低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶制作工藝的研究

文/楊　洋　高　航

低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶制作工藝的研究

文/楊洋1，2高航1，2

〔1 昆明雪蘭牛奶有限責(zé)任公司；2 云南省工業(yè)產(chǎn)品（乳制品）質(zhì)量控制和技術(shù)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室〕

以生牛乳為原料，探討了低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶的制備工藝條件。通過正交試驗(yàn)研究了低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶乳糖水解工藝及產(chǎn)品配方。結(jié)果表明：低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶最佳水解工藝為水解溫度35 ℃、水解時(shí)間120 min、酶添加量0.04%；低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶最適配料為乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%，該配方組合可獲得香甜適口、風(fēng)味優(yōu)良的低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶。

低乳糖；牛奶；配方

隨著國(guó)人生活水平的提高及保健意識(shí)的加強(qiáng)，酷愛運(yùn)動(dòng)及健身的人群正在快速擴(kuò)張，人體高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后會(huì)導(dǎo)致能量大量消耗，微量元素和無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)素大量流失，運(yùn)動(dòng)后身體易疲勞，因此，補(bǔ)充維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)人群的運(yùn)動(dòng)效果及身體機(jī)能恢復(fù)十分重要［1，2］。目前市場(chǎng)上提供給運(yùn)動(dòng)人群的飲品主要是運(yùn)動(dòng)飲料類，能提供給人水、糖和電解質(zhì)，但仍缺乏優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、氨基酸、復(fù)合抗氧化及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力物質(zhì)的補(bǔ)充。牛奶作為一種全營(yíng)養(yǎng)食品，其含有脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)素。因此牛奶比任何其它飲品都能更好地補(bǔ)充人體運(yùn)動(dòng)流失的營(yíng)養(yǎng)成分，特別是牛奶中的乳清蛋白，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，具有易吸收和吸收效率高的特點(diǎn)，是公認(rèn)的人體優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑之一，也是快速給肌肉提供營(yíng)養(yǎng)的理想蛋白質(zhì)［3，4］。人體隨著年齡增長(zhǎng)，乳糖酶活性逐漸下降或消失，在攝入大量乳糖后因無法正常代謝而出現(xiàn)腹瀉、腹脹或腹絞痛等癥狀，即乳糖不耐受癥［5］。所以將乳中的乳糖水解為葡萄糖和半乳糖能夠解決乳糖不耐受癥狀，同時(shí)能夠提升運(yùn)動(dòng)人群對(duì)水解后單糖的吸收利用。本研究以生牛乳為原料，通過對(duì)乳糖水解工藝及配料優(yōu)選搭配，研制出符合運(yùn)動(dòng)人群需求的低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶。

1　材料與方法

1.1材料

生牛乳：昆明雪蘭牛奶有限責(zé)任公司陸良牧場(chǎng)；乳清蛋白粉WPC80：新西蘭恒天然；果葡糖漿F55：山東西王糖業(yè)有限公司；瑪卡粉：上海萊雀生物科技有限公司；椰漿：印度尼西亞Kara公司；牛磺酸：南通勵(lì)成生物工程有限公司；乳糖酶LGi5000：帝斯曼（中國(guó)）有限公司。

1.2主要儀器

APV-1000型均質(zhì)機(jī)，T50電位滴定儀，RW-20高速攪拌器，HR2870料理機(jī)，全自動(dòng)滅菌鍋，數(shù)顯恒溫水浴鍋等。

1.3工藝流程

生牛乳→脫脂→調(diào)配→均質(zhì)→巴氏殺菌→乳糖水解→均質(zhì)→巴氏殺菌→灌裝→成品

1.4工藝要點(diǎn)

1.4.1生牛乳的選擇

制作巴氏殺菌調(diào)制乳的生牛乳相應(yīng)指標(biāo)應(yīng)符合GB 19301-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 生乳》中的規(guī)定［6］，生牛乳中菌落總數(shù)≤1.0×105CFU/mL。另外，體細(xì)胞數(shù)要求≤4×105個(gè)/mL。

