乳在清酸分奶離中蛋的白應(yīng)與用燕麥β-葡聚糖作為增稠劑

鄭健，房天琪，沈雪，張鐵華

（吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，長春130062）

0 引 言

燕麥β-葡聚糖是一種能降血脂血糖、增強免疫力的功能性成分[7-10]，有較好的乳化穩(wěn)定性及較高的黏度，作為食品膠體、增稠劑應(yīng)用于食品體系中[11]。如Brennan等[12]將β-G加入到低脂酸奶中，顯著提高了產(chǎn)品的黏度。本研究將β-G與WPI混合后進行熱聚合，應(yīng)用于發(fā)酵酸奶的制備，旨在為β-G與WPI應(yīng)用于酸奶的制備提供理論基礎(chǔ)。

1 實 驗

1.1 材料與試劑

燕麥β-葡聚糖購買于源葉生物；高溫滅菌牛奶產(chǎn)自中國長春輝山乳業(yè)有限公司（脫脂固體≥8.2%、蛋白5%和6%脂肪）；凍干發(fā)酵劑由科漢森公司生產(chǎn)，型號為ABY-3，其中含有嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸鏈球菌和雙歧桿菌；乳清分離蛋白是由美國Hilmar公司生產(chǎn)，型號為9410，其灰分為2.7%，脂肪為1.3%，蛋白（干基）為93%，乳糖為0.1%（均為質(zhì)量分數(shù)）。其他試劑為分析級。

1.2 主要設(shè)備

高速冷凍離心機，美國Beckman-coulter公司；蓋勃離心機Nova Safety，德國Funke Gerber公司；MJ33水分測定儀，美國METTLER-TOLEDO有限公司；Model-LV動態(tài)黏度儀，美國Brookfield公司；質(zhì)構(gòu)儀CT-3，美國Brookfield公司；馬弗爐SX 2-2.5-12，濟南精密科研儀器有限公司；凱氏定氮儀UDK159，意大利VELP。

1.3 方法

1.3.1 WPI與β-G熱處理復(fù)合物的制備

制備WPI貯備液（10%，w/v）：將一定質(zhì)量的乳清分離蛋白粉緩慢加入到去離子水中，磁力攪拌2 h使其完全溶解，4℃放置12 h，得到WPI貯備液，水合4 h并冷藏過夜。將上述WPI和β-G按照不同體積比例（9∶1，18∶1，30∶1，45∶1，90∶1和180∶1）進行復(fù)配，置于磁力攪拌器混合均勻。使用濃度為1 mol/L的HCl和濃度為1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)乳清分離蛋白貯備液的p H值至7.0，將不同WPI/β-G復(fù)合物貯備液置于磁力攪拌器進行水浴加熱，加熱溫度為85℃，保持30 min后立即用冰水冷卻。單一成分WPI和β-G以相同加熱條件進行制備。

1.3.2 酸奶的制備[13]

將巴氏殺菌后的全脂牛乳作為原料乳，取部分原料乳預(yù)熱至60℃，加入7%白砂糖，攪拌至完全溶解后，繼續(xù)加熱至80℃保持20 min，冷卻至42℃添加不同復(fù)配比例的PWP與β-G熱處理復(fù)合物2 mL和0.04%直投式發(fā)酵劑，持續(xù)攪拌直至發(fā)酵劑完全溶解。對接種后的調(diào)制乳進行灌裝，將灌裝好的牛乳置于恒溫培養(yǎng)箱，溫度保持在42～44℃，通常發(fā)酵時間為4～6 h，直至完全凝乳且表面有輕微乳清析出（pH值小于4.5）。發(fā)酵完成后4℃冷藏后熟18 h。酸奶制備的整個過程在無菌操作臺進行，且用于試驗對照的酸奶均按照上述方法制備，不同酸奶制備的配方如表1所示。

1.3.3 酸奶理化特性測定

實驗組患者在術(shù)后下床活動時間(5.6±2.1)h相比對照組(10.5±4.1)h,(t=6.811,p=0.000);實驗組患者住院時間(4.3±1.4)d相比對照組(6.7±1.8)d,(t=6.739,p=0.000)。

將酸奶樣品于4℃冷藏18 h，且在室溫下平衡2 h后進行化學(xué)成分測定。用p H計測定樣品的p H值；采用水分分析儀測定酸奶的總固形物質(zhì)量分數(shù)；酸奶樣品的脂肪質(zhì)量分數(shù)采用蓋勃離心法進行測定；采用自動凱氏定氮儀測定酸奶樣品的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)；用馬弗爐進行酸奶中灰分質(zhì)量分數(shù)的測定。

1.3.4 酸奶黏度的測定

將酸奶樣品于4℃冷藏18 h，且在室溫下平衡2 h后進行黏度的測定。將酸奶樣品在室溫條件下用玻璃棒勻速沿著同一方向攪拌30 s后，再利用黏度儀進行黏度的測定，測定速度為100 r/min，測定時間為1 min。

