高蛋白飲用型純益生菌發酵乳的研制

羅冠儀

（乳業生物技術國家重點實驗室 上海乳業生物工程技術研究中心 光明乳業股份有限公司乳業研究院，上海 200436）

酸奶是美味、營養、健康的乳制品[1]，而且豐富的營養價值和良好的保健功能也使其成為全球普及最廣的發酵乳制品[2]。市售酸奶按形態主要分為凝固型、攪拌型和飲用型3種類型[3]。飲用型酸奶是一種低黏性的可飲用酸奶[4]，是近10年來銷量增長最快的酸奶類型[5]，一般以發酵乳經二次調配或二次均質處理而制成。

益生菌是一類可以通過改善腸道菌群平衡而對動物產生有利影響的微生物制劑[6]。其主要功能在于改善微生物和酶的平衡[7]，從而保持腸道正常菌群平衡，抑制有害菌和有害物質，提高免疫力，緩解乳糖不耐癥，降低膽固醇等[8-10]。目前，益生菌產品成為全球最大的功能性食品市場。益生菌在人體內發揮益生作用的前提條件是進入胃腸道后能夠存活并且增殖[11]。有研究顯示，每日攝入108～109個益生菌即可發揮其對人體的益生作用[12-13]。

發酵乳制品是益生菌產品的主要載體，但益生菌凝乳效果差，因此在實際生產中，通常將益生菌與普通酸奶發酵劑混合應用，來提高發酵乳的凝乳效果[14]。

本研究旨在從有功效文獻支撐的益生菌發酵劑入手，通過添加蛋白補充劑取代食品添加劑，以期獲得一種高蛋白飲用型純益生菌發酵乳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂牛乳（蛋白質≥3.1%）、白砂糖：市售；全脂加糖煉乳（以下簡稱煉乳）、稀奶油（脂肪≥35%）：德國DMK公司；蛋黃粉：太陽食品（天津）有限公司；濃縮牛奶蛋白600A：法國IDI公司；菌種F-DVS ABC（嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、乳雙岐桿菌（Bifidobacterium lactis）、副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracasei））、菌種TH-4（嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus））：丹麥科漢森公司。

氫氧化鈉、酚酞、體積分數95%的乙醇（均為分析純）：天津市光復精細化工研究所；七水硫酸鈷（分析純）、硫酸（分析純）：廣州化學試劑廠；定氮片：瑞士FOSS公司；異戊醇、乙腈（均為分析純）：天津大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

RW20數顯電動攪拌機：德國艾卡公司；APV1000均質機：APV（中國）有限公司；HPP1恒溫培養箱、WPE45恒溫水浴鍋：德國Memmert公司；JJ2000B電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；S220多參數測試儀：梅特勒-托利多（上海）有限公司；8200凱氏定氮儀：瑞士FOSS公司；EssentiaLC-15高效液相色譜儀：日本島津公司；MS3超聲波振蕩器：德國艾卡公司；CXE-RZ50乳脂離心機：德國海道夫公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

全脂牛乳、白砂糖、煉乳、稀奶油、蛋黃粉、濃縮牛奶蛋白600A→混合→均質→殺菌→冷卻→接種→恒溫發酵→無菌均質→冷卻→灌裝→后熟冷藏→成品

原料混合：配料時先將白砂糖、蛋黃粉、濃縮牛奶蛋白600A分別稱取后混合，將符合國標GB 19301—2010《食品安全國家標準生乳》要求的全脂牛乳預熱至45～50℃，在高速攪拌（500 r/min）過程中加入已混合的配料及稀奶油、全脂加糖煉乳，并在45～50℃溫度條件下攪拌30 min，使得所有物料充分溶解水合。

