一種褐色益生菌乳飲料的研制

徐致遠，吳 艷，郭本恒，*，周凌華，王蔭榆，艾連中

(1.光明乳業股份有限公司技術中心，上海200072;2.上海交通大學農業與生物學院，上海200240)

一種褐色益生菌乳飲料的研制

徐致遠1，吳 艷2，郭本恒1，*，周凌華1，王蔭榆1，艾連中1

(1.光明乳業股份有限公司技術中心，上海200072;2.上海交通大學農業與生物學院，上海200240)

以脫脂牛奶與果葡糖漿為原料，經熱處理發生美拉德反應，再通過干酪乳桿菌長時間發酵，與白砂糖、果膠、水混合制得一種養樂多風味的褐色益生菌乳飲料。通過對果膠用量、水質硬度以及熱處理時間的優化，開發出一種風味濃郁、穩定性優的褐色益生菌乳飲料，優化參數為:果膠添加量2.5‰、熱處理時間90min、水質硬度0。

美拉德反應，乳飲料，果膠，水硬度，粒徑

Abstract:A yakult flavored and brown milk drink with probiotic using skim milk and fructose syrup as materials was developed by maillard reaction，fermentation by Lactobaci//us casei，and mixing with sugar，pectin and water.The product with rich flavor and good stability was obtained by optimization of product process parameters.The optimal parameters obtained by orthogonal experiments were:pectin content 2.5‰，heat treatment time 90min and water hardness 0.

Key words:maillard reaction;milk drink;pectin;water hardness;particle diameter

養樂多風味益生菌乳飲料是先將脫脂牛奶與葡萄糖或果糖長時間高溫處理發生美拉德反應，再采用干酪乳桿菌Lactobacillus casei長時間發酵，然后與殺菌后的白砂糖、增稠劑水溶液配比后，調酸、均質、冷卻、灌裝等工藝制成的清爽可口，風味獨特的乳飲料［1－2］。該風味飲料由于需要發生導致褐變的美拉德反應以形成獨特的風味，又稱褐色乳酸菌飲料［1］。目前在日本、美國、韓國以及臺灣地區，工業化產品較多，尤以養樂多為代表，在臺灣地區該類型產品幾乎與酸奶市場份額相當，國內目前該類型產品的產量逐年攀升，養樂多、味全、蒙牛等公司都先后推出自己的褐色乳飲料，可以預見其良好的市場前景。因該類型的乳飲料在生產過程中經過長時間高溫處理，蛋白質強烈變性，導致其終產品穩定性相對較差，本文使用色度儀分析熱處理時間對美拉德反應程度的影響，使用粒徑分析儀分析熱處理時間、果膠添加量、水質硬度三個因素對產品穩定性影響，最終得到了穩定性高、風味濃郁的養樂多風味褐色益生菌乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脫脂牛奶、白砂糖 光明乳業股份有限公司;HA果膠 美國CP Kelco公司;菌種Lactobacillus casei 37

丹麥丹尼斯克有限公司。

KA T25高速組織分散機 德國IKA公司;APV 1000型高壓均質機 丹麥APV公司;pHS－25數顯pH計 上海理達儀器廠;粒徑分析儀Hydro2000 Mu

法國maxell公司;SD－9011色度儀 南京艾賽特科技發展有限公司;303A－2電熱恒溫培養箱、恒溫水浴鍋 山東省龍口市電爐制造廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 發酵乳的制備［2－3］果葡糖漿添加量通常占總量10%(W/W)，即脫脂牛奶與果葡糖漿比為9∶1。

脫脂牛奶、果葡糖漿→預熱至65℃→高溫殺菌(95℃，30～150min)→冷卻至37℃→添加菌種Lactobacillus casei 37(0.05DCU/L)→恒溫培養(37℃，72h)→冷卻至4～10℃

1.2.2 褐色乳飲料的制備［1，4］褐變乳飲料受口感要求與國家標準的限制，蛋白質指標≥1.0%，添加的發酵基料的量根據基料蛋白質量而定，其糖度13%～14%，pH3.7～3.8。

