高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶加工技術(shù)研究

張建科， 鞏 民， 杜甜寧， 陳 超， 王 蘇， 盧曉淵, 李凱輝

(1.河北完達(dá)山貝蘭德乳業(yè)有限公司， 河北 邢臺(tái) 055350； 2.今麥郎飲品股份有限公司， 河北 邢臺(tái) 055350； 3.北京五洲恒通認(rèn)證有限公司， 北京 100068)

常溫酸奶是乳制品中增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛的細(xì)分行業(yè)，潛力巨大[1]。常見(jiàn)紙盒鉆石包裝產(chǎn)品易發(fā)生變形破損，高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶作為新型包裝酸奶，能有效避免紙盒鉆石包裝自身局限性。市售鉆石盒裝常溫酸奶采用75 ℃，30 s殺菌后進(jìn)行灌裝，本研究采用高密度聚乙烯瓶灌裝酸奶后，從3個(gè)溫度水平(6、75、95 ℃)、三個(gè)時(shí)間水平(15、20、25 min)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行二次殺菌，對(duì)研究的可行性和最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行選取，并對(duì)產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的酸度、黏度和微生物限量檢測(cè)及感官品評(píng)結(jié)果進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生乳，河北完達(dá)山貝蘭德乳業(yè)有限公司；高密度聚乙烯瓶，滄縣紀(jì)勇塑料制品有限公司；云龍牌白砂糖，云南德宏力量生物制品有限公司；菌種：嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌，俄羅斯Zelenye Linii公司；乳酸菌，法國(guó)BIOPROX公司。

穩(wěn)定劑：羧甲基纖維素鈉、黃原膠、果膠、檸檬酸鈉、瓊脂，北京頤和村科技有限公司第一分公司；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂、孟加拉紅瓊脂，北京陸橋技術(shù)股份有限公司；MC培養(yǎng)基、MRS培養(yǎng)基，北京陸橋技術(shù)股份有限公司；NaOH，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；純凈水，杭州娃哈哈百立食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DL-CJ-2ND I型潔凈工作臺(tái)，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；DHP-9162 型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；PL4002 型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海有限公司)；HW.SY21-KPB型電子恒溫不銹鋼水浴鍋，北京長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司；BXM-50VE型立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊醫(yī)療實(shí)業(yè)有限公司；SF-400型灌裝封口機(jī)、SSL-401型連續(xù)式淋水殺菌機(jī)，杭州永創(chuàng)智能設(shè)備股份有限公司；DV-Ⅱ+型黏度計(jì)，美國(guó)Brookfield公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶加工工藝流程。

生牛乳→凈乳→預(yù)巴殺(75 ℃、15 s)→標(biāo)準(zhǔn)化→配料→均質(zhì)(20 MPa)→殺菌((95±2) ℃、300 s)→接種( 涉及企業(yè)配方，略去)→恒溫發(fā)酵((43±1) ℃、6 h)→待裝→灌裝封口→二次殺菌→冷卻→檢驗(yàn)→入庫(kù)。

1.3.1二次殺菌工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

殺菌溫度過(guò)低時(shí)不能殺滅酸奶中的所有微生物，在貯存過(guò)程中微生物繁殖導(dǎo)致產(chǎn)品變酸或漲包，品質(zhì)下降；溫度過(guò)高時(shí)酸奶蛋白出現(xiàn)變性，口感較粗糙，析水較多[2]。在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，按照L9(34)正交表，對(duì)殺菌溫度和時(shí)間進(jìn)行兩因素三水平的正交試驗(yàn)[3]，A因素設(shè)為二次殺菌溫度(℃)，B因素設(shè)為二次殺菌時(shí)間(min)。根據(jù)酸奶產(chǎn)品特性，從微生物限量測(cè)定、感官指標(biāo)，黏度確定選取優(yōu)化工藝條件，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 L9(34)正交試驗(yàn)因素水平

1.3.2感官品評(píng)方法

邀請(qǐng)8名有乳制品品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的人員組成評(píng)定小組，從色澤、滋氣味、組織狀態(tài)、酸甜比、厚薄感五個(gè)感官指標(biāo)要求進(jìn)行品評(píng)，品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)如表2。

