魔芋葡甘聚糖飲用型酸奶穩(wěn)定性及口感研究

薛海波，吳棟平，許瓊，楊亞兵，程初林，朱玉英

（江蘇梁豐食品集團(tuán)有限公司，張家港 215600）

牛奶中富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、活性因子等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，正日益成為人們不可或缺的日常飲品。以牛奶為主要原料經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵而成的酸奶，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更容易被人體吸收，并且酸甜可口、具有發(fā)酵香氣，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[1～3]。根據(jù)產(chǎn)品組織狀態(tài)的不同，酸奶可以分為攪拌型、凝固型和飲用型三種類型[4]。飲用型酸奶由于具有流動(dòng)性好、清爽細(xì)膩、入口順滑等感官特性，加之配以方便易攜的包裝，近年來已大量涌入市場(chǎng)。

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，簡(jiǎn)稱KGM）是從魔芋塊莖中提取的一種高分子多糖，主要由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖按照一定的比例通過β-1，4糖苷鍵鍵合而成，兼具多糖與膳食纖維等多種優(yōu)點(diǎn)，在食品中常作增稠劑、乳化劑使用[5～7]。此外，大量研究發(fā)現(xiàn)，KGM具有清理腸道、降血壓、降血脂等調(diào)節(jié)人體生理代謝的功能[8]，將KGM應(yīng)用于酸奶研發(fā)，不僅可以保留酸奶優(yōu)點(diǎn)，還能夠發(fā)揮KGM諸項(xiàng)保健功效。因此，KGM功能性酸奶具有較高的市場(chǎng)前景與研究?jī)r(jià)值。

本試驗(yàn)以目前比較流行的飲用型酸奶為研究方向，經(jīng)過反復(fù)的配方驗(yàn)證，在生牛乳中添加KGM取代傳統(tǒng)的淀粉、明膠作為穩(wěn)定劑，重點(diǎn)從pH值、酸度、活菌數(shù)、黏度以及感官評(píng)價(jià)方面出發(fā)，對(duì)冷鏈條件下不同存放時(shí)間KGM飲用型酸奶的穩(wěn)定性及口感變化情況展開研究，探究KGM的適宜添加比例范圍和KGM酸奶的最佳飲用時(shí)間，以期為KGM在功能性酸奶的開發(fā)上提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

生牛乳（江蘇梁豐機(jī)械化奶牛場(chǎng)），發(fā)酵菌（丹尼斯克添加劑上海有限公司），KGM（云南省昭通市三艾有機(jī)魔芋發(fā)展有限責(zé)任公司），蔗糖（云南中云勐臘糖業(yè)有限公司）。

1.2 主要儀器和設(shè)備

高壓均質(zhì)機(jī)（上海錦竹機(jī)械設(shè)備有限公司）；恒溫培養(yǎng)箱（通州市滬通制藥機(jī)械設(shè)備廠）；數(shù)顯酸度計(jì)（杭州雷磁分析儀器廠）；黏度計(jì)（美國(guó)博勒飛公司）；攪拌機(jī)（江陰市保利科研器械有限公司）；調(diào)溫水浴鍋（上海蘇達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；不銹鋼鍋；玻璃棒；冰箱等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

（1）發(fā)酵劑制備：取200mL生牛乳加熱至95℃滅菌5min，按無菌操作法接種發(fā)酵菌，于恒溫培養(yǎng)箱中43℃下培養(yǎng)7h，取出后放置冰箱于4℃儲(chǔ)存。

（2）生鮮乳驗(yàn)收：通過酒精試驗(yàn)、煮沸試驗(yàn)、理化檢驗(yàn)、抗生素檢驗(yàn)等，保證生鮮乳符合GB19301-2010質(zhì)量要求。

（3）混合：為了保證溶解效果，牛奶中添加物料前，預(yù)先將稱好的白砂糖和KGM混合均勻，待牛奶溫度升至70℃左右時(shí)，在攪拌過程中緩慢添加物料，攪拌時(shí)間25min。

（4）殺菌：將添加KGM及白砂糖的牛奶溫度升至（95±2）℃，保持殺菌時(shí)間5min。

（5）冷卻接種：殺菌時(shí)間達(dá)到后，冷卻到41～43℃，接入4%發(fā)酵劑，放置恒溫培養(yǎng)箱中43℃發(fā)酵7h左右，滴定酸度滿足700T以上時(shí)，停止發(fā)酵。

