乳在清酸分奶離中蛋的白應(yīng)與用燕麥β-葡聚糖作為增稠劑

鄭健，房天琪，沈雪，張鐵華

（吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春130062）

0 引 言

燕麥β-葡聚糖是一種能降血脂血糖、增強(qiáng)免疫力的功能性成分[7-10]，有較好的乳化穩(wěn)定性及較高的黏度，作為食品膠體、增稠劑應(yīng)用于食品體系中[11]。如Brennan等[12]將β-G加入到低脂酸奶中，顯著提高了產(chǎn)品的黏度。本研究將β-G與WPI混合后進(jìn)行熱聚合，應(yīng)用于發(fā)酵酸奶的制備，旨在為β-G與WPI應(yīng)用于酸奶的制備提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與試劑

燕麥β-葡聚糖購(gòu)買于源葉生物；高溫滅菌牛奶產(chǎn)自中國(guó)長(zhǎng)春輝山乳業(yè)有限公司（脫脂固體≥8.2%、蛋白5%和6%脂肪）；凍干發(fā)酵劑由科漢森公司生產(chǎn)，型號(hào)為ABY-3，其中含有嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸鏈球菌和雙歧桿菌；乳清分離蛋白是由美國(guó)Hilmar公司生產(chǎn)，型號(hào)為9410，其灰分為2.7%，脂肪為1.3%，蛋白（干基）為93%，乳糖為0.1%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。其他試劑為分析級(jí)。

1.2 主要設(shè)備

高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Beckman-coulter公司；蓋勃離心機(jī)Nova Safety，德國(guó)Funke Gerber公司；MJ33水分測(cè)定儀，美國(guó)METTLER-TOLEDO有限公司；Model-LV動(dòng)態(tài)黏度儀，美國(guó)Brookfield公司；質(zhì)構(gòu)儀CT-3，美國(guó)Brookfield公司；馬弗爐SX 2-2.5-12，濟(jì)南精密科研儀器有限公司；凱氏定氮儀UDK159，意大利VELP。

1.3 方法

1.3.1 WPI與β-G熱處理復(fù)合物的制備

制備WPI貯備液（10%，w/v）：將一定質(zhì)量的乳清分離蛋白粉緩慢加入到去離子水中，磁力攪拌2 h使其完全溶解，4℃放置12 h，得到WPI貯備液，水合4 h并冷藏過(guò)夜。將上述WPI和β-G按照不同體積比例（9∶1，18∶1，30∶1，45∶1，90∶1和180∶1）進(jìn)行復(fù)配，置于磁力攪拌器混合均勻。使用濃度為1 mol/L的HCl和濃度為1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)乳清分離蛋白貯備液的p H值至7.0，將不同WPI/β-G復(fù)合物貯備液置于磁力攪拌器進(jìn)行水浴加熱，加熱溫度為85℃，保持30 min后立即用冰水冷卻。單一成分WPI和β-G以相同加熱條件進(jìn)行制備。

1.3.2 酸奶的制備[13]

將巴氏殺菌后的全脂牛乳作為原料乳，取部分原料乳預(yù)熱至60℃，加入7%白砂糖，攪拌至完全溶解后，繼續(xù)加熱至80℃保持20 min，冷卻至42℃添加不同復(fù)配比例的PWP與β-G熱處理復(fù)合物2 mL和0.04%直投式發(fā)酵劑，持續(xù)攪拌直至發(fā)酵劑完全溶解。對(duì)接種后的調(diào)制乳進(jìn)行灌裝，將灌裝好的牛乳置于恒溫培養(yǎng)箱，溫度保持在42～44℃，通常發(fā)酵時(shí)間為4～6 h，直至完全凝乳且表面有輕微乳清析出（pH值小于4.5）。發(fā)酵完成后4℃冷藏后熟18 h。酸奶制備的整個(gè)過(guò)程在無(wú)菌操作臺(tái)進(jìn)行，且用于試驗(yàn)對(duì)照的酸奶均按照上述方法制備，不同酸奶制備的配方如表1所示。