1.3.3各指標(biāo)測(cè)定方法

1)黏度測(cè)定。在(20±1)℃環(huán)境下，用黏度儀(S63號(hào)轉(zhuǎn)子、20 r/min)測(cè)定樣品的黏度，重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

2)酸度測(cè)定。依據(jù)GB 5009.239—2016[4]方法檢驗(yàn)執(zhí)行。

表2 感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

3)大腸菌群測(cè)定。依據(jù)GB 4789.3—2016[5]方法檢驗(yàn)執(zhí)行。

4)霉菌、酵母菌測(cè)定。依據(jù)GB 4789.15—2016[6]方法檢驗(yàn)執(zhí)行。

5)乳酸菌測(cè)定。依據(jù)GB 4789.35—2016[7]方法檢驗(yàn)執(zhí)行。

高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶為發(fā)酵后熱處理產(chǎn)品，GB 19302—2010對(duì)乳酸菌數(shù)不作要求，故該指標(biāo)僅為優(yōu)化工藝提供參考，不作為本實(shí)驗(yàn)的判定依據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

不同二次殺菌溫度和時(shí)間的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶正交試驗(yàn)各個(gè)參數(shù)對(duì)中，微生物限量檢測(cè)結(jié)果：大腸菌群、霉菌、酵母菌的檢測(cè)結(jié)果均小于1 CFU/mL，可以保證產(chǎn)品在貨架期內(nèi)不變質(zhì)[8]。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

圖1 感官品評(píng)直觀分析結(jié)果Fig.1 Analysis diagram of sensory evaluation

使用Minitab16軟件對(duì)二次殺菌參數(shù)所得的感官品評(píng)及黏度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到直觀分析圖，如圖1。由圖1可以得出，二次殺菌溫度在第二個(gè)水平時(shí)，產(chǎn)品的感官品評(píng)、黏度測(cè)定是最好的；二次殺菌時(shí)間在第一個(gè)水平、第二個(gè)水平時(shí)，產(chǎn)品的感官品評(píng)、黏度測(cè)定相差不大，都是最優(yōu)的，所以二次殺菌溫度對(duì)產(chǎn)品的影響優(yōu)先考慮。

分別對(duì)兩個(gè)因素(二次殺菌溫度、二次殺菌時(shí)間)的三個(gè)水平計(jì)算感官品評(píng)、黏度測(cè)定的平均值，可得表4、表5。利用極差分析可得出，溫度對(duì)高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶感官品評(píng)(極差R=10.33)、產(chǎn)品黏度(極差R=241.67)影響較大；時(shí)間對(duì)高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶感官品評(píng)(極差R=2.34)、產(chǎn)品黏度(極差R=147.00)影響較小。感官品評(píng)比較滿意水平為A2B1(或A2B2)；黏度測(cè)定比較滿意水平為A2B2。因此，高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶優(yōu)化工藝條件選定為：75 ℃，20 min。

表4 感官品評(píng)正交試驗(yàn)分析結(jié)果

為驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確性，選用Minitab16軟件中方差型分析(一般線性模型)對(duì)不同熱處理?xiàng)l件下的感官品評(píng)和黏度測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表6、 表7。由表6、表7可以得出，二次殺菌溫度對(duì)酸奶感官品評(píng)的影響達(dá)到極顯著水平(p<0.01)、對(duì)黏度測(cè)定的影響達(dá)到顯著水平(0.010.05)。

2.2 常溫酸奶貯存實(shí)驗(yàn)及分析

將高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶與空白樣品(空白樣品是同批次產(chǎn)品，灌裝完畢后，未經(jīng)任何殺菌處理)放在(20±1)℃避光環(huán)境下，每隔10 d測(cè)定酸度、黏度變化。普通酸奶保質(zhì)期一般在20～30 d，待樣品檢測(cè)至40 d時(shí)，不再對(duì)空白樣品進(jìn)行測(cè)定。酸度測(cè)定結(jié)果如圖2，黏度測(cè)定結(jié)果如圖3。