（6）均質(zhì)：本操作中均質(zhì)有兩道工序，殺菌前均質(zhì)的作用主要是使物料體系更加均勻化，發(fā)酵后的均質(zhì)是為了降低酸奶黏度以達(dá)到清爽飲用型效果，所以，前者均質(zhì)壓力控制在18～20MPa，后者均質(zhì)時(shí)保持空壓即可。均質(zhì)后產(chǎn)品進(jìn)行分裝，及時(shí)放入冰箱于4℃條件下儲(chǔ)存17～18h進(jìn)入后熟階段。

1.3.2 配方設(shè)計(jì)及飲用型酸奶的制備

每份料液中的鮮奶含量為80%，分別稱取0.09%、0.11%、0.13%、0.15%、0.17%的KGM與7%的蔗糖混合均勻（以上均為質(zhì)量百分比），料液升溫加熱至70℃左右時(shí)，將不同比例的KGM和蔗糖混料加入至牛奶中，剩余部分補(bǔ)水定容。繼續(xù)加熱到95℃，保持滅菌溫度5min，然后將牛奶冷卻到43℃，接入4%發(fā)酵劑。于恒溫培養(yǎng)箱中43℃培養(yǎng)7～8h終止發(fā)酵。均質(zhì)機(jī)空壓條件下進(jìn)行均質(zhì)分裝，并放置于冰箱中4℃條件下儲(chǔ)存17～18h進(jìn)入后熟階段。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 pH值：使用酸度計(jì)（pHS-25）測(cè)定；酸度值：采用NaOH滴定法測(cè)定；活菌數(shù)：平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)法測(cè)定；黏度：使用黏度計(jì)測(cè)定。

1.4.2 感官檢驗(yàn)：由感官鑒評(píng)人員組成鑒評(píng)小組，分別從表征、香氣、口感、組織狀態(tài)等方面進(jìn)行感官評(píng)分。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 pH和酸度值分析

酸奶在發(fā)酵過程中由于發(fā)酵菌種的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生乳酸，和一定比例的糖搭配，形成特有的酸甜口味[9]。但是發(fā)酵菌體的生長(zhǎng)受基料、溫度、存放條件等諸多因素影響，其發(fā)酵過程以及后期的儲(chǔ)存不當(dāng)都會(huì)影響發(fā)酵酸奶的風(fēng)味[10,11]。酸味是評(píng)判酸奶風(fēng)味的重要指標(biāo)[12]，酸味偏輕或過重都會(huì)直接影響產(chǎn)品的口感和食用者接受程度，追蹤與檢測(cè)pH值和酸度值是非常重要的。

由表2可以看出，添加不同比例的KGM影響酸奶發(fā)酵時(shí)間，隨著濃度的不斷增加，發(fā)酵時(shí)間呈延長(zhǎng)趨勢(shì)。一定條件下，KGM在牛奶中可起到很好的乳化分散作用，但是當(dāng)KGM濃度過高時(shí)，牛奶混合液黏稠度增加，加之與牛奶蛋白發(fā)生部分聯(lián)結(jié)作用，形成致密的凝膠，不利于酸奶的發(fā)酵，從而延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，影響菌種的產(chǎn)乳酸能力，致使pH值降低緩慢。

表2 添加不同比例KGM酸奶發(fā)酵用時(shí)及pH值

酸奶中由于發(fā)酵菌體在不斷生長(zhǎng)繁殖，溫度較高會(huì)加快生長(zhǎng)活躍度，致使酸度增加，因此，酸奶要求冷鏈的儲(chǔ)存條件。將酸奶置于4～6℃條件下儲(chǔ)存21d，pH值和酸度值變化如圖1、2所示。從圖中可以看出，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，酸奶的pH值逐漸降低，這也和酸度值增加是相符合的。但是，當(dāng)KGM添加量為0.15%和0.17%時(shí)，酸奶pH值和酸度值出現(xiàn)了無規(guī)則波動(dòng)，進(jìn)一步體現(xiàn)了KGM濃度增加后會(huì)影響發(fā)酵環(huán)境，此時(shí)過高的牛奶黏稠度影響了體系均勻分散，導(dǎo)致酸度檢測(cè)過程中變化浮動(dòng)過大。從圖1、2中可以對(duì)比得出，KGM在酸奶制作過程中添加量不宜超過0.13%。