1.3.3 酸奶理化特性測(cè)定

實(shí)驗(yàn)組患者在術(shù)后下床活動(dòng)時(shí)間(5.6±2.1)h相比對(duì)照組(10.5±4.1)h,(t=6.811,p=0.000);實(shí)驗(yàn)組患者住院時(shí)間(4.3±1.4)d相比對(duì)照組(6.7±1.8)d,(t=6.739,p=0.000)。

將酸奶樣品于4℃冷藏18 h，且在室溫下平衡2 h后進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定。用p H計(jì)測(cè)定樣品的p H值；采用水分分析儀測(cè)定酸奶的總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)；酸奶樣品的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蓋勃離心法進(jìn)行測(cè)定；采用自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定酸奶樣品的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；用馬弗爐進(jìn)行酸奶中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。

1.3.4 酸奶黏度的測(cè)定

將酸奶樣品于4℃冷藏18 h，且在室溫下平衡2 h后進(jìn)行黏度的測(cè)定。將酸奶樣品在室溫條件下用玻璃棒勻速沿著同一方向攪拌30 s后，再利用黏度儀進(jìn)行黏度的測(cè)定，測(cè)定速度為100 r/min，測(cè)定時(shí)間為1 min。

1.3.5 酸奶質(zhì)構(gòu)（TPA）測(cè)定[13]

酸奶樣品的質(zhì)構(gòu)測(cè)定均在酸奶4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進(jìn)行，所有檢測(cè)樣品均保持原始狀態(tài)，并利用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)其進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。采用直徑為38.10 mm、高度為20 mm的圓柱形探針進(jìn)行TPA測(cè)定，其中探頭型號(hào)為TA4/1000，距離為30 mm，選用1 kg負(fù)載，在樣品的預(yù)測(cè)、壓縮和松弛過(guò)程中，探針的速度固定在1 mm/s，觸發(fā)器為4.5 g。記錄樣品的硬度、黏力、彈性和黏性。所有質(zhì)構(gòu)的測(cè)量均采用3份平行樣品進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)測(cè)量。

1.3.6 酸奶的持水力（WHC）測(cè)定

酸奶樣品的持水力測(cè)定采用Sodini等[14]的方法并進(jìn)行稍微改進(jìn)，酸奶樣品均在4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進(jìn)行酸奶樣品持水力的測(cè)定。稱取酸奶樣品20 g（W0）放入50 mL離心管中，1 250 g條件下離心20 min，移除上清液并稱量其質(zhì)量（W1），持水力按顆粒質(zhì)量占總樣品質(zhì)量的百分比計(jì)算。每批樣品的測(cè)量均采用3份平行樣品，進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)測(cè)量。持水力計(jì)算公式為

1.3.7 酸奶的感官評(píng)定

酸奶樣品均灌裝于透明玻璃瓶中，所有樣品的感官評(píng)定均在酸奶發(fā)酵結(jié)束后4°C保存18 h，并在室溫下平衡2 h后進(jìn)行。選取60名感官評(píng)估員，由30名男性和30名女性組成評(píng)估小組，年齡范圍為20～30歲，均為吉林大學(xué)食品學(xué)院的老師與學(xué)生。所有感官評(píng)估小組成員均按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 8586-2014）進(jìn)行選拔和培訓(xùn)。使用表2所示的參考性質(zhì)對(duì)酸奶樣品進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)于所有配方進(jìn)行感官屬性評(píng)估，氣味是第一個(gè)評(píng)估屬性，然后視覺(jué)，風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，屬性的強(qiáng)度使用評(píng)估表進(jìn)行評(píng)估。將原容器中的50 m L樣品按隨機(jī)順序置于白光下。60名產(chǎn)品評(píng)估人員對(duì)配方的可接受性進(jìn)行了評(píng)估，享樂(lè)評(píng)分為15分（15=非常明顯；0=無(wú)），并采用定量描述性分析技術(shù)（QDA）進(jìn)行分析。

