水包油型乳液在無乳脂酸乳中的應(yīng)用研究

王 然，項(xiàng)鐵男，孫明哲，吳 威，劉曉強(qiáng)

（1.長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130033；2.吉林大學(xué) 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130022；3.吉林工程職業(yè)學(xué)院 糧油食品學(xué)院，吉林 四平136001）

酸乳是以生牛（羊）乳為原料，經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵而制成的一種富含益生菌的發(fā)酵乳制品。酸乳具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和益于人體健康的功能特性。有研究表明，酸乳有助于改善腸道菌群[1-2]、促進(jìn)腸胃健康[3-4]、緩解乳糖不耐受[5]、促進(jìn)睡眠[6]、提高免疫力[7]以及降低心血管疾病患病風(fēng)險(xiǎn)[8]等多種功效。近年來，人們對(duì)功能性乳制品、低脂或無脂乳制品的需求量明顯提高。為改善全乳脂酸乳中脂肪酸組成單一的缺點(diǎn)，研究在酸乳中引入功能性油脂，制備富含多不飽和脂肪酸的無乳脂酸乳已然成為功能性酸乳未來主要發(fā)展方向之一[9-11]。解冰心[12]研究了添加不同植物油對(duì)益生菌酸奶發(fā)酵特性及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)添加植物油對(duì)酸奶的持水性、硬度和黏度等物理性質(zhì)有顯著影響，并且添加植物油使酸奶中不飽和脂肪酸含量升高；關(guān)豐睿[13]研究了利用林蛙油制備低脂酸奶，通過試驗(yàn)確定凝固型林蛙油營(yíng)養(yǎng)低脂酸奶的最佳配方，發(fā)現(xiàn)由林蛙油制備的低脂酸奶在貯藏21 d后，仍然表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；金磊等[14]通過在脫脂乳中添加亞油酸制備酸奶，研究表明，亞油酸的添加量與酸奶的黏度、活菌數(shù)和共軛亞油酸的產(chǎn)量密切相關(guān)；隨著亞油酸添加量的增加，酸奶的黏度、活菌數(shù)和共軛亞油酸的產(chǎn)量顯著增加，當(dāng)脫脂乳中亞油酸添加量為0.1%，發(fā)酵時(shí)間為36 h時(shí)，可以獲得品質(zhì)優(yōu)良的共軛亞油酸酸奶。然而，由于無乳脂酸乳的凝乳品質(zhì)明顯遜色于全乳脂酸乳，所以限制了無乳脂酸乳產(chǎn)品的開發(fā)與普及。

葡萄籽油是葡萄酒釀造的副產(chǎn)品葡萄種子，經(jīng)壓榨而制成的液態(tài)油。其富含亞油酸、植物甾醇和生育三烯酚，可以增加對(duì)人體有益的高密度脂蛋白膽固醇，并降低有害的低密度脂蛋白膽固醇，從而有助于預(yù)防心血管疾病[12]。因此，本研究利用水包油型乳液包覆葡萄籽油，用于制備無乳脂酸乳，以期提高無乳脂酸乳中和多不飽和脂肪酸的含量，并且通過研究水包油型乳液對(duì)無乳脂酸乳凝乳品質(zhì)特性的影響，以期提高無乳脂酸乳的凝乳品質(zhì)，開發(fā)出富含多不飽和脂肪酸的新型功能性酸乳。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂牛乳：黑龍江完達(dá)山陽(yáng)光乳業(yè)有限公司；脫脂牛乳：德國(guó)好沃德食品有限公司；果葡糖漿：中糧生化能源（公主嶺）有限公司；酸奶發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=2∶1）：安琪酵母有限公司；葡萄籽油：上海奕乾貿(mào)易有限公司；辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride，OSA）淀粉酯微粒：實(shí)驗(yàn)室自制；酪蛋白酸鈉（蛋白含量95%）：鄭州華峰食品科技有限公司；羥丙基甲基纖維素（hydroxy propyl methyl cellulose，HPMC）（食品級(jí)）：濟(jì)南云飛化工有限公司。實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XTplus2質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)SMS公司；AR500流變儀：美國(guó)TA公司；CRS300實(shí)驗(yàn)室乳化機(jī)：上海馳翔新能源設(shè)備科技有限公司；HN-1000Y超聲波細(xì)胞破碎儀：上海汗諾儀器有限公司；GNP9080恒溫培養(yǎng)箱：常州菲普實(shí)驗(yàn)儀器廠；HH-W600電熱恒溫水浴箱：金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 水包油型乳液及油膠的制備