1.3.5 酸奶質(zhì)構(gòu)（TPA）測定[13]

酸奶樣品的質(zhì)構(gòu)測定均在酸奶4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進行，所有檢測樣品均保持原始狀態(tài)，并利用質(zhì)構(gòu)儀對其進行質(zhì)構(gòu)測定。采用直徑為38.10 mm、高度為20 mm的圓柱形探針進行TPA測定，其中探頭型號為TA4/1000，距離為30 mm，選用1 kg負載，在樣品的預(yù)測、壓縮和松弛過程中，探針的速度固定在1 mm/s，觸發(fā)器為4.5 g。記錄樣品的硬度、黏力、彈性和黏性。所有質(zhì)構(gòu)的測量均采用3份平行樣品進行3次實驗測量。

1.3.6 酸奶的持水力（WHC）測定

酸奶樣品的持水力測定采用Sodini等[14]的方法并進行稍微改進，酸奶樣品均在4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進行酸奶樣品持水力的測定。稱取酸奶樣品20 g（W0）放入50 mL離心管中，1 250 g條件下離心20 min，移除上清液并稱量其質(zhì)量（W1），持水力按顆粒質(zhì)量占總樣品質(zhì)量的百分比計算。每批樣品的測量均采用3份平行樣品，進行3次實驗測量。持水力計算公式為

1.3.7 酸奶的感官評定

酸奶樣品均灌裝于透明玻璃瓶中，所有樣品的感官評定均在酸奶發(fā)酵結(jié)束后4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進行。選取60名感官評估員，由30名男性和30名女性組成評估小組，年齡范圍為20～30歲，均為吉林大學(xué)食品學(xué)院的老師與學(xué)生。所有感官評估小組成員均按照國際標準（ISO 8586-2014）進行選拔和培訓(xùn)。使用表2所示的參考性質(zhì)對酸奶樣品進行了評估，對于所有配方進行感官屬性評估，氣味是第一個評估屬性，然后視覺，風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，屬性的強度使用評估表進行評估。將原容器中的50 m L樣品按隨機順序置于白光下。60名產(chǎn)品評估人員對配方的可接受性進行了評估，享樂評分為15分（15=非常明顯；0=無），并采用定量描述性分析技術(shù)（QDA）進行分析。

表1 對照組及實驗組酸奶的配方

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗平行次數(shù)3～5次，采用Excel處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)取平均值±標準差表示；采用SPSS 21.0軟件進行顯著性分析；采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 WPI與β-G熱處理對酸奶的影響

所有酸奶樣品的總固形物質(zhì)量分數(shù)范圍是16.36%～18.41%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)范圍是3.51%～3.93%，脂肪質(zhì)量分數(shù)范圍是3.14%～3.56%，灰分質(zhì)量分數(shù)范圍是0.69%～0.79%，由表3可以看出，添加不同比例WPI/β-G復(fù)合物的酸奶中灰分質(zhì)量分數(shù)顯著高于對照酸奶樣品的灰分質(zhì)量分數(shù)。在發(fā)酵過程中乳桿菌產(chǎn)生的乳酸可能引起酸奶的p H值降低，發(fā)酵劑在酸奶發(fā)酵期間可促進牛乳中乳糖的水解，發(fā)酵劑添加量相同的情況下，酸奶的p H值變化無顯著性差異；由表3可以看出，添加不同比例的WPI/β-G復(fù)合物的酸奶（Y1，Y2，Y3，Y4，Y5和Y6）總固形物和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)均高于添加未加熱處理的WPI對照酸奶樣品。添加熱處理β-G的酸奶脂肪質(zhì)量分數(shù)顯著低于其他酸奶樣品，且添加WPI/β-G復(fù)合物的酸奶蛋白質(zhì)量分數(shù)略高于添加單一熱處理β-G的酸奶，較低于添加PWP的酸奶。

2.2 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶黏度的影響

圖1中，對照為添加WPI酸奶樣品，β-G為β-G酸奶對照，PWP為添加PWP酸奶樣品，Y1為WPI：β-G=9∶1，Y2為WPI：β-G=18∶1，Y3為WPI：β-G=30∶1，Y4為WPI：β-G=45∶1，Y5為WPI：β-G=90∶1，Y6為WPI：β-G=180∶1。不同的字母代表其對應(yīng)的數(shù)值差異顯著（P＜0.05），下同。添加經(jīng)熱處理乳清蛋白（PWP）和添加熱處理β-G的酸奶較未經(jīng)加熱乳清分離蛋白（對照）的酸奶樣品黏度均有不同程度的增加。由于PWP可以通過加熱形成類似于水膠體的乳清分離蛋白聚合物，并作為增稠劑應(yīng)用于食品中。而添加不同比例的WPI/β-G復(fù)合物，不同的添加比例均可導(dǎo)致蛋白質(zhì)形成聚集使酸奶形成更緊密的結(jié)構(gòu)，并影響酸奶的黏度；當WPI/β-G的混合比例為18∶1、30∶1和45∶1時，將復(fù)合物加熱處理后添加至酸奶中導(dǎo)致酸奶黏度顯著增加，隨著WPI的添加比例的增加，酸奶的黏度逐漸增加，且WPI/β-G復(fù)合物比例為45∶1的酸奶黏度達到最大，而隨著WPI添加的比例繼續(xù)增加，即90∶1和180∶1，酸奶的黏度呈下降趨勢。乳酸菌發(fā)酵牛奶時，乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，導(dǎo)致產(chǎn)品酸化，酪蛋白膠束發(fā)生了一些物理化學(xué)變化，導(dǎo)致液體牛奶轉(zhuǎn)變?yōu)轲椥阅z。酸化牛奶凝膠中的凝膠形成包括減少酪蛋白上的凈負電荷和增加溶解膠體磷酸鈣的速率，這將減少靜電斥力以及空間穩(wěn)定，并增加酪蛋白之間相互作用，導(dǎo)致形成三維酸性牛奶凝膠。

