褐色調(diào)制乳的研制

楊郁葒，孫記濤，鄭陽，王占東

（黑龍江完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司，哈爾濱150060）

0 引 言

人們消費(fèi)水平的不斷提高決定了對(duì)食品的口感、風(fēng)味及營養(yǎng)要求也越來越高[1]。褐色乳制品的自然新穎的色澤和獨(dú)特風(fēng)味，日益受到人們的青睞，褐色酸奶、褐色乳飲料系列就是利用適度褐變制備的具有特殊焦糖風(fēng)味的一類新型飲品。在食品加工過程中，適當(dāng)?shù)暮肿兪怯幸娴?，如咖啡、紅茶、啤酒、醬油等產(chǎn)品的生產(chǎn)以及面包、糕點(diǎn)的烘烤。褐變來源于美拉德（Maillard）反應(yīng)，又稱為羰氨反應(yīng)[2]，利用牛奶蛋白質(zhì)中的氨基化合物和含有羰基的碳水化合物反應(yīng)。目前市場上采用褐變加工技術(shù)的產(chǎn)品層出不窮，其產(chǎn)量也逐漸攀升。但褐色調(diào)制乳研究較少，褐色調(diào)制乳主要是以生牛乳和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)來產(chǎn)生獨(dú)特的色澤和風(fēng)味，添加穩(wěn)定劑使產(chǎn)品的組織狀態(tài)穩(wěn)定。本文以褐色調(diào)制乳的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的穩(wěn)定性等重要指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)，為褐色調(diào)制乳的實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 原料

生牛乳，食用葡萄糖，復(fù)配穩(wěn)定劑，均為市售。

1.1.2 設(shè)備

IKA RW20高速攪拌機(jī)，德國IKA公司；SRH 250-70高壓均質(zhì)機(jī)，上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；YXQ-SG46-280S不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HC-3514高速離心機(jī)，科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；利樂超高溫殺菌機(jī)，中亞灌裝機(jī)。

1.2 方法

1.2.1 褐色調(diào)制乳制備工藝

1.2.2 穩(wěn)定性檢測方法

利用離心沉淀率[3]反映其對(duì)褐色調(diào)制乳穩(wěn)定性的影響，離心沉淀率的測定方法為準(zhǔn)確稱取產(chǎn)品20 g注入離心管中，以轉(zhuǎn)速為6 000 r/min的速度離心10 min，棄去上部液體，準(zhǔn)確稱取沉淀物的質(zhì)量。按下列公式進(jìn)行計(jì)算離心沉淀率：

1.2.3 褐變條件對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響[4]

1.2.3.1 食用葡萄糖的添加量對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

采用熱處理溫度為95℃，熱處理時(shí)間為150 min，葡萄糖添加量分別為6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%，按照工藝進(jìn)行制備產(chǎn)品，通過測定離心沉淀率來確定食用葡萄糖對(duì)穩(wěn)定性的影響并觀察其感官品質(zhì)。

1.2.3.2 褐變時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

采用熱處理溫度為95℃，葡萄糖添加量為6%，熱處理時(shí)間分別為90、120、150、180、210 min，按照工藝進(jìn)行制備產(chǎn)品，通過測定離心沉淀率來確定褐變反應(yīng)時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性的影響并觀察其感官品質(zhì)。

1.2.4 蛋白質(zhì)含量對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

將產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量分別制備為2.4%、2.6%、2.8%、3.0%、3.2%，按照褐變條件95℃（2.5 h），食用葡萄糖添加量為6.5%，均質(zhì)條件65℃，20 MPa，均質(zhì)2次的工藝條件進(jìn)行制作，按照工藝進(jìn)行制備產(chǎn)品，并測定離心沉淀率。

1.2.5 均質(zhì)壓力和次數(shù)對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

1.2.5.1 均質(zhì)壓力對(duì)穩(wěn)定性的影響

將蛋白質(zhì)含量為3.0%的褐色調(diào)制乳，按照褐變條件為95℃（2.5 h），食用葡萄糖添加量為6.5%，均質(zhì)溫度為65℃，分別調(diào)整均質(zhì)壓力為10、15、20、25、30 MPa進(jìn)行均質(zhì)，按照工藝進(jìn)行制備產(chǎn)品，測定其離心沉淀率。

