應(yīng)，產(chǎn)物呈黃褐色。本研究使用色度儀測量樣品的藍(lán)黃值（B值）。樣品B值越高，藍(lán)黃色越深，美拉德反應(yīng)越充分。

1.2.4感官評定方法感官評分：感官評分主要包括色澤、口感清爽度、風(fēng)味3項(xiàng)，每項(xiàng)滿分10分，每個(gè)產(chǎn)品得分為3項(xiàng)得分之和。品評小組由實(shí)驗(yàn)室20位研發(fā)人員組成，各樣品得分取平均值。

2結(jié)果與討論

2.1乳糖酶添加量對美拉德反應(yīng)程度的影響

乳糖在高強(qiáng)度熱處理時(shí)會與氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)，但與葡萄糖和半乳糖相比反應(yīng)速度存在差異。本試驗(yàn)在酶解時(shí)間2 h，95 ℃熱處理90 min條件下，比較了乳糖酶添加量對美拉德反應(yīng)程度的影響。由圖1可知，乳糖酶添加量為0.02%、0.05%、0.08%時(shí)色度值為18.75、19.42、19.69。綜合可知，乳糖酶添加量0.02%為一臨界點(diǎn)，添加量在0.05%～0.11%時(shí)，美拉德反應(yīng)程度差異不顯著，與通用工藝8%的葡萄糖添加量的美拉德反應(yīng)程度沒有顯著差異，這可能是體系中乳糖含量固定，單純增加乳糖酶含量，無法增加葡萄糖等羰基化合物，不能再進(jìn)一步促進(jìn)美拉德反應(yīng)。從美拉德反應(yīng)程度出發(fā)乳糖酶添加量0.02%即可。

2.2酶解時(shí)間對美拉德反應(yīng)程度的影響

在前期的研究中，美拉德反應(yīng)與還原性糖的添加量呈正

相關(guān)，還原性糖葡萄糖的添加量對產(chǎn)品的色度有顯著影響。乳糖酶將乳糖分解為半乳糖以及葡萄糖，乳糖酶添加量相同時(shí)，酶解時(shí)間決定酶解程度，直接影響半乳糖以及葡萄糖的含量。本試驗(yàn)在95 ℃熱處理120 min、乳糖酶添加量為0.02%的條件下，比較酶解時(shí)間對美拉德反應(yīng)程度的影響，結(jié)果見圖 2。由圖2可知，隨著酶解時(shí)間的延長，樣品色度值呈線性增加，乳糖酶酶解時(shí)間為1、2、3 h時(shí)，色度值分別為16.62、19.42、20.83。綜合可知，酶解時(shí)間2 h為一臨界點(diǎn)，酶解時(shí)間3～5 h時(shí)，美拉德反應(yīng)程度差異不顯著，這可能是隨著酶解時(shí)間的延長，酶解反應(yīng)已經(jīng)充分完成，在乳糖含量不變的情況下，單純地增加酶解時(shí)間不能再進(jìn)一步促進(jìn)美拉德反應(yīng)?？紤]到酶解時(shí)間太長影響生產(chǎn)效率，從美拉德反應(yīng)程度出發(fā)酶解2 h即可。

2.3熱處理時(shí)間對美拉德反應(yīng)程度的影響

前期試驗(yàn)表明，不添加還原性糖，熱處理溫度低于90 ℃時(shí)，熱處理3 h該體系美拉德反應(yīng)仍不明顯。本試驗(yàn)比較了在乳糖酶添加量0.05%，40 ℃酶解2 h，95 ℃分別保溫處理30、60、90、120、150、180 min的美拉德反應(yīng)強(qiáng)度，使用色度儀測量B值，結(jié)果見圖3。由圖3可知，隨著熱處理時(shí)間延長，樣品色度值呈線性增加。熱處理時(shí)間為60、90、120 min時(shí)，色度值為16.83、19.03、19.42。綜合可知，熱處理時(shí)間90 min為一臨界點(diǎn)，在90 min內(nèi)，美拉德反應(yīng)程度熱處理時(shí)間的延長明顯增強(qiáng)，考慮熱處理時(shí)間太長會降低影響生產(chǎn)效率，從美拉德反應(yīng)程度出發(fā)熱處理90 min即可。

3產(chǎn)品感官評價(jià)影響因素的正交試驗(yàn)

選擇乳糖酶添加量、酶解時(shí)間、熱處理時(shí)間為正交試驗(yàn)的3因素，并設(shè)置3個(gè)水平，以感官評分為響應(yīng)值進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，因素及水平見表1。使用SPSS軟件對結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2、表3。

4結(jié)果與討論

乳糖酶的添加量為0.02%，酶解2 h，95 ℃熱處理90 min，

與乳基料中添加8%葡萄糖，95 ℃熱處理2 h的美拉德反應(yīng)程度相當(dāng)，隨著乳糖酶添加量的增多，美拉德反應(yīng)程度增強(qiáng)。通過使用乳糖酶酶解乳基料中的乳糖，可以有效替代乳基料8%葡萄糖的使用量，假定乳基料與水按1 ∶3的比例配制成褐色乳酸菌飲料，褐色乳酸菌飲料中可以減少2百分點(diǎn)的葡萄糖添加量。

以感官評分為響應(yīng)值，乳糖酶添加量、酶解時(shí)間、熱處理時(shí)間為因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果表明乳糖酶添加量0.05%，酶解時(shí)間120 min，熱處理時(shí)間120 min這一組合條件下褐色乳酸菌飲料感官評分最高?？紤]到乳糖酶成本較高，且其對感官評分影響不顯著，取優(yōu)選條件為乳糖酶添加量0.02%，酶解時(shí)間120 min ，熱處理時(shí)間120 min。

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