表1 對(duì)照組及實(shí)驗(yàn)組酸奶的配方

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)平行次數(shù)3～5次，采用Excel處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行顯著性分析；采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 WPI與β-G熱處理對(duì)酸奶的影響

所有酸奶樣品的總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是16.36%～18.41%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是3.51%～3.93%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是3.14%～3.56%，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是0.69%～0.79%，由表3可以看出，添加不同比例WPI/β-G復(fù)合物的酸奶中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照酸奶樣品的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在發(fā)酵過(guò)程中乳桿菌產(chǎn)生的乳酸可能引起酸奶的p H值降低，發(fā)酵劑在酸奶發(fā)酵期間可促進(jìn)牛乳中乳糖的水解，發(fā)酵劑添加量相同的情況下，酸奶的p H值變化無(wú)顯著性差異；由表3可以看出，添加不同比例的WPI/β-G復(fù)合物的酸奶（Y1，Y2，Y3，Y4，Y5和Y6）總固形物和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于添加未加熱處理的WPI對(duì)照酸奶樣品。添加熱處理β-G的酸奶脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于其他酸奶樣品，且添加WPI/β-G復(fù)合物的酸奶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于添加單一熱處理β-G的酸奶，較低于添加PWP的酸奶。

2.2 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶黏度的影響

圖1中，對(duì)照為添加WPI酸奶樣品，β-G為β-G酸奶對(duì)照，PWP為添加PWP酸奶樣品，Y1為WPI：β-G=9∶1，Y2為WPI：β-G=18∶1，Y3為WPI：β-G=30∶1，Y4為WPI：β-G=45∶1，Y5為WPI：β-G=90∶1，Y6為WPI：β-G=180∶1。不同的字母代表其對(duì)應(yīng)的數(shù)值差異顯著（P＜0.05），下同。添加經(jīng)熱處理乳清蛋白（PWP）和添加熱處理β-G的酸奶較未經(jīng)加熱乳清分離蛋白（對(duì)照）的酸奶樣品黏度均有不同程度的增加。由于PWP可以通過(guò)加熱形成類似于水膠體的乳清分離蛋白聚合物，并作為增稠劑應(yīng)用于食品中。而添加不同比例的WPI/β-G復(fù)合物，不同的添加比例均可導(dǎo)致蛋白質(zhì)形成聚集使酸奶形成更緊密的結(jié)構(gòu)，并影響酸奶的黏度；當(dāng)WPI/β-G的混合比例為18∶1、30∶1和45∶1時(shí)，將復(fù)合物加熱處理后添加至酸奶中導(dǎo)致酸奶黏度顯著增加，隨著WPI的添加比例的增加，酸奶的黏度逐漸增加，且WPI/β-G復(fù)合物比例為45∶1的酸奶黏度達(dá)到最大，而隨著WPI添加的比例繼續(xù)增加，即90∶1和180∶1，酸奶的黏度呈下降趨勢(shì)。乳酸菌發(fā)酵牛奶時(shí)，乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，導(dǎo)致產(chǎn)品酸化，酪蛋白膠束發(fā)生了一些物理化學(xué)變化，導(dǎo)致液體牛奶轉(zhuǎn)變?yōu)轲椥阅z。酸化牛奶凝膠中的凝膠形成包括減少酪蛋白上的凈負(fù)電荷和增加溶解膠體磷酸鈣的速率，這將減少靜電斥力以及空間穩(wěn)定，并增加酪蛋白之間相互作用，導(dǎo)致形成三維酸性牛奶凝膠。

表2 酸奶感官評(píng)價(jià)屬性定義以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表3 酸奶的化學(xué)成分分析