1.2.5.2 均質(zhì)次數(shù)對(duì)穩(wěn)定性影響

采用均質(zhì)條件為溫度為65℃和20 MPa的壓力進(jìn)行均質(zhì)，對(duì)比1次均質(zhì)和2次均質(zhì)對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響。

1.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，選擇葡萄糖的添加量、褐變時(shí)間、蛋白質(zhì)含量和均質(zhì)壓力四個(gè)因素，設(shè)置三個(gè)水平，以離心沉淀率為響應(yīng)值進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)。

1.2.7 穩(wěn)定性觀察

利用優(yōu)化好工藝參數(shù)進(jìn)行試產(chǎn)，將樣品分別放置在常溫（25℃）、37.5℃及光照條件下進(jìn)行穩(wěn)定性觀察，主要觀察其組織狀態(tài)，有無脂肪上浮及沉淀等現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變條件對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

褐變的產(chǎn)物是產(chǎn)品呈現(xiàn)褐色和產(chǎn)生獨(dú)特香氣的主要原因。這是實(shí)際生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，將葡萄糖添加量和不同熱處理時(shí)間的條件下進(jìn)行褐變，顏色越深褐變程度越大，并且根據(jù)品評(píng)者對(duì)顏色、風(fēng)味的喜好及離心沉淀率，選擇最適的褐變程度。

2.1.1 食用葡萄糖的添加量對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

葡萄糖的添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響如表1所示，與沉淀率的關(guān)系如圖1所示。

表1 糖的添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

圖1 糖的添加量和離心沉淀率的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果由表1和圖1可知，隨著葡萄糖添加量的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風(fēng)味也越來越突出并伴有苦味。離心沉淀率也依次遞增。由于葡萄糖分子的羥基和羧基與蛋白質(zhì)粒子的親和性高，其分散作用良好。葡萄糖能使酪蛋白表面形成糖膜，提高了酪蛋白和分散介質(zhì)的親和性，使酪蛋白均勻穩(wěn)定的分散在牛奶中，形成懸濁液而不發(fā)生沉淀。因此褐變時(shí)間和糖的添加對(duì)產(chǎn)品的感官品質(zhì)至關(guān)重要。綜合考慮產(chǎn)品的色澤、口感及離心沉淀率選擇褐變時(shí)間為150～180 min，葡萄糖添加量為6%～8%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.2 褐變時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

褐變時(shí)間對(duì)感官品質(zhì)的影響如表2所示，與沉淀率的關(guān)系如圖2所示。

表2 褐變時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

試驗(yàn)結(jié)果由表2和圖2可知，隨著褐變時(shí)間的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風(fēng)味也越來越突出并伴有苦味。離心沉淀率也依次遞增。若褐變時(shí)間過長，焦糖顏色較深，蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重，產(chǎn)品大顆粒沉淀，穩(wěn)定性控制較差。褐變時(shí)間過短，色澤和焦甜香味不足。

圖2 褐變時(shí)間和離心沉淀率的關(guān)系

2.2 蛋白質(zhì)含量對(duì)感官品質(zhì)的影響

隨著蛋白質(zhì)含量的增加，離心沉淀率逐漸增大，蛋白質(zhì)含量對(duì)感官品質(zhì)的影響如表3所示。產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量和離心沉淀率的關(guān)系如圖3所示。

表3 蛋白質(zhì)含量對(duì)感官品質(zhì)的影響

圖3 蛋白質(zhì)含量和離心沉淀率的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果由表3和圖3可知，隨著褐色牛奶蛋白質(zhì)含量的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風(fēng)味也越來越突出，奶香味也來越濃厚。隨著蛋白質(zhì)含量的增加，蛋白質(zhì)的比重增大，分子間作用力低于重力，蛋白質(zhì)分子不穩(wěn)定，因此離心沉淀率逐漸升高[5]。

2.3 均質(zhì)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

2.3.1 均質(zhì)壓力

由圖4可知，隨均質(zhì)壓力逐漸升高，離心沉淀率的逐漸減小，當(dāng)均質(zhì)壓力達(dá)到20 MPa后，離心沉淀率的變化趨于平穩(wěn)。當(dāng)均質(zhì)壓力較低時(shí)，蛋白質(zhì)粒子過大，容易沉降影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。壓力較高，蛋白質(zhì)粒子過小，其吸附作用增強(qiáng)而導(dǎo)致凝聚，從而使穩(wěn)定性降低。因此均質(zhì)壓力對(duì)產(chǎn)品的離心沉淀率有較大影響。

