調酸型調制乳的研制

王輝

乳業生物技術國家重點實驗室，上海乳業生物工程技術研究中心，光明乳業股份有限公司研究院（上海 200436）

依據GB 25191《食品安全國家標準 調制乳》的要求，調酸型調制乳是以生牛乳或復原乳為主要原料，添加酸、白砂糖、穩定劑制成的，蛋白含量≥2.3%的乳制品[1]。

目前市面上的調酸型含乳產品主要以調酸乳飲料為主，通常情況下蛋白質含量為1.0%，pH 3.8～4.2[2]。由于牛乳酪蛋白的等電點為4.6[3]，因此調酸過程中必定會經歷酪蛋白等電點，此時酪蛋白會絮凝使穩定體系受到破壞，導致調酸型含乳產品成為蛋白質乳濁體系，該體系在貨架期內容易出現蛋白質沉淀、脂肪上浮掛壁、析水分層等現象[4-5]。隨著健康知識的普及，越來越多的消費者更關注蛋白質帶來的益處，通常他們會選擇蛋白質含量更高的食物。但對于調酸型含乳產品來說，蛋白質含量越高，產品越不穩定，貨架期內越容易出現蛋白質沉淀絮凝等不穩定現象[6]。

因此研究針對消費升級，設計開發調酸型調制乳以滿足消費者對高蛋白質的調酸風味乳的需求。

1 材料與方法

1.1 材料

生牛乳（光明乳業股份有限公司）；白砂糖（玉堂牌優級白砂糖）；果膠YM-115H（美國斯比凱可公司）；羧甲基纖維素鈉、單，雙甘油脂肪酸酯（丹尼斯克（中國）有限公司）；乳酸FCC80（普拉克（泰國）有限公司）；一水檸檬酸（中糧生物化學（安徽）股份有限公司）。

1.2 儀器設備

懸臂攪拌器IKA RW 20 digital（德國IKA公司）；精密天平MS12002TS/02（梅特勒-托利多公司）；黏度計R180（德國proRheo公司）；分析天平MS104TS/02（梅特勒-托利多公司）；均質機Panda Plus 2000（基伊埃公司）；均質機G5-5.8BX、超高溫殺菌機T5-150L/H（斯必克流體公司）；Memmert數顯恒溫水浴鍋（德國Memmert公司）。

1.3 保溫加速試驗

將樣品置于溫度37 ℃、濕度70%的恒溫恒濕箱中，60 d后測定各個指標，觀察樣品脂肪上浮及分層析水現象。

1.3.1 沉淀量的測定方法

使用分析天平稱120目的濾網質量（M前，g），然后將加速試驗60 d后的樣品各10包用120目濾網進行過濾，每個包裝再用蒸餾水沖洗3遍同時進行過濾，濾網于60 ℃干燥箱中干燥24 h后稱質量（M后，g）。

1.3.2 離心沉淀率的測定[7]

稱量離心管的質量（m0，g），取30 mL樣品于離心管中，稱量總質量（m1，g）。以3 000 r/min離心15 min后，棄上清液，再稱總質量m2。

1.3.3 穩定系數的測定[7-8]

取1 mL樣品，稀釋50倍，在540 nm下測定其吸光度A1。取稀釋后的樣品10 mL，以3 000 r/min離心15 min后，取上清液1 mL在540 nm下測定其吸光度A2。

1.4 調酸型調制乳感官評定方法[9]

選擇30位年齡在15～20周歲的普通消費者，隨機分為3組，每組10人，對調酸型調制乳進行色澤、稠厚順滑度、滋氣味和穩定性4項指標進行評分，標準見表1。4項指標的總分為單人評定分數，取30人的平均分作為樣品的評定分數。

表1 調酸型調制乳感官評定標準

2 產品配方的確定

產品研制的目的是滿足消費者對高蛋白質的調酸風味乳的需求，依據GB 25191《食品安全國家標準 調制乳》的要求，產品的蛋白質含量應≥2.3%，因此確定配方中的生牛乳用量為80%[1]。

2.1 穩定劑的確定

解決調酸型調制乳調酸過程中或保質期內出現蛋白質絮凝或沉淀、脂肪上浮掛壁、析水分層等現象的關鍵方法是適量添加穩定劑，因此選用果膠、羧甲基纖維素鈉、大豆多糖、黃原膠、魔芋膠等酸性乳飲料中常用的穩定劑的一種或多種進行試驗[2,6]。采用如下工藝：生牛乳（80%）→加熱到60 ℃→加入白砂糖（6%）、穩定劑→保溫攪拌25 min→冷卻至30 ℃→檸檬酸全部冷水溶解后緩慢加入調酸至pH 4.0，攪拌25 min→均質（20 MPa，65 ℃）→UHT滅菌（125 ℃，4 s）→冷卻（20 ℃）→灌裝，測定各個樣品的離心沉淀率，并觀察保溫加速試驗2個月的組織狀態。

由表2可知，各穩定劑單獨使用時，殺菌后易出現蛋白絮凝現象，且無法解決析水分層和沉淀現象。當復配穩定劑（羧甲基纖維素鈉、果膠和大豆多糖質量比1∶2∶2）添加量為0.6%時，無析水分層現象，有輕微脂肪上浮和蛋白沉淀，離心沉淀率最低，黏度適中。

