高蛋白凝固型酸奶的工藝及質(zhì)量控制

◎ 張建佩，王瑞云

（甘肅祁牧乳業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

我國人民對食品需求已由營養(yǎng)、安全上升為保健功效方面，越來越多的消費者注重高蛋白飲食。酸奶是由新鮮牛乳經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵，使蛋白質(zhì)形成利于人體吸收微細凝塊，是膳食中蛋白質(zhì)的優(yōu)質(zhì)來源[1]。和新鮮牛奶相比，酸奶不但具有新鮮牛奶的全部招牌營養(yǎng)素，而且能使蛋白質(zhì)結(jié)成細微的乳塊，更容易被人體消化吸收，而凝固型酸奶采用傳統(tǒng)發(fā)酵工藝，口感醇厚細膩，更多地保留了牛奶營養(yǎng)成分。因此，高蛋白凝固型酸奶的開發(fā)更能滿足于消費者對高品質(zhì)營養(yǎng)保健品食品的需求。

本文在牛乳中添加乳清蛋白、濃縮牛奶蛋白等食品原料對蛋白進行強化，通過對高蛋白凝固型酸奶工藝的研究、產(chǎn)品指標(biāo)的檢測，制定殺菌工藝標(biāo)準(zhǔn)，采用正交試驗優(yōu)化殺菌工藝，并對試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行分析解決，最終確定最佳生產(chǎn)工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（甘肅祁牧乳業(yè)有限責(zé)任公司自有牧場生鮮乳）；乳清蛋白WPC80（蛋白質(zhì)含量80%，Sachsenmilch Leppersdorf GmbH）；濃縮牛奶蛋白WPC85（蛋白質(zhì)含量85%，新西蘭恒天然合作社集團有限公司）；白砂糖（食品級，甘肅酒泉德源食品工業(yè)有限責(zé)任公司）；保加利亞乳桿菌（江蘇昊特食品科技有限公司）；嗜熱鏈球菌（江蘇昊特食品科技有限公司）；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（北京陸橋技術(shù)股份有限公司）；孟加拉紅瓊脂（北京陸橋技術(shù)股份有限公司）；平板計數(shù)瓊脂（北京陸橋技術(shù)股份有限公司）；氯化鈉（分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

FOSS FT1快檢儀（FOSS公司）、FA2104電子天平、HY-4調(diào)速多用振蕩器、PHS-3G酸度計、DNP-9272B電熱恒溫培養(yǎng)箱及Soleris實時微生物快速檢測系統(tǒng)（SOLERIS公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

高蛋白凝固型酸奶生產(chǎn)工藝流程：原奶篩選→收奶→凈乳→冷卻→貯存→輔料混合→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→接種→攪拌→灌裝→發(fā)酵→入庫后熟→成品檢測。

1.3.2 操作要點

（1）高蛋白原奶篩選。通過FOSS FT1多功能乳品分析儀篩選出符合《特優(yōu)級生乳》（T/TDSTIA 002—2019）相關(guān)要求的高蛋白優(yōu)質(zhì)原料乳（蛋白質(zhì)≥3.10 g/100 g，脂肪≥3.30 g/100 g，菌落總數(shù)≤ 1×105CFU·g-1）。

（2）原奶貯存。原奶貯存溫度控制為0～6 ℃。

（3）輔料混合。根據(jù)產(chǎn)品類型選擇輔料，在60～75 ℃條件下經(jīng)高速混料罐高速剪切15 min以上，使料液混合均勻（標(biāo)準(zhǔn)為抽取混合后的物料不存在肉眼可見顆粒）。

（4）均質(zhì)。料液均質(zhì)壓力控制為18～20 MPa，均質(zhì)溫度為65～70 ℃。

（5）巴氏殺菌。通過列管式換熱器，在95 ℃下進行5 min的巴氏殺菌，應(yīng)注意物料流體速率的控制，避免導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生過渡加熱而引起褐變。

（6）冷卻。物料經(jīng)殺菌后，出料溫度控制在42 ℃。

（7）乳酸菌接種。接種商用乳酸菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌等，接種溫度控制在42 ℃，接種時將發(fā)酵劑充分混合均勻。

（8）灌裝。灌裝時間控制在4 h以內(nèi)。

（9）發(fā)酵。發(fā)酵溫度控制為42 ℃，以保證雜菌或致病菌無法生長。發(fā)酵時間約7 h，發(fā)酵酸度要達到65°T以上，要求無乳清析出，凝固性良好。

（10）冷卻后熟。發(fā)酵后的酸奶，在0～4 ℃的環(huán)境下進行冷卻后熟24 h，以形成豐富的口感及風(fēng)味。

1.3.3 單因素試驗

乳清蛋白與濃縮牛奶蛋白比的確定：酸奶總蛋白含量為5%，乳清蛋白∶濃縮牛奶蛋白分別為1∶0、1∶1、4∶3，在糖量8%、穩(wěn)定劑0.45%、乳酸菌接種量1.0×106CFU·mL-1下發(fā)酵6.5 h后，檢測理化指標(biāo)并進行感官評價，確定最佳蛋白比。

1.3.4 正交試驗

為確定最佳工藝參數(shù)，根據(jù)單因素試驗結(jié)果，依據(jù)正交試驗原理對發(fā)酵時間、乳酸菌接種量、蛋白添加量和發(fā)酵溫度4個影響酸奶發(fā)酵的因素進行優(yōu)化，采用4因素3水平的正交表進行試驗設(shè)計，如表1所示。