白砂糖+果膠→70～80℃水溶解→高速攪拌(20～30min)→殺菌(95℃，5min)→冷卻至20～30℃→添加發酵基料→攪拌(10～15min)→調酸(pH3.7～3.8)→均質(20～30℃，20MPa)→灌裝(10～20℃)→入庫冷藏(4～6℃)

1.2.3 美拉德反應程度測定 美拉德反應又稱非酶褐變反應，產物呈黃褐色，是食品香味的主要來源之一。本文使用色度儀測量樣品的B值，即黃藍色值。樣品B值越高，黃藍色越深，美拉德反應相對越充分，風味越濃郁。

1.2.4 穩定性分析 激光衍射粒度分析:顆粒在激光束的照射下，其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關系，而散射光隨角度的增加呈對數規律衰減，通過接受和測量散射光的能量分布就可以得出顆粒的粒度分布特征［5－6］。酪蛋白顆粒直徑在 0.1μm，當酪蛋白的穩定性降低時，就會發生聚集沉淀使粒徑增加，粒徑越大，穩定性越差，通常粒徑超過2μm時，產品容易不穩定。本實驗通過比較樣品的D(0.9)值，即90%粒徑的上限值比較樣品的穩定性。

粒徑分析儀參數設置:遮光度11.1，分析模式:通用球形，分散溶劑:水。

1.3 數據分析與處理

使用正交實驗設計極差分析。

2 結果與討論

2.1 加熱時間對色度影響

美拉德反應又名非酶褐變反應，是氨基化合物和還原糖或其他羰基化合物之間發生的反應，包括縮合、脫水、降解、裂解、聚合等一系列反應，反應生成的羧酸類、酮類、吡喃、吡嗪、吡咯、吡啶等化合物，是食品香味的主要來源之一［7］。褐變益生菌乳飲料獨特的風味即是由脫脂奶中蛋白質與果糖等其他羰基化合物之間發生美拉德反應產生的，而反應的程度與產品的顏色直接相關，即顏色越深美拉德反應程度越高，風味越濃郁。實際生產中長時間熱處理溫度通常在90～95℃，本實驗在脫脂牛奶與果葡糖漿9∶1 比例，95℃ 下，分別保溫處理 30、60、90、120、150min，通過測量樣品色度黃藍值B比較其美拉德反應相對程度，以確定加熱時間對美拉德反應的影響，見圖1。

圖1 熱處理時間對色度B值的影響

圖1可知，95℃保溫處理，加熱時間從30min延長到90min過程中，樣品色度 B值呈線性增加，90min時色度B值達17.98，延長到120min時色度B值為18.38，繼續延長到150min時色度B值18.52。綜合可知，熱處理時間90min為一臨界點，加熱時間自30min至90min隨時間增加，美拉德反應程度增加明顯，而加熱時間自90min到150min，美拉德反應程度增加并不顯著，考慮到熱處理時間越長，能耗越高，從提高美拉德反應程度以增強產品風味角度出發，95℃熱處理90min即可。

2.2 果膠添加量對穩定性的影響

酸性乳飲料的低pH環境下，高甲氧基果膠與酪蛋白所帶正電荷發生靜電作用，使酪蛋白膠束顆粒得以穩定地分散，且增黏作用較小，使產品具有怡人的清爽口感從而極大提高酸性乳飲料的穩定性，因此褐色乳飲料中通常使用高甲氧基果膠作為唯一的增稠劑［8］。粒徑反映了飲品中顆粒直徑的大小，產品的穩定性與粒徑呈反比，即粒徑越大產品越不穩定，通常來看，產品粒徑如在2μm以上出現峰值則會極易出現沉淀分層等現象。

本實驗使用粒徑分析儀測定蛋白質1.0%，水硬度0，pH3.75時果膠添加量分別為 1.5‰、2.0‰、2.5‰、3‰、3.5‰時產品的粒徑，結果見圖2。

圖2 果膠添加量對粒徑的影響

從圖2可知，0.1～0.2μm之間的峰對應為酪蛋白分子。果膠添加量在1.5‰時，其第二峰出現在3.7μm，且相對其他添加量該峰所占比例最高，即穩定性最差;果膠添加量在1.5‰～3.0‰之間時，隨果膠添加量增加，樣品平均粒徑逐漸減小，但果膠添加量繼續增加到3.5‰，平均粒徑不降反增，其粒徑分布曲線與添加量為2.0‰時基本相同。綜合上圖可知，果膠添加量在2.5‰與3.0‰時，產品穩定性良好，因此，果膠適宜用量為2.0‰～3.0‰。

