高蛋白無添加風(fēng)味發(fā)酵乳的研制

李海燕，喬成亞，劉振民，梅芳

1.光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院華北研究所（北京 101300）；2.乳業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心（上海 200436）

風(fēng)味發(fā)酵乳是酸奶的主要品類，其加工工藝通常為以80%以上生牛（羊）乳或乳粉為原料，經(jīng)殺菌、發(fā)酵等工藝制成。酸奶中含有較高數(shù)量的活性乳酸菌，且含有優(yōu)質(zhì)牛乳蛋白，受到越來越多消費者的關(guān)注。牛乳中蛋白質(zhì)種類較多，主要有酪蛋白（Casein）和乳清蛋白（Whey protein），其次為乳白蛋白、乳球蛋白及其他多肽。酪蛋白約占乳蛋白質(zhì)的80%，酪蛋白對于酸奶的凝乳結(jié)構(gòu)具有重要作用。乳蛋白在生長和免疫方面也具有重要的作用，乳清蛋白中所含的氨基酸成份，例如谷氨酰胺、支鏈氨基酸還具有促進(jìn)生長激素釋放的作用，從而促進(jìn)肌肉合成，防止肌肉損耗、降低骨骼中的礦物質(zhì)流失和骨折的風(fēng)險。目前市場上的風(fēng)味發(fā)酵乳產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量不高，通常在2.5%~3.0%之間，且大部分含有穩(wěn)定劑或增稠劑。因此，開發(fā)高蛋白且不含食品添加劑的風(fēng)味發(fā)酵乳具有重要意義。

試驗通過在牛乳中添加乳清蛋白、濃縮牛奶蛋白、稀奶油等食品原料，篩選適宜的乳酸菌發(fā)酵劑，研制出口感濃厚、營養(yǎng)價值較高、富含活性乳酸菌且不含食品添加劑的高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（光明自有牧場）；乳清蛋白WPC30（蛋白質(zhì)含量30%，上海泛亞乳品有限公司）；濃縮牛奶蛋白MPC80（蛋白質(zhì)含量80%，新西蘭恒天然商貿(mào)有限公司）；稀奶油（乳脂肪含量35%，上海光明奶酪黃油有限公司）；發(fā)酵劑ac-x、m1.0、pre1.0（科漢森菌種有限公司）；白砂糖（食品級）；孟加拉紅培養(yǎng)基、MRS培養(yǎng)基（北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

Sartorius-CP124S電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；APV-1000均質(zhì)機(jī)（丹麥APV公司）；EUROSTAR攪拌器（德國IKA公司）；FE20K型精密pH計（梅特勒-托利多儀器有限公司）；GNP-9080型防水式恒溫培養(yǎng)箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）；NDJ-8S黏度計（美國BROOKFIELD公司）；超凈工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳制備工藝流程

生牛乳→預(yù)熱→添加白砂糖+乳蛋白+稀奶油→溶解→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→攪拌→灌裝→后熟

1.3.2 操作要點

原料溶解：將生牛乳預(yù)熱至45~50 ℃，添加白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80和稀奶油，混合攪拌20~30 min，使乳蛋白物、稀奶油充分水合均勻。

均質(zhì)：均質(zhì)溫度65~70 ℃，一級均質(zhì)壓力2~5 MPa，二級均質(zhì)壓力16~18 MPa。

殺菌：殺菌溫度95~98 ℃，300 s。

接種、發(fā)酵：殺菌后的牛乳混合物經(jīng)板式冷卻器降溫至38~42 ℃，按無菌操作添加乳酸菌發(fā)酵劑，添加量為1×108CFU/mL。發(fā)酵時間5~7 h，終點酸度大于70 °T時終止發(fā)酵。

后熟：發(fā)酵后酸乳攪拌均勻，冷卻至4 ℃后熟12 h。

1.3.3 發(fā)酵劑的選擇

試驗中，在生牛乳中添加40%的雙效濃縮乳和0.5%的稀奶油，調(diào)整原料乳的蛋白質(zhì)至4.0%，脂肪含量至4.4%，添加8%的白砂糖，分別采用不同的發(fā)酵劑ac-x、m1.0、pre1.0，接種量為1×108CFU/mL，分別在38，40和42 ℃發(fā)酵溫度下發(fā)酵5~6 h，待凝乳時終止發(fā)酵，攪拌均勻。后熟后品評不同發(fā)酵劑在不同發(fā)酵溫度條件下制備的風(fēng)味發(fā)酵乳的組織結(jié)構(gòu)、黏稠度、滋氣味、酸甜度，選出較為適宜的乳酸菌發(fā)酵劑及發(fā)酵溫度。

