高蛋白無添加風味發酵乳的研制

李海燕，喬成亞，劉振民，梅芳

1.光明乳業股份有限公司乳業研究院華北研究所（北京 101300）；2.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（上海 200436）

風味發酵乳是酸奶的主要品類，其加工工藝通常為以80%以上生牛（羊）乳或乳粉為原料，經殺菌、發酵等工藝制成。酸奶中含有較高數量的活性乳酸菌，且含有優質牛乳蛋白，受到越來越多消費者的關注。牛乳中蛋白質種類較多，主要有酪蛋白（Casein）和乳清蛋白（Whey protein），其次為乳白蛋白、乳球蛋白及其他多肽。酪蛋白約占乳蛋白質的80%，酪蛋白對于酸奶的凝乳結構具有重要作用。乳蛋白在生長和免疫方面也具有重要的作用，乳清蛋白中所含的氨基酸成份，例如谷氨酰胺、支鏈氨基酸還具有促進生長激素釋放的作用，從而促進肌肉合成，防止肌肉損耗、降低骨骼中的礦物質流失和骨折的風險。目前市場上的風味發酵乳產品，蛋白質含量不高，通常在2.5%~3.0%之間，且大部分含有穩定劑或增稠劑。因此，開發高蛋白且不含食品添加劑的風味發酵乳具有重要意義。

試驗通過在牛乳中添加乳清蛋白、濃縮牛奶蛋白、稀奶油等食品原料，篩選適宜的乳酸菌發酵劑，研制出口感濃厚、營養價值較高、富含活性乳酸菌且不含食品添加劑的高蛋白風味發酵乳。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（光明自有牧場）；乳清蛋白WPC30（蛋白質含量30%，上海泛亞乳品有限公司）；濃縮牛奶蛋白MPC80（蛋白質含量80%，新西蘭恒天然商貿有限公司）；稀奶油（乳脂肪含量35%，上海光明奶酪黃油有限公司）；發酵劑ac-x、m1.0、pre1.0（科漢森菌種有限公司）；白砂糖（食品級）；孟加拉紅培養基、MRS培養基（北京陸橋技術有限責任公司）。

1.2 儀器與設備

Sartorius-CP124S電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；APV-1000均質機（丹麥APV公司）；EUROSTAR攪拌器（德國IKA公司）；FE20K型精密pH計（梅特勒-托利多儀器有限公司）；GNP-9080型防水式恒溫培養箱（上海精宏實驗設備有限公司）；NDJ-8S黏度計（美國BROOKFIELD公司）；超凈工作臺（蘇州凈化設備有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 高蛋白風味發酵乳制備工藝流程

生牛乳→預熱→添加白砂糖+乳蛋白+稀奶油→溶解→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→攪拌→灌裝→后熟

1.3.2 操作要點

原料溶解：將生牛乳預熱至45~50 ℃，添加白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80和稀奶油，混合攪拌20~30 min，使乳蛋白物、稀奶油充分水合均勻。

均質：均質溫度65~70 ℃，一級均質壓力2~5 MPa，二級均質壓力16~18 MPa。

殺菌：殺菌溫度95~98 ℃，300 s。

接種、發酵：殺菌后的牛乳混合物經板式冷卻器降溫至38~42 ℃，按無菌操作添加乳酸菌發酵劑，添加量為1×108CFU/mL。發酵時間5~7 h，終點酸度大于70 °T時終止發酵。

后熟：發酵后酸乳攪拌均勻，冷卻至4 ℃后熟12 h。

1.3.3 發酵劑的選擇

試驗中，在生牛乳中添加40%的雙效濃縮乳和0.5%的稀奶油，調整原料乳的蛋白質至4.0%，脂肪含量至4.4%，添加8%的白砂糖，分別采用不同的發酵劑ac-x、m1.0、pre1.0，接種量為1×108CFU/mL，分別在38，40和42 ℃發酵溫度下發酵5~6 h，待凝乳時終止發酵，攪拌均勻。后熟后品評不同發酵劑在不同發酵溫度條件下制備的風味發酵乳的組織結構、黏稠度、滋氣味、酸甜度，選出較為適宜的乳酸菌發酵劑及發酵溫度。

1.3.4 單因素試驗

以感官評分為評價指標，白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80、稀奶油為研究因素，進行單因素試驗，分別研究白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量這四個因素對高蛋白酸奶感官評分的影響。