表2 酸奶感官評價屬性定義以及評價標準

表3 酸奶的化學(xué)成分分析

圖1 WPI/β-G復(fù)合物對酸奶黏度的影響

2.3 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是酸奶質(zhì)量最重要的指標之一，其中質(zhì)構(gòu)特性中的硬度，黏附性，彈性和黏結(jié)性是酸奶質(zhì)地品質(zhì)的主要評價指標。不同酸奶樣品的質(zhì)地特性存在顯著性差異，與對照酸奶樣品和單一添加熱處理的WPI或β-G的酸奶樣品對比，添加WPI/β-G復(fù)合物的酸奶具有更緊密和堅固的質(zhì)構(gòu)特性。凝固型酸奶的評價指標主要為酸奶的硬度，其中WPI/β-G比例為30∶1和45∶1時硬度較其他酸奶樣品顯著增高。添加WPI/β-G復(fù)合物可以通過增加蛋白聚合物的濃度促進蛋白聚合物與結(jié)合水的聚集，從而導(dǎo)致熱聚合乳清蛋白和酪蛋白膠束之間形成蛋白質(zhì)復(fù)合物或可導(dǎo)致蛋白的富集，在酸奶預(yù)混料的熱處理過程中，凝膠化可導(dǎo)致其與水結(jié)合導(dǎo)致黏度增加，而隨著蛋白與水的進一步結(jié)合降低了整個體系中可用自由水的數(shù)量。

2.4 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶持水力的影響

持水力是評價酸奶質(zhì)量最重要的指標之一。由圖3可以看出，不同比例的WPI/β-G復(fù)合物的酸奶的持水力（WHC）并無顯著差異，表明酸奶的持水力與酸奶樣品中WPI/β-G復(fù)合物比例并無正向相關(guān)關(guān)系。WPI/β-G比例為45∶1酸奶的持水力最高，添加PWP對酸奶的持水力具有顯著影響，這可能是由于蛋白質(zhì)具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其能夠固定大量游離水，而熱聚合的乳清蛋白和κ-酪蛋白之間的相互作用可以促進形成均勻多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使游離水被固定和包封于其中，且酸奶中總蛋白含量的增加可以促進其與水結(jié)合的能力，最終促進酸奶凝固，從而獲得更高的持水力。

2.5 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶感官特性的影響

酸奶的感官評分圖如圖4所示，其中測試酸奶樣品的14種主要感官屬性如表1所描述。在相同的感官特性中由不同酸奶樣品表達的每種特征的強度不同。在各種指標中，酸奶樣品Y3即添加WPI/β-G復(fù)合物（比例30∶1）除分散性低于其他酸奶樣品，其他感官指標均高于其他酸奶樣品，尤其顯著高于對照酸奶樣品，這可能是由于添加了WPI/β-G復(fù)合物的酸奶黏度較高，析水率較低，一些研究表明，雖然培訓(xùn)后的評估員進行感官測量仍然是主觀的，但與食物偏好呈正相關(guān)。

圖2 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

圖3 WPI與β-G復(fù)合物對酸奶持水力的影響

圖4 不同配方酸奶的感官分析

3 結(jié)束語

本研究開發(fā)了一種酸奶并對其不同的理化參數(shù)進行了評價。研究表明，WPI和燕麥β-葡聚糖經(jīng)熱處理后添加在酸奶系統(tǒng)中的組合可能為消費者提供潛在的健康益處，同時具有酸奶風(fēng)味。此外，混合水膠體形成的強交聯(lián)和密集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過為食物系統(tǒng)中其他成分的相互作用提供穩(wěn)定的環(huán)境發(fā)揮了重要作用。葡聚糖和乳清分離蛋白的混合添加在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，需要進一步的工作來更好地理解混合膠體在食品體系中貨架期的活性機制。通過感官和理化分析結(jié)果表明，所研制的酸奶是可接受的，具有穩(wěn)定的理化特性和較好的商業(yè)化潛力。