椰漿添加量對發(fā)酵椰子酸乳品質(zhì)的影響

李 偉

（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，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

椰子是棕櫚科、椰子屬熱帶植物，植株粗壯高大，適宜在高溫多雨的低海拔濕熱地區(qū)生長。椰子具有極高的營養(yǎng)價值，其中椰漿、椰子水和椰肉廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)領(lǐng)域。椰漿是從成熟的椰肉中加水提取的白色液體，含有24%～30%脂肪及2%以上的蛋白質(zhì)，還含有維生素、鈣、磷等礦物質(zhì)[1]。相比于其他的植物油脂，椰漿中含有較高含量的中鏈脂肪酸，以月桂酸、己酸、辛酸、癸酸等為主，中鏈脂肪酸特點在于其水溶性高，在人體內(nèi)代謝無需相關(guān)的脂肪酶水解即可被人體利用，可快速為機(jī)體供能[2-4]。其中月桂酸含量超50%，月桂酸作為母乳的重要成分，有一定的抑菌、提高免疫力功效。總體來看，椰子油脂具有抗病毒、抗菌、降血脂、降血糖和清除機(jī)體自由基等作用[5-9]。

隨著人們生活水平的提高，越來越多的消費者關(guān)注健康的飲食結(jié)構(gòu)，他們愿意選擇植物基產(chǎn)品替代日常生活中的動物性食品，如植物肉、植物乳等[10-11]。與傳統(tǒng)的中性植物乳相比，發(fā)酵型植物酸乳工藝更加復(fù)雜，植物基發(fā)酵產(chǎn)品風(fēng)味較差、質(zhì)構(gòu)不佳。但是，與動物性乳制品相比，植物基食品具有獨特的植物營養(yǎng)成分、更少的膽固醇、更多的膳食纖維和不飽和脂肪酸，對人體的腸道、心腦血管更有益。為了充分利用植物基產(chǎn)品的優(yōu)勢，滿足消費者對健康飲食的需求，各大食品企業(yè)在植物基食品領(lǐng)域加大投入，原料預(yù)處理技術(shù)和生產(chǎn)加工工藝得到了飛速提升[12]。大豆、燕麥、堅果和椰子作為發(fā)酵基質(zhì)，相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)較成熟，與其他幾種植物基相比，椰子本身風(fēng)味較好，桂青等[13]研究發(fā)現(xiàn)，椰漿中有20余種香氣成分，其中酯類含量達(dá)到60.5%，是椰漿香氣的主體成分，其風(fēng)味特點是清新自然，椰子獨有的風(fēng)味濃郁，深受廣大消費者喜愛。在合適的熱處理條件下，椰漿發(fā)酵前后的風(fēng)味物質(zhì)變化不大，無不良風(fēng)味產(chǎn)生，且隨著均質(zhì)壓力的提高，椰漿中的風(fēng)味物質(zhì)增加，苦味物質(zhì)減少。另一方面，椰漿脂肪含量高，制備得到的椰子酸乳口感醇厚順滑[14]。

椰漿油脂獨特的生理功能和優(yōu)異的風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)表現(xiàn)，使椰漿發(fā)酵得到了快速發(fā)展。以椰漿作為發(fā)酵基質(zhì)，椰漿添加量不僅影響產(chǎn)品的指標(biāo)，而且對產(chǎn)品的風(fēng)味、口感、質(zhì)構(gòu)和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響?；诖?，本研究在前期對發(fā)酵劑和穩(wěn)定增稠劑優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對椰漿添加量進(jìn)行考察分析，重點研究不同椰漿添加量椰子酸乳的發(fā)酵速率、離心持水率、質(zhì)構(gòu)特性、流變學(xué)特性和產(chǎn)品貨架期穩(wěn)定性，以期通過對相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的測定，建立產(chǎn)品質(zhì)量與椰漿添加量之間的內(nèi)在關(guān)系，為后續(xù)椰子酸乳產(chǎn)品開發(fā)提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

椰漿（脂肪含量30%、蛋白質(zhì)含量2.7%） 上海捷聰貿(mào)易有限公司；白砂糖 東方先導(dǎo)糖酒有限公司；復(fù)配穩(wěn)定劑（乙酰化二淀粉磷酸酯、結(jié)冷膠、黃原膠、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯）、直投式發(fā)酵劑vege 047（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌） 丹尼斯克（中國）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PL3002型電子天平、PE20型實驗室pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；RW-20型高速攪拌器德國IKA集團(tuán)；WB-45型水浴鍋、R-80型恒溫箱德國美爾特公司；APV1000型均質(zhì)機(jī) 德國APV公司；3-18K型冷凍離心機(jī) 德國Sigma公司；TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；MCR302型流變儀 奧地利Anton Paar公司；Lumisizer穩(wěn)定性分析儀美國羅姆公司。