1.3.5 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量為正交試驗的4個因素，每個因素選擇3個水平，采用L9(34)正交試驗確定產品的最佳配方，正交試驗因素與水平見表1。

表1 高蛋白風味發酵乳配方優化正交試驗因素與水平單位：%

1.3.6 感官測評

由20位專業感官評定人員對高蛋白風味發酵乳的滋氣味、黏稠度、酸甜度、組織結構進行評分，作出綜合感官評價，感官評分標準見表2。

表2 高蛋白風味發酵乳感觀評分標準

1.3.7 分析檢測

理化指標檢測：pH采用精密pH計測定；酸度（吉爾涅爾度°T）通過酸堿滴定法測定，參照GB5009.239—2016《乳和乳制品酸度的測定》；黏度通過NDJ—8S型旋轉黏度計測定；蛋白質按GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》檢測；脂肪按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》檢測。

微生物指標檢測：霉菌與酵母菌按照GB 4789.15—2010《食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》的方法檢測。乳酸菌按照GB 4789.35—2010《食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》的方法檢測。

2 結果與分析

2.1 高蛋白風味發酵乳發酵劑的選擇

研究不同發酵劑及其在不同的發酵溫度對高蛋白風味發酵乳的感官影響，結果見表3。由表3可知，發酵劑ac-x、m1.0、pre1.0在接種量均為1×108CFU/mL的情況下，在不同的發酵溫度條件下，風味、組織狀態和口感存在不同。在38 ℃發酵溫度下，高蛋白風味發酵乳香氣、酸度不足，無乳清析出，組織狀態細膩；在42 ℃發酵溫度下，高蛋白風味發酵乳有乳清析出和少量凝乳顆粒，香氣柔和，酸甜適宜；在40 ℃發酵溫度下，高蛋白風味發酵乳香氣柔和，組織細膩，口感較好，發酵劑pre1.0的口感優于發酵劑ac-x和m1.0，因此，選擇發酵劑pre1.0作為高蛋白風味發酵乳的發酵劑，優選發酵溫度40 ℃。

表3 不同發酵劑對高蛋白風味發酵乳品質的影響

2.2 高蛋白風味發酵乳配方優化單因素試驗

2.2.1 蔗糖添加量對高蛋白風味發酵乳品質的影響

在生牛乳中，添加40%雙效濃縮乳和0.5%的稀奶油，調整生牛乳的蛋白質和脂肪分別為4.0%和4.4%，分別添加6%，7%，8%，9%和10%的白砂糖，研究白砂糖添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響，結果見表4。

表4 白砂糖添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響

由表4可知：白砂糖的添加量為6%~7%時，產品無乳清洗出，但口感存在明顯缺陷，較稀薄，偏酸；白砂糖的添加量為9%~10%時，口感偏甜，有凝乳顆粒，較高的糖含量加速了發酵進程，酸乳產酸速率過快形成了凝乳顆粒；白砂糖含量為8%時，產品的組織狀態和穩定性較好。

2.2.2 乳清蛋白WPC30添加量對高蛋白風味發酵乳品質的影響

在生牛乳中，添加8%的白砂糖，研究乳清蛋白WPC30不同添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響，結果見表5。

表5 乳清蛋白WPC30添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響

由表5可知：乳清蛋白WPC30添加量為0.3%時，產品口感稀，產品持水力弱，有少量乳清析出；添加量為0.6%時，產品組織狀態較好，口感清爽；添加量為0.9%時，口感濃稠；添加量為1.2%~1.5%時，口感較為濃厚，但存在凝乳顆粒和乳清析出。牛乳中添加適量的乳清蛋白，會增加凝乳強度，風味發酵乳的持水力會增強；但隨著乳清蛋白WPC30添加量的增加，風味發酵乳的持水力反而下降，出現了乳清析出現象，口感濃厚度也有所下降。乳清蛋白WPC30添加量為0.9%時，產品的組織狀態和口感比較好。

2.2.3 濃縮牛奶蛋白MPC80添加量對高蛋白風味發酵乳品質的影響

在生牛乳中，添加8%的白砂糖和0.9%的乳清蛋白WPC30，研究濃縮牛奶蛋白MPC80不同添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響，結果見表6。