參照王然等[15-16]的方法并做適當(dāng)修改。水包油型乳液由20 g/100 mL葡萄籽油、0.05 g/100 mL OSA淀粉酯微粒、1 g/100 mL酪蛋白酸鈉、1 g/100 mL HPMC配制而成。將酪蛋白酸鈉置于去離子水中攪拌2 h，然后將HPMC和OSA淀粉酯微粒置于上述去離子水中攪拌30 min，再將混合液倒入葡萄籽油中，使用乳化機(jī)以9 000 r/min進(jìn)行乳化處理15 min，制成水包油型乳液。用體積分?jǐn)?shù)2%的HCl將乳液pH調(diào)至5.0，靜置2 h，待乳液分層并穩(wěn)定后，用注射器把乳液底部的液相抽除，得到水包油型乳液油膠，簡(jiǎn)稱乳液油膠（emulsion oleogels，EO）。

1.3.2 無乳脂酸乳的制備工藝流程及操作要點(diǎn)

調(diào)配、均質(zhì)：向脫脂牛乳分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.2%、3.6%、4.0%和4.4%的乳液油膠，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的果葡糖漿，攪拌均勻，利用實(shí)驗(yàn)室乳化機(jī)8 000 r/min均質(zhì)處理12 min。

殺菌、冷卻：將乳液加熱至95 ℃，保溫5 min殺菌；然后將乳液冷卻至42 ℃。

接種：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的接種量，加入酸奶發(fā)酵劑，攪拌均勻后，置于潔凈、滅菌的帶蓋玻璃容器中。

發(fā)酵、后熟：在42 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵8 h；然后在4 ℃冰箱中冷藏12 h后熟，即制得無乳脂酸乳。

1.3.3 無乳脂酸乳理化性質(zhì)的測(cè)定

根據(jù)GB 19302—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》[17]，對(duì)無乳脂酸乳的脂肪含量、酸度進(jìn)行檢測(cè)。無乳脂酸乳的持水性測(cè)定參照陳峰青等[18]方法。

1.3.4 無乳脂酸乳質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)六種酸乳樣品（全乳脂酸乳，無乳脂酸乳，添加3.2%、3.6%、4.0%、4.4%EO制備的無乳脂酸乳）進(jìn)行質(zhì)構(gòu)檢測(cè)，選擇物性指標(biāo)硬度和黏稠度作為主要檢測(cè)數(shù)據(jù)。選擇直徑35 mm的壓力盤為檢測(cè)探頭，質(zhì)構(gòu)儀檢測(cè)參數(shù)設(shè)置為下降速度3mm/s，檢測(cè)速度1mm/s，上升速度10 mm/s，下降距離30 mm，觸發(fā)力10 g[19]。

1.3.5 無乳脂酸乳流變性的測(cè)定

參考王磊等[20]的方法使用應(yīng)力控制型流變儀對(duì)六種酸乳樣品的流變性進(jìn)行檢測(cè)，選擇直徑40 mm圓形平板夾具，夾具與樣品空隙設(shè)為1 000 μm，檢測(cè)溫度設(shè)為20 ℃。在剪切速率從2 s-1增加至200 s-1過程中，檢測(cè)無乳脂酸乳樣品的表觀黏度。

1.3.6 無乳脂酸乳感官質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

選擇有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的品評(píng)員10人，從凝乳外觀、凝固狀態(tài)、乳清析出和口感四個(gè)方面對(duì)無乳脂酸乳進(jìn)行感官評(píng)分，每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)最低分為0分，最高分為25分，樣品感官評(píng)價(jià)滿分為100分；每位品評(píng)員對(duì)編號(hào)不同的同一樣品進(jìn)行平行評(píng)價(jià)3次，評(píng)分結(jié)果取平均值，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分?jǐn)?shù)等級(jí)分配見表1[21]。

表1 無乳脂酸乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of cream-free yoghourt

1.3.7 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

本研究以凝乳外觀、凝固狀態(tài)、乳清析出和口感為因素集，以優(yōu)、良、劣為評(píng)語(yǔ)集，依據(jù)感官評(píng)價(jià)結(jié)果，構(gòu)建4因素感官評(píng)價(jià)矩陣模型，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法對(duì)感官評(píng)價(jià)模型進(jìn)行分析。

因素集E=｛e1，e2，e3，e4｝=｛凝乳外觀，凝固狀態(tài)，乳清析出，口感｝；評(píng)語(yǔ)集R=｛r1，r2，r3｝=｛優(yōu)，良，劣｝。由于4個(gè)評(píng)價(jià)因素（凝乳外觀、凝固狀態(tài)、乳清析出、口感）共同反映無乳脂酸乳感官品質(zhì)，并且4因素之間相互聯(lián)系、同等重要，所以，設(shè)計(jì)4因素的權(quán)重系數(shù)為W=｛w1，w2，w3，w4｝=｛0.25，0.25，0.25，0.25｝，權(quán)重系數(shù)總和為1。