1.3 方法

1.3.1 椰子酸乳制備工藝流程

飲用水預(yù)熱→加入白砂糖、復(fù)配穩(wěn)定劑、椰漿→恒溫攪拌→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種發(fā)酵→破乳→后熟→成品

操作要點：1）調(diào)配：將飲用水預(yù)熱至55～60 ℃，加入混合好的白砂糖6%（占酸乳產(chǎn)品總質(zhì)量的百分比，下同）、復(fù)配穩(wěn)定劑3%、椰漿20%～60%，恒溫攪拌15～20 min至完全分散。椰漿添加量20%～60%的酸乳樣品分別編號為CY-1、CY-2、CY-3、CY-4、CY-5，椰漿中約含30%的脂肪，故酸乳樣品中椰漿脂肪含量分別為6%、9%、12%、15%、18%。2）均質(zhì)：將調(diào)配好的基料預(yù)熱至60～65 ℃，18～22 MPa條件下均質(zhì)1 次（一級均質(zhì)14～16 MPa，二級均質(zhì)4～6 MPa）。3）殺菌與冷卻：均質(zhì)好的料液在90～95 ℃、5～10 min條件下殺菌，冷卻至42～44 ℃。4）接種發(fā)酵：不同發(fā)酵劑的最適發(fā)酵溫度不同，經(jīng)前期對發(fā)酵劑種類和發(fā)酵條件進(jìn)行實驗，篩選出vege 047作為發(fā)酵劑（0.003%），最佳發(fā)酵溫度為42～44 ℃，接種操作在無菌操作臺進(jìn)行。5）破乳與后熟：當(dāng)椰子料液的pH≤4.5、酸度≥30oT時，攪拌破乳5 min，結(jié)束發(fā)酵。將發(fā)酵后的椰子酸乳置于4～6 ℃冰箱中冷藏24～36 h，后熟。

1.3.2 椰漿添加量對椰子酸乳發(fā)酵速率的影響

動態(tài)跟蹤不同椰漿添加量的椰子酸乳發(fā)酵過程中的pH值和滴定酸度，椰子酸乳的pH值采用pH計測定，酸度按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測定》中所規(guī)定的方法測定。

1.3.3 離心持水率的測定

準(zhǔn)確稱量20.00 g椰子酸乳置于30 mL離心管中，在2 500×g、15 ℃條件下離心10 min，棄去脂肪層和水層，稱量沉淀物質(zhì)量，每個樣品重復(fù)測定3 次。離心持水率按下式計算[15]。

式中：m1為離心管與椰子酸乳總質(zhì)量/g；m2為脂肪層、沉淀和離心管質(zhì)量/g；m3為椰子酸乳質(zhì)量/g。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)分析

椰子酸乳經(jīng)過24 h以上的后熟后，采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA），測定椰子酸乳的硬度、黏稠度、內(nèi)聚性和黏附性。測定參數(shù)設(shè)置如下[16-17]：選用P4.0圓盤探頭，下壓模式，測試前速率2 mm/s，測試速率2 mm/s，測試后速率10 mm/s，壓縮比35%，觸發(fā)力1.0 g[18-19]。

1.3.5 流變學(xué)特性測定

參考龐志花等[20]的方法，并做適當(dāng)修改。將椰子酸乳樣品輕輕搖勻，取適量倒于測量圓筒中，選用CC27型探頭，插入裝有樣品的測量筒中，測量溫度15 ℃。固定頻率為1 Hz，對椰子酸乳樣品進(jìn)行應(yīng)變掃描，確定樣品線性黏彈區(qū)間，測試樣品的恒定應(yīng)變?yōu)?%。剪切掃描：剪切速率0.1～300.0 s-1遞增。頻率掃描：應(yīng)變設(shè)定為5%，頻率0.05～10.00 Hz。