圖1 不同儲(chǔ)存時(shí)間下的pH值變化（4～6℃儲(chǔ)存）

圖2 不同儲(chǔ)存時(shí)間下的酸度變化（4～6℃儲(chǔ)存）

2.2 活菌數(shù)

乳酸菌對(duì)人體腸胃具有較好的益生保健功能，酸奶較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值主要是通過乳酸菌發(fā)酵而實(shí)現(xiàn)的，所以酸奶中乳酸菌活菌數(shù)是反映酸奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[13～15]。而乳酸菌的存活率與儲(chǔ)存環(huán)境密切相關(guān)，其中儲(chǔ)存溫度與儲(chǔ)存時(shí)間是最重要的影響因素[16～18]。

分別取冷藏條件、常溫條件和高溫條件下的典型溫度4℃、20℃和35℃，通過儲(chǔ)存培養(yǎng)觀察酸奶中的活菌數(shù)。由表3可以得出：隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加活菌數(shù)呈直線下降，尤其在35℃儲(chǔ)存條件下，第一周活菌數(shù)量急劇降至百萬以下，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB19302-2010規(guī)定的乳酸菌含量[19]。這是因?yàn)楦邷貤l件下乳酸菌生存活躍，加速了生存周期，較早進(jìn)入衰亡期；而低溫條件延緩了乳酸菌的增殖速率，活菌數(shù)相對(duì)較高。對(duì)比儲(chǔ)存時(shí)間可以發(fā)現(xiàn)，在任何溫度下，均以7d的活菌數(shù)最高，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)活菌數(shù)均顯著下降。對(duì)比KGM在酸奶中的不同添加配比，可以發(fā)現(xiàn)0.11%和0.13%濃度的酸奶活菌數(shù)略多，說明0.11%～0.13%添加量最為適宜。綜上可知，KGM酸奶適宜在低溫條件下儲(chǔ)存，以一周內(nèi)開封飲用最佳；KGM的適宜添加量控制在0.11%～0.13%范圍內(nèi)對(duì)于酸奶的乳酸菌生存有利。

進(jìn)一步分析KGM飲用酸奶在4～6℃儲(chǔ)存條件下活菌數(shù)的變化值，由圖3可以看出，第1天產(chǎn)品的活菌數(shù)最高，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，活菌數(shù)呈降低趨勢(shì)，符合表3數(shù)據(jù)特征，即第1～7天活菌數(shù)變化相對(duì)穩(wěn)定，但是7d后數(shù)量下降明顯增快。原因在于儲(chǔ)存前期乳酸菌仍然代謝活躍，不斷增長(zhǎng)，數(shù)量上相對(duì)比較穩(wěn)定，但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)酵過程中不斷產(chǎn)酸，同時(shí)乳糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷消耗，對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖起到抑制作用，最終影響了存活率。圖中還可以發(fā)現(xiàn)，KGM的添加量在0.11%和0.13%時(shí)，乳酸菌的活菌數(shù)在每一階段均相對(duì)較高，進(jìn)一步驗(yàn)證了KGM飲用型酸奶KGM適宜添加范圍為0.11%～0.13%。

表3 不同儲(chǔ)存溫度及相應(yīng)時(shí)間下的活菌數(shù)變化狀況 單位：108CFU/mL

圖3 不同儲(chǔ)存時(shí)間下活菌數(shù)的變化（4～6℃儲(chǔ)存）

2.3 黏度分析

大量研究表明，多糖與蛋白質(zhì)共混時(shí)能夠相互結(jié)合，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)起到協(xié)同增效作用[20～22]。KGM作為一種高分子多糖[22]，在牛奶中合理添加，并利用KGM與牛奶中蛋白相互作用開發(fā)功能性酸奶，能夠顯著提高酸奶品質(zhì)。

