褐色調(diào)制乳的研制

楊郁葒，孫記濤，鄭陽，王占東

（黑龍江完達山乳業(yè)股份有限公司，哈爾濱150060）

0 引 言

人們消費水平的不斷提高決定了對食品的口感、風味及營養(yǎng)要求也越來越高[1]。褐色乳制品的自然新穎的色澤和獨特風味，日益受到人們的青睞，褐色酸奶、褐色乳飲料系列就是利用適度褐變制備的具有特殊焦糖風味的一類新型飲品。在食品加工過程中，適當?shù)暮肿兪怯幸娴?，如咖啡、紅茶、啤酒、醬油等產(chǎn)品的生產(chǎn)以及面包、糕點的烘烤。褐變來源于美拉德（Maillard）反應(yīng)，又稱為羰氨反應(yīng)[2]，利用牛奶蛋白質(zhì)中的氨基化合物和含有羰基的碳水化合物反應(yīng)。目前市場上采用褐變加工技術(shù)的產(chǎn)品層出不窮，其產(chǎn)量也逐漸攀升。但褐色調(diào)制乳研究較少，褐色調(diào)制乳主要是以生牛乳和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)來產(chǎn)生獨特的色澤和風味，添加穩(wěn)定劑使產(chǎn)品的組織狀態(tài)穩(wěn)定。本文以褐色調(diào)制乳的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的穩(wěn)定性等重要指標進行了試驗，為褐色調(diào)制乳的實際生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 原料

生牛乳，食用葡萄糖，復(fù)配穩(wěn)定劑，均為市售。

1.1.2 設(shè)備

IKA RW20高速攪拌機，德國IKA公司；SRH 250-70高壓均質(zhì)機，上海申鹿均質(zhì)機有限公司；YXQ-SG46-280S不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HC-3514高速離心機，科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；利樂超高溫殺菌機，中亞灌裝機。

1.2 方法

1.2.1 褐色調(diào)制乳制備工藝

1.2.2 穩(wěn)定性檢測方法

利用離心沉淀率[3]反映其對褐色調(diào)制乳穩(wěn)定性的影響，離心沉淀率的測定方法為準確稱取產(chǎn)品20 g注入離心管中，以轉(zhuǎn)速為6 000 r/min的速度離心10 min，棄去上部液體，準確稱取沉淀物的質(zhì)量。按下列公式進行計算離心沉淀率：

1.2.3 褐變條件對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響[4]

1.2.3.1 食用葡萄糖的添加量對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

采用熱處理溫度為95℃，熱處理時間為150 min，葡萄糖添加量分別為6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%，按照工藝進行制備產(chǎn)品，通過測定離心沉淀率來確定食用葡萄糖對穩(wěn)定性的影響并觀察其感官品質(zhì)。

1.2.3.2 褐變時間對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

采用熱處理溫度為95℃，葡萄糖添加量為6%，熱處理時間分別為90、120、150、180、210 min，按照工藝進行制備產(chǎn)品，通過測定離心沉淀率來確定褐變反應(yīng)時間對穩(wěn)定性的影響并觀察其感官品質(zhì)。

1.2.4 蛋白質(zhì)含量對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

將產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量分別制備為2.4%、2.6%、2.8%、3.0%、3.2%，按照褐變條件95℃（2.5 h），食用葡萄糖添加量為6.5%，均質(zhì)條件65℃，20 MPa，均質(zhì)2次的工藝條件進行制作，按照工藝進行制備產(chǎn)品，并測定離心沉淀率。

1.2.5 均質(zhì)壓力和次數(shù)對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

1.2.5.1 均質(zhì)壓力對穩(wěn)定性的影響

將蛋白質(zhì)含量為3.0%的褐色調(diào)制乳，按照褐變條件為95℃（2.5 h），食用葡萄糖添加量為6.5%，均質(zhì)溫度為65℃，分別調(diào)整均質(zhì)壓力為10、15、20、25、30 MPa進行均質(zhì)，按照工藝進行制備產(chǎn)品，測定其離心沉淀率。

