瓊脂復配開發酸奶穩定劑的研究

安 定,張秋俊,倪 輝,2,3,4,姜澤東,2,3,4,肖安風,2,3,4,*

(1.集美大學食品與生物工程學院,福建廈門 361021;2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室,福建廈門 361021;3.福建省海洋功能食品工程技術研究中心,福建廈門 361021;4.廈門市海洋功能食品重點實驗室,福建廈門 361021)

瓊脂因具有凝膠穩定性、增稠性、凝固溫度和融化溫度滯后性、凝膠強度高等特點,在食品中的應用極為廣泛,但瓊脂作為單一膠體添加到食品中又有一定的局限性,如口感單一,結構穩定性差,乳清易析出等,將瓊脂與其他穩定劑進行復配充分發揮不同穩定劑的優勢特性,可以改善食品的結構,提高食品的品質。

酸奶是以牛奶或奶粉作為基料,并添加白砂糖以及穩定劑等,通過人工添加乳酸菌的方法，經過發酵后獲得的酸甜可口的產品。酸奶是一種兼具營養與保健的飲料,在我國乳制品中所占的比例越來越大。但是,發酵酸奶經常出現表面不光潔、乳清析出、粘度不穩定、貨架期短等問題,故酸奶加工過程中，往往添加特定的穩定劑或增稠劑，以改善酸奶的品質,提高酸奶的粘稠度并改善其質地狀態與口感,防止成品乳清析出。楊洋[1]等研究瓊脂、果膠與羥丙基二淀粉磷酸酯三種穩定劑復配,根據凝固型酸奶穩定性優化了瓊脂、果膠和羥丙基二淀粉磷酸酯的配比為0.07%∶0.10%∶0.12%。呂心泉[2]等以懸浮飲料透明性為指標，研究瓊脂、羧甲基纖維素鈉與乳化鹽的復配比例,優化得到瓊脂∶CMC∶乳化鹽為15∶5∶4。雖然相關研究已經開發了一些瓊脂復配產品,但總體來看,瓊脂在奶制品、冰淇淋中的復配應用研究比較少,限制了瓊脂在乳制品中的應用。

持水性是反映酸奶穩定性、貨架期、組織流變性和質地結構特性的綜合指標,提高持水性是改善產品品質的關鍵[3]。本文以持水性為主要指標，對瓊脂進行復配研究,測定了瓊脂產品在酸奶中的粘度與持水性,并以持水性為指標，對該瓊脂樣品與變性淀粉和果膠進行復配,通過均勻混料實驗,優化酸奶復配穩定劑的配方。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1、6、8號瓊脂 福建綠麒膠體食品有限公司;食品級明膠、羥丙基乙酰化改性淀粉、低酯果膠 廈門唯康食品有限公司;長富純酸奶(菌種:嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌) 福建長富乳品有限公司。

YP50001電子天平 余姚市金諾天平儀器有限公司;FA25FLUKO高速攪拌機 上海弗盧克流體機械制造有限公司;C20-SDHJ07X電磁爐 浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司;SRH均質機 上海申鹿均質機有限公司;HH-W600數顯恒溫水浴鍋 金壇市科技儀器有限公司;NDJ-1粘度計 上海精密科學儀器有限公司;TDZ5-WC離心機 湖南滬廉離心機有限公司;PHS-3C數顯酸度計 中國(杭州)雷磁儀器分析廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸奶制備工藝 全脂奶粉(12%全脂奶粉于50～55 ℃熱水中攪拌45 min,得到復原乳(6%蔗糖與一定量的穩定劑混合均勻,與復原乳混合(72～75 ℃預熱,20～22 MPa均質，水浴加熱至90 ℃,保溫10 min，冷卻至43 ℃,接入2%長富純酸奶，43 ℃水浴鍋中6.5 h后，4～6 ℃冰箱放置24 h。

1.2.2 添加瓊脂對酸奶品質的影響 0.1%瓊脂(1、6、8號)、0.1%明膠和0.2%明膠分別作為穩定劑，添加在復原乳中,調配均質后接種發酵6.5h,并于冰箱中冷卻后熟24 h,在發酵過程中每隔0.5 h取樣一次,測定發酵乳的pH直至發酵結束,測定后熟之后酸奶的粘度、持水性。

1.2.3 優化瓊脂、改性淀粉與果膠復配酸奶穩定劑的配方及驗證實驗 參照均勻實驗設計[3-4]均勻配方設計一節中U9(92)均勻設計表，轉換成帶有邊界點的均勻混料設計,并按照發酵500 g酸奶三種穩定劑的添加量(三種穩定劑的添加總量為0.1%)如表1所示。以持水性和粘度為考察指標，并以持水性為指標求得回歸方程,求解方程最大值的最佳復配比,在此條件下進行6次平行驗證實驗。