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型F=W×M，其中F為模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)集，W為權(quán)重系數(shù)，M為模糊數(shù)學(xué)矩陣。根據(jù)表1感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，品評(píng)員對(duì)六種酸乳樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并確定評(píng)分等級(jí)。采用歸一化法對(duì)全部評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行處理，得到六個(gè)四階模糊數(shù)學(xué)矩陣Mi（其中i為樣品編號(hào)）。

1.3.8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS Statistics 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。選擇Duncan分析，在95%的置信水平范圍內(nèi)，計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間差異的顯著性。試驗(yàn)結(jié)果取自3個(gè)平行樣品的檢測(cè)結(jié)果，表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳理化指標(biāo)的影響

在乳液體系發(fā)酵過程中，乳酸菌通過生長(zhǎng)、代謝和繁殖，持續(xù)地分解乳糖生成乳酸，使乳液體系的酸度升高，當(dāng)體系酸度達(dá)到酪蛋白等電點(diǎn)時(shí)，體系中的酪蛋白開始凝固形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高酸乳的持水性。不同乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳理化性質(zhì)的影響，結(jié)果見表2。由表2可知，在脫脂牛乳中添加乳液油膠，對(duì)無乳脂酸乳的酸度產(chǎn)生了顯著的影響（P＜0.05）。當(dāng)乳液油膠添加量為3.2%時(shí)，酸乳樣品的酸度達(dá)到最高，為107.41°T；繼續(xù)增加乳液油膠，酸乳樣品的酸度反而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)槿橐河湍z中含有大量的葡萄籽油，葡萄籽油富含能夠?qū)θ樗峋a(chǎn)生抑制作用的亞油酸，導(dǎo)致酸乳樣品酸度降低[22]。脫脂酸乳的酸度（89.35°T）高于全乳脂酸乳（78.66°T），這可能與脫脂酸乳中較高的乳糖含量有關(guān)。乳液油膠添加量為4.0%和4.4%的酸乳樣品，其持水性優(yōu)于全乳脂酸乳，而脫脂酸乳的持水性最低，脫脂酸乳在發(fā)酵中沒有形成凝塊，這可能與酪蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完善有關(guān)。根據(jù)理化指標(biāo)結(jié)果，最佳乳液油膠添加量為4.4%。

表2 不同乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳理化指標(biāo)的影響Table 2 Effect of different emulsion oleogels additions on physicochemical indexes of cream-free yoghourt

2.2 乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)儀是通過模擬人體口腔對(duì)食物的咀嚼行為，將食物的物性量化為硬度、黏稠度等具體數(shù)據(jù)，因此質(zhì)構(gòu)檢測(cè)能夠反映酸乳的感官品質(zhì)，質(zhì)構(gòu)特性是食品能否被消費(fèi)者接受的重要考量依據(jù)。不同乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳質(zhì)構(gòu)的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 不同乳液油膠添加對(duì)無乳脂酸乳質(zhì)構(gòu)的影響Fig. 1 Effect of different emulsion oleogels additions on the texture of cream-free yoghourt

由圖1可知，添加了乳液油膠的無乳脂酸乳樣品其硬度和黏稠度明顯高于全乳脂酸乳和脫脂酸乳（P＜0.05），并且隨著乳液油膠添加量的增加，無乳脂酸乳樣品的硬度和黏稠度均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。這表明添加乳液油膠能穩(wěn)定無乳脂酸乳的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)提升酸乳質(zhì)構(gòu)特性具有重要作用。解冰心[12]通過研究在復(fù)原乳中加入葡萄籽油制備植物油酸乳，發(fā)現(xiàn)葡萄籽油酸乳的硬度隨體系中葡萄籽油含量的增加而增加，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。根據(jù)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)結(jié)果，最佳乳液油膠添加量為4.4%。

2.3 乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳流變性的影響

通過檢測(cè)不同剪切速率下酸乳的表觀黏度，可以了解在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸中酸乳對(duì)受到外力的耐受性和凝乳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。不同乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳流變性的影響，結(jié)果見圖2。由圖2可知，隨著剪切速率的增加，六種酸乳樣品的表觀黏度均呈現(xiàn)出先下降而后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。無乳脂酸乳樣品的表觀黏度隨著乳液油膠添加量的增加而增加，并且當(dāng)乳液油膠添加量為4.4%時(shí)，無乳脂酸乳的表觀黏度最大，而且在剪切過程中，其表觀黏度始終高于另外五組樣品。全乳脂酸乳的表觀黏度高于脫脂酸乳，但是低于添加了乳液油膠的四組酸乳樣品。這表明乳液油膠可以代替乳脂肪增加酸乳的表觀黏度。魏月媛[23]研究使用火麻仁油制備凝固型酸乳，發(fā)現(xiàn)火麻仁油酸乳與全乳脂酸乳具有相似的黏度，并且添加適宜比例的火麻仁油可以促進(jìn)由益生菌發(fā)酵并使酸乳凝乳結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。根據(jù)表觀黏度結(jié)果，最佳乳液油膠添加為4.4%。

