水牛奶奶油冰淇淋的研制

趙葉，李淵，趙存朝,2，陶亮,2，盛軍，田洋,

（1.云南農業(yè)大學 食品科學技術學院，昆明650201；2.食藥同源資源開發(fā)與利用教育部工程研究中心，昆明650201；3.云南省生物大數(shù)據(jù)重點實驗室，昆明650201）

0 引 言

水牛是我國南方的一大特色物種資源，分布在十多個省區(qū)，其中最具代表性的為廣西和云南，其水牛奶產(chǎn)量和品質均較高。水牛奶營養(yǎng)價值很高，除乳糖外，其總固形物、脂肪、蛋白、灰分含量均高于黑白花牛奶和人奶。如水牛奶的總固形物分別是牛奶和人奶的1.67、1.64倍；脂肪含量是2.10、2.08倍；蛋白質含量是1.60、3.68倍[1-2]，水牛奶中氨基酸組成全面，特別是必需氨基酸含量豐富[3-4]，另外還含有礦物質、維生素、含氮化合物、色素、酶以及含量較少的其它活性物質[5]。針對水牛奶較高的總固體含量、脂肪、蛋白質、鈣膠體及較大尺寸的酪蛋白膠束等特點[6]，國內對其進行了相應的研究，如趙瓊[7]、陶亮[8]等人利用水牛奶的高蛋白、酪蛋白膠束較大的特點研制了水牛奶乳餅，得到的水牛奶乳餅的感官質量和成品率都很高。唐艷[9]、施婭楠[10]等人利用水牛奶高蛋白、高脂肪、高鈣的特點開發(fā)了奶味醇香、口感獨特的水牛奶發(fā)酵乳。目前市場上水牛乳制品品種單調，精深加工不足，資源利用低，水牛奶產(chǎn)業(yè)發(fā)展較緩慢。

冰淇淋是以飲用水、乳品、蛋品等為主要原輔料，加入香精、穩(wěn)定劑等食品添加劑，經(jīng)混合、滅菌、均質、冷卻、老化、凍結、等工藝制成的體積膨脹的冷凍飲品[11]。目前，冰淇淋市場快速發(fā)展，消費者對冰淇淋的需求不斷增加，同時對冰淇淋品類的多樣化提出了更高的要求，新型營養(yǎng)健康的原料成為研究重點。水牛奶干物質含量高、脂肪球大、蛋白質膠束尺寸大，使水牛奶乳化能力較強，比較容易分離稀奶油和攪拌奶油，且奶油的風味和品質較佳[12]。本研究立足云南特色水牛奶資源，以水牛奶奶油為主要原料，通過工藝、配方的優(yōu)化，開發(fā)一款清爽細膩、奶香濃郁的冰淇淋新產(chǎn)品，進一步增加冰淇淋種類，提升營養(yǎng)價值，同時為水牛奶深加工產(chǎn)品開發(fā)提供一定的參考，促進水牛奶產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

雀巢全脂乳粉，雙城雀巢有限公司；穩(wěn)定劑（MPC-70）、蛋黃粉，江蘇先卓食品科技股份有限公司；復配增稠劑，濟南泉康食品配料有限公司；水牛奶奶油，騰沖艾艾乳業(yè)；白砂糖，市售。

WT20002電子天平，杭州萬特衡器有限公司；HJJ-6水浴恒溫電動攪拌器，常州華奧儀器制造有限公司；GYB60-6S高壓均質機，上海東華高壓均質機廠；BQL-220冰淇淋機，廣州旭眾食品機械有限公司。

1.2 方法

1.2.1工藝流程

1.2.2操作要點

（1）原料處理：奶粉，加溫水將奶粉還原成奶；奶油，切成小塊；砂糖，用適量的水，加熱溶解配成糖漿，并經(jīng)100目篩過濾；蛋黃粉，先與加熱至50℃的奶油混合，并攪拌使之均勻分散在油脂中；乳化穩(wěn)定劑，配制成10%溶液后加入。

（2）混合料配制：將還原奶加熱到60℃，邊加熱邊加入蛋黃粉，溶解后加入白砂糖攪拌，趁熱加入其他輔料（濃縮蛋白粉、復配增稠劑、MPC-70），同時再加入稀奶油最后以水或牛乳作容量調整，混合溶解時的溫度通常為40～50℃，并不停地攪拌。

（3）均質：分兩次均質，溫度為65～70℃，壓力為16～18 MPa，使冰淇淋的口感更加細膩。

（4）殺菌：殺菌條件一般為83～87℃，15～30 s。

（5）冷卻：應迅速冷卻至5℃，冷卻的目的和作用在于迅速降低料溫，防止脂肪上?。焕鋮s溫度不宜過低(不能低于0℃)，否則易使混合料產(chǎn)生冰晶，影響冰淇淋質量，料溫過高會影響香味。

