巴氏殺菌酸牛奶的研制

文∕李建磊 康志遠 郭 慧 王 楠 王紅葉 朱素芳 朱 宏

（石家莊君樂寶乳業有限公司）

酸奶風味獨特、營養價值高，備受消費者青睞。但是原料奶的質量問題，生產、衛生及包裝材料的質量問題，貯存中存在的問題都會影響酸奶的貨架期[1]。酸奶保質期一直是制約酸奶發展的重要問題，加之運輸、存儲和銷售均需冷鏈跟蹤，使得市場終端常出現酸度過高、漲包等一系列的質量問題。因此，開發常溫存放的巴氏殺菌酸牛奶尤為重要[2]。

在生產巴氏殺菌酸牛奶的過程中，如果采用后殺菌技術，常會出現粘度降低、乳清析出和風味散失等現象，所以常選擇添加一些親水性膠體來彌補這些缺陷。添加變性淀粉、果膠、明膠和乳清蛋白的復配穩定劑，瓊脂、卡拉膠或果膠和檸檬酸的復配穩定劑等，所制得的酸奶組織狀態好、風味佳，可以延長酸奶的保質期[3]。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

牛奶：君樂寶牧場；白糖：廣西南寧，符合國家一級白砂糖標準；乳清蛋白粉：Arla；變性淀粉：Tate&lyle；結冷膠：斯比凱可；卡拉膠：丹尼斯克；明膠：羅賽洛；瓊脂：立邦達；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。

1.1.2 設備

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

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

原奶→計量→調配→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→冷卻→巴氏殺菌→無菌灌裝。

1.2.2 原奶存放時間對產品持水性的影響

選取不同儲存時間6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，分別測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酵到70 °T時終止，測定持水力。

（2）成品持水力

原奶添加輔料及穩定劑殺菌后添加菌種發酵到75 °T時終止，經巴氏殺菌后測定持水力。

1.2.3 穩定劑單體試驗

本研究選用酸奶中常用的穩定劑如變性淀粉、明膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、果膠、結冷膠7種穩定劑單體進行篩選，每種單體對比3 種添加量，以口感和組織狀態做為評定指標，選用組織狀態細膩、口感好的單體進行下一步復配。

1.2.4 穩定劑復配試驗

本研究通過對穩定劑單體的對比，確定功能協同與互補的組合，在單體試驗的基礎上做大量的實驗室復配試驗，篩選出4 種效果較好的穩定劑復配方案并做穩定性觀察，定期測定析水克重與產品粘度。

1.2.5 最佳殺菌溫度、殺菌時間及灌裝溫度確定

不同的殺菌溫度、殺菌時間、灌裝溫度對貨架期內產品穩定性及感官指標都有很大影響。以產品感官評定與穩定性觀察結果評價為考察指標，選擇對影響產品最終貨架期穩定性的3個因素，采用L9（33）設計巴氏殺菌酸牛奶生產工藝三因素三水平正交試驗（表1）。

1.2.6 持水力測定

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

酸奶的持水力計算：WHC（%）=（W1/W）×100。

1.2.7 粘度測定

粘度的測定是在室溫（20℃）下，用博力飛粘度計直接測定，使用4號轉子，轉速為60 r／min，測定30 s時的讀數，重復測定3 次，取其平均值。

1.2.8 析水測定

無菌瓶中的樣品隨著時間的延長頂部會出現析水，打開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 感官評定

選擇15 名經驗豐富的評價員，從口感和組織狀態2個方面進行評定，總分為100 分，其中組織狀態50 分，口感50 分，評分標準如表2所示。

表1 工藝條件L9（33）正交試驗表

表2 巴氏殺菌酸牛奶感官評定標準

2 結果與分析

2.1 原奶存放時間對產品持水性的影響

選取不同儲存時間6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，生牛乳直接發酵及對應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，存放時間對原奶的品質有很大影響，在巴氏殺菌酸奶中原奶存放時間直接影響原奶的持水性，原奶的持水力直接影響終產品的持水性和貨架期內析水程度。由圖1可以看出，成品由于添加了穩定劑，所以持水能力明顯好于原奶，隨著原奶存放時間的延長，原奶及終產品的持水力在存放24 h以內緩慢下降，超過24 h后出現迅速下降趨勢，到48 h時成品持水力下降40%，保質期內出現嚴重析水，所以用于生產巴氏殺菌酸牛奶的原奶存放時間不能超過24 h。

2.2 穩定劑單體試驗

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、結冷膠7 種穩定劑單體進行篩選試驗，根據長期實驗室積累經驗每種單體試驗3 種不同的濃度。對酸奶組織狀態和口感進行綜合評價，添加量和各指標的對比結果如表3所示。