1.4.2產(chǎn)品基礎(chǔ)配料

按照GB 25191-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)制乳》對(duì)調(diào)制乳的蛋白質(zhì)含量要求添加80%生牛乳，同時(shí)按照GB 14880-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》要求添加0.04 %?；撬幔?，8］。

1.4.3離心脫脂

生牛乳加熱至35～40 ℃進(jìn)行離心脫脂，生牛乳脫脂后脂肪含量≤0.3%。

1.4.4基料調(diào)配

30%脫脂生牛乳加熱到45～50 ℃，溶解乳清蛋白粉5～10 min，然后靜置水合30～40 min。同時(shí)將30%脫脂生牛乳升溫至50～55 ℃，溶解其它輔料10～15 min，攪拌溶解均勻通過100 目濾網(wǎng)過濾后定容。

1.4.5均質(zhì)

基料加熱升溫到65～70 ℃進(jìn)行均質(zhì)處理，其中一級(jí)壓力為20～25 MPa，二級(jí)壓力為2～4 MPa。

1.4.6巴氏殺菌

殺菌條件為85～90 ℃，10～15 s，殺完菌的基料降溫至水解溫度。

1.4.7乳糖水解

添加乳糖酶，攪拌10～15 min后進(jìn)入乳糖水解環(huán)節(jié)，水解過程中每隔20 min攪拌1 min，確保乳糖充分水解。

1.4.8均質(zhì)殺菌

水解完成的奶液升溫到65～70 ℃進(jìn)行二次均質(zhì)處理（一級(jí)壓力為20～25 MPa，二級(jí)壓力為2～4 MPa）。均質(zhì)后進(jìn)行高溫巴氏殺菌（85～90 ℃，10～15 s）。

1.4.9灌裝

將殺菌后產(chǎn)品快速冷卻至6～8℃后灌裝。

1.5產(chǎn)品乳糖水解條件的確定

以水解溫度（A）、水解時(shí)間（B）、酶添加量（C）3 個(gè)因素，設(shè)計(jì)L9（34）三因素三水平正交試驗(yàn)，以乳糖水解率（%）為指標(biāo)，確定產(chǎn)品最適合的乳糖水解工藝參數(shù)。因素和水平見表1。

1.6乳糖水解率測(cè)定

產(chǎn)品水解前及水解后的乳糖含量均按照GB 5413.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測(cè)定》中的萊因—埃農(nóng)氏法進(jìn)行測(cè)定［9］。

乳糖水解率計(jì)算公式為S=（m1- m2）/m1×100%

上式中：S為乳糖水解率；m1為樣品水解前乳糖含量；m2為樣品乳糖水解后含量。

1.7產(chǎn)品配方的確定

原衛(wèi)生部2011年第13號(hào)公告批準(zhǔn)瑪咖粉作為新資源食品，食用量≤25 g/天，研究發(fā)現(xiàn)瑪卡能夠增加肝糖原含量，降低運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的乳酸堆積，具有顯著抗疲勞特性［10，11］。椰漿中富含中碳鏈脂肪酸甘油三酯（MCT），MCT作為一種功能性油脂，能迅速被人體吸收，并能快速氧化產(chǎn)能，適合運(yùn)動(dòng)人群的機(jī)體需求［12～14］。因此本產(chǎn)品以乳清蛋白粉、果葡糖漿、椰漿、瑪卡粉4 個(gè)因素，設(shè)計(jì)L9（34）四因素三水平正交試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)得分為指標(biāo)，確定產(chǎn)品最佳的配方，因素和水平見表 2。

表1　L9（34）產(chǎn)品乳糖水解條件正交試驗(yàn)因素水平

1.8感官評(píng)價(jià)方法

由20 位經(jīng)過感官評(píng)鑒培訓(xùn)的評(píng)價(jià)人員對(duì)樣品分別進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3，產(chǎn)品色澤、組織狀態(tài)、口感及滋氣味的分?jǐn)?shù)之和為總得分，結(jié)果取整后即為該產(chǎn)品的感官評(píng)分結(jié)果。

