牛乳的過氧化物酶處理與凝固型酸奶品質的變化*

溫研，趙新淮

(乳品科學教育部重點實驗室，東北農業大學，黑龍江 哈 爾濱，150030)

牛乳的過氧化物酶處理與凝固型酸奶品質的變化*

溫研，趙新淮

(乳品科學教育部重點實驗室，東北農業大學，黑龍江 哈 爾濱，150030)

利 用辣根過氧化物酶和阿魏酸處理牛乳并制備凝固型酸奶，采用質構儀和流變儀分別對不同酸奶樣品的質構和流變特性進行對比研究。研究結果表明，辣根過氧化物酶、阿魏酸和明膠的添加對酸奶樣品的主要成分組成沒有影響，但對酸奶質構和流變特性的影響較大。與對照樣相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶酸奶樣品的硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率分別降低12.02%、6.28%和3.41%。同時，酸奶的表觀黏度、觸變性和粘彈性也都增加，增幅最大者為添加明膠酸奶樣品，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶樣品，增幅最小的是添加酶的酸奶樣品。研究結果顯示利用辣根過氧化物酶、阿魏酸處理牛乳可以改善凝固型酸奶的品質。

辣 根過氧化物酶，阿魏酸，明膠，凝固型酸奶，品質

酸奶以它特有的營養價值和風味受到消費者的喜愛。凝固型酸奶在生產、貯藏和運輸過程中存在一些品質問題。Szczesniak指出，凝膠脆弱導致的組織狀態破壞、乳清析出，失去商品性，是凝固型酸奶的重要品質缺陷［1］。

為提高酸奶品質，研究人員已對各種影響因素進行了廣泛的研究，包括牛乳組成［2－5］、發酵劑［6－7］以及加工處理方法［8－10］。除此之外，還通過其他方式改善酸奶品質。如Manfred Huss利用轉谷氨酰胺酶交聯乳蛋白，使酸奶凝膠結構更加緊密，增加酸奶的硬度和黏度，減少酸奶的乳清的析出［11］。本研究則利用辣根過氧化物酶和阿魏酸處理牛乳，通過對比研究確認此類處理對凝固型酸奶的質構特性和流變學性質的影響行為，以尋求解決凝固型酸奶品質缺陷問題的新途徑。

1 材料與設備

1.1 主要材料

新鮮全脂牛乳(購自本地奶牛場);直投式發酵劑(羅地亞公司，法國);辣根過氧化物酶(上海國源生物技術有限公司);阿魏酸(國藥集團化學試劑有限公司);明膠(山東沂水鑫立制膠廠);其他所用試劑均為分析純，所用水為蒸餾水。

1.2 主要設備

MAL1038384型旋轉流變儀(英國馬爾文公司);物性測定儀(Texture Analyzer TA.XT-PLUS，英國Stable Micro Systems);AL204型分析天平(梅特勒-托利多儀器中國有限公司);HZQ-F160型全溫振蕩培養箱(哈爾濱東聯電子技術開發有限公司);DELTA 320型精密pH計(梅特勒-托利多中國有限公司);YH-4BS型遠紅外恒溫干燥箱(天津市中環實驗電爐有限公司);DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋(天津市泰斯特儀器有限公司)。

2 試驗方法

2.1 原料乳的處理

2.1.1 對照樣原料牛乳的處理

新鮮牛乳在95℃下加熱5 min進行巴氏殺菌，冷卻后用NaOH將牛乳的pH值調至9.5，100 mL牛乳在37℃條件下放置4 h，于85℃水浴鍋中10 min，冷卻后將牛乳pH值調回至6.6。

2.1.2 全脂牛乳中添加酶反應

前處理條件同2.1.1，100 mL牛乳中加入645 U/g蛋白的辣根過氧化物酶、質量分數為3%的過氧化氫1 mL，在 37℃ 條件下反應 4 h，85℃ 滅酶 10 min［12］，冷卻后將牛乳 pH 值調回至6.6。

2.1.3 全脂牛乳中添加酶和阿魏酸的反應

前處理條件同2.2.1，100 mL牛乳中加入252 U/g蛋白的辣根過氧化物酶、質量分數為3%的過氧化氫1 mL以及6 mmol/L的阿魏酸，在37℃條件下反應4 h，85℃滅酶10 min，冷卻后將牛乳pH值調回至6.6。

