低乳糖運動牛奶制作工藝的研究

文/楊　洋　高　航

低乳糖運動牛奶制作工藝的研究

文/楊洋1，2高航1，2

〔1 昆明雪蘭牛奶有限責任公司；2 云南省工業產品（乳制品）質量控制和技術評價實驗室〕

以生牛乳為原料，探討了低乳糖運動牛奶的制備工藝條件。通過正交試驗研究了低乳糖運動牛奶乳糖水解工藝及產品配方。結果表明：低乳糖運動牛奶最佳水解工藝為水解溫度35 ℃、水解時間120 min、酶添加量0.04%；低乳糖運動牛奶最適配料為乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%，該配方組合可獲得香甜適口、風味優良的低乳糖運動牛奶。

低乳糖；牛奶；配方

隨著國人生活水平的提高及保健意識的加強，酷愛運動及健身的人群正在快速擴張，人體高強度運動后會導致能量大量消耗，微量元素和無機鹽等營養素大量流失，運動后身體易疲勞，因此，補充維持機體內環境平衡的營養物質對運動人群的運動效果及身體機能恢復十分重要［1，2］。目前市場上提供給運動人群的飲品主要是運動飲料類，能提供給人水、糖和電解質，但仍缺乏優質蛋白質、氨基酸、復合抗氧化及調節機體免疫力物質的補充。牛奶作為一種全營養食品，其含有脂肪、蛋白質、碳水化合物、礦物質、維生素等營養素。因此牛奶比任何其它飲品都能更好地補充人體運動流失的營養成分，特別是牛奶中的乳清蛋白，營養價值高，具有易吸收和吸收效率高的特點，是公認的人體優質蛋白質補充劑之一，也是快速給肌肉提供營養的理想蛋白質［3，4］。人體隨著年齡增長，乳糖酶活性逐漸下降或消失，在攝入大量乳糖后因無法正常代謝而出現腹瀉、腹脹或腹絞痛等癥狀，即乳糖不耐受癥［5］。所以將乳中的乳糖水解為葡萄糖和半乳糖能夠解決乳糖不耐受癥狀，同時能夠提升運動人群對水解后單糖的吸收利用。本研究以生牛乳為原料，通過對乳糖水解工藝及配料優選搭配，研制出符合運動人群需求的低乳糖運動牛奶。

1　材料與方法

1.1材料

生牛乳：昆明雪蘭牛奶有限責任公司陸良牧場；乳清蛋白粉WPC80：新西蘭恒天然；果葡糖漿F55：山東西王糖業有限公司；瑪卡粉：上海萊雀生物科技有限公司；椰漿：印度尼西亞Kara公司；?；撬幔耗贤▌畛缮锕こ逃邢薰?；乳糖酶LGi5000：帝斯曼（中國）有限公司。

1.2主要儀器

APV-1000型均質機，T50電位滴定儀，RW-20高速攪拌器，HR2870料理機，全自動滅菌鍋，數顯恒溫水浴鍋等。

1.3工藝流程

生牛乳→脫脂→調配→均質→巴氏殺菌→乳糖水解→均質→巴氏殺菌→灌裝→成品

1.4工藝要點

1.4.1生牛乳的選擇

制作巴氏殺菌調制乳的生牛乳相應指標應符合GB 19301-2010《食品安全國家標準 生乳》中的規定［6］，生牛乳中菌落總數≤1.0×105CFU/mL。另外，體細胞數要求≤4×105個/mL。

1.4.2產品基礎配料

按照GB 25191-2010《食品安全國家標準 調制乳》對調制乳的蛋白質含量要求添加80%生牛乳，同時按照GB 14880-2012《食品安全國家標準 食品營養強化劑使用標準》要求添加0.04 %牛磺酸［7，8］。

1.4.3離心脫脂

生牛乳加熱至35～40 ℃進行離心脫脂，生牛乳脫脂后脂肪含量≤0.3%。

1.4.4基料調配

30%脫脂生牛乳加熱到45～50 ℃，溶解乳清蛋白粉5～10 min，然后靜置水合30～40 min。同時將30%脫脂生牛乳升溫至50～55 ℃，溶解其它輔料10～15 min，攪拌溶解均勻通過100 目濾網過濾后定容。