圖1 原奶存放時間對產品持水力的影響

表3 各種膠體單一添加時感官指標變化

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品持水性、細膩度、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、果膠對酸奶品質的改善較明顯。由于膠體間存在特性互補與協同增效作用，本研究將對這4 種穩定劑單體進行復配試驗，得到適合巴氏殺菌酸牛奶的復配穩定劑。

2.3 單體復配試驗確定最佳復配方案

單體試驗中添加變性淀粉、明膠、瓊脂對酸奶的狀態及口感都有很大改善，果膠單獨使用時效果不是很理想，但根據做酸奶實際工作經驗，添加少量果膠對酸奶口感及保護蛋白質有很大幫助。本研究通過變性淀粉、明膠、瓊脂、果膠4 種單體復配，優化最好的添加量配比，經大量的實驗室復配試驗，篩選出4 種較好的穩定劑復配方案并做穩定性觀察，定期測定樣品析水重量及粘度，試驗中其它方案不再贅述。復配穩定劑配方為：復配穩定劑1，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=8∶5∶1∶1.5；復配穩定劑2，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=10∶4∶1∶1；復配穩定劑3，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=10∶3∶2∶1；復配穩定劑4，變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=12∶1∶2.5∶0.5。4 種不同復配方案穩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，穩定劑3、4所做樣品在120 天內保持很好的穩定性，析水重都小于1 g，穩定劑1、2所做樣品隨存放時間的延長，析水量增多，在120 天時析水量明顯高于穩定劑3、4。由圖3可以看出，產品粘度在前6 天內在逐漸增大，原因可能是酸奶在貯存過程中凝乳微粒重新凝聚，水分又回到了凝乳微粒的網狀結構中，凝乳狀態得以恢復；同時變性的乳清蛋白膨潤，使酪蛋白網狀結構中的水分保持穩定，因此酸奶的粘度狀態比較穩定，粘度也得以逐漸恢復[5]。穩定劑1、2、3所做樣品在120 天內粘度一直在增大，增長幅度達300%～400%，而穩定劑4所做樣品在6 天后粘度趨于穩定，粘度增加60%，對應產品在120 天內口感穩定。所以選擇穩定劑4作為最佳復配方案。

2.4 巴氏殺菌段殺菌溫度、殺菌時間及灌裝溫度確定

優化殺菌溫度、殺菌時間及灌裝溫度最佳工藝的三因素三水平正交試驗結果見表4。

由表4可以看出，殺菌溫度對產品的感官指標與保質期內穩定性影響最大，灌裝溫度次之，殺菌時間影響最小。殺菌溫度過低時不能殺滅酸奶中的所有微生物，在儲存過程中微生物繁殖導致產品變酸或漲包，品質下降，溫度過高時酸奶蛋白出現變性，口感較粗糙，析水較多；灌裝溫度10℃時，對酸奶本身粘度破壞較大，灌裝后粘度恢復較少，導致終產品粘度較低，影響口感，灌裝溫度30℃時，對酸奶本身粘度破壞相對較小，灌裝后粘度恢復相對較大；殺菌時間在10 s到60 s之間時對產品微生物的殺滅有一定影響，但相對于殺菌溫度與灌裝溫度對整體產品影響最小，由極差分析可選出最佳組合為A2B2C3。

圖2 不同穩定劑產品放置過程中析水變化

圖3 不同穩定劑產品放置過程中粘度變化

表4 生產工藝正交試驗結果與分析

3 結論

巴氏殺菌酸牛奶對原奶要求較高，產品穩定性隨原奶放置時間的延長而降低，因此用于生產巴氏殺菌酸牛奶的原奶存放時間最多不能超過24 h。通過大量試驗篩選出用于生產巴氏殺菌酸牛奶的復配穩定劑方案，即變性淀粉∶明膠∶瓊脂∶果膠=12∶1∶2.5∶0.5時產品品質最佳。通過工藝優化確定巴氏殺菌段最佳工藝參數為：殺菌溫度75℃、殺菌時間30 s、灌裝溫度30℃。

[1]李向東，喬成亞，呂加平，等.弱后酸化發酵劑對長保質期酸奶品質特性影響的研究.食品科技，2008（12）：99-102.

[2]呂文君，孫健，馬景友，等.長保質期酸奶后殺菌技術的研究.中國乳業，2010（12）：46-49.

[3]Maroziene A，Kruif C G de .Interaction of pectin and casein micelles.Food Hydrocolloids，2000（14）：391-394.

[4]Hassan A N，Frank J F，Schmidt K A，et al.Texture property of yogurt made with encapsulated Nonropy Lactic Culture.Journal of Dairy Science，1996（79）：2098-2103.

[5]Hellings C，Somsen D J，Koenraads J P J.Viscosity of stirred yoghurt：modem techniques useful in analysis and improving routine measurements.Neth Milk Dairy J，1986（40）：217-240.