表2　L9（34）產(chǎn)品配方正交試驗(yàn)因素水平

2　結(jié)果與討論

2.1乳糖酶水解條件的確定

2.1.1乳糖酶的選擇

本研究選擇LGi5000型乳糖酶，該酶是由克魯維酵母菌菌種發(fā)酵、提純、精制的乳糖酶制劑。其最大特點(diǎn)是不含有芳香基硫酸酯酶及蔗糖轉(zhuǎn)化酶，芳香基硫酸酯酶是普遍存在于市場(chǎng)上的乳糖酶中的一種雜酶，它會(huì)將牛奶中硫酸化的甲酚轉(zhuǎn)變成對(duì)甲酚，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生異味，對(duì)風(fēng)味產(chǎn)生不良影響。該乳糖酶產(chǎn)品符合GB 2760-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》的來源名單，產(chǎn)品中每克乳糖酶的活性單位是5000 NLU。

2.1.2水解條件的確定

本產(chǎn)品定位為低乳糖，目標(biāo)水解率達(dá)到80%即可滿足產(chǎn)品需求。以乳糖水解率為參考指標(biāo)進(jìn)行低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶最佳水解條件分析。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，由R值可知3 個(gè)因素對(duì)乳糖水解率影響大小依次為：A＞C＞B，即水解溫度＞酶添加量＞水解時(shí)間。其中，在3 個(gè)水解參數(shù)適宜用量條件下，水解溫度對(duì)水解率的影響略高于酶添加量及水解時(shí)間。從K值可知乳糖水解率均是隨著水解溫度、酶添加量、水解時(shí)間的增加而顯著提升，由表5方差分析結(jié)果可知3 個(gè)因素均顯著影響乳糖水解率。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若乳糖水解溫度過高，乳糖酶活性顯著衰減，而降低水解溫度需要顯著提高水解時(shí)間或提高乳糖酶添加量才能達(dá)到相應(yīng)乳糖水解率，乳糖水解時(shí)間過長(zhǎng)容易導(dǎo)致產(chǎn)品微生物繁殖風(fēng)險(xiǎn)加大，乳糖酶添加量加大帶來成本過高。以滿足產(chǎn)品訴求及成本節(jié)約、工藝簡(jiǎn)單為原則，綜合分析得出A2B2C2可以作為乳糖水解工藝參數(shù)組合，即：水解溫度為35 ℃、水解時(shí)間為120 min、酶添加量為0.04%。按該乳糖水解工藝進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，產(chǎn)品的乳糖水解率平均值為87.8%，滿足產(chǎn)品需求，因此選擇A2B2C2為最佳穩(wěn)定劑復(fù)配組合。

表3　產(chǎn)品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2.2產(chǎn)品配料的確定

產(chǎn)品配料的試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，以產(chǎn)品感官得分為考察指標(biāo)時(shí)，4 個(gè)因素影響大小依次為：C＞B＞D＞A，即椰漿＞果葡糖漿＞瑪卡粉＞乳清蛋白粉。在各配料適宜添加量范圍內(nèi)，椰漿添加量是產(chǎn)品感官品質(zhì)主要影響因素，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的香氣及口感飽滿感起著重要作用，其次是果葡糖漿添加量，其提供適合的甜度與香氣搭配出產(chǎn)品主要滋氣味。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瑪卡粉添加量過大后產(chǎn)生特有味道，與椰子香氣不協(xié)調(diào)，而乳清蛋白粉添加量過大后也會(huì)有粉味影響產(chǎn)品感官質(zhì)量。由K值可知，A2B2C3D1組合即乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%為產(chǎn)品最佳配料。按該組合的添加量進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，產(chǎn)品的感官評(píng)分的平均值為89 分，制得的低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶產(chǎn)品，色澤呈淡黃色，具有椰子清香味，爽滑適口，甜度合適，因此選擇A2B2C3D1配料組合為最佳配方。

