超聲預處理對酸乳品質影響的探討

文/ 邢紹平（黑龍江省完達山乳業股份有限公司）

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超聲預處理對酸乳品質影響的探討

文/ 邢紹平
（黑龍江省完達山乳業股份有限公司）

摘 要：采用超聲波對原料乳進行處理，探討了超聲預處理功率和處理時間對凝固型酸乳質地、表觀黏度、持水力和pH值的影響規律。研究結果表明，較短時間、較高功率的超聲預處理能夠提高酸乳硬度；超聲預處理能夠提高酸乳的表觀黏度；短時間的超聲預處理能夠提高酸乳的保水性；高功率的超聲預處理會導致酸乳的pH值較高。適當的超聲預處理能夠比較有效地提高酸乳品質。

關鍵詞：超聲預處理；酸乳；品質

酸乳是以新鮮牛乳為主要原料，經乳酸菌發酵而形成的一種風味獨特、營養豐富的功能性乳制品［1］。酸乳的品質一直是研究熱點，目前的研究主要集中在工藝、穩定劑、干物質、發酵劑等對酸奶品質的影響［2～6］。近年來，物理改性中的超聲改性方法越來越廣泛地應用在功能性修飾上［7，8］。超聲波處理過程中會產生強大的空化作用，在空化過程中，溶液中的微小氣泡逐漸變大，直到達到最大臨界值時爆炸，爆炸時會產生局部熱點超過5 000 K的溫度和極端的壓力［9］，能夠產生巨大的剪切力打破蛋白質鏈［10］。本研究采用超聲對原料乳進行處理，探討超聲預處理功率和時間對酸乳硬度、黏稠度、表觀黏度、持水力和pH值的影響和規律。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

1.1.1 材料

新鮮無抗原料乳，來自完達山自有牧場；直投發酵劑，購自科漢森（中國）有限公司。

1.1.2 儀器設備

XH-2008D電腦智能溫控超聲波合成萃取儀（北京祥鵠科技發展有限公司）；TA-XT plus質構分析儀（英國Stable Micro System公司）；DV-II+型黏度計（美國Brookfield公司）；HH-2數顯恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）；FE20 pH計（梅特勒-托利多儀器有限公司）；JD500-2電子天平（沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司）；LG10-2.4A高速離心機（北京醫用離心機廠）；LRH-250型生化培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.2 指標測定方法

1.2.1 質地測定

使用質構儀對酸乳的質地進行測定，每個待測樣品平行測定3 次。使用Back Extrusion Cell（A/BE）探頭（直徑35 mm）；采用Yoghurt-YOG1_BEC模式，測前速度1 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度10 mm/s，引發力5 g，壓縮距離30 mm。

1.2.2 表觀黏度測定

使用黏度計對酸乳的表觀黏度進行測定。采用S62轉子，轉速12 r/min，水浴溫度25 ℃，樣品溫度25 ℃。

1.2.3 持水力測定

1.3 試驗方法

試驗流程為：原料乳檢驗→標準化→超聲預處理→殺菌→冷卻→發酵→冷藏。

超聲預處理條件如下：溫度30 ℃，頻率20 kHz，功率分別為0、300、600、900、1 200、1 500 W，時間分別為0、1、2、3 min，超聲波探頭深入牛乳表面2 cm以下。

將超聲預處理后的乳樣在9 0 ℃下殺菌5 min，冷卻至43 ℃，按照0.1 U/kg添加量加入直投發酵劑，攪拌均勻后灌入酸乳杯中，每杯100 mL，壓蓋后43 ℃發酵至凝固，4 ℃冷藏12 h后進行指標測定。探討超聲預處理功率和處理時間對凝固型酸乳質地、表觀黏度、持水力和pH值的影響。

2 結果與分析

2.1 超聲預處理對凝固型酸乳質地的影響

如圖1所示，相同處理功率條件下，酸乳的硬度隨處理時間的延長呈現升高的趨勢；長時間高功率的超聲處理不利于形成硬度較高的酸乳，但是較短時間高功率處理組（2 min/1 200 W）的酸乳硬度強于對照組，有助于形成硬度較高的凝固型酸乳。

