巴氏殺菌酸牛奶的研制

文∕李建磊 康志遠(yuǎn) 郭 慧 王 楠 王紅葉 朱素芳 朱 宏

（石家莊君樂(lè)寶乳業(yè)有限公司）

酸奶風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，備受消費(fèi)者青睞。但是原料奶的質(zhì)量問(wèn)題，生產(chǎn)、衛(wèi)生及包裝材料的質(zhì)量問(wèn)題，貯存中存在的問(wèn)題都會(huì)影響酸奶的貨架期[1]。酸奶保質(zhì)期一直是制約酸奶發(fā)展的重要問(wèn)題，加之運(yùn)輸、存儲(chǔ)和銷售均需冷鏈跟蹤，使得市場(chǎng)終端常出現(xiàn)酸度過(guò)高、漲包等一系列的質(zhì)量問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)常溫存放的巴氏殺菌酸牛奶尤為重要[2]。

在生產(chǎn)巴氏殺菌酸牛奶的過(guò)程中，如果采用后殺菌技術(shù)，常會(huì)出現(xiàn)粘度降低、乳清析出和風(fēng)味散失等現(xiàn)象，所以常選擇添加一些親水性膠體來(lái)彌補(bǔ)這些缺陷。添加變性淀粉、果膠、明膠和乳清蛋白的復(fù)配穩(wěn)定劑，瓊脂、卡拉膠或果膠和檸檬酸的復(fù)配穩(wěn)定劑等，所制得的酸奶組織狀態(tài)好、風(fēng)味佳，可以延長(zhǎng)酸奶的保質(zhì)期[3]。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

牛奶：君樂(lè)寶牧場(chǎng)；白糖：廣西南寧，符合國(guó)家一級(jí)白砂糖標(biāo)準(zhǔn)；乳清蛋白粉：Arla；變性淀粉：Tate&lyle；結(jié)冷膠：斯比凱可；卡拉膠：丹尼斯克；明膠：羅賽洛；瓊脂：立邦達(dá)；果膠：斯比凱可；菌種：丹尼斯克；羧甲基纖維素鈉：斯比凱可；均為食品級(jí)。

1.1.2 設(shè)備

XMTD水浴鍋：余姚市東方電工儀器廠；JRJ-300-I剪切乳化攪拌機(jī)：上海標(biāo)本模型廠；均質(zhì)機(jī)：GEA公司；TP17SE管式超高溫殺菌機(jī)：上海沃迪科技有限公司；PH-71電熱恒溫培養(yǎng)箱：天津泰斯特儀器有限公司；SPX-Ⅱ生化培養(yǎng)箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；DV-Ⅱ博力飛粘度測(cè)定儀：美國(guó)博力飛公司；高速離心機(jī)TD5M：湖南賽特湘儀離心機(jī)儀器有限公司；超凈工作臺(tái)：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；PH計(jì)：METTLER TOLEDO公司；天平：Sartorius公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

原奶→計(jì)量→調(diào)配→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷卻→巴氏殺菌→無(wú)菌灌裝。

1.2.2 原奶存放時(shí)間對(duì)產(chǎn)品持水性的影響

選取不同儲(chǔ)存時(shí)間6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，分別測(cè)定原奶及成品的持水力。

（1）原奶持水力

原奶殺菌后添加菌種發(fā)酵到70 °T時(shí)終止，測(cè)定持水力。

（2）成品持水力

原奶添加輔料及穩(wěn)定劑殺菌后添加菌種發(fā)酵到75 °T時(shí)終止，經(jīng)巴氏殺菌后測(cè)定持水力。

1.2.3 穩(wěn)定劑單體試驗(yàn)

本研究選用酸奶中常用的穩(wěn)定劑如變性淀粉、明膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、果膠、結(jié)冷膠7種穩(wěn)定劑單體進(jìn)行篩選，每種單體對(duì)比3 種添加量，以口感和組織狀態(tài)做為評(píng)定指標(biāo)，選用組織狀態(tài)細(xì)膩、口感好的單體進(jìn)行下一步復(fù)配。

1.2.4 穩(wěn)定劑復(fù)配試驗(yàn)

本研究通過(guò)對(duì)穩(wěn)定劑單體的對(duì)比，確定功能協(xié)同與互補(bǔ)的組合，在單體試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做大量的實(shí)驗(yàn)室復(fù)配試驗(yàn)，篩選出4 種效果較好的穩(wěn)定劑復(fù)配方案并做穩(wěn)定性觀察，定期測(cè)定析水克重與產(chǎn)品粘度。