（6）老化（成熟）：2～5℃的低溫下冷藏8～12 h，進一步提高混合料的穩(wěn)定性和黏度。有利于凝凍時膨脹率的提高。

（7）凝凍：將老化好的物料放入冰淇淋機中攪拌,使空氣混入。溫度降到-2℃時進行灌裝硬化[13]。

（8）灌裝：凝凍后的冰淇淋必須立即成型灌裝(和硬化)，以滿足貯藏和銷售的需要。

（9）成品：凝凍后的冰淇淋必須立即成型灌裝(和硬化)，以滿足貯藏和銷售的需要。

1.2.2.1單因素試驗設計

設定水牛奶奶油冰淇淋的基礎配方奶粉的添加量為160 g、雞蛋黃的添加量為6 g、濃縮牛奶蛋白粉14 g、白砂糖240 g、復配增稠劑14 g、水牛奶奶油400 g，分別研究奶粉添加量（120～200 g），雞蛋黃的添加量（4～12 g）、濃縮牛奶蛋白粉的添加量（10～18 g）、白砂糖的添加量（200～280 g）、復配增稠劑（10～18 g）、水牛奶奶油（300～500 g）對水牛奶奶油冰淇淋感官評分的影響。

1.2.2.2二次通用旋轉組合設計

在單因素試驗的基礎上，采用3因素5水平二次通用旋轉試驗設計，確定水牛奶奶油冰淇淋的最佳配方。

1.2.3產(chǎn)品質量評價

1.2.3.1感官評價

根據(jù)GB T 31114-2014[14]中的相關方法對水牛奶奶油冰淇淋的感官性能進行評定，感官評分表如表1所示。

1.2.3.2水牛奶冰淇淋理化及衛(wèi)生指標測定

蛋白質按GB/T 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》進行測定；脂肪含量按GB/T 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》進行測定；大腸菌群按GB/T 4789.21-2003《食品微生物學檢驗冷凍飲品飲料檢驗》進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗數(shù)據(jù)運用Excel 2013進行整理，利用二次通用旋轉（DPS）組合設計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1奶粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

在冰淇淋的制作過程中，奶粉添加量的多少對冰淇淋的口感和滋味影響較大。圖1可見，感官評分呈先上升后下降的趨勢，當奶粉添加量為160 g時，水牛奶冰淇淋的感官品質最好，產(chǎn)品口感細膩，風味適中。奶粉添加量過低，產(chǎn)品乳脂香氣不明顯。添加過高，奶香味過濃，有膩感，降低感官評分。

圖1 奶粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

2.1.2水牛奶奶油添加量對水牛奶冰淇淋感官品質的影響

水牛奶脂肪含量高，脂肪在混合料中的分散性，提高了乳狀液的穩(wěn)定性，有助于空氣混入，提高膨脹率[15]，將其加入冰淇淋中，可改善冰淇淋的穩(wěn)定性。水牛奶非脂固形物(SNF)中較高的蛋白含量，有助于使冰棋淋更致密、平滑，并可防止出現(xiàn)松散和粗糙的質地，可使冰棋淋的質地更好[14]。從圖2可見，當水牛奶奶油添加量為400 g時得分達到最高，口感細膩，形體完整。奶油是冰淇淋的乳脂肪來源，保證冰淇淋的潤滑感和芳香[16]。奶油含量過低，抗融性差，沒有冰淇淋特有的芳香。但隨著添加量進一步的增加，奶味過重，冰淇淋組織產(chǎn)生泡沫，影響口感。

圖2 水牛奶奶油添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

2.1.3蛋黃粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

在冰淇淋中廣泛地使用蛋黃粉來保持凝凍攪拌的質量。蛋品對油脂和水有很強的親和力，不僅能提高營養(yǎng)價值，改善其結構、組織狀態(tài)，而且還能產(chǎn)生好的風味，被廣泛應用于食品中[17]。從圖3可見，當雞蛋黃添加量為10 g時得感官分達到最高，水牛奶奶油冰淇淋的感官品質最好；蛋黃中的卵磷脂是天然的乳化劑，能使冰淇淋形成永久性的乳化能力，適量的蛋粉不僅能提高營養(yǎng)價值，還可使成品具有細膩的“質”和優(yōu)良的“體”。添加量不足，口感粗糙。但添加過多的蛋黃粉，顏色發(fā)生少量褐變，且有蛋腥味。

圖3 蛋黃粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

2.1.4復配增稠劑對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

增稠劑可以提高食品的黏度、保持體系相對穩(wěn)定的親水性物質，在食品體系中起到了增稠、膠凝、保水等作用[18]，賦予食品黏潤的口感。從圖4可見，當復配增稠劑添加量為14 g時得分值達到最高。適量的增稠劑能，改善黏度，增強穩(wěn)定性，使組織均勻，口感細膩，形狀較佳。穩(wěn)定劑能避免冰淇淋中出現(xiàn)大塊結晶,可以有效保證冰淇淋的品質[17]。若添加量不足,易生成冰晶,口感粗糙，降低冰淇淋的品質。添加量過多，過于黏稠，口感黏糯。

