A2β-酪蛋白乳酸菌飲料穩(wěn)定性研究

近年來，中國乳酸菌飲料市場高速發(fā)展，乳酸菌飲料被定位為中高端飲品，具備營養(yǎng)健康的概念屬性，符合人們消費升級的需求。最早生產乳酸菌飲料的企業(yè)是日本的養(yǎng)樂多，在2001年前后進入中國；后期，伊利、蒙牛、光明等國內大品牌乳酸菌飲料產品紛紛進入市場，憑借渠道優(yōu)勢，占有了大量的市場份額?，F(xiàn)階段乳酸菌飲料的市場競爭非常激烈，為提高產品營養(yǎng)價值，增加市場競爭力，本研項目以A2β-酪蛋白牛奶為原料，通過乳酸菌發(fā)酵制得發(fā)酵基料，后再經過調配制得乳酸菌飲料產品。使用A2β-酪蛋白牛奶的優(yōu)勢在于該蛋白更容易被消化吸收，可以緩解因A1β-酪蛋白引起的牛奶過敏、乳糖不耐等狀況。但也存在一定的劣勢，這是因為由A2β-酪蛋白制得的酸奶基料粘度不如由A1β-酪蛋白制得的酸奶黏性高，酸奶結構更易被破壞，網狀結構更稀疏，持水力不如A1β-酪蛋白酸奶基料。發(fā)酵基料的質量直接關系著乳酸菌飲料產品的穩(wěn)定性。本文以A2β-酪蛋白乳酸菌飲料的蛋白質含量、均質壓力、pH值、復配穩(wěn)定體系為研究對象，以離心沉淀率和感官分析為評價指標。所涉及的結論希望能對乳酸菌飲料的新產品開發(fā)、原料選擇以及工藝參數的設定等提供重要的理論指導。

一、材料與方法

1.材料。A2β-酪蛋白生牛乳：哈爾濱完達山乳業(yè)股份有限公司；白砂糖：北方銀霞；食用葡萄糖：益海嘉里；實驗用發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌）：杜邦；柑橘纖維：兄弟；羧甲基纖維素鈉（CMC）：重慶力宏；果膠：杜邦；檸檬酸鈉：濰坊英軒實業(yè)有限公司；乳酸：金丹等。

2.儀器與設備。FA2004電子天平：上海浦春計量儀器有限公司；FA25高剪切分散乳化機：上海弗魯克科技發(fā)展有限公司；RH250-70高壓均質機：上海申鹿均質機有限公司；恒溫培養(yǎng)箱：上海浦東榮豐科學儀器有限公司；DV3T粘度儀：美國Brookfield 公司；FE28pH計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；離心機TDL80-2B：上海安亭科學儀器廠；燒杯、稱量勺、溫度計等。

3.試驗方法。（1）發(fā)酵基料的制備。A2β-酪蛋白生牛乳加熱進行均質（溫度55℃-60 ℃，壓力180bar-200 bar ）、殺菌（溫度90℃-95℃，時間300s），殺菌后降溫至41℃-43 ℃，添加發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌），0.2DCU/kg進行發(fā)酵，發(fā)酵至pH為4.4，破乳降溫至10℃停止發(fā)酵。

（2）殺菌型乳酸菌飲料的制備。將純凈水加熱至70℃-75℃，啟動高剪切分散乳化機，緩慢加入白砂糖、羧甲基纖維素鈉（CMC），持續(xù)20min待完全溶解，降溫至20℃以下與發(fā)酵基料混合均勻；乳酸用20倍純凈水稀釋后慢加入至料液中，最后進行定容、均質、殺菌、灌裝。

（3）乳酸菌飲料的沉淀率測定。將制備的乳酸菌飲料樣品倒入離心管中，定量為10mL，以4 000 r/min的速度對產品離心20 min，待離心機停止后取出離心管并緩慢倒出上清液，然后將離心管倒置10min后測量離心管底部沉淀量，離心沉淀率公式為：

離心沉淀量（%）=（處理后管的質量－處理前空管的質量）/樣品質量×100%  

（4）穩(wěn)定體系的構建研究。殺菌型乳酸菌飲料是一種不穩(wěn)定的多相體系，包含發(fā)酵、酸化、殺菌等過程，穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)沉淀、分層、渾濁、析水等現(xiàn)象，嚴重影響產品質量和外觀。根據前期的試驗積累，選擇柑橘纖維、羧甲基纖維素鈉（CMC）、果膠、檸檬酸鈉復配做為殺菌型乳酸菌飲料的穩(wěn)定體系，進行4因素3水平正交實驗，通過正交實驗確定最佳穩(wěn)定體系配比，試驗因素水平如表1所示，通過保質期內感官評定進行評判。

表1殺菌型乳酸菌飲料穩(wěn)定體系正交實驗因素及水平

（5）感官分析。通過觀察產品的組織狀態(tài)并品嘗其口感，由15人組成感官分析品評小組，測評析水量、沉淀量、清爽度、風味釋放性等。感官分析滿分為10分，感官評價標準見表2。