利用黏度分析可以有效評(píng)價(jià)酸奶品質(zhì)。酸奶產(chǎn)品起始品質(zhì)具有很大的先決作用，圖4為4℃下對(duì)第1天的不同KGM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酸奶進(jìn)行黏度測(cè)定的結(jié)果。結(jié)果表明，KGM濃度為0.09%、0.11%和0.13%時(shí)酸奶的黏度小于80cP，符合飲用型酸奶的清爽可口品質(zhì)要求，之后隨著KGM濃度的增加，產(chǎn)品黏度也隨之增高，說明KGM增加對(duì)混合體系濃度起著重要的影響。因此，研發(fā)KGM功能性酸奶，需要合理控制好KGM添加量，因?yàn)镵GM具有較高的吸水溶脹性，加之與牛奶蛋白能夠相互作用，使酸奶黏度急劇上升，最終影響產(chǎn)品品質(zhì)。

圖4 不同KGM質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的黏度變化

從圖5可以觀察到，4℃下儲(chǔ)存時(shí)間變化對(duì)黏度影響不大。飲用型酸奶實(shí)質(zhì)上是低黏度的攪拌型酸奶，而要實(shí)現(xiàn)較低黏度很大程度上依賴于加工工藝。目前，生產(chǎn)上一般采用均質(zhì)或者高速剪切泵達(dá)到清爽可口的低黏度效果。KGM一方面具有乳化穩(wěn)定效果，但是另一方面具有很高的增稠性，提高KGM在酸奶中的比例，可以發(fā)現(xiàn)黏度不斷上升，0.13%是一個(gè)濃度極限點(diǎn)，當(dāng)超過該限值時(shí)，黏度急劇上升，故為了達(dá)到清爽型效果，KGM添加量應(yīng)控制在0.13%濃度范圍以內(nèi)。

圖5 不同儲(chǔ)存時(shí)間下的黏度變化

2.4 感官分析

將KGM飲用型酸奶于4℃條件下儲(chǔ)存，分別對(duì)第1天、第7天、第14天以及第21天的產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同KGM質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的感官評(píng)分

從圖中可以看出，第1天的評(píng)分明顯高于后面的天數(shù)，說明剛開始的產(chǎn)品發(fā)酵酸甜比等口感比較適宜，正符合人們普遍認(rèn)為的“新鮮”，但是隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，由于乳酸菌的繼續(xù)生長(zhǎng)產(chǎn)酸，產(chǎn)品后期酸度會(huì)不斷增加。另外，KGM不同的添加配比，也對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放置到第14天時(shí)，0.09%濃度的產(chǎn)品已經(jīng)有乳清析出，第21天已出現(xiàn)明顯的分層，而0.15%和0.17%的產(chǎn)品由于濃度較高，沒有出現(xiàn)乳清析出或者分層現(xiàn)象，但品嘗時(shí)具有肥膩感與滯留感。所以，酸奶適宜的飲用時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在7日以內(nèi)，且越早越好，否則對(duì)于人體有益的活菌數(shù)將會(huì)減少。當(dāng)KGM添加濃度為0.11%時(shí)，酸奶口味較佳。

3 結(jié)論

（1）不同的KGM添加量影響著酸奶的發(fā)酵時(shí)間，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，KGM飲用型酸奶的酸度會(huì)持續(xù)增加，活菌數(shù)呈不斷下降趨勢(shì)。

（2）KGM具有良好的增稠與穩(wěn)定作用，當(dāng)KGM的添加量增加時(shí)，酸奶的黏度會(huì)隨之增加，在生產(chǎn)中控制一定的條件，KGM能夠長(zhǎng)期保持酸奶的黏度。

（3）KGM飲用型酸奶風(fēng)味獨(dú)特，口感清新滑爽，尤其是剛制作好的成品，酸甜比適中，風(fēng)味保存完好。但是隨著存放時(shí)間的推移，由于產(chǎn)品的后酸化和活菌數(shù)的降低，產(chǎn)品品質(zhì)會(huì)有所下降，因此適宜在一周內(nèi)飲用。

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，KGM飲用型酸奶生產(chǎn)制作時(shí)，KGM的添加量控制在0.11%～0.13%范圍內(nèi)，產(chǎn)品的風(fēng)味、口感最佳，且性能穩(wěn)定。產(chǎn)品的最佳飲用時(shí)間為1周內(nèi)。