均質：在63～65℃、18～20 MPa條件下進行均質，使得乳脂肪球破碎，避免在發酵過程以及后期儲藏過程中出現脂肪上浮的現象。

殺菌：90～95℃殺菌5 min。

冷卻：冷卻溫度為37～43℃。

接種：9.5 g脫脂乳粉溶于90.5 mL 50℃的純凈水中，加熱煮沸放涼后制成接種液，按0.2U/kg的添加量加入試驗菌種，制成發酵劑，根據試驗設計要求接種。

恒溫發酵：于一定發酵溫度條件下恒溫發酵5 h。

無菌均質：產品到達發酵終點后進行無菌均質。

冷卻灌裝：均質后的酸奶冷卻至20℃灌裝至塑瓶中，每瓶200 mL。

后熟冷藏：在2～6℃條件下后熟冷藏24 h，即得成品。

1.3.2 高蛋白飲用型純益生菌發酵乳發酵條件優化單因素

試驗

在生牛乳添加量≥80%（總質量），白砂糖添加量為7%，稀奶油添加量為2.5%，煉乳添加量為2%，蛋黃粉添加量為0.1%的條件下，分別調整濃縮牛奶蛋白600A添加量（4.4%、5.2%、6.0%、6.8%、7.6%）、發酵劑接種量（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%），分別在發酵溫度（37℃、39℃、41℃、43℃、45℃）發酵5.5 h，分別在不同二次均質壓力（0 MPa、2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa）均質并冷卻灌裝。測定成品的酸度和感官評分。

1.3.3 高蛋白飲用型純益生菌發酵乳發酵條件優化正交

試驗

在單因素試驗的基礎上，以感官評分和酸度為考察指標，進行4因素3水平正交試驗，正交試驗因素與水平見表1。

表1 高蛋白純益生菌發酵飲用型發酵乳發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization of fermented milk with high protein and pure probiotic

1.3.4 測定方法

（1）感官評定標準

以30人為一個評價小組，每次評定時由每個評定員單獨進行，互不交流，樣品評定間用清水漱口，滿分100分。感官評定標準如表2所示[15]。

表2 酸奶感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of yoghurt

（2）理化指標

酸度：按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》[16]中的方法測定；蛋白質：按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[17]中的方法測定；脂肪：按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》[18]中的方法測定。

（3）微生物指標的測定

乳酸菌數、大腸菌群、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、酵母、霉菌：按照國標GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》[19]中的方法測定。

2 結果與分析

2.1 高蛋白飲用型純益生菌發酵乳條件優化單因素試驗

2.1.1 濃縮牛奶蛋白600A添加量的確定

由圖1可知，隨著濃縮牛奶蛋白600A添加量的增大，產品的酸度呈上升趨勢，由104.3°T上升至149.3°T，感官評分呈先上升后下降的趨勢；在濃縮牛奶蛋白600A添加量為6.0%時，感官評分最高，為90.6分。繼續增大濃縮牛奶蛋白600A添加量，產品組織狀態變稠，細膩度變差，感官評分下降。因此選擇最佳濃縮牛奶蛋白600A添加量為6.0%。

圖1 濃縮牛奶蛋白600A添加量對高蛋白飲用型純益生菌發酵乳質量的影響Fig.1 Effect of milk protein concentrate 600A addition on the quality of fermented milk with high protein and pure probiotic

2.1.2 發酵劑接種量的確定

酸奶的發酵劑是直接影響酸奶最終品質的主要因素之一[20]，酸奶發酵劑中菌株的種類和含量都會影響酸奶的風味和口感。由圖2可知，產品的感官評分隨著發酵劑接種量的增加呈先上升后下降的趨勢，而酸度則呈上升趨勢；當發酵劑接種量為2.0%時，產品的感官評分最高，為88.6分，此時產品酸甜適中，風味柔和，組織狀態細膩；當接種量繼續上升，產品的酸度升高，整體口感變差。因此選擇最佳發酵劑接種量為2.0%。

圖2 發酵劑接種量對高蛋白飲用型純益生菌發酵乳質量的影響Fig.2 Effect of starter inoculum on the quality of fermented milk with high protein and pure probiotic

2.1.3 發酵溫度的確定

發酵溫度的控制對酸奶品質至關重要，嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌、副干酪乳桿菌的最適生長溫度為37℃；嗜熱鏈球菌的最適生長溫度為40～45℃，因此本試驗中酸奶的發酵溫度設定在37～45℃的范圍內進行對比。由圖3可知，隨著發酵溫度的升高，產品酸度從98.0°T上升至144.5°T；感官評分隨著發酵溫度的升高呈先上升后下降的趨勢；在發酵溫度為43℃時感官評分達到最高，為90分，此時產品酸度為128.4°T。因此選擇最佳發酵溫度為43℃。