2.3 水硬度對穩定性的影響

在酸化過程中，酪蛋白微粒被高甲氧基果膠分子包圍，從而使酪蛋白顆粒表面帶上均一的負電荷，通過靜電排斥作用使蛋白質顆粒繼續保持懸浮狀態［9］。水硬度過高會影響產品粒徑，一方面在溶膠過程中其中的鈣鎂離子所帶正電荷與果膠所帶負電荷吸引，導致果膠用量增加甚至出現絮凝現象，另一方面鈣離子可能與酪蛋白結合形成沉淀。本實驗在蛋白質1.0%、果膠添加量2.5‰、硬度分別為0、20、40、60、80ppm時檢測樣品的粒徑，結果見圖3。

圖3 不同水硬度對粒徑的影響

從圖3可知，水硬度為0時，粒徑分布圖上第二峰位置小于2μm，水硬度在20～80之間時，隨硬度增加粒徑逐漸增大，且第二峰都出現在3μm以上。可知硬度對樣品粒徑的影響極大，為減小樣品粒徑以保持良好的穩定性，使用螯合劑降低水的硬度十分重要。

2.4 正交實驗分析三因素對產品穩定性影響

發酵乳飲料中，正常狀態下酪蛋白分子均一分布在體系中，高強度的熱處理使蛋白質分子結構發生變化，進而影響體系穩定性;之前實驗證明，果膠添加量與水硬度影響對樣品的穩定性有顯著影響。褐變乳飲料的穩定性至關重要，以樣品的粒徑D(0.9)，即90%的粒徑上限為研究對象，考察果膠添加量、熱處理時間與水硬度對褐變乳飲料穩定性的影響。通過正交實驗設計，實驗因素水平見表1，實驗結果見表2。

表1 L9(34)正交實驗因素水平表

由表2可知，果膠的添加量、熱處理時間、水硬度均對樣品的粒徑有影響，由極差分析可知，果膠的添加量在三個因素中影響最大，水的硬度影響其次，其影響程度與果膠添加量較為接近，熱處理時間對樣品的粒徑影響最小。由表2最佳工藝條件為A2B1C1，但通過表2比較得A2與A3對應的K值K2與K3非常接近，即果膠添加量為2.5‰與3.0‰對粒徑影響微小，考慮到成本因素，選用A2。通過表2知，熱處理時間的B1與B2的K值K1與K2十分接近，即熱處理時間60min與90min對產品粒徑影響接近，考慮到2.1實驗結果，熱處理90min時美拉德反應較為充分，選取B2為最佳值。在表2基礎上優化后的最佳組合為A2B2C1，即果膠添加量2.5‰，熱處理時間90min，使用水硬度為0。

表2 L9(34)正交實驗結果

3 結論

3.1 使用95℃保溫熱處理，90min即可使脫脂牛奶與果葡糖漿組成的體系發生較充分的美拉德反應。

3.2 使褐色益生菌乳飲料保持良好穩定性的果膠適宜用量為2.0‰～3.0‰。

3.3 水的硬度對以果膠為穩定劑的褐色益生菌乳飲料穩定性影響較大，使用螯合劑降低水硬度十分重要。

3.4 綜合正交實驗結果及單因素實驗結果表明，果膠添加量2.5‰，基料熱處理時間90min，水硬度為0這一組合條件最佳，該條件下褐色益生菌乳飲料體系穩定，風味濃郁。

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Research and preparation of a brown milk drink with probiotic

XU Zhi－yuan1，WU Yan2，GUO Ben－heng1，*，ZHOU Ling－hua1，WANG Yin－yu1，AI Lian－zhong1
(1.Technical Center，Bright Dairy ＆ Food Co.，Ltd.，Shanghai 200072，China;2.School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China)

TS252.54

B

1002－0306(2010)08－0242－03

2009－10－09 *通訊聯系人

徐致遠(1980－)，男，碩士，研究方向:乳品科學與技術。

上海科技人才計劃(08QB14003);上海博士后基金(08R214207)。