1.3.6 穩(wěn)定性分析

采用Lumisizer穩(wěn)定性分析儀對椰子酸乳穩(wěn)定性進(jìn)行測定，該方法是根據(jù)斯托克斯定律的離心加速方法和朗伯比爾定律光學(xué)近紅外技術(shù)測定在設(shè)定的離心強(qiáng)度和時間范圍內(nèi)樣品顆粒的穩(wěn)定性變化趨勢，其原理是樣品溶液中的顆粒在離心力作用下在溶液中上浮或下沉，導(dǎo)致溶液的透光率發(fā)生變化，儀器連續(xù)監(jiān)測不同時間、不同位置的透光率變化可得到產(chǎn)品的穩(wěn)定性情況[21-24]。

取適量樣品放入測試器皿底部，蓋上蓋子，水平放置于儀器中。儀器的參數(shù)設(shè)置：溫度15 ℃，離心轉(zhuǎn)速1 500 r/min，掃描間隔10 s，掃描次數(shù)100 次，光因子1.0。

1.4 數(shù)據(jù)處理

TPA數(shù)據(jù)采用質(zhì)構(gòu)儀自帶的分析軟件Exponent進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用Excel軟件和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 椰漿添加量對椰子酸乳pH值和滴定酸度的影響

由圖1可知，在一定的椰漿添加量范圍內(nèi)，椰子酸乳的產(chǎn)酸速率隨著椰漿添加量的增加而加快，發(fā)酵末期，脂肪含量高的產(chǎn)品酸度遠(yuǎn)高于脂肪含量低的產(chǎn)品酸度，說明椰子酸乳脂肪含量的提高有助于產(chǎn)品酸度的提升，且脂肪含量越高，發(fā)酵速率越快。當(dāng)發(fā)酵時間2～3 h時，發(fā)酵速率最快，發(fā)酵菌種進(jìn)入對數(shù)生長期。

圖1 不同椰漿添加量椰子酸乳的酸度（A）及pH值（B）隨發(fā)酵時間的變化Fig.1 Changes in acidity (A) and pH value (B) of coconut yogurt as a function of fermentation time

上述現(xiàn)象是由多個因素導(dǎo)致的，一方面，隨著椰漿添加量的增加，椰子酸乳中蛋白質(zhì)含量也相應(yīng)略有提高，蛋白質(zhì)含量的增加為微生物發(fā)酵提供了更多的營養(yǎng)物質(zhì)，一定程度上提高了發(fā)酵速率。由于椰漿中蛋白含量很低，產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量的差別不足以對發(fā)酵速率產(chǎn)生較大差異。另一方面，發(fā)酵劑可能會代謝利用椰漿脂肪，產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物可能會促進(jìn)發(fā)酵菌種的生長，使得發(fā)酵劑產(chǎn)酸速率加快[25-26]。當(dāng)椰漿添加量≥40%，即脂肪含量≥12%時，產(chǎn)酸較快，發(fā)酵時間5 h即可達(dá)到產(chǎn)品的酸度要求。

2.2 椰漿添加量對椰子酸乳離心持水率的影響

適當(dāng)?shù)碾x心條件可在一定程度上模擬產(chǎn)品在貨架期內(nèi)產(chǎn)品中顆粒的遷移情況，沉淀、析水和脂肪上浮等產(chǎn)品不穩(wěn)定現(xiàn)象均可通過離心實驗加速呈現(xiàn)。由表1可知，在本研究設(shè)定的離心強(qiáng)度條件下，當(dāng)椰漿添加量≥40%（脂肪含量≥12%），產(chǎn)品沉淀和析水明顯減少，當(dāng)椰漿添加量低于40%時，產(chǎn)品分成3 層：上層脂肪、中層水、下層蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑等。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因在于，椰子脂肪顆粒較大，在經(jīng)均質(zhì)工藝后，顆粒粒徑大幅減小，小顆粒脂肪球膜可有效與蛋白質(zhì)發(fā)生吸附作用，使其親水性和穩(wěn)定性增加，且脂肪含量越高，這種相互作用越強(qiáng)，產(chǎn)品持水性越好，即產(chǎn)品更穩(wěn)定。因此，根據(jù)離心實驗結(jié)果可知，椰子酸乳的脂肪含量應(yīng)大于12%。

表1 不同椰漿添加量椰子酸乳的析水量和離心持水率Table 1 Syneresis and centrifugal water-holding capacity of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.3 椰漿添加量對椰子酸乳質(zhì)構(gòu)的影響