圖2 不同乳液油膠添加量對(duì)無乳脂酸乳表觀黏度的影響Fig. 2 Effect of different emulsion oleogels additions on the apparent viscosity of cream-free yoghourt

2.4 模糊數(shù)學(xué)模型感官評(píng)價(jià)分析

根據(jù)表1無乳脂酸乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，10名品評(píng)員對(duì)六種酸乳樣品進(jìn)行感官品評(píng)并投票，具體評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

表3 無乳脂酸乳感官評(píng)價(jià)票數(shù)Table 3 Sensory evaluation grading votes of cream-free yoghourt

根據(jù)10位品評(píng)員對(duì)無乳脂酸乳樣品的評(píng)分結(jié)果及歸屬等級(jí)，以樣品1凝乳外觀為例，8人選擇優(yōu)，2人選擇良，0人選擇劣，所以得到：m凝乳外觀=（0.8，0.2，0）；同理，得到：m凝固狀態(tài)=（0.7，0.3，0）、m乳清析出=（0.7，0.3，0）、m口感=（0.8，0.2，0），因此，樣品1感官評(píng)價(jià)矩陣為同理可以得出樣品2～樣品6的5個(gè)感官評(píng)價(jià)矩陣：

2.5 建立模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)集

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型F=W×M，其中權(quán)重系數(shù)W=（0.25，0.25，0.25，0.25），可以得到：F1=W×M1=（0.25，0.25，

同理得到：F2=（0.250，0.325，0.425），F(xiàn)3=（0.625，0.275，0.100），F(xiàn)4=（0.750，0.200，0.050），F(xiàn)5=（0.875，0.125，0），F(xiàn)6=（0.825，0.15，0.025）。

為得出模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)總分，設(shè)計(jì)感官評(píng)價(jià)等級(jí)區(qū)域：優(yōu)為71～100分，良為36～70分，劣為0～35分；以各等級(jí)區(qū)域中間數(shù)值建立評(píng)語(yǔ)集C=（86，53，18），則無乳脂酸乳模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)總分為Gi=Fi×C（i=1，2，3，…，9），因此，G1=F1×C=（0.75，0.25，0）×（86，53，18）=77.75，同理，G2=46.375，G3=70.125，G4=76，G5=81.875，G6=79.35。

根據(jù)上述模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)總分可以得出，六種酸乳樣品的感官品質(zhì)從優(yōu)至劣依次為樣品5、樣品6、樣品1、樣品4、樣品3、樣品2；其中樣品1、4、5、6均為優(yōu)等，樣品2、3為良等。雖然樣品2凝固狀態(tài)不佳、凝乳稀薄、顏色暗淡，但是其乳清析出量不大，并且口感相對(duì)滑潤(rùn)，因此根據(jù)感官評(píng)分結(jié)果歸為等級(jí)良。在樣品2的基礎(chǔ)上，樣品3添加了3.2%EO，酸乳在色澤、凝乳質(zhì)地、凝固狀態(tài)和潤(rùn)滑程度等方面均得到了明顯的改善，并且隨著EO添加量的增加，無乳脂酸乳的分值發(fā)生了明顯的提升，其分值明顯高于樣品2（NF）；當(dāng)EO添加量為4.0%時(shí)，由其制備的樣品5的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)總分81.875分，明顯高于樣品1（CF）77.75分；然而繼續(xù)增加EO，感官評(píng)價(jià)總分呈下降趨勢(shì)，這主要因?yàn)镋O含有大量的葡萄籽油，酸乳體系中葡萄籽油含量增加，導(dǎo)致酸乳顏色變成暗黃色，影響了凝乳外觀。因此，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)得分結(jié)果，無乳脂酸乳中水包油型乳液油膠添加量為4.0%時(shí)，酸乳的感官品質(zhì)最優(yōu)。

3 結(jié)論

本研究以水包油型乳液油膠為原料，制備無乳脂酸乳，并對(duì)無乳脂酸乳的理化指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)特性、流變性及感官品質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)，添加乳液油膠可以提高無乳脂酸乳的酸度、持水性、硬度、黏稠性和表觀黏度；隨著乳液油膠添加量從3.2%增加至4.4%，無乳脂酸乳的品質(zhì)得到提升。當(dāng)乳液油膠添加量為4.0%時(shí)，無乳脂酸乳的感官評(píng)價(jià)得分最高，為81.875分，其具有完整的凝塊、良好的凝乳結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，口感滑潤(rùn)、稠厚，并具有淡淡的葡萄清香，是一種極具開發(fā)價(jià)值的發(fā)酵乳制品。