2.1.4 全脂牛乳中添加明膠

前面處理同2.2.1，將牛乳的pH值調回至6.6后，向乳中加質量濃度為0.2%的明膠［13］。

2.2 凝固型全脂酸奶生產工藝流程

將處理后的全脂牛乳預熱至55℃，加入質量濃度為6%的砂糖，充分攪拌至全部溶解，然后進行均質處理(60 ～70℃，20 MPa)，90℃殺菌 5 min，冷卻到42℃，接種發酵劑，混勻，將樣品分裝后放入42℃培養箱內發酵5～6 h，凝固后取出立即放入4℃冰箱保存，36 h后進行樣品的測定分析［15］。

2.3 凝固型全脂酸奶的相關分析

2.3.1 凝固型全脂酸奶的理化分析

2.3.1.1 主要成分

(1)蛋白質含量:凱氏定氮法［16］。

(2) 脂肪含量:蓋勃氏法［17］。

(3) 固形物含量:重量法［18］。

2.3.1.2 發酵過程中凝固型全脂酸奶pH值和酸度

(1)pH:用pH計測定。

(2)滴定酸度取10 mL樣品，用20 mL蒸餾水將其稀釋，加入2～3滴1%的酚酞，用0.1 mol/L NaOH標準溶液滴定，用吉爾涅耳度(°T)表示［19］。

2.3.1.3 質構分析

選用A/BE探頭(直徑35 mm的壓力盤)，參數的設置為:下降速度與測試速度為1.0 mm/s，提升速度為10.0 mm/s，測試深度為30.0 mm/s。記錄整個過程所需的應力。探入過程中的最大峰值為硬度，探頭回縮過程中的負峰值為內聚性，曲線負值區域的面積代表黏度［20］。

2.3.1.4 乳清析出率

酸奶發酵完畢后，在25℃、640×g條件下離心10 min［21］。乳清析出率計算公式如下:

2.3.1.5 流變學特性

(1)表觀黏度與剪切速率關系曲線

測試前所有酸奶樣品在室溫下放置15 min，測試選用夾具為平板(直徑60 mm)，測試間距為500 μm，剪切速率的范圍為0.01～100 s－1，取30個點進行測試。

(2)觸變性

測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，將待測樣品放在測試盤上，在高剪切力(500 s－1)的剪切速率下預剪切60 s，然后平衡300 s，再進行觸變性的測定，測定參數條件如下:第1階段剪切速率從0.1 s－1升至100 s－1，測試時間為1 800 s;第2階段剪切速率恒定為100 s－1，測試時間為180 s;第3階段剪切速率從100 s－1降至 0.1 s－1，測試時間為 1 800 s［22］。

(3)黏彈性

振幅掃描:測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，測定參數條件如下:應變范圍為0.01% ～10%，在頻率為1 Hz的條件下進行振幅掃描。

頻率掃描:測試夾具和間距同2.3.1.5(1)，用振幅掃描試驗確定出的最優應變值進行頻率掃描測試，頻率范圍為0.1 ～10 Hz。

2.4 數據統計分析

采用Excel 2003軟件和SPSS 13.0軟件對試驗數據進行統計分析(α=0.05)，其中每組試驗重復3次。

3 結果與討論

3.1 凝固型全脂酸奶主要成分分析

測定成熟36 h的凝固型全脂酸奶的主要成分，結果如表1，可見各組酸奶樣品的組成差異不顯著。

表1 凝固型全脂酸奶樣品的主要組成

3.2 發酵過程中pH值和滴定酸度的變化

由表2數據可以看出隨著發酵時間的增加，樣品的pH逐漸減小、滴定酸度逐漸增大。并且，在同一時間下，4種酸奶樣品pH值和滴定酸度值差異均不顯著。

表2 發酵過程中全脂乳酸奶樣品的pH和滴定酸度變化

3.3 凝固型全脂酸奶的質構

對4種凝固型全脂酸奶的質構進行測定，由表3所示的結果可見:牛乳中添加明膠、辣根過氧化物酶和阿魏酸后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率降低，而內聚性的變化不明顯。與對照樣酸奶相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶樣品，其硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，其黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而其乳清析出率分別降低12.02%、6.28%和3.41%。以上結果表明，明膠的添加對凝固型酸奶質構的影響最大;由于添加辣根過氧化物酶交聯乳蛋白質，聚集形成大分子物質，導致蛋白質網狀結構更加緊密［23］，因此也改善酸奶的品質;而添加辣根過氧化物酶和阿魏酸，由于阿魏酸可以交聯酪蛋白分子，形成更多的聚合物［24］，乳蛋白的聚集程度更大，酸奶品質改善更加明顯。