表4　產(chǎn)品乳糖水解條件正交試驗(yàn)結(jié)果

表5　乳糖水解條件正交試驗(yàn)方差分析

表6　產(chǎn)品配方正交試驗(yàn)結(jié)果

表7　營(yíng)養(yǎng)成分表

2.3產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1感官指標(biāo)

產(chǎn)品色澤：為均勻一致淡乳黃色；滋氣味：具有椰子清香味，甜度合適，無其它異味；組織狀態(tài)：為均勻一致的乳濁液，無明顯分層及沉淀現(xiàn)象，無明顯雜質(zhì)異物。

2.3.2營(yíng)養(yǎng)成分表

產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分見表7。

2.3.3產(chǎn)品衛(wèi)生指標(biāo)

通過對(duì)低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)檢測(cè)后得出微生物及衛(wèi)生指標(biāo)為：菌落總數(shù)≤100 CFU/mL，金黃色葡萄球菌未檢出，沙門氏菌未檢出，大腸菌群未檢出，鉛（以Pb計(jì)）≤0.05 mg/kg，砷（以As計(jì)）≤0.1 mg/kg，汞（以Hg計(jì)）≤0.01 mg/kg，鉻（以Cr計(jì)）≤0.3 mg/kg，黃曲霉毒素（M1）≤0.5 μg/kg；與GB 25191-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)制乳》中規(guī)定指標(biāo)進(jìn)行比較，以上指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.3.4產(chǎn)品貨架期驗(yàn)證

在產(chǎn)品配方及乳糖水解工藝確定情況下進(jìn)行產(chǎn)品貨架期驗(yàn)證，觀察產(chǎn)品在2～6 ℃條件下設(shè)計(jì)7 天貨架期內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品感官品質(zhì)、微生物指標(biāo)均正常，說明產(chǎn)品具備生產(chǎn)實(shí)踐的價(jià)值。該產(chǎn)品比較適于運(yùn)動(dòng)人群飲用，同樣也適用于普通人飲用，建議飲用量根據(jù)自身運(yùn)動(dòng)情況而定，每次飲用250 mL，每天攝入量控制在1 000 mL以內(nèi)。

3　結(jié)論

通過正交試驗(yàn)及貨架期驗(yàn)證確定低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶最佳配方為：乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%，可獲得口感優(yōu)良，香氣自然，香甜爽口的低乳糖運(yùn)動(dòng)牛奶。其最佳乳糖水解工藝參數(shù)為：水解溫度35 ℃、水解時(shí)間120 min、酶添加量0.04 %，該參數(shù)能在工藝簡(jiǎn)化及成本降低條件下達(dá)到80%以上乳糖水解率。產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)豐富，搭配合理適合運(yùn)動(dòng)人群飲用。C

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Study on the Processing Technology of Low-Lactose Sports Milk

YANG Yang1，2，GAO Hang1，2
〔1 Kunming Xuelan Dairy Co., Ltd. 2 Yunnan Industrial Product（Dairy）Quality Control and Technical Evaluation Laboratory〕

Using raw milk as raw material, the manufacture process conditions of low-lactose sports milk were discussed. Product formula and lactose hydrolysis process were studied by orthogonal experiments. The results showed that: the best low-lactose sports milk hydrolysis process for the hydrolysis temperature was 35 ℃, hydrolysis time was 120 min and enzyme dosage was 0.04%. The optimum material formula of low-lactose sports milk was as followed: protein powder was 1.5%, fructose syrup was 4.0%, coconut milk was 4.0% and Maca powder was 0.05%. This formula can obtain optimum low-lactose sports milk with sweet taste and good flavor.

low lactose; milk; formula

楊洋（1985-），男，白族，云南大理人，碩士，工程師，主要從事乳制品及飲料的研究開發(fā)工作。

云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目生物重大專項(xiàng)（2014ZA004）；昆明市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015-2-N-01339）］

2016-01-27）