2.3.2 均質(zhì)次數(shù)

圖4 均質(zhì)壓力與離心沉淀率的關(guān)系

對(duì)均質(zhì)工藝的次數(shù)進(jìn)行考察，采用1次均質(zhì)僅褐變調(diào)制乳制備后的均質(zhì)；采用2次均質(zhì)包括褐色牛奶制備前進(jìn)行均質(zhì)和褐變調(diào)制乳制備后的均質(zhì)。對(duì)比1次均質(zhì)和2次均質(zhì)產(chǎn)品的離心沉淀率反映產(chǎn)品為穩(wěn)定性。

表4 均質(zhì)次數(shù)及離心沉淀率

由表4中可知，經(jīng)試驗(yàn)均質(zhì)2次比均質(zhì)1次后產(chǎn)品的離心沉淀率明顯降低。均質(zhì)將牛奶本身蛋白質(zhì)細(xì)化，減小蛋白質(zhì)顆粒的大小，使牛奶的蛋白質(zhì)沉淀防止或延緩，且有利于蛋白質(zhì)與葡萄糖、穩(wěn)定劑中成分的結(jié)合，二次均質(zhì)可以有效的使第一次均質(zhì)后結(jié)合在一起的小液滴再次均勻的分散，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性[6]。

2.4 正交試驗(yàn)

綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取食用葡萄糖添加量、褐變時(shí)間、蛋白質(zhì)含量和均質(zhì)壓力進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，試驗(yàn)方案因素水平如表5所示，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6可知，影響褐色調(diào)制乳穩(wěn)定性由主到次的因素排序?yàn)槠咸烟堑奶砑恿浚ˋ）＞褐變時(shí)間（B）＞均質(zhì)壓力（C）＞蛋白質(zhì)含量（D）。通過試驗(yàn)結(jié)果分析最佳方案為A1B1C2D2。根據(jù)產(chǎn)品即工藝最優(yōu)參數(shù)：褐變條件為95℃（2 h）；葡萄糖添加量為6%；均質(zhì)條件為65℃，20 MPa；蛋白質(zhì)含量為3.0%。

2.5 穩(wěn)定性觀察

根據(jù)正交試驗(yàn)確定最佳工藝參數(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品試產(chǎn)，采用中亞灌裝機(jī)灌裝透明袋，考慮產(chǎn)品的運(yùn)輸及銷售環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響，進(jìn)行常溫（25℃）和37.5℃及光照下產(chǎn)品狀態(tài)觀察，對(duì)產(chǎn)品的保質(zhì)期進(jìn)行預(yù)測。

由表7可知，經(jīng)過試驗(yàn)篩選的工藝參數(shù)，可以做到常溫（25℃）下30 d無脂肪上浮和沉淀。37.5℃下7 d無脂肪上浮、無沉淀，相當(dāng)于32 d[7]。在實(shí)際生產(chǎn)和銷售過程中產(chǎn)品應(yīng)避免高溫和陽光直射。

3 結(jié)論

利用離心沉淀率，對(duì)生產(chǎn)褐色調(diào)制乳的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，主要從褐變時(shí)間、褐變過程中食用葡萄糖的添加量、均質(zhì)壓力及次數(shù)、蛋白質(zhì)含量進(jìn)行試驗(yàn)。研究確定的主要工藝參數(shù)：褐變條件為95℃（2 h）；葡萄糖添加量為6%；蛋白質(zhì)含量為3.0%；均質(zhì)條件為65℃，20 MPa，均質(zhì)2次。對(duì)優(yōu)化好的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，并觀察其穩(wěn)定性，產(chǎn)品常溫（25℃）時(shí)放置30 d時(shí)無脂肪上浮及沉淀，組織狀態(tài)良好。

表5 褐色調(diào)制乳的工藝條件優(yōu)化L9(34)正交試驗(yàn)因素水平

表6 褐色調(diào)制乳的工藝條件優(yōu)化L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

表7 產(chǎn)品觀察結(jié)果