表2 殺菌型乳酸菌飲料穩(wěn)定體系正交實驗感官分析評定標準

二、結果與分析

1.蛋白質含量對產品穩(wěn)定性的影響。蛋白質是滅菌型乳酸菌飲料的核心營養(yǎng)元素，也影響著產品穩(wěn)定性。配方設計為：羧甲基纖維素鈉（CMC）添加量為0.6%，產品pH 值調整為 3.8 ，均質壓力為200bar，制備蛋白質含量為0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1 %、1.2%的殺菌型乳酸菌飲料樣品，對其進行沉淀率測定。隨著蛋白質含量的增加，飲料體系的離心沉淀率逐漸上升，說明產品穩(wěn)定性變差。蛋白質含量對殺菌型乳酸菌飲料的穩(wěn)定性有著重要的影響，這是因為在基料發(fā)酵過程中乳清蛋白和酪蛋白復合體會隨著乳酸的產生變得越來越不穩(wěn)定，當體系內的pH值達到酪蛋白的等電點時，酪蛋白膠粒開始聚集，分子團變大，蛋白質逐漸失去穩(wěn)定性。在后續(xù)步驟的酸化和殺菌過程，蛋白質會更加不穩(wěn)定，形成變性和沉淀。根據國標最低蛋白質含量要求≥0.7%，確定蛋白質含量為0.7g/100g。

2.pH 值對產品穩(wěn)定性的影響。pH值決定產品的酸甜口味，也決定產品的穩(wěn)定性。配方設計為：羧甲基纖維素鈉（CMC）添加量為0.6%，產品蛋白質含量設定為0.7%，均質壓力為200bar，通過添加有機酸乳酸來調節(jié)產品的pH，調整殺菌型乳酸菌飲料的pH值為3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3，進行實驗，冷藏3 d后測其離心率，對其進行沉淀率測定。隨著pH的變化，飲料體系的離心沉淀率也發(fā)生變化。隨著pH值降低，產品的沉淀率逐漸降低，在pH達到3.8時沉底量最低，確定最佳pH為3.8。這是因為產品在酸化過程中，酪蛋白膠體離子被破壞，而穩(wěn)定體系在合適的pH條件下能與酪蛋白所帶正電荷發(fā)生靜電作用，形成親水性復合物，避免顆粒間的聚合作用，使酪蛋白膠束顆粒得以穩(wěn)定分散。

3.均質壓力對產品穩(wěn)定性的影響。均質工藝是一個細化過程，對殺菌型乳酸菌飲料的穩(wěn)定性有很大的影響。配方設計為：羧甲基纖維素鈉（CMC）添加量為0.6%，產品蛋白質含量設定為0.7%，產品pH值調整為3.8 ，調整殺菌型乳酸菌飲料均質壓力設定為100bar、120bar、140bar、160bar、180bar、200bar、220bar、240bar、260bar、280bar、300bar，冷藏3d后測其離心率，對其進行沉淀率測定。隨著均質壓力的升高，產品離心沉淀率逐漸降低，當壓力高于240bar時，飲料體系的離心沉淀率逐漸上升,確定最佳均質壓力為240bar。根據斯托克斯定律，蛋白質分子的沉降速度與其粒子半徑成正比，在均質過程中，均質壓力過小，形成的蛋白質顆粒就越大，越容易形成沉淀；均質壓力越大，蛋白質分子半徑越小，其沉降速度越慢，溶液體系越穩(wěn)定。而均質壓力過大時形成的蛋白質粒徑太小，一方面會導致分子布朗運動加快，碰撞頻率增加；另一方面會造成表面電荷減少，電荷排斥作用降低，蛋白質容易聚集，產品穩(wěn)定性下降。

4.穩(wěn)定體系正交實驗結果。穩(wěn)定體系是殺菌型乳酸菌飲料維持質量穩(wěn)定的關鍵要素。配方設計為：蛋白質含量設定為0.7%，產品pH值調整為3.8，均質壓力設定為240bar，穩(wěn)定體系根據正交試驗進行復配組合。殺菌型乳酸菌飲料常溫存放6個月，通過感官評定對其進行綜合評分，從表3可以看出試驗方案7的評分最高，穩(wěn)定體系組合為：1.5‰柑橘纖維、1.0‰羧甲基纖維素鈉、2.0‰果膠、0.5‰檸檬酸鈉，正交實驗得到的組合為：1.5‰柑橘纖維、3.0‰羧甲基纖維素鈉、2.0‰果膠、0.5‰檸檬酸鈉。對以上兩組方案進行比對驗證，兩組方案的產品在保質期內的析水量和沉淀率均得到有效控制，但試驗方案7的產品明顯比正交實驗得到的組合方案的產品口感清爽，風味釋放性好，所以在保證產品質量穩(wěn)定的前提下，選擇口感風味更優(yōu)的方案。

表3殺菌型乳酸菌飲料穩(wěn)定體系正交實驗結果

三、結論

  殺菌型乳酸菌飲料是一種多相不穩(wěn)定體系，保質期內容易出現(xiàn)沉淀、析水等現(xiàn)象。要想維持產品質量穩(wěn)定，就需要將配方與工藝緊密結合。本實驗以A2β-酪蛋白牛奶為原料，包含發(fā)酵、調配、酸化、均質、殺菌等制作過程。為解決產品在保質期內易出現(xiàn)的沉淀、分層、析水等質量問題，對關鍵因素蛋白質含量、均質壓力、pH值和穩(wěn)定性體系的構建進行了研究。結果表明：產品蛋白質含量為0.7%，pH為3.8，加工過程均質壓力為240bar，將穩(wěn)定體系為1.5‰柑橘纖維、1.0‰羧甲基纖維素鈉、2.0‰果膠、0.5‰檸檬酸鈉進行復配，可使產品質量穩(wěn)定。

文章來源：  《中國食品》   http://12-baidu.cn/w/qt/29400.html