不同椰漿添加量的椰子酸乳的脂肪含量不同，對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)呈現(xiàn)產(chǎn)生較大影響。由表2可知，椰漿添加量20%～60%，椰子酸乳的硬度、黏稠度、內(nèi)聚性和黏附性隨著椰漿添加量的增加而增大。硬度是評價酸乳品質(zhì)的常見且重要指標(biāo)之一，用來描述酸乳咀嚼時所需要的力度大小，對產(chǎn)品的口感有較大影響[27]。當(dāng)椰漿添加量＜40%（CY-1、CY-2）時，所制備的椰子酸乳硬度與市售飲用型酸乳（硬度＜150 g）相當(dāng)；當(dāng)椰漿添加量為40%～50%（CY-3、CY-4）時，酸乳硬度＜250 g，此時椰子酸乳硬度與普通的攪拌型酸乳相近（150 g＜硬度＜400 g）；當(dāng)繼續(xù)增加椰漿添加量至60%（CY-5），椰子酸乳硬度已超過低溫凝固型酸乳（硬度＞400 g）。黏稠度表示探頭與樣品接觸時達(dá)到最大力所做的功，可用來描述半固體食品咀嚼吞咽所需的能量大小，數(shù)值越小，表示樣品越易吞咽。當(dāng)椰漿添加量＞50%（CY-5）時，產(chǎn)品黏稠度超過3 500 g·s，此時的酸乳不易吞咽。內(nèi)聚性也稱黏聚性，一般用來表示樣品的內(nèi)部收縮力，內(nèi)聚性較小時，表示探頭與樣品接觸及分離過程中，探頭表面黏附樣品較少。當(dāng)椰漿添加量≤50%（CY-1、CY-2、CY-3、CY-4）時，椰子酸乳內(nèi)聚性小，產(chǎn)品糊口感弱，順滑感強(qiáng)，吞咽后口腔殘留少。黏附性表示樣品在受到探頭下壓后產(chǎn)生的負(fù)向力量所做的功，在食品領(lǐng)域可表征食品黏連口腔的口感。當(dāng)椰漿添加量為60%（CY-5）時，椰子酸乳黏附性為941.95 g·s，完全吞咽產(chǎn)品所需時間長、力量大。

表2 不同椰漿添加量椰子酸乳的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Texture characteristics of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.4 椰漿添加量對椰子酸乳流變學(xué)特性的影響

2.4.1 剪切掃描

由圖2可知，椰子酸乳黏度隨著剪切速率的增大而逐漸降低，表現(xiàn)為典型的剪切變稀特性，即椰子酸乳是假塑性流體。在本研究條件下，隨著椰漿添加量的增加，椰子酸乳黏度相應(yīng)增大，當(dāng)進(jìn)行剪切操作時，黏度下降速率接近，呈現(xiàn)線性關(guān)系。

圖2 不同椰漿添加量椰子酸乳的剪切流變學(xué)測試Fig.2 Viscosity versus shear rate curves of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.4.2 頻率掃描

儲能模量（G’）又稱彈性模量，一般是指樣品受力發(fā)生形變時，由于彈性形變而儲存的能量，可以表征類固體樣品的彈性大小。損耗模量（G’’）又稱黏性模量，是指樣品流動或形變時抵抗產(chǎn)生的阻力而損耗的能量，反映樣品的黏性大小[28-29]。由圖3可知，椰漿添加量高的椰子酸乳G’和G’’均比椰漿添加量低的椰子酸乳高，即脂肪含量越高，椰子酸乳彈性和黏性越強(qiáng)。當(dāng)椰漿添加量達(dá)到60%時，椰子酸乳的黏彈性顯著增加。椰漿添加量20%～60%，椰子酸乳的G’均大于G’’，產(chǎn)品以類固體的彈性性質(zhì)為主。

圖3 不同椰漿添加量椰子酸乳的黏彈性測試Fig.3 Viscoelasticity of coconut yogurt with different contents of coconut milk as a function of frequency

隨著振蕩頻率的增加，CY-2～CY-5的G’和G’’未見接近趨勢，而CY-1在振蕩頻率繼續(xù)增加的情況下，G’’將接近或超過G’，表現(xiàn)出類液體的黏性性質(zhì)，具體到產(chǎn)品上為飲用型酸乳性質(zhì)，與其他樣品不同，故對CY-1進(jìn)行單獨分析。