表1 正交試驗因素水平表

1.3.5 感官評價

高蛋白凝固型酸奶酸甜度、滋氣味和組織狀態(tài)的評定采用感官評價法，請10位經(jīng)驗豐富、從事乳制品行業(yè)的人員進行感官評分，評價標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 感官評價標(biāo)準(zhǔn)表

1.4 分析檢測

（1）理化指標(biāo)檢測。采用FOSS快檢儀對蛋白質(zhì)、脂肪等進行檢測；酸度采用酸堿滴定法。

（2）微生物指標(biāo)檢測。大腸菌落按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 大腸菌落計數(shù)》（GB 4789.3—2016）的方法檢測；霉菌與酵母菌按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 霉菌和酵母計數(shù)》（GB 4789.15—2016）的方法檢測；乳酸菌按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 乳酸菌檢驗》（GB 4789.35—2016）的方法進行檢測[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

由表3可知，隨著牛奶濃縮蛋白的含量增加，酸奶的感官評分也增加，不添加牛奶濃縮蛋白時，酸奶奶香味較淡，酸奶表面粗糙；當(dāng)乳清蛋白∶牛奶蛋白為1∶1和4∶3時，酸奶奶香味明顯增加，表面光滑，結(jié)合成本，乳清蛋白∶牛奶蛋白為4∶3最佳。

表3 不同蛋白配比酸奶的感官評分結(jié)果表（單位：分）

2.2 正交試驗結(jié)果

從表4可知，發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、乳酸菌接種量和蛋白添加量都對高蛋白凝固型酸奶的品質(zhì)有一定的影響，由極差R得出D＞A＞B＞C，即發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響＞發(fā)酵時間＞乳酸菌添加量＞蛋白粉添加量。表4中B因素的k2=k3，因生產(chǎn)需控制成本來增加產(chǎn)品凈利潤率，所以選擇B2，確定最優(yōu)組合為A3B2C2D3，即發(fā)酵時間6.5 h，乳酸菌接種量為1.0×106CFU·mL-1，蛋白添加量為0.4%，發(fā)酵溫度42 ℃。但試驗設(shè)計中未出現(xiàn)該組合，因此需要進行驗證試驗。

2.3 正交試驗的驗證

由正交試驗結(jié)果分析可知，A3B2C2D3為最優(yōu)組合，同時選取9組試驗中感官評分最高的組合A3B2C1D3，試制酸奶并進行感官評定。驗證試驗組的感官評分為92分，高于試驗設(shè)計組合中最高分組。因此，最終確定驗證試驗組A3B2C2D3為最優(yōu)試驗組合，即發(fā)酵時間6.5 h、乳酸菌接種量為1.0×106CFU·mL-1、蛋白添加量為0.4%及發(fā)酵溫度42 ℃。

2.4 高蛋白凝固型酸奶質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)

產(chǎn)品顏色呈乳白色，組織狀態(tài)良好，質(zhì)地稠厚，酸甜適宜，無凝乳顆粒，無乳清析出。

2.4.2 理化指標(biāo)

酸度75°T，蛋白質(zhì)含量5.5%，脂肪含量3.7%。

2.4.3 微生物指標(biāo)

霉菌、酵母及大腸菌落未檢出，乳酸菌數(shù)為1.7×109CFU·g-1。

2.5 常見質(zhì)量缺陷及控制

在生產(chǎn)過程中，酸乳常出現(xiàn)乳清析出、凝固性差問題，主要控制以下幾個方面。

2.5.1 乳清析出

（1）調(diào)整蛋白比例及添加量。乳清蛋白粉添加量過高時，產(chǎn)品口感粗糙[3]。牛奶濃縮蛋白添加量過高時，產(chǎn)品組織狀態(tài)稀軟，當(dāng)兩者比例為4∶3時，產(chǎn)品黏度和品質(zhì)較好。

（2）調(diào)整發(fā)酵工藝。發(fā)酵溫度過低，則乳酸菌活力下降，凝乳能力降低，發(fā)酵時間過短，乳蛋白質(zhì)的膠體結(jié)構(gòu)不能包囊乳中原有的水分，形成乳清析出。溫度過高或發(fā)酵時間太長，酸奶的酸度都會升高，破壞原來已形成的膠體結(jié)構(gòu)，凝乳中水分游離出來形成乳清上浮[4]。因此，將接種、發(fā)酵溫度控制在（42±1）℃。

（3）控制均質(zhì)熱處理。試驗表明，在18～20 MPa壓力下均質(zhì)，95 ℃、5 min，可得到最大的凝膠稠度和持水能力，明顯減少乳清的析出。

2.5.2 凝固性差

（1）選擇特優(yōu)級生鮮乳。篩選出符合《特優(yōu)級生乳》（T/TDSTIA 002—2019）相關(guān)要求的高蛋白優(yōu)質(zhì)原料乳，保證產(chǎn)品組織狀態(tài)。

（2）改善菌種。選擇2種以上菌種混合使用可避免發(fā)酵緩慢、凝固不完全等問題[5]。

3 結(jié)論

通過單因素試驗，結(jié)合感官評價法，最終確定乳清蛋白∶牛奶蛋白最佳配比為4∶3，在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗對酸奶發(fā)酵條件進行優(yōu)化，最終確定高蛋白凝固型酸奶的發(fā)酵溫度為42 ℃、發(fā)酵時間為6.5 h、乳酸菌接種量為1.0×106CFU·mL-1、蛋白添加量為0.4%時，高蛋白凝固型酸奶酸甜可口、口感細膩、組織狀態(tài)良好、奶香味濃厚。