1.2.5.2 均質(zhì)次數(shù)對穩(wěn)定性影響

采用均質(zhì)條件為溫度為65℃和20 MPa的壓力進行均質(zhì)，對比1次均質(zhì)和2次均質(zhì)對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響。

1.2.6 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗分析結(jié)果，選擇葡萄糖的添加量、褐變時間、蛋白質(zhì)含量和均質(zhì)壓力四個因素，設(shè)置三個水平，以離心沉淀率為響應(yīng)值進行4因素3水平正交試驗。

1.2.7 穩(wěn)定性觀察

利用優(yōu)化好工藝參數(shù)進行試產(chǎn)，將樣品分別放置在常溫（25℃）、37.5℃及光照條件下進行穩(wěn)定性觀察，主要觀察其組織狀態(tài)，有無脂肪上浮及沉淀等現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變條件對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

褐變的產(chǎn)物是產(chǎn)品呈現(xiàn)褐色和產(chǎn)生獨特香氣的主要原因。這是實際生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，將葡萄糖添加量和不同熱處理時間的條件下進行褐變，顏色越深褐變程度越大，并且根據(jù)品評者對顏色、風味的喜好及離心沉淀率，選擇最適的褐變程度。

2.1.1 食用葡萄糖的添加量對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

葡萄糖的添加量對感官品質(zhì)的影響如表1所示，與沉淀率的關(guān)系如圖1所示。

表1 糖的添加量對感官品質(zhì)的影響

圖1 糖的添加量和離心沉淀率的關(guān)系

試驗結(jié)果由表1和圖1可知，隨著葡萄糖添加量的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風味也越來越突出并伴有苦味。離心沉淀率也依次遞增。由于葡萄糖分子的羥基和羧基與蛋白質(zhì)粒子的親和性高，其分散作用良好。葡萄糖能使酪蛋白表面形成糖膜，提高了酪蛋白和分散介質(zhì)的親和性，使酪蛋白均勻穩(wěn)定的分散在牛奶中，形成懸濁液而不發(fā)生沉淀。因此褐變時間和糖的添加對產(chǎn)品的感官品質(zhì)至關(guān)重要。綜合考慮產(chǎn)品的色澤、口感及離心沉淀率選擇褐變時間為150～180 min，葡萄糖添加量為6%～8%進行正交試驗。

2.1.2 褐變時間對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

褐變時間對感官品質(zhì)的影響如表2所示，與沉淀率的關(guān)系如圖2所示。

表2 褐變時間對穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

試驗結(jié)果由表2和圖2可知，隨著褐變時間的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風味也越來越突出并伴有苦味。離心沉淀率也依次遞增。若褐變時間過長，焦糖顏色較深，蛋白質(zhì)變性嚴重，產(chǎn)品大顆粒沉淀，穩(wěn)定性控制較差。褐變時間過短，色澤和焦甜香味不足。

圖2 褐變時間和離心沉淀率的關(guān)系

2.2 蛋白質(zhì)含量對感官品質(zhì)的影響

隨著蛋白質(zhì)含量的增加，離心沉淀率逐漸增大，蛋白質(zhì)含量對感官品質(zhì)的影響如表3所示。產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量和離心沉淀率的關(guān)系如圖3所示。

表3 蛋白質(zhì)含量對感官品質(zhì)的影響

圖3 蛋白質(zhì)含量和離心沉淀率的關(guān)系

試驗結(jié)果由表3和圖3可知，隨著褐色牛奶蛋白質(zhì)含量的增加，褐變程度越大，褐色逐漸加深，焦糖風味也越來越突出，奶香味也來越濃厚。隨著蛋白質(zhì)含量的增加，蛋白質(zhì)的比重增大，分子間作用力低于重力，蛋白質(zhì)分子不穩(wěn)定，因此離心沉淀率逐漸升高[5]。

2.3 均質(zhì)對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響

2.3.1 均質(zhì)壓力

由圖4可知，隨均質(zhì)壓力逐漸升高，離心沉淀率的逐漸減小，當均質(zhì)壓力達到20 MPa后，離心沉淀率的變化趨于平穩(wěn)。當均質(zhì)壓力較低時，蛋白質(zhì)粒子過大，容易沉降影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。壓力較高，蛋白質(zhì)粒子過小，其吸附作用增強而導(dǎo)致凝聚，從而使穩(wěn)定性降低。因此均質(zhì)壓力對產(chǎn)品的離心沉淀率有較大影響。