表5 黏度測(cè)定正交試驗(yàn)分析結(jié)果

表6 二次殺菌參數(shù)對(duì)感官品評(píng)方差分析

表7 二次殺菌參數(shù)對(duì)黏度測(cè)定方差分析

圖2 酸度隨時(shí)間變化情況Fig.2 Changes of acidity over time

圖3 黏度隨時(shí)間變化情況Fig.3 Changes of viscosity over time

酸度的變化是酸奶在貯藏中發(fā)生變質(zhì)的主要表現(xiàn)[9]，通過(guò)圖2可以看出，高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶后期酸度增長(zhǎng)較為緩慢，且隨時(shí)間增加，酸度增長(zhǎng)變得更慢。在前30 d，酸度增長(zhǎng)4°T；在30～60 d，增長(zhǎng)2°T；在60～90 d，增長(zhǎng)2°T。與高密度聚乙烯瓶裝酸奶相比，普通酸奶酸度增長(zhǎng)迅速，在30 d內(nèi)增加41°T。高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶產(chǎn)品后酸化較為緩慢，可以延長(zhǎng)貨架期，如降低外界環(huán)境溫度，保鮮期可望得到有效延長(zhǎng)[10]。

酸奶的黏度是攪拌型酸奶生產(chǎn)中非常重要的指標(biāo)，是評(píng)價(jià)一款酸奶質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素[11]。由圖3可見(jiàn)，普通酸奶和高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶在貯存過(guò)程黏度都呈下降趨勢(shì)，而高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶后期黏度隨時(shí)間增加，降低速度減慢。在前30 d，黏度降低了183 mPa·s；在30～60 d，降低89 mPa·s；在60～90 d，降低298 mPa·s。普通酸奶黏度降低迅速，在30 d內(nèi)降低1 632 mPa·s 。高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶產(chǎn)品黏度變化較為緩慢，可以延長(zhǎng)貨架期，保證口感純厚。由于受工廠實(shí)際生產(chǎn)的限制,很多因素尚未在文中涉及，還需進(jìn)一步研究[12]。

分別對(duì)在室溫下放置1、30、60、90 d產(chǎn)品的大腸菌群、霉菌和酵母菌濃度進(jìn)行檢測(cè)，均小于1 CFU/mL，滿足GB19302關(guān)于微生物限量要求。該產(chǎn)品是灌裝后二次殺菌，微生物的殺滅受酸奶的pH值和加熱條件的雙重效果影響[13]。

酸奶的香氣和風(fēng)味主要源于非揮發(fā)性酸、揮發(fā)性酸和羰基化合物，醇類和酯類也對(duì)風(fēng)味有影響[14]。產(chǎn)品在保存30、60、90 d時(shí)，分別按照1.3.2方法進(jìn)行感官品評(píng)，結(jié)果如表8。由表8可見(jiàn)，產(chǎn)品在30，60 d時(shí)，感官品評(píng)結(jié)果良好，90 d時(shí)，感官品評(píng)結(jié)果基本無(wú)變化，口感略顯稀薄。

表8 貯存實(shí)驗(yàn)樣品感官品評(píng)結(jié)果

苗君蒞等[15]也從理論數(shù)據(jù)證明了長(zhǎng)保質(zhì)期酸奶經(jīng)歷了二次巴氏殺菌后體系的穩(wěn)定性良好，保質(zhì)期內(nèi)風(fēng)味物質(zhì)損失小、變化少，感官品評(píng)可以接受。

3 結(jié) 論

1)高密度聚乙烯瓶裝常溫酸奶在3個(gè)溫度水平(65、75、95 ℃)、3個(gè)時(shí)間水平(15、20、25 min)組合的二次殺菌參數(shù)，都可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)殺菌參數(shù)采用L9(34)正交試驗(yàn)，綜合微生物檢測(cè)限量、感官品評(píng)和產(chǎn)品黏度測(cè)定考慮，優(yōu)化獲得二次殺菌工藝參數(shù)為75 ℃，20 min。

2)對(duì)采用優(yōu)化工藝后產(chǎn)品的存儲(chǔ)時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品酸度、黏度、微生物限量檢測(cè)、感官品評(píng)4個(gè)方面測(cè)定，產(chǎn)品在保存90 d時(shí)，均滿足食品安全要求，在消費(fèi)者口感可接受范圍內(nèi)。