由圖2可知，相同處理功率條件下，酸乳黏稠度隨處理時間的延長呈升高趨勢，但各個處理組的黏稠度低于對照組；相同處理時間條件下，1 min和3 min處理組的黏稠度隨超聲處理功率的增加呈緩慢降低趨勢，而2 min處理組的黏稠度隨超聲處理功率的增加呈升高趨勢。超聲處理會破壞乳中酪蛋白的結構，導致酸乳形成的凝膠較弱、結構粗糙，造成酸乳黏稠度降低。

圖1 超聲預處理對凝固型酸乳硬度的影響

圖2 超聲預處理對凝固型酸乳黏稠度的影響

2.2 超聲預處理對凝固型酸乳表觀黏度的影響

由圖3可知，相同處理功率條件下，酸乳的表觀黏度隨處理時間的延長呈現升高趨勢；相同處理時間條件下，酸乳的表觀黏度隨處理功率的增加呈現升高趨勢。試驗結果表明，超聲處理組酸乳的表觀黏度高于對照組，超聲處理有助于形成較為黏稠的酸乳。

2.3 超聲預處理對凝固型酸乳持水力的影響

由圖4可知，隨著超聲處理時間延長，酸乳的持水力下降；1 min處理組的持水力隨超聲處理功率的增加沒有明顯變化，略高于對照組，2 min和3 min處理組的持水力隨超聲處理功率的增加呈現降低趨勢。

超聲波產生的空化效應會減小脂肪球直徑，使脂肪膜的表面積增加，因此能夠吸附較多的具有良好吸水性的酪蛋白，提高保水性［12］。隨著超聲處理功率加大，脂肪破碎加劇，脂肪球表面積加大，蛋白質數量不足以覆蓋脂肪球表面，從而導致酸乳的持水力下降。試驗結果表明，超聲處理1 min對酸乳的持水力提高有益，超聲處理2 min和3 min對酸乳的持水力呈現負面效應。

2.4 超聲預處理對凝固型酸乳pH值的影響

由圖5可知，相同處理時間條件下，凝固型酸乳的pH值隨處理功率的增加呈現升高趨勢，在300～900 W處理功率條件下，不同時間處理后，凝固型酸乳的pH值相差較小，在1 500 W處理功率條件下，處理時間越長，酸乳的pH值越高。可能是由于高功率長時間的超聲處理對乳中蛋白質結構具有破壞作用，使得乳酸菌能夠更多地分解蛋白質，產生堿性氨基酸殘基，使得酸乳的pH值升高。

圖3 超聲預處理對凝固型酸乳表觀黏度的影響

圖4 超聲預處理對凝固型酸乳持水力的影響

圖5 超聲預處理對凝固型酸乳pH值的影響

3 結論

試驗結果表明，較短時間、較高功率的超聲預處理能夠提高酸乳的硬度；超聲預處理會導致酸乳的黏稠度降低，但是會提高酸乳的表觀黏度；短時間的超聲預處理能夠提高酸乳的保水性；高強度的超聲預處理會提高酸乳的pH值。因此，適當的超聲預處理能夠比較有效地改善酸乳品質。

參考文獻

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［11］ 盧孝潔，李燕，王娜婭，等. 理化分析在酸乳生產工藝中的應用. 食品研究與開發，2010，38（4）：101-103.

［12］ 王微. 凝固型原味酸奶質地及微觀結構的研究：［碩士論文］. 哈爾濱：東北農業大學，2007.

作者簡介：

邢紹平（1983-），男，食品工程師，主要從事乳品生產、工藝管理方面工作。

收稿日期：（2016-04-01）

Effects of Ultrasonic Pretreatment on Yogurt Quality

XING Shao-ping
（Heilongjiang Wondersun Dairy Co.， Ltd.）

Abstract：The raw milk was pretreated by ultrasonic to explore the effects of ultrasonic pretreatment on the yogurt quality，including texture，apparent viscosity，water holding capacity，and pH. The results showed that the hardness of yogurt was improved with high intensity of ultrasonic treatment，and the consistency was reduced with ultrasonic treatment，at the same time，the water retention was improved with the short time of ultrasonic pretreatment，and the pH was improved with high intensity of ultrasonic pretreatment. Appropriate ultrasonic pretreatment could effectively improve the quality of yoghurt.

Key words：ultrasonic treatment；yogurt；quality