圖1 WPI/β-G復(fù)合物對(duì)酸奶黏度的影響

2.3 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是酸奶質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一，其中質(zhì)構(gòu)特性中的硬度，黏附性，彈性和黏結(jié)性是酸奶質(zhì)地品質(zhì)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。不同酸奶樣品的質(zhì)地特性存在顯著性差異，與對(duì)照酸奶樣品和單一添加熱處理的WPI或β-G的酸奶樣品對(duì)比，添加WPI/β-G復(fù)合物的酸奶具有更緊密和堅(jiān)固的質(zhì)構(gòu)特性。凝固型酸奶的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為酸奶的硬度，其中WPI/β-G比例為30∶1和45∶1時(shí)硬度較其他酸奶樣品顯著增高。添加WPI/β-G復(fù)合物可以通過(guò)增加蛋白聚合物的濃度促進(jìn)蛋白聚合物與結(jié)合水的聚集，從而導(dǎo)致熱聚合乳清蛋白和酪蛋白膠束之間形成蛋白質(zhì)復(fù)合物或可導(dǎo)致蛋白的富集，在酸奶預(yù)混料的熱處理過(guò)程中，凝膠化可導(dǎo)致其與水結(jié)合導(dǎo)致黏度增加，而隨著蛋白與水的進(jìn)一步結(jié)合降低了整個(gè)體系中可用自由水的數(shù)量。

2.4 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶持水力的影響

持水力是評(píng)價(jià)酸奶質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。由圖3可以看出，不同比例的WPI/β-G復(fù)合物的酸奶的持水力（WHC）并無(wú)顯著差異，表明酸奶的持水力與酸奶樣品中WPI/β-G復(fù)合物比例并無(wú)正向相關(guān)關(guān)系。WPI/β-G比例為45∶1酸奶的持水力最高，添加PWP對(duì)酸奶的持水力具有顯著影響，這可能是由于蛋白質(zhì)具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其能夠固定大量游離水，而熱聚合的乳清蛋白和κ-酪蛋白之間的相互作用可以促進(jìn)形成均勻多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使游離水被固定和包封于其中，且酸奶中總蛋白含量的增加可以促進(jìn)其與水結(jié)合的能力，最終促進(jìn)酸奶凝固，從而獲得更高的持水力。

2.5 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶感官特性的影響

酸奶的感官評(píng)分圖如圖4所示，其中測(cè)試酸奶樣品的14種主要感官屬性如表1所描述。在相同的感官特性中由不同酸奶樣品表達(dá)的每種特征的強(qiáng)度不同。在各種指標(biāo)中，酸奶樣品Y3即添加WPI/β-G復(fù)合物（比例30∶1）除分散性低于其他酸奶樣品，其他感官指標(biāo)均高于其他酸奶樣品，尤其顯著高于對(duì)照酸奶樣品，這可能是由于添加了WPI/β-G復(fù)合物的酸奶黏度較高，析水率較低，一些研究表明，雖然培訓(xùn)后的評(píng)估員進(jìn)行感官測(cè)量仍然是主觀的，但與食物偏好呈正相關(guān)。

圖2 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

圖3 WPI與β-G復(fù)合物對(duì)酸奶持水力的影響

圖4 不同配方酸奶的感官分析

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究開(kāi)發(fā)了一種酸奶并對(duì)其不同的理化參數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明，WPI和燕麥β-葡聚糖經(jīng)熱處理后添加在酸奶系統(tǒng)中的組合可能為消費(fèi)者提供潛在的健康益處，同時(shí)具有酸奶風(fēng)味。此外，混合水膠體形成的強(qiáng)交聯(lián)和密集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過(guò)為食物系統(tǒng)中其他成分的相互作用提供穩(wěn)定的環(huán)境發(fā)揮了重要作用。葡聚糖和乳清分離蛋白的混合添加在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，需要進(jìn)一步的工作來(lái)更好地理解混合膠體在食品體系中貨架期的活性機(jī)制。通過(guò)感官和理化分析結(jié)果表明，所研制的酸奶是可接受的，具有穩(wěn)定的理化特性和較好的商業(yè)化潛力。