木糖褐色酸奶美拉德反應(yīng)條件的優(yōu)化

黃 麗,文武斌,張志林,何 立,李細毛,羅舜菁

1.南昌市檢驗檢測中心 南昌市食品安全檢測與控制重點實驗室 (南昌 330012) 2.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與資源挖掘全國重點實驗室 (南昌 330047) 3.江西煌上煌集團食品股份有限公司 (南昌 330052)

褐色酸奶作為一款新型風味酸奶,與普通酸奶的區(qū)別是在配料中加入了還原糖,經(jīng)過熱處理后,發(fā)生美拉德反應(yīng),形成一種具有褐色并且伴有焦甜風味的特色乳制品[1],從而深受消費者青睞。但是美拉德反應(yīng)在改變?nèi)橹破犯泄偬匦缘耐瑫r,也會產(chǎn)生一些糠氨酸、糠醛化合物等對人體健康有潛在危害的化合物[2,3]。加熱時間和溫度是影響這些化合物含量的重要因素[4]。由于工藝需要,褐色酸奶需要長時間高溫蒸煮,使其顏色呈現(xiàn)為褐色,這使得酸奶中有害物質(zhì)生成的風險增加,安全性能下降。因此,通過優(yōu)化褐色酸奶美拉德反應(yīng)條件,加快顏色變化進程,這對褐色酸奶的安全生產(chǎn)具有重要意義。

目前,褐色酸奶產(chǎn)品的特殊風味和顏色主要依賴于六碳糖及其低聚物作為反應(yīng)用糖。但是作為五碳糖的木糖,其在美拉德反應(yīng)中表現(xiàn)出與六碳糖不同的功效。Kwon等[5]將木糖、葡萄糖和果糖分別和谷胱甘肽加熱后加入牛肉湯中,木糖牛肉湯的香氣最濃。葡萄糖-甘氨酸比木糖-甘氨酸美拉德反應(yīng)體系更快產(chǎn)生藍色物質(zhì)[6,7]。由此推測,木糖作為反應(yīng)用糖會比六碳糖更能加快美拉德反應(yīng)過程,從而縮短高溫蒸煮時間,降低有害物質(zhì)生成的風險。然而,目前對于木糖褐色酸奶美拉德反應(yīng)條件的研究尚未見諸于報道。本文選用木糖與葡萄糖、果糖進行對比,研究木糖作為褐變還原糖的可行性。進而研究木糖含量、褐變溫度及褐變時間對褐色酸奶色度值、持水力、pH值和感官評價的影響,確定最佳褐變反應(yīng)條件。以此開發(fā)一款以乳粉和木糖為原料,營養(yǎng)豐富、口味獨特、安全健康的酸奶。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂乳粉,無錫市佐滋食品有限公司;葡萄糖,南京忠來果品食雜有限公司;木糖,山東福田藥業(yè)有限公司;果糖,河南萬邦實業(yè)有限公司;發(fā)酵劑,YL-903-200U,丹麥科漢森股份有限公司;白砂糖,市售。

1.2 儀器與設(shè)備

TP-basic30型均質(zhì)機,上海擴品農(nóng)業(yè)科技有限公司;LRHS-250B型培養(yǎng)箱,上海博泰實驗設(shè)備有限公司;pH計,瑞士萬通中國有限公司;CM-5型分光測色儀,日本柯尼卡美能達;LXJ-IIB型離心機,上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1褐色酸奶的制備

褐色酸奶的制備流程如下:

復(fù)原乳→加入還原糖→均質(zhì)→褐變處理(殺菌)→接種→發(fā)酵→破乳→冷藏后熟→成品。

(1)復(fù)原乳:將稱量好的全脂乳粉和白砂糖加入到55～65 ℃左右的溫水之中,攪拌溶解。

(2)均質(zhì):設(shè)置均質(zhì)的壓力為20 MPa,時間為5 min,使全脂乳粉充分溶解。

(3)褐變處理(殺菌):設(shè)置褐變溫度為95 ℃,時間控制在10 min以上,殺滅原料乳中的雜菌,同時使還原糖和蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)。

(4)冷藏后熟:將發(fā)酵結(jié)束的酸奶迅速冷卻,置于4 ℃冰箱進行冷藏后熟,時間為10～12 h。

1.3.2單因素試驗

1.3.2.1 還原糖種類對美拉德反應(yīng)的影響

以復(fù)原乳為基準,在酸奶中分別添加質(zhì)量分數(shù)為4%木糖、葡萄糖和果糖,在95 ℃進行不同時間的褐變反應(yīng),時間梯度設(shè)置為0、0.5、1、1.5、2.5、3.5、4.5 h,對照組不添加還原糖。根據(jù)色度值的變化對比還原糖種類對美拉德反應(yīng)的影響。

1.3.2.2 木糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響

以復(fù)原乳為基準,在酸奶中分別添加質(zhì)量分數(shù)為2%、4%、6%、8%、10%的木糖,在95 ℃下反應(yīng)30 min,以持水力、pH、色度值和感官評分為指標,研究不同木糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.2.3 褐變溫度對酸奶品質(zhì)的影響

以復(fù)原乳為基準,在酸奶中添加質(zhì)量分數(shù)為4%的木糖,分別在80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃下反應(yīng)30 min,以持水力、pH、色度值和感官評分為指標,研究不同褐變溫度對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.2.4 褐變時間對酸奶品質(zhì)的影響

以復(fù)原乳為基準,在酸奶中添加質(zhì)量分數(shù)為4%的木糖,在95 ℃分別反應(yīng)10、20、30、40、50 min,以持水力、pH、色度值和感官評分為指標,研究不同褐變時間對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3測定方法