1.3.4 單因素試驗

以感官評分為評價指標(biāo)，白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80、稀奶油為研究因素，進(jìn)行單因素試驗，分別研究白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量這四個因素對高蛋白酸奶感官評分的影響。

1.3.5 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量為正交試驗的4個因素，每個因素選擇3個水平，采用L9(34)正交試驗確定產(chǎn)品的最佳配方，正交試驗因素與水平見表1。

表1 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳配方優(yōu)化正交試驗因素與水平單位：%

1.3.6 感官測評

由20位專業(yè)感官評定人員對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的滋氣味、黏稠度、酸甜度、組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行評分，作出綜合感官評價，感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感觀評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.7 分析檢測

理化指標(biāo)檢測：pH采用精密pH計測定；酸度（吉爾涅爾度°T）通過酸堿滴定法測定，參照GB5009.239—2016《乳和乳制品酸度的測定》；黏度通過NDJ—8S型旋轉(zhuǎn)黏度計測定；蛋白質(zhì)按GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》檢測；脂肪按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》檢測。

微生物指標(biāo)檢測：霉菌與酵母菌按照GB 4789.15—2010《食品微生物學(xué)檢驗 霉菌和酵母計數(shù)》的方法檢測。乳酸菌按照GB 4789.35—2010《食品微生物學(xué)檢驗 乳酸菌檢驗》的方法檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳發(fā)酵劑的選擇

研究不同發(fā)酵劑及其在不同的發(fā)酵溫度對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的感官影響，結(jié)果見表3。由表3可知，發(fā)酵劑ac-x、m1.0、pre1.0在接種量均為1×108CFU/mL的情況下，在不同的發(fā)酵溫度條件下，風(fēng)味、組織狀態(tài)和口感存在不同。在38 ℃發(fā)酵溫度下，高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳香氣、酸度不足，無乳清析出，組織狀態(tài)細(xì)膩；在42 ℃發(fā)酵溫度下，高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳有乳清析出和少量凝乳顆粒，香氣柔和，酸甜適宜；在40 ℃發(fā)酵溫度下，高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳香氣柔和，組織細(xì)膩，口感較好，發(fā)酵劑pre1.0的口感優(yōu)于發(fā)酵劑ac-x和m1.0，因此，選擇發(fā)酵劑pre1.0作為高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的發(fā)酵劑，優(yōu)選發(fā)酵溫度40 ℃。

表3 不同發(fā)酵劑對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

2.2 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳配方優(yōu)化單因素試驗

2.2.1 蔗糖添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

在生牛乳中，添加40%雙效濃縮乳和0.5%的稀奶油，調(diào)整生牛乳的蛋白質(zhì)和脂肪分別為4.0%和4.4%，分別添加6%，7%，8%，9%和10%的白砂糖，研究白砂糖添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響，結(jié)果見表4。

表4 白砂糖添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響

由表4可知：白砂糖的添加量為6%~7%時，產(chǎn)品無乳清洗出，但口感存在明顯缺陷，較稀薄，偏酸；白砂糖的添加量為9%~10%時，口感偏甜，有凝乳顆粒，較高的糖含量加速了發(fā)酵進(jìn)程，酸乳產(chǎn)酸速率過快形成了凝乳顆粒；白砂糖含量為8%時，產(chǎn)品的組織狀態(tài)和穩(wěn)定性較好。

2.2.2 乳清蛋白WPC30添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

在生牛乳中，添加8%的白砂糖，研究乳清蛋白WPC30不同添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響，結(jié)果見表5。

表5 乳清蛋白WPC30添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響

由表5可知：乳清蛋白WPC30添加量為0.3%時，產(chǎn)品口感稀，產(chǎn)品持水力弱，有少量乳清析出；添加量為0.6%時，產(chǎn)品組織狀態(tài)較好，口感清爽；添加量為0.9%時，口感濃稠；添加量為1.2%~1.5%時，口感較為濃厚，但存在凝乳顆粒和乳清析出。牛乳中添加適量的乳清蛋白，會增加凝乳強(qiáng)度，風(fēng)味發(fā)酵乳的持水力會增強(qiáng)；但隨著乳清蛋白WPC30添加量的增加，風(fēng)味發(fā)酵乳的持水力反而下降，出現(xiàn)了乳清析出現(xiàn)象，口感濃厚度也有所下降。乳清蛋白WPC30添加量為0.9%時，產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感比較好。