1.4.5均質

基料加熱升溫到65～70 ℃進行均質處理，其中一級壓力為20～25 MPa，二級壓力為2～4 MPa。

1.4.6巴氏殺菌

殺菌條件為85～90 ℃，10～15 s，殺完菌的基料降溫至水解溫度。

1.4.7乳糖水解

添加乳糖酶，攪拌10～15 min后進入乳糖水解環節，水解過程中每隔20 min攪拌1 min，確保乳糖充分水解。

1.4.8均質殺菌

水解完成的奶液升溫到65～70 ℃進行二次均質處理（一級壓力為20～25 MPa，二級壓力為2～4 MPa）。均質后進行高溫巴氏殺菌（85～90 ℃，10～15 s）。

1.4.9灌裝

將殺菌后產品快速冷卻至6～8℃后灌裝。

1.5產品乳糖水解條件的確定

以水解溫度（A）、水解時間（B）、酶添加量（C）3 個因素，設計L9（34）三因素三水平正交試驗，以乳糖水解率（%）為指標，確定產品最適合的乳糖水解工藝參數。因素和水平見表1。

1.6乳糖水解率測定

產品水解前及水解后的乳糖含量均按照GB 5413.5-2010《食品安全國家標準 嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》中的萊因—埃農氏法進行測定［9］。

乳糖水解率計算公式為S=（m1- m2）/m1×100%

上式中：S為乳糖水解率；m1為樣品水解前乳糖含量；m2為樣品乳糖水解后含量。

1.7產品配方的確定

原衛生部2011年第13號公告批準瑪咖粉作為新資源食品，食用量≤25 g/天，研究發現瑪卡能夠增加肝糖原含量，降低運動后產生的乳酸堆積，具有顯著抗疲勞特性［10，11］。椰漿中富含中碳鏈脂肪酸甘油三酯（MCT），MCT作為一種功能性油脂，能迅速被人體吸收，并能快速氧化產能，適合運動人群的機體需求［12～14］。因此本產品以乳清蛋白粉、果葡糖漿、椰漿、瑪卡粉4 個因素，設計L9（34）四因素三水平正交試驗，以感官評價得分為指標，確定產品最佳的配方，因素和水平見表 2。

表1　L9（34）產品乳糖水解條件正交試驗因素水平

1.8感官評價方法

由20 位經過感官評鑒培訓的評價人員對樣品分別進行評分，評分標準見表3，產品色澤、組織狀態、口感及滋氣味的分數之和為總得分，結果取整后即為該產品的感官評分結果。

表2　L9（34）產品配方正交試驗因素水平

2　結果與討論

2.1乳糖酶水解條件的確定

2.1.1乳糖酶的選擇

本研究選擇LGi5000型乳糖酶，該酶是由克魯維酵母菌菌種發酵、提純、精制的乳糖酶制劑。其最大特點是不含有芳香基硫酸酯酶及蔗糖轉化酶，芳香基硫酸酯酶是普遍存在于市場上的乳糖酶中的一種雜酶，它會將牛奶中硫酸化的甲酚轉變成對甲酚，導致產品產生異味，對風味產生不良影響。該乳糖酶產品符合GB 2760-2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》的來源名單，產品中每克乳糖酶的活性單位是5000 NLU。

2.1.2水解條件的確定

本產品定位為低乳糖，目標水解率達到80%即可滿足產品需求。以乳糖水解率為參考指標進行低乳糖運動牛奶最佳水解條件分析。試驗結果如表4所示，由R值可知3 個因素對乳糖水解率影響大小依次為：A＞C＞B，即水解溫度＞酶添加量＞水解時間。其中，在3 個水解參數適宜用量條件下，水解溫度對水解率的影響略高于酶添加量及水解時間。從K值可知乳糖水解率均是隨著水解溫度、酶添加量、水解時間的增加而顯著提升，由表5方差分析結果可知3 個因素均顯著影響乳糖水解率。試驗發現，若乳糖水解溫度過高，乳糖酶活性顯著衰減，而降低水解溫度需要顯著提高水解時間或提高乳糖酶添加量才能達到相應乳糖水解率，乳糖水解時間過長容易導致產品微生物繁殖風險加大，乳糖酶添加量加大帶來成本過高。以滿足產品訴求及成本節約、工藝簡單為原則，綜合分析得出A2B2C2可以作為乳糖水解工藝參數組合，即：水解溫度為35 ℃、水解時間為120 min、酶添加量為0.04%。按該乳糖水解工藝進行3 次驗證試驗，產品的乳糖水解率平均值為87.8%，滿足產品需求，因此選擇A2B2C2為最佳穩定劑復配組合。