表6 濃縮牛奶蛋白MPC80添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響

由表6可知：濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為0.2%~0.4%時，產品口感較稀，凝乳強度不足；添加量為0.6%~1.0%時，產品口感濃稠，組織結構細膩，無凝乳顆粒；添加量增加至1.2%時，黏稠度較高，但出現了蛋白凝乳顆粒。較高的蛋白含量導致乳酸菌產酸太快，形成了較為致密的凝乳顆粒。濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為1.0%時，產品的組織狀態和口感比較好，綜合感官評分最高。

2.2.4 稀奶油添加量對高蛋白風味發酵乳品質的影響

在白砂糖添加量為8%，乳清蛋白WPC30添加量為0.9%，濃縮牛奶蛋白MPC80添加量為0.8%的條件下，添加不同量的稀奶油，研究稀奶油添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響，結果見表7。

表7 稀奶油添加量對高蛋白風味發酵乳感官評分的影響

由表7可知：稀奶油添加量為0.4%時，產品凝乳較松軟，香氣不足；稀奶油添加量為0.6%時，產品凝乳結構細膩致密，香氣濃郁；稀奶油添加量為0.8%~1.0%時，產品凝乳結構細膩致密，香氣濃郁，無蛋白凝乳顆粒，但有少量乳清析出。稀奶油添加量為0.6%時，產品的組織狀態和口感比較好，綜合感官評分最高。

2.3 高蛋白風味發酵乳配方優化正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以白砂糖、乳清蛋白WPC30、濃縮牛奶蛋白MPC80、稀奶油的添加量為評價因素，每個因素選擇3個水平，采用L9(34)正交試驗確定產品的最佳配方，正交試驗結果與分析見表8，方差分析結果見表9。

表8 高蛋白風味發酵乳配方優化正交試驗結果與分析

表9 工藝配方正交試驗的方差分析

從表8可知，4個因素對高蛋白風味發酵乳產品感官評分的影響作用是C＞A＞B＞D，濃縮牛奶蛋白WPC80對高蛋白風味發酵乳的感官評分影響最大，其次為白砂糖、乳清蛋白粉WPC30及其稀奶油的添加量。牛乳在發酵過程中，牛奶由液體狀態凝結為固體狀態，主要是由于乳酸菌利用牛乳中的乳糖及白砂糖，形成乳酸；牛乳中的酪蛋白在乳酸作用下形成立體網絡結構，從而形成酸乳特有的凝乳結構。濃縮牛奶蛋白WPC80的主要成分為酪蛋白，因此其添加量對高蛋白風味發酵乳的質構影響較大，其次為白砂糖、乳清蛋白WPC30和稀奶油。通過正交試驗結果可知，高蛋白風味發酵乳的配方較佳組合為A2B2C3D1，即在白砂糖為8%，乳清蛋白粉WPC30為0.9%，濃縮牛奶蛋白WPC80為1%，稀奶油為0.6%時，產品感官評分為93分。

為進一步判斷白砂糖添加量、乳清蛋白WPC30添加量、濃縮牛奶蛋白MPC80添加量、稀奶油添加量4個因素對正交試驗結果的影響，將數據進行方差分析。從表9可以看出，試驗結果的方差分析與正交試驗的結果是一致的，濃縮牛奶蛋白WPC80添加量對高蛋白風味發酵乳的感官評價有顯著影響，其他因素影響不顯著。

2.4 高蛋白風味發酵乳產品質量標準

2.4.1 感官指標

產品顏色呈乳白色，細膩均勻，無氣泡，無凝乳顆粒，傾倒時呈現半流體狀態。口感香濃稠厚，酸甜適宜，具有發酵乳特有的風味。

2.4.2 理化指標

酸度72 °T，pH 4.25，黏度976 mcp·s，蛋白質4.0%，脂肪含量4.30%。

2.4.3 微生物指標

乳酸菌數≥1×1010CFU/g，霉菌、酵母菌、致病菌未檢出。

3 結論

通過乳酸菌發酵試驗，篩選出適宜高蛋白風味發酵乳的發酵劑pre1.0及其發酵溫度。在此基礎上，通過正交試驗，確定高蛋白風味發酵乳中白砂糖的添加量為8%，乳清蛋白WPC30的添加量為0.9%，濃縮牛奶蛋白WPC80的添加量為1.0%，稀奶油的添加量為0.6%時，高蛋白風味發酵乳的質構最佳，組織細膩均勻、口感濃厚，發酵風味濃郁。