1.3.3.1 色度值的測定

把樣品倒入石英玻璃皿中,用分光測色儀在SCI模式下對樣品進行色度值測定。

1.3.3.2 持水力的測定

參考秦南冰等[8]的方法測量酸奶持水率。記離心管初始質(zhì)量為m1;再稱取10 g褐色酸奶(m2)加入離心管內(nèi),3 000 rpm離心10 min,除去上清液后,記錄離心管最終質(zhì)量為m3。根據(jù)公式(1)計算酸奶的持水率。

(1)

1.3.3.3 pH值的測定

用pH計測定褐色酸奶的pH值。

1.3.4感官評價

本研究從色澤、爽滑度、粘稠度、滋味與香氣、酸甜度等方面對酸奶進行評價,評分標準見表1[9]。

表1 褐色酸奶的感官評定標準

1.3.5統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)均表示為3次重復(fù)實驗的平均值±標準偏差,顯著性分析使用SPSS 24.0軟件,檢驗方法為Duncan法(p<0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 還原糖種類對美拉德反應(yīng)的影響

加入不同種類的還原糖后,褐色酸奶的色度值隨褐變時間的變化如圖1所示。所有樣品的色度值隨著褐變時間的增加而增加,這是因為加熱時間越久,美拉德反應(yīng)程度越深[10]。在褐變1.5 h時,木糖酸奶的色度值已經(jīng)趨于平穩(wěn),而其他樣品的色度值還在上升當中,并且此時木糖酸奶的色度值分別是果糖、葡萄和對照組酸奶色度值的1.88、2.05和2.27倍,這說明木糖呈色時間更短,黃褐顏色更加明亮。因此,木糖能夠縮短褐色酸奶在生產(chǎn)時達到所需褐色度的褐變時間,從而減少高溫蒸煮的時間。這將有利于降低有害物質(zhì)生成的風險[2,3],使得酸奶安全性能增加。

圖1 還原糖種類及褐變時間對褐變反應(yīng)的影響

2.2 木糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響

木糖添加量對褐色酸奶品質(zhì)的影響如表2所示。雖然酸奶色度值隨著木糖添加的增加而上升,但是當木糖含量超過4%時,反應(yīng)底物濃度不再是抑制美拉德反應(yīng)進行的主要因素,酸奶色度值上升速度明顯減緩。與色度值變化相反的是,當木糖含量超過4%時,酸奶的pH值大幅度上升。尤其是木糖含量超過8%時,pH增加的過高,使得蛋白無法凝乳形成凝膠,酸奶為初始原料乳狀態(tài)。持水率反映的是酸奶蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)對水的保持能力[8]。木糖添加量為2%、4%和6%時,酸奶持水率分別是56.33%、59.59%和51.77%,說明木糖添加量為4%時,酸奶的凝膠強度最強。綜上所述,當木糖添加量為4%時,能夠與酸奶中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生適量的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,pH適中,使得酸奶凝膠強度最高。所以,木糖添加量為4%時,酸奶的品質(zhì)最好,這與感官評分結(jié)果一致。

表2 木糖添加量對褐色酸奶品質(zhì)的影響

2.3 褐變溫度對酸奶品質(zhì)的影響

褐變溫度對酸奶品質(zhì)的影響如表3所示。隨著褐變溫度的上升,褐色酸奶的色度值和pH值顯著增加,而持水率則是呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。當溫度為95 ℃時,感官評分最高。這是因為反應(yīng)溫度為95 ℃時色度值僅次于100 ℃,樣品在外觀色澤上具有吸引力,而溫度超過95 ℃時,酸奶持水率開始下降,凝膠強度變差,口感變粗糙,并且pH值較高,酸度不適宜,在組織結(jié)構(gòu)和風味口感兩個方面的不足,導(dǎo)致100 ℃樣品感官評分反而下降。由于溫度升高能夠加快褐變的反應(yīng)速率,節(jié)省大量的時間,但溫度過高會對樣品的組織結(jié)構(gòu)和風味產(chǎn)生負面影響。綜上所述,褐變溫度選擇95 ℃較為合適。

表3 褐變溫度對褐色酸奶品質(zhì)的影響

2.4 褐變時間對酸奶品質(zhì)的影響

褐變時間對褐色酸奶品質(zhì)的影響如表4所示。隨著褐變時間的延長,褐色酸奶的色度值從14.84顯著增加至23.73,色澤吸引力逐漸增加;pH值從4.21顯著增加至4.83,酸奶酸度逐漸上升;持水率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在40 min時持水率達到最高值64.61%,此時酸奶爽滑度和濃稠度達到最佳。再結(jié)合滋味與香氣、整體接受性等評分,使得褐變時間為30 min和40 min時,酸奶的感官評分最高。這說明酸奶適宜的褐變時間為30～40 min。由于褐變時間不足會導(dǎo)致樣品黃褐色澤較淺,所以綜合組織狀態(tài)和感官評價,木糖褐色酸奶的最佳褐變時間為40 min。

表4 褐變時間對酸奶品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

選用木糖作為酸奶美拉德反應(yīng)的還原糖,具有反應(yīng)速度快,呈色時間短,黃褐顏色更加明亮的特點。這將縮短褐色酸奶在生產(chǎn)時達到所需褐色度的高溫蒸煮時間,從而有利于降低有害物質(zhì)生成的風險,提高酸奶安全性能。所以,本文開發(fā)了一款營養(yǎng)豐富、口味獨特、安全健康的木糖褐色酸奶,其最適美拉德反應(yīng)條件為:木糖添加量為4%、褐變溫度95 ℃,褐變時間40 min。本文豐富了褐色酸奶還原糖種類的選擇,對于抑制褐色酸奶生產(chǎn)過程中有害物質(zhì)的生成提供了一種解決思路。