表3 凝固型全脂酸奶樣品的TPA測定結果

3.4 凝固型全脂酸奶表觀黏度與剪切速率曲線

在0.1～100 s－1的剪切速率下，得到的酸奶表觀黏度與剪切速率關系曲線如圖1。隨著剪切速率的增加，4種凝固型酸奶的表觀黏度均逐漸減小(剪切稀釋)，幾種酸奶樣品剪切變稀的程度差別不大。牛乳中添加明膠的酸奶樣品表觀黏度最大，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶樣品，再次是添加酶的酸奶樣品，對照樣酸奶樣品的表觀黏度最小。辣根過氧化物酶作用于乳蛋白，形成了大分子物質導致酸奶的表觀黏度增大。而在阿魏酸存在下，辣根過氧化物酶對乳蛋白分子的作用更加明顯，所以酸奶的表觀黏度更大。

圖1 凝固型全脂酸奶樣品的表觀黏度與剪切速率曲線

3.5 凝固型全脂酸奶觸變性測定結果

在0.1～100 s－1的剪切速率下，對4種凝固型全脂酸奶樣品的觸變性進行測定，結果如圖2所示。觸變環面積由大到小依次為:添加明膠的酸奶、添加酶和阿魏酸的酸奶、添加酶的酸奶、對照樣。觸變環面積越大則表明觸變性越強，反之越弱［25］。故添加明膠的酸奶的觸變性略大于添加酶和阿魏酸的酸奶，而添加酶的酸奶和對照樣的觸變性較小。辣根過氧化物酶處理牛乳后，由于乳蛋白質的聚集使酸奶的內部結構變得緊密，故觸變性較強;而另有阿魏酸添加時，乳蛋白質的聚集作用更大，酸奶結構更加致密，觸變性更強。

圖2 凝固型全脂酸奶樣品的觸變環

3.6 凝固型全脂酸奶黏彈性測定結果

在0.1～10 Hz的頻率范圍內測定凝固型全脂酸奶的黏彈性，結果如圖3。隨著頻率的增大，幾種酸奶的黏性模量和彈性模量均增加。黏性模量由大到小的順序為:添加明膠的酸奶樣品、添加酶和阿魏酸的酸奶樣品、添加酶的酸奶樣品、對照樣品。彈性模量的大小規律也如此。添加辣根過氧化物酶、阿魏酸等導致酸奶樣品黏彈性變化，仍然它們導致的乳蛋白聚集有關。

圖3 凝固型全脂酸奶樣品的黏性模量(A)和彈性模量(B)

4 結論

(1)利用辣根過氧化物酶、阿魏酸處理牛乳，對凝固型酸奶樣品的主要成分組成沒有影響。在發酵過程中，樣品的pH值從最初的6.38降至4.5，滴定酸度也隨著發酵時間的增加而增大。

(2)牛乳中添加明膠，或添加辣根過氧化物酶和阿魏酸處理后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率有所降低，而內聚性并無明顯變化。與對照樣相比，添加明膠、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶樣品的硬度分別增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分別增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率則分別降低12.02%、6.28%和3.41%。

(3)流變學分析結果表明，表觀黏度、黏彈性和觸變性由大到小的順序均為:添加明膠酸奶樣品＞添加酶和阿魏酸酸奶樣品＞添加酶酸奶樣品＞對照樣。

(4)牛乳通過辣根過氧化物酶、阿魏酸的處理后，可以改善凝固型酸奶的品質。

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Treatment of Bovine Milk by Horseradish Peroxidase and Its Impact on the Quality of Set-yoghurt

Wen Yan，Zhao Xin-huai
(Key Laboratory of Dairy Science，Ministry of Education，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China)

Bovine milk was treated with horseradish peroxidase or/and ferulic acid，and used to prepare set-yoghurt.The textural and rheological properties of the yoghurt samples prepared were measured with Texture Profile Analyzer and Rheometer and compared to that of control.The results showed that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid did not impact the main compositions of the yoghurt samples，but clear influence on the texture and rheology.Compared to that of control，the hardness or the adhesiveness of the yoghurt samples with gelatin addition，horseradish peroxidase treatment，or horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment had an increase of 38.03，34.07 and 17.08%，or 45.13，40.85 and 28.36%，respectively，while the syneresis of these samples had a decrease of 12.02，6.28 and 3.41%，respectively.Also，the apparent viscosities，thixotropy and viscoelastic behaviors of these samples were in the order of the yoghurt with gelatin addition，the yoghurt with horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment，the yoghurt samples with horseradish peroxidase treatment，control.Our results stated that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid had a beneficial effect on the quality of set-yoghurt prepared.

Horseradish peroxidase，ferulic acid，gelatin，set-yoghurt，quality

碩士研究生(趙新淮教授為通訊作者)。

*黑龍江省高等學校科技創新團隊建設計劃項目(2010td11)和東北農業大學創新團隊發展計劃資助項目(CXT007－1－1)

2010－10－13