表1 酸奶穩定劑混料實驗設計表

1.2.4 酸奶穩定性指標的測定

1.2.4.1 粘度的測定 4～6 ℃冷藏24 h的酸奶使用玻璃棒攪拌20次,放置20 h,10 ℃條件下用NDJ-1粘度計4號轉子,轉速60 r/min,記錄10 s時的數值即為樣品的粘度[5]。

1.2.4.2 持水性的測定 在10 ℃以下,將10 g酸奶放入離心管中,3000 r/min 離心20 min,去除上部清液后稱重[6],根據離心前后離心管重量差用下式計算樣品持水性,取測定結果的三次平行值即為樣品的持水性。

1.2.4.3 pH的測定 酸度計法:先用兩點校正法校正酸度計,然后將探頭放入待測溶液中測定pH。

1.2.4.4 滴定酸度的測定 吸取10 mL酸奶于裝有20 mL蒸餾水的錐形瓶中,加入0.5 mL酚酞搖勻,用標定的0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液進行滴定,換算為滴定酸度(°T)。其中,°T是指樣品中和100 g(mL)樣品所需0.1 mol/L的NaOH的毫升數[7]。

1.2.4.5 感官評價 按照《中國乳制品工業行業規范—酸牛乳感官質量評鑒細則》[8],選擇有乳制品專業知識基礎,經過感官分析培訓,能夠運用自己的視覺、觸覺、味覺和嗅覺等器官,對乳制品的色、香、味和質地等諸多感官特性做出正確評價的10人,組成鑒評小組,對制作出的酸奶進行感官(包括色澤、滋味氣味、組織狀態)評價[9],評價表如下表2。

表2 酸奶感官評價表

1.3 數據統計方法

實驗數據為3次平行實驗的平均值,用Excel軟件處理平均值和標準偏差,SPSS軟件進行顯著性分析,采用Minitab軟件進行回歸分析和混料模型分析。

2 結果與分析

2.1 添加瓊脂對酸奶發酵過程中pH的影響

圖1顯示,各實驗組pH隨發酵時間變化的曲線基本相同,即在發酵開始0～1 h內產酸較慢,1～4 h產酸加快,發酵結束時酸奶pH在4.2～4.5之間。0.1%明膠和0.2%明膠的pH變化曲線基本一致,無論是添加瓊脂還是明膠,發酵過程中pH與空白組pH變化趨勢相似,均呈倒“S”狀。這說明添加瓊脂或明膠對酸奶發酵過程中pH影響較小,該結果與相關研究相同[10]。

圖1 穩定劑的種類對酸奶pH的影響

2.2 添加瓊脂對酸奶持水性和粘度的影響

圖2顯示,添加瓊脂能提高酸奶的持水性,而明膠只有在濃度超過0.2%的條件下才能提高酸奶的持水性。同等條件下,添加0.1% 1號瓊脂的酸奶粘度比添加0.1% 6號和0.1% 8號瓊脂的酸奶高。相關研究表明,明膠的粘度在等電點處最低,由于酸奶的pH在明膠等電點附近,因此添加明膠的酸奶粘度和持水性比添加同濃度瓊脂的低[11]。綜合比較酸奶的持水性和粘度,添加0.1% 1號瓊脂性能最好。

圖2 不同穩定劑對酸奶粘度和持水性的影響

2.3 均勻混料實驗結果分析

將瓊脂和改性淀粉及果膠進行復配,以持水性和粘度為考察指標,采用均勻混料設計實驗優化各成分的比例,由實驗結果(表3)可知,1號實驗組持水性最高,達到53.2%;5號實驗組粘度最高為2800 MPa·s;9號實驗組綜合口感最好,綜合評分95,各實驗組酸度均高于70 °T,符合發酵乳食品安全國家標準。

表3 混料實驗優化酸奶穩定劑的結果

圖3 實驗設計區域內點的粘度、持水性變化趨勢圖

圖4 酸奶粘度混合曲面圖

圖5 酸奶持水性混合曲面圖

圖6 混料設計布圖

表4 酸奶穩定劑優化控制點實驗結果

式(2)

由式(2)即得到:S≈0.2366,0

表5 優化配方持水性驗證實驗結果

3 結論

利用瓊脂與輔助穩定劑進行復配,開發酸奶穩定劑,優化酸奶穩定劑配方。研究發現,與空白實驗相比,添加瓊脂或明膠對酸奶發酵過程中產酸的影響較小,在穩定劑添加量為0.1%時,添加1號瓊脂增加酸奶持水性及粘度的效果最好。以酸奶持水性為指標,通過均勻混料實驗對瓊脂、改性淀粉和果膠進行復配優化,獲得復配穩定劑的配方為瓊脂:改性淀粉為78∶22。該配方下酸奶持水性最高為53.6%,粘度2920 MPa·s,酸度87.9 °T,感官評分90。此配比發酵的酸奶無乳清析出,持水性較高,口感爽滑,組織細膩，具有良好的質地和口感。