圖4 復配增稠劑添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

2.1.5白砂糖添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

白砂糖主要保證冰淇淋的甜味，若其含量過低，則會使得冰淇淋甜味不足，膨脹率降低，影響產(chǎn)品品質。從圖5可看出，當白砂糖添加量為240 g時得分達到最高，甜而不膩，水牛奶奶油冰淇淋的感官品質最好。添加量過高，冰淇淋過甜，有甜膩感，影響滋味。添加量過低，甜味不足。

2.1.6濃縮蛋白粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

蛋白具有一定的起泡性和乳化性，對冰淇淋的膨脹率及凝固穩(wěn)定性具有重要影響[19]。Pandiyan[20]等將乳清濃縮蛋白加入到冰淇淋中，降低了冰淇淋的融化率。圖6可見，當濃縮蛋白粉添加量為14 g時得分值達到最高，水牛奶奶油冰淇淋的感官品質最好，形狀較佳，口感潤滑。但隨著其進一步的增加，膨脹率下降，品質變差。

圖5 白砂糖量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

圖6 濃縮蛋白粉添加量對水牛奶奶油冰淇淋感官品質的影響

2.2 二次通用旋轉試驗

2.2.1二次通用旋轉試驗設計

在單因素試驗的基礎上，奶粉添加量、白糖添加量和水牛奶奶油添加量3個因素，采用二次通用旋轉試驗設計，進行3因素5水平試驗，試驗因素水平見表2。

表2 二次通用旋轉因素水平表

2.2.2數(shù)學模型的建立與檢驗

二次通用旋轉試驗方案及結果見表3。利用DPS軟件對試驗結果進行分析，得到二次回歸模型為：Y=78.53798+3.68112X1+1.70243X2+4.41000X3-3.13216X12-3.18519X22-2.49577X32-0.42500X1X2-0.22500X1X3-0.87500X2X3

根據(jù)試驗結果進行方差分析。由表4可知，該回歸模型達到顯著水平（p=0.0036＜0.05），失擬檢驗不顯著（p=0.3405＞0.05）說明方程與實際情況擬合良好，能夠反映奶粉添加量與白砂糖添加量、稀奶油添加量的關系。

2.2.3變量輪換直接尋優(yōu)

根據(jù)已建立的數(shù)學模型，在-1.682≤Xi≤1.682（i＝1，2，3）范圍內，每個因素取5個水平（±1.682，±1，0），對53=125個方案進行統(tǒng)計尋優(yōu)，在試驗范圍內可得感官評分的最高值為83.7分，此時各因素取值為：X1＝0，X2=0，X3＝0，對應著奶粉添加量160 g、白砂糖添加量240 g、水牛奶奶油添加量400 g。

表3 二次通用旋轉試驗方案及結果

表4 回歸方程方差分析表

2.2.4頻率分析及統(tǒng)計尋優(yōu)

對不同設計水平下的組合進行模擬試驗，以均值83.7為臨界值，各變量取值的頻率分布見表5。

由表5可以看出，在95%的置信區(qū)間水牛奶奶油感官評價含量大于83.7的優(yōu)化方案為：奶粉添加量170.86 g、白砂糖添加量234.06 g、稀奶油添加量432.3 g。為了貼近實際情況，可將優(yōu)化方案定為：奶粉添加量160 g、白砂糖添加量240 g、水牛奶奶油添加量400 g。對研究中的工藝配方進行百分率換算為奶粉、水牛奶奶油、蛋黃粉、復配增稠劑、白砂糖、濃縮牛奶蛋白粉分別為19.1%、47.7%、1.2%、1.7%、28.6%、1.7%。

表5 優(yōu)化提取方案中X i取值頻率分布表

2.3 水牛奶奶油冰淇淋理化及衛(wèi)生指標測定結果

水牛奶冰淇淋理化指標的檢測是依據(jù)GB T 31114-2014《食品安全國家標準冷凍飲品冰淇淋》中規(guī)定的標準。由表6的結果可知，水牛奶冰淇淋的理化指標：蛋白質為2.3±0.16(g／100g)、脂肪含量為5.4±0.37(g／100g)，大 腸 菌 群 為3±0.18（MPN/100mL），均符合國家標準。

表6 水牛奶奶油理化測定標準及衛(wèi)生指標

3 結 論

通過單因素試驗、結合二次通用旋轉組合設計優(yōu)化以及感官評分確定了水牛奶奶油冰淇淋最佳工藝配方：奶粉19.1%，水牛奶奶油47.7%，雞蛋黃1.2%，復配增稠劑1.7%，白砂糖28.6%，濃縮牛奶蛋白粉1.7%，在此配方下得到一款奶香味濃郁，清爽不油膩、組織狀態(tài)良好、具有較好膨脹率的水牛奶奶油冰淇淋，感官評分為83.7分，且理化和微生物指標均符合相關標準要求，是一款營養(yǎng)豐富、品質較佳的新產(chǎn)品。開發(fā)水牛奶奶油冰淇淋擴充了冰淇淋的種類，同時為水牛奶深加工產(chǎn)品開發(fā)提供新思路，對促進水牛奶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有一定的意義。