1.2.5 最佳殺菌溫度、殺菌時(shí)間及灌裝溫度確定

不同的殺菌溫度、殺菌時(shí)間、灌裝溫度對(duì)貨架期內(nèi)產(chǎn)品穩(wěn)定性及感官指標(biāo)都有很大影響。以產(chǎn)品感官評(píng)定與穩(wěn)定性觀察結(jié)果評(píng)價(jià)為考察指標(biāo)，選擇對(duì)影響產(chǎn)品最終貨架期穩(wěn)定性的3個(gè)因素，采用L9（33）設(shè)計(jì)巴氏殺菌酸牛奶生產(chǎn)工藝三因素三水平正交試驗(yàn)（表1）。

1.2.6 持水力測(cè)定

持水力（Water Holding Capacity，WHC）的測(cè)定方法[4]：牛乳或添加配料的牛乳發(fā)酵后，以離心管取待測(cè)發(fā)酵樣品30 mL，并測(cè)定樣品質(zhì)量W后，放入離心機(jī)，以3000 r/min離心20 min后，取出離心管，靜置10 min后，除去上清液，測(cè)殘余物的質(zhì)量W1。

酸奶的持水力計(jì)算：WHC（%）=（W1/W）×100。

1.2.7 粘度測(cè)定

粘度的測(cè)定是在室溫（20℃）下，用博力飛粘度計(jì)直接測(cè)定，使用4號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為60 r／min，測(cè)定30 s時(shí)的讀數(shù)，重復(fù)測(cè)定3 次，取其平均值。

1.2.8 析水測(cè)定

無(wú)菌瓶中的樣品隨著時(shí)間的延長(zhǎng)頂部會(huì)出現(xiàn)析水，打開(kāi)瓶蓋后將上部清液傾倒至小燒杯中，用天平稱取析水重量。

1.2.9 感官評(píng)定

選擇15 名經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)價(jià)員，從口感和組織狀態(tài)2個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，總分為100 分，其中組織狀態(tài)50 分，口感50 分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表1 工藝條件L9（33）正交試驗(yàn)表

表2 巴氏殺菌酸牛奶感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 原奶存放時(shí)間對(duì)產(chǎn)品持水性的影響

選取不同儲(chǔ)存時(shí)間6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，生牛乳直接發(fā)酵及對(duì)應(yīng)最終巴氏殺菌酸牛奶成品的持水力如圖1所示。

原奶中由于嗜冷菌、蛋白水解酶、脂肪水解酶等的存在，存放時(shí)間對(duì)原奶的品質(zhì)有很大影響，在巴氏殺菌酸奶中原奶存放時(shí)間直接影響原奶的持水性，原奶的持水力直接影響終產(chǎn)品的持水性和貨架期內(nèi)析水程度。由圖1可以看出，成品由于添加了穩(wěn)定劑，所以持水能力明顯好于原奶，隨著原奶存放時(shí)間的延長(zhǎng)，原奶及終產(chǎn)品的持水力在存放24 h以內(nèi)緩慢下降，超過(guò)24 h后出現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)，到48 h時(shí)成品持水力下降40%，保質(zhì)期內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重析水，所以用于生產(chǎn)巴氏殺菌酸牛奶的原奶存放時(shí)間不能超過(guò)24 h。

2.2 穩(wěn)定劑單體試驗(yàn)

本研究選用變性淀粉、明膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、果膠、結(jié)冷膠7 種穩(wěn)定劑單體進(jìn)行篩選試驗(yàn)，根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)室積累經(jīng)驗(yàn)每種單體試驗(yàn)3 種不同的濃度。對(duì)酸奶組織狀態(tài)和口感進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，添加量和各指標(biāo)的對(duì)比結(jié)果如表3所示。

圖1 原奶存放時(shí)間對(duì)產(chǎn)品持水力的影響

表3 各種膠體單一添加時(shí)感官指標(biāo)變化

由表3 可以看出，酸奶中添加變性淀粉與部分親水膠體具有提高產(chǎn)品持水性、細(xì)膩度、光滑度、稠厚度并賦予酸奶良好感官性狀的功能特性，其中變性淀粉、明膠、瓊脂、果膠對(duì)酸奶品質(zhì)的改善較明顯。由于膠體間存在特性互補(bǔ)與協(xié)同增效作用，本研究將對(duì)這4 種穩(wěn)定劑單體進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，得到適合巴氏殺菌酸牛奶的復(fù)配穩(wěn)定劑。