表3　產品感官評分標準

2.2產品配料的確定

產品配料的試驗結果如表6所示，以產品感官得分為考察指標時，4 個因素影響大小依次為：C＞B＞D＞A，即椰漿＞果葡糖漿＞瑪卡粉＞乳清蛋白粉。在各配料適宜添加量范圍內，椰漿添加量是產品感官品質主要影響因素，對整個產品的香氣及口感飽滿感起著重要作用，其次是果葡糖漿添加量，其提供適合的甜度與香氣搭配出產品主要滋氣味。試驗發現瑪卡粉添加量過大后產生特有味道，與椰子香氣不協調，而乳清蛋白粉添加量過大后也會有粉味影響產品感官質量。由K值可知，A2B2C3D1組合即乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%為產品最佳配料。按該組合的添加量進行3 次驗證試驗，產品的感官評分的平均值為89 分，制得的低乳糖運動牛奶產品，色澤呈淡黃色，具有椰子清香味，爽滑適口，甜度合適，因此選擇A2B2C3D1配料組合為最佳配方。

表4　產品乳糖水解條件正交試驗結果

表5　乳糖水解條件正交試驗方差分析

表6　產品配方正交試驗結果

表7　營養成分表

2.3產品質量標準

2.3.1感官指標

產品色澤：為均勻一致淡乳黃色；滋氣味：具有椰子清香味，甜度合適，無其它異味；組織狀態：為均勻一致的乳濁液，無明顯分層及沉淀現象，無明顯雜質異物。

2.3.2營養成分表

產品營養成分見表7。

2.3.3產品衛生指標

通過對低乳糖運動牛奶進行相應指標檢測后得出微生物及衛生指標為：菌落總數≤100 CFU/mL，金黃色葡萄球菌未檢出，沙門氏菌未檢出，大腸菌群未檢出，鉛（以Pb計）≤0.05 mg/kg，砷（以As計）≤0.1 mg/kg，汞（以Hg計）≤0.01 mg/kg，鉻（以Cr計）≤0.3 mg/kg，黃曲霉毒素（M1）≤0.5 μg/kg；與GB 25191-2010《食品安全國家標準 調制乳》中規定指標進行比較，以上指標均符合國家標準規定。

2.3.4產品貨架期驗證

在產品配方及乳糖水解工藝確定情況下進行產品貨架期驗證，觀察產品在2～6 ℃條件下設計7 天貨架期內產品質量情況，發現產品感官品質、微生物指標均正常，說明產品具備生產實踐的價值。該產品比較適于運動人群飲用，同樣也適用于普通人飲用，建議飲用量根據自身運動情況而定，每次飲用250 mL，每天攝入量控制在1 000 mL以內。

3　結論

通過正交試驗及貨架期驗證確定低乳糖運動牛奶最佳配方為：乳清蛋白粉1.5%、果葡糖漿4.0%、椰漿4.0%、瑪卡粉0.05%，可獲得口感優良，香氣自然，香甜爽口的低乳糖運動牛奶。其最佳乳糖水解工藝參數為：水解溫度35 ℃、水解時間120 min、酶添加量0.04 %，該參數能在工藝簡化及成本降低條件下達到80%以上乳糖水解率。產品營養豐富，搭配合理適合運動人群飲用。C

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Study on the Processing Technology of Low-Lactose Sports Milk

YANG Yang1，2，GAO Hang1，2
〔1 Kunming Xuelan Dairy Co., Ltd. 2 Yunnan Industrial Product（Dairy）Quality Control and Technical Evaluation Laboratory〕

Using raw milk as raw material, the manufacture process conditions of low-lactose sports milk were discussed. Product formula and lactose hydrolysis process were studied by orthogonal experiments. The results showed that: the best low-lactose sports milk hydrolysis process for the hydrolysis temperature was 35 ℃, hydrolysis time was 120 min and enzyme dosage was 0.04%. The optimum material formula of low-lactose sports milk was as followed: protein powder was 1.5%, fructose syrup was 4.0%, coconut milk was 4.0% and Maca powder was 0.05%. This formula can obtain optimum low-lactose sports milk with sweet taste and good flavor.

low lactose; milk; formula

楊洋（1985-），男，白族，云南大理人，碩士，工程師，主要從事乳制品及飲料的研究開發工作。

云南省科技計劃項目生物重大專項（2014ZA004）；昆明市科技計劃項目（2015-2-N-01339）］

2016-01-27）