圖3 發酵溫度對高蛋白飲用型純益生菌發酵乳質量的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on the quality of fermented milk with high protein and pure probiotic

2.1.4 二次均質壓力的確定

均質壓力的大小直接影響產品的黏度和口感。由圖4可知，均質壓力的大小對產品酸度幾乎沒有影響，而感官評分則隨著均質壓力的升高呈先上升后下降的趨勢；均質壓力為4 MPa時評分最高，為89分。說明均質壓力過高或過低會導致產品黏度偏低或偏高，最終造成產品口感評分偏低。因此最佳均質壓力為4 MPa。

圖4 均質壓力對高蛋白飲用型純益生菌發酵乳質量的影響Fig.4 Effect of homogenized pressure on the quality of fermented milk with high protein and pure probiotic

2.2 高蛋白純益生菌飲用型發酵乳發酵條件優化正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以感官評分及酸度為評價指標，以濃縮牛奶蛋白600A添加量（A）、接種量（B）、發酵溫度（C）、均質壓力（D）為4個因素，進行4因素3水平正交試驗。正交試驗結果與分析見表3。

由表3可知，以感官評分為評價指標時，影響高蛋白飲用型純益生菌發酵乳的品質的主次順序為A＞D＞C＞B；以酸度為評價指標時，影響高蛋白飲用型純益生菌發酵乳的品質的主次順序為A＞C＞D＞B。

表3 高蛋白純益生菌飲用型發酵乳發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization of fermented milk with high protein and pure probiotic

根據極差分析，以感官評分為考察指標時，4個因素的最優組合為A2B2C2D2，即濃縮牛奶蛋白600A添加量為6.0%、發酵液接種量為2.0%、發酵溫度為43℃、均質壓力為4MPa；以酸度為考察指標時，4個因素的最優組合為A3B3C3D1，即濃縮牛奶蛋白600A添加量為6.8%、發酵液接種量為2.5%、發酵溫度為45℃、均質壓力為2 MPa。

按A2B2C2D2和A3B3C3D1的配方組合制備高蛋白飲用型純益生菌發酵乳，并進行感官評分和酸度測定。A2B2C2D2組合的感官評分89分，酸度為129.1°T；A3B3C3D1組合的感官評分為79分，酸度為137.9°T。由于感官評價是描述和判斷食品的特征品質和質量要求最直觀的指標，且以酸度優化出來的組合不如感官評分優化出來的結果，因此選擇最佳配方組合為A2B2C2D2，即濃縮牛奶蛋白600A添加量為6.0%、發酵液接種量為2.0%、發酵溫度為43℃、均質壓力為4 MPa。

2.3 產品指標

2.3.1 感官指標

保質期內產品組織狀態細膩，無明顯分層或乳清析出，口感酸甜適中，具有酸奶特有的濃郁香氣，口感清爽。感官評分為89分。

2.3.2 理化指標

高蛋白飲用型純益生菌發酵乳蛋白質含量6.11%，脂肪含量4.08%，酸度129.1°T，pH 4.31。

2.3.3 微生物指標

高蛋白純益生菌飲用型發酵乳的總乳酸菌數為4.8×109CFU/g。霉菌、酵母菌、大腸菌群、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌均未檢出。

3 結論

通過單因素和正交試驗，確定了一種高蛋白飲用型純益生菌發酵乳的最佳配方工藝為濃縮牛奶蛋白600A添加量6.0%、發酵劑接種量2.0%、發酵溫度43℃、二次無菌均質壓力4 MPa，配方對應感官評分89分，酸度129.1°T。此配方能制作出一款口感好，保質期內活菌數高的高蛋白飲用型純益生菌發酵乳。高蛋白飲用型純益生菌發酵乳的研制，填充的純益生菌發酵市場的空白，迎合高端乳制品市場的需求。