2.2.3 濃縮牛奶蛋白MPC80添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

在生牛乳中，添加8%的白砂糖和0.9%的乳清蛋白WPC30，研究濃縮牛奶蛋白MPC80不同添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響，結(jié)果見表6。

表6 濃縮牛奶蛋白MPC80添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響

由表6可知：濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為0.2%~0.4%時，產(chǎn)品口感較稀，凝乳強(qiáng)度不足；添加量為0.6%~1.0%時，產(chǎn)品口感濃稠，組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，無凝乳顆粒；添加量增加至1.2%時，黏稠度較高，但出現(xiàn)了蛋白凝乳顆粒。較高的蛋白含量導(dǎo)致乳酸菌產(chǎn)酸太快，形成了較為致密的凝乳顆粒。濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為1.0%時，產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感比較好，綜合感官評分最高。

2.2.4 稀奶油添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

在白砂糖添加量為8%，乳清蛋白WPC30添加量為0.9%，濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為0.8%的條件下，添加不同量的稀奶油，研究稀奶油添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響，結(jié)果見表7。

表7 稀奶油添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳感官評分的影響

由表7可知：稀奶油添加量為0.4%時，產(chǎn)品凝乳較松軟，香氣不足；稀奶油添加量為0.6%時，產(chǎn)品凝乳結(jié)構(gòu)細(xì)膩致密，香氣濃郁；稀奶油添加量為0.8%~1.0%時，產(chǎn)品凝乳結(jié)構(gòu)細(xì)膩致密，香氣濃郁，無蛋白凝乳顆粒，但有少量乳清析出。稀奶油添加量為0.6%時，產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感比較好，綜合感官評分最高。

2.3 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳配方優(yōu)化正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80、稀奶油的添加量為評價因素，每個因素選擇3個水平，采用L9(34)正交試驗確定產(chǎn)品的最佳配方，正交試驗結(jié)果與分析見表8，方差分析結(jié)果見表9。

表8 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析

表9 工藝配方正交試驗的方差分析

從表8可知，4個因素對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳產(chǎn)品感官評分的影響作用是C＞A＞B＞D，濃縮牛奶蛋白WPC80對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的感官評分影響最大，其次為白砂糖、乳清蛋白粉WPC30及其稀奶油的添加量。牛乳在發(fā)酵過程中，牛奶由液體狀態(tài)凝結(jié)為固體狀態(tài)，主要是由于乳酸菌利用牛乳中的乳糖及白砂糖，形成乳酸；牛乳中的酪蛋白在乳酸作用下形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成酸乳特有的凝乳結(jié)構(gòu)。濃縮牛奶蛋白WPC80的主要成分為酪蛋白，因此其添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)影響較大，其次為白砂糖、乳清蛋白WPC30和稀奶油。通過正交試驗結(jié)果可知，高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的配方較佳組合為A2B2C3D1，即在白砂糖為8%，乳清蛋白粉WPC30為0.9%，濃縮牛奶蛋白WPC80為1%，稀奶油為0.6%時，產(chǎn)品感官評分為93分。

為進(jìn)一步判斷白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量4個因素對正交試驗結(jié)果的影響，將數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。從表9可以看出，試驗結(jié)果的方差分析與正交試驗的結(jié)果是一致的，濃縮牛奶蛋白WPC80添加量對高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的感官評價有顯著影響，其他因素影響不顯著。

2.4 高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1 感官指標(biāo)

產(chǎn)品顏色呈乳白色，細(xì)膩均勻，無氣泡，無凝乳顆粒，傾倒時呈現(xiàn)半流體狀態(tài)?？诟邢銤獬砗?，酸甜適宜，具有發(fā)酵乳特有的風(fēng)味。

2.4.2 理化指標(biāo)

酸度72 °T，pH 4.25，黏度976 mcp·s，蛋白質(zhì)4.0%，脂肪含量4.30%。

2.4.3 微生物指標(biāo)

乳酸菌數(shù)≥1×1010CFU/g，霉菌、酵母菌、致病菌未檢出。

3 結(jié)論

通過乳酸菌發(fā)酵試驗，篩選出適宜高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的發(fā)酵劑pre1.0及其發(fā)酵溫度。在此基礎(chǔ)上，通過正交試驗，確定高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳中白砂糖的添加量為8%，乳清蛋白WPC30的添加量為0.9%，濃縮牛奶蛋白WPC80的添加量為1.0%，稀奶油的添加量為0.6%時，高蛋白風(fēng)味發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)最佳，組織細(xì)膩均勻、口感濃厚，發(fā)酵風(fēng)味濃郁。