2.3 單體復(fù)配試驗(yàn)確定最佳復(fù)配方案

單體試驗(yàn)中添加變性淀粉、明膠、瓊脂對(duì)酸奶的狀態(tài)及口感都有很大改善，果膠單獨(dú)使用時(shí)效果不是很理想，但根據(jù)做酸奶實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，添加少量果膠對(duì)酸奶口感及保護(hù)蛋白質(zhì)有很大幫助。本研究通過(guò)變性淀粉、明膠、瓊脂、果膠4 種單體復(fù)配，優(yōu)化最好的添加量配比，經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)室復(fù)配試驗(yàn)，篩選出4 種較好的穩(wěn)定劑復(fù)配方案并做穩(wěn)定性觀察，定期測(cè)定樣品析水重量及粘度，試驗(yàn)中其它方案不再贅述。復(fù)配穩(wěn)定劑配方為：復(fù)配穩(wěn)定劑1，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=8∶5∶1∶1.5；復(fù)配穩(wěn)定劑2，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=10∶4∶1∶1；復(fù)配穩(wěn)定劑3，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=10∶3∶2∶1；復(fù)配穩(wěn)定劑4，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=12∶1∶2.5∶0.5。4 種不同復(fù)配方案穩(wěn)定劑樣品的析水變化、粘度變化如圖2和圖3所示。

由圖2可以看出，穩(wěn)定劑3、4所做樣品在120 天內(nèi)保持很好的穩(wěn)定性，析水重都小于1 g，穩(wěn)定劑1、2所做樣品隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)，析水量增多，在120 天時(shí)析水量明顯高于穩(wěn)定劑3、4。由圖3可以看出，產(chǎn)品粘度在前6 天內(nèi)在逐漸增大，原因可能是酸奶在貯存過(guò)程中凝乳微粒重新凝聚，水分又回到了凝乳微粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，凝乳狀態(tài)得以恢復(fù)；同時(shí)變性的乳清蛋白膨潤(rùn)，使酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的水分保持穩(wěn)定，因此酸奶的粘度狀態(tài)比較穩(wěn)定，粘度也得以逐漸恢復(fù)[5]。穩(wěn)定劑1、2、3所做樣品在120 天內(nèi)粘度一直在增大，增長(zhǎng)幅度達(dá)300%～400%，而穩(wěn)定劑4所做樣品在6 天后粘度趨于穩(wěn)定，粘度增加60%，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品在120 天內(nèi)口感穩(wěn)定。所以選擇穩(wěn)定劑4作為最佳復(fù)配方案。

2.4 巴氏殺菌段殺菌溫度、殺菌時(shí)間及灌裝溫度確定

優(yōu)化殺菌溫度、殺菌時(shí)間及灌裝溫度最佳工藝的三因素三水平正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可以看出，殺菌溫度對(duì)產(chǎn)品的感官指標(biāo)與保質(zhì)期內(nèi)穩(wěn)定性影響最大，灌裝溫度次之，殺菌時(shí)間影響最小。殺菌溫度過(guò)低時(shí)不能殺滅酸奶中的所有微生物，在儲(chǔ)存過(guò)程中微生物繁殖導(dǎo)致產(chǎn)品變酸或漲包，品質(zhì)下降，溫度過(guò)高時(shí)酸奶蛋白出現(xiàn)變性，口感較粗糙，析水較多；灌裝溫度10℃時(shí)，對(duì)酸奶本身粘度破壞較大，灌裝后粘度恢復(fù)較少，導(dǎo)致終產(chǎn)品粘度較低，影響口感，灌裝溫度30℃時(shí)，對(duì)酸奶本身粘度破壞相對(duì)較小，灌裝后粘度恢復(fù)相對(duì)較大；殺菌時(shí)間在10 s到60 s之間時(shí)對(duì)產(chǎn)品微生物的殺滅有一定影響，但相對(duì)于殺菌溫度與灌裝溫度對(duì)整體產(chǎn)品影響最小，由極差分析可選出最佳組合為A2B2C3。

圖2 不同穩(wěn)定劑產(chǎn)品放置過(guò)程中析水變化

圖3 不同穩(wěn)定劑產(chǎn)品放置過(guò)程中粘度變化

表4 生產(chǎn)工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

3 結(jié)論

巴氏殺菌酸牛奶對(duì)原奶要求較高，產(chǎn)品穩(wěn)定性隨原奶放置時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，因此用于生產(chǎn)巴氏殺菌酸牛奶的原奶存放時(shí)間最多不能超過(guò)24 h。通過(guò)大量試驗(yàn)篩選出用于生產(chǎn)巴氏殺菌酸牛奶的復(fù)配穩(wěn)定劑方案，即變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=12∶1∶2.5∶0.5時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最佳。通過(guò)工藝優(yōu)化確定巴氏殺菌段最佳工藝參數(shù)為：殺菌溫度75℃、殺菌時(shí)間30 s、灌裝溫度30℃。

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