表2 不同穩定劑和用量對調酸型調制乳穩定性的影響

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接表2

2.2 檸檬酸和乳酸添加量的確定

檸檬酸和乳酸是食品行業中常用的酸度調節劑。檸檬酸酸味純正刺激、清新爽口，酸感比較強烈，帶有果味。乳酸酸味柔和，酸感比較平緩持久，帶有發酵酸味。因此兩者常配合使用，以得到適宜的酸甜口感[10]。另外在2.1的試驗中發現，產品保溫加速2個月后底部會出現細沙狀的白色顆粒物，經檢測其鈣含量與檸檬酸鈣的鈣含量接近，可能原因是調制乳由于奶含量較高，其鈣含量比較高，保質期內檸檬酸可以和牛奶中的鈣發生反應生產檸檬酸鈣沉淀。因此選用不同添加量的檸檬酸，其余用乳酸來補足調酸，產品的pH為4.0。結果如圖1所示，當檸檬酸的添加量小于等于0.12%時，沉淀量基本為0，因此確定檸檬酸的添加量不能超過0.12%。

圖1 不同檸檬酸添加量產生的沉淀量

2.3 調酸溫度和調酸速率的確定

不同調酸溫度調制的調酸型調制乳，經過保質期加速試驗60 d后測定其離心沉淀率。從圖2可以看出，當調酸溫度超過20 ℃時，離心沉淀率隨著溫度的升高而升高；而溫度低于20 ℃時，離心沉淀率無明顯變化。考慮到能耗問題，選擇最佳的調酸溫度為20 ℃。

圖2 不同調酸溫度對調酸型調制乳穩定性的影響

在20 ℃的調酸溫度下，選擇不同調酸速率調制調酸型調制乳，經過保質期加速試驗60 d后測定其離心沉淀率。從圖3可以看出，調酸速率在600～1 000 L/h時，離心沉淀率最低，過快或過慢調酸都使離心沉淀率升高，導致體系不穩定。調酸過快可能使局部酸的濃度過高導致部分酪蛋白變性，而調酸過慢可能使體系中的酪蛋白在等電點附近時間過長，導致部分酪蛋白變性沉淀。確定最佳調酸速率為1 000 L/h。

圖3 不同調酸速率對調酸型調制乳穩定性的影響

2.4 均質條件的確定

在2.1的生產工藝中增加調酸后冷均質工藝，經過保質期加速試驗60 d后測定各項指標。從表3可以看出，調酸后的不同均質壓力對離心沉淀率、穩定系數和黏度無顯著性影響（p＜0.05）。而調酸后無均質樣品的離心沉淀率顯著高于有冷均質樣品，穩定系數顯著低于有均質樣品，且黏度顯著高于有均質樣品。調酸后增加冷均質可以提高調酸型調制乳的穩定性，因此工藝中需要增加調酸后冷均質工藝。

表3 均質條件對調酸型調制乳穩定性的影響

2.5 調酸型調制乳配方的確定

采用L9(33)正交設計，在穩定劑、生牛乳用量和工藝條件不變的情況下，研究白砂糖、檸檬酸和乳酸的添加量對產品感官品質的影響。采用1.4調酸型調制乳感官評定方法對產品進行百分制的綜合評分，結果見表4和表5。從表5可以看出，最優組合為A2B3C1，即白砂糖7%、檸檬酸0.12%、乳酸0.6%，終產品pH為4.2。另外表5表明，檸檬酸R值最大，因此在穩定劑、生牛乳用量和工藝條件確定的情況下對感官得分影響最大的因素是檸檬酸。該配方所制得的調酸型調制乳口感爽滑，酸甜適中，組織狀態均一穩定。

表4 調酸型調制乳正交試驗因素水平表 g/kg

表5 調酸型調制乳正交試驗結果

3 工藝流程的確定

以圖4為根據試驗結果以及確定的原輔料屬性確定的調酸型調制乳工藝流程圖。

圖4 調酸型調制乳工藝流程圖

4 結論與討論

研究通過保溫加速試驗和配方感官評定正交試驗，測定配方和工藝對產品穩定性和感官指標的影響，解決了調酸型調制乳由于含有較高的蛋白質、脂肪和鈣，相較于調酸型含乳飲料，其調酸過程更難控制，保質期內更容易發生析水分層、蛋白和顆粒物沉淀、脂肪上浮等現象。

確定了生產調酸型調制乳的最佳配方：生牛乳80%、白砂糖7%、檸檬酸0.12%、乳酸0.6%、復配穩定劑（羧甲基纖維素鈉、果膠和大豆多糖質量比1∶2∶2）0.6%；最佳生產工藝如圖4，調酸溫度為20 ℃、調酸速率為1 000 L/h、調酸后增加冷均質（15 MPa，20 ℃）時產品穩定性最佳。

根據最佳配方和生產工藝所制得的調酸型調制乳口感爽滑，酸甜適中，組織狀態均一穩定。終產品理化指標為脂肪2.5%、蛋白質2.3%、pH 4.2。