2.3.2 均質(zhì)次數(shù)

圖4 均質(zhì)壓力與離心沉淀率的關(guān)系

對均質(zhì)工藝的次數(shù)進行考察，采用1次均質(zhì)僅褐變調(diào)制乳制備后的均質(zhì)；采用2次均質(zhì)包括褐色牛奶制備前進行均質(zhì)和褐變調(diào)制乳制備后的均質(zhì)。對比1次均質(zhì)和2次均質(zhì)產(chǎn)品的離心沉淀率反映產(chǎn)品為穩(wěn)定性。

表4 均質(zhì)次數(shù)及離心沉淀率

由表4中可知，經(jīng)試驗均質(zhì)2次比均質(zhì)1次后產(chǎn)品的離心沉淀率明顯降低。均質(zhì)將牛奶本身蛋白質(zhì)細化，減小蛋白質(zhì)顆粒的大小，使牛奶的蛋白質(zhì)沉淀防止或延緩，且有利于蛋白質(zhì)與葡萄糖、穩(wěn)定劑中成分的結(jié)合，二次均質(zhì)可以有效的使第一次均質(zhì)后結(jié)合在一起的小液滴再次均勻的分散，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性[6]。

2.4 正交試驗

綜合單因素試驗結(jié)果，選取食用葡萄糖添加量、褐變時間、蛋白質(zhì)含量和均質(zhì)壓力進行4因素3水平正交試驗，試驗方案因素水平如表5所示，試驗結(jié)果如表6所示。

由表6可知，影響褐色調(diào)制乳穩(wěn)定性由主到次的因素排序為葡萄糖的添加量（A）＞褐變時間（B）＞均質(zhì)壓力（C）＞蛋白質(zhì)含量（D）。通過試驗結(jié)果分析最佳方案為A1B1C2D2。根據(jù)產(chǎn)品即工藝最優(yōu)參數(shù)：褐變條件為95℃（2 h）；葡萄糖添加量為6%；均質(zhì)條件為65℃，20 MPa；蛋白質(zhì)含量為3.0%。

2.5 穩(wěn)定性觀察

根據(jù)正交試驗確定最佳工藝參數(shù)，進行產(chǎn)品試產(chǎn)，采用中亞灌裝機灌裝透明袋，考慮產(chǎn)品的運輸及銷售環(huán)境對產(chǎn)品的影響，進行常溫（25℃）和37.5℃及光照下產(chǎn)品狀態(tài)觀察，對產(chǎn)品的保質(zhì)期進行預(yù)測。

由表7可知，經(jīng)過試驗篩選的工藝參數(shù)，可以做到常溫（25℃）下30 d無脂肪上浮和沉淀。37.5℃下7 d無脂肪上浮、無沉淀，相當于32 d[7]。在實際生產(chǎn)和銷售過程中產(chǎn)品應(yīng)避免高溫和陽光直射。

3 結(jié)論

利用離心沉淀率，對生產(chǎn)褐色調(diào)制乳的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，主要從褐變時間、褐變過程中食用葡萄糖的添加量、均質(zhì)壓力及次數(shù)、蛋白質(zhì)含量進行試驗。研究確定的主要工藝參數(shù)：褐變條件為95℃（2 h）；葡萄糖添加量為6%；蛋白質(zhì)含量為3.0%；均質(zhì)條件為65℃，20 MPa，均質(zhì)2次。對優(yōu)化好的工藝參數(shù)進行實際生產(chǎn)，并觀察其穩(wěn)定性，產(chǎn)品常溫（25℃）時放置30 d時無脂肪上浮及沉淀，組織狀態(tài)良好。

表5 褐色調(diào)制乳的工藝條件優(yōu)化L9(34)正交試驗因素水平

表6 褐色調(diào)制乳的工藝條件優(yōu)化L9(34)正交試驗結(jié)果

表7 產(chǎn)品觀察結(jié)果