由圖4可知，當(dāng)椰漿添加量20%（椰子酸乳脂肪含量6%）時，隨著振蕩頻率的增加，G’’逐漸接近G’，若振蕩頻率繼續(xù)增加，G’’將超過G’，椰子酸乳表現(xiàn)出類液體的黏性性質(zhì)。

圖4 20%椰漿添加量的椰子酸乳黏彈性測試Fig.4 Viscoelasticity of coconut yogurt with 20% coconut milk as a function of frequency

tanδ表示G’’與G’的比值，其大小及變化趨勢可表征樣品的黏彈性趨勢。tanδ越大，表明產(chǎn)品的黏性比例越大，產(chǎn)品表現(xiàn)為液體性質(zhì)，反之產(chǎn)品體系的彈性越大[30]。由圖5可知，tanδ大小順序為：CY-1＞CY-2＞CY-3＞CY-4＞CY-5，椰漿添加量越大，產(chǎn)品彈性比例越大，且隨著振蕩頻率增加，椰子酸乳黏性比例越大。

圖5 不同椰漿添加量椰子酸乳的tanδ變化Fig.5 Change in tanδ of coconut yogurt with different contents of coconut milk as a function of frequency

2.5 椰漿添加量對椰子酸乳穩(wěn)定性的影響

2.5.1 透光率

在離心力作用下，樣品溶液中的粒子在離心過程中不斷遷移，溶液透光率動態(tài)變化，形成樣品管中不同位置透光率圖譜。由圖6可知，CY-1在114～124 mm位置范圍內(nèi)，每一位置、離心管中不同位置的透光率逐漸增大，124～128 mm位置透光率趨于未離心前（108 mm位置處），即測試樣品管底部透光率隨離心時間逐漸增大，椰子酸乳脂肪層攜帶大部分蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑向頂部遷移，底部少量沉淀，可能為蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑。CY-2的圖譜顯示，120～127 mm位置范圍內(nèi)，透光率逐漸增大，但小于CY-1，說明隨著椰漿添加量的增加，CY-2的析水量少于CY-1，底部幾乎無沉淀產(chǎn)生，產(chǎn)品穩(wěn)定性增強(qiáng)。椰漿添加量40%～60%，離心過程中透光率無明顯變化，即脂肪含量≥12%的椰子酸乳穩(wěn)定性好，無乳清析出和沉淀產(chǎn)生。

圖6 不同椰漿添加量椰子酸乳的透光率Fig.6 Light transmittance of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.5.2 不穩(wěn)定指數(shù)

由圖7可知，當(dāng)椰漿添加量為20%～30%時，椰漿添加量越高，穩(wěn)定性越好。當(dāng)椰漿添加量≥40%時，椰子酸乳在此離心條件下呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。Lumisizer分析結(jié)果中的透光率和不穩(wěn)定指數(shù)可一定程度上揭示產(chǎn)品在整個貨架期內(nèi)的穩(wěn)定性，產(chǎn)品中顆粒的遷移速率、遷移方向、遷移量和可能的貯存時間均可根據(jù)實驗結(jié)果分析得出。低脂肪含量的椰子酸乳在貨架期內(nèi)易發(fā)生脂肪上浮、底部析水等不穩(wěn)定現(xiàn)象。

圖7 不同椰漿添加量椰子酸乳的不穩(wěn)定性指數(shù)Fig.7 Instability index of coconut yogurt with different contents of coconut milk

3 結(jié) 論

本研究在前期實驗的基礎(chǔ)上，對影響椰子酸乳品質(zhì)的重要因素椰漿添加量進(jìn)行研究，考察分析椰子酸乳的酸度、pH值、穩(wěn)定性、質(zhì)構(gòu)和流變學(xué)特性。結(jié)果表明：添加40%以上的椰漿進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵速率較快，椰子酸乳穩(wěn)定性好，無明顯析水和沉淀，穩(wěn)定性較好；椰漿添加量為40%～50%時，產(chǎn)品軟硬度適中，糊口感較弱，順滑感強(qiáng)，攪拌后產(chǎn)品變稀，便于飲用。因此，椰漿添加量40%～50%，即脂肪含量12%～15%的椰子酸乳品質(zhì)較佳。

隨著減糖減脂趨勢的興起，低脂肪含量的椰子酸乳是未來發(fā)酵椰子基產(chǎn)品開發(fā)的重要方向，但低脂肪含量的椰子酸乳在口感和穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)較差，通過合適的配方創(chuàng)新解決上述問題是本課題后續(xù)研究的方向。