滅菌乳風味提升關鍵技術研究

劉 麗，陸 淳，盧曉莉，耿云惠，李 興，朱旭萌，張文燕

君樂寶乳業集團有限公司，河北石家莊 050200

0 引言

目前，我國市場上的液態乳產品主要是超高溫滅菌乳，牛乳在殺菌處理的高溫和長時間的條件下，內部環境中的物質之間會發生一系列的生化反應，造成牛乳理化指標的變化，尤為顯著的是感官風味發生了巨大的變化，有很大的蒸煮味、氧化味，整體呈現出不新鮮的感受[1，2]。殺菌處理后的牛乳在保藏過程中受保藏溫度和保藏時間的影響，風味也會產生很大的變化[3]。

影響超高溫滅菌乳風味和口感的主要因素是牛乳、生產工藝和過程放置時間。牛乳的風味受飼料、牧場環境、季節、奶牛身體條件等因素的影響[4，5]；滅菌乳生產過程中放置時間越短、溫度越低，風味和口感的變化越小，反之會受到微生物影響產生不良氣味；脫氣和均質是滅菌乳生產工藝中最常規的兩個項目，但有關其參數與滅菌乳風味之間關系的研究很少，往往直接采用設備供應商提供的參數，不能起到好的效果，甚至適得其反，影響了牛乳原本的香氣。因此，結合牛乳的實際情況，制定合適的工藝參數對提升滅菌乳的風味和口感至關重要。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

牛乳，來源于君樂寶鹿泉優致牧場；市售利樂磚超高溫滅菌乳。

1.2 試驗儀器

高壓均質機，GEA公司；超高溫無菌處理系統、利樂磚灌裝機，Tetra Pak公司；溶解氧測定儀，Schott公司。

1.3 工藝流程

生牛乳→凈乳（雜質度≤0.25 mg/L）→貯存（2～6 ℃）→脫氣→均質（70 ℃）→UHT滅菌（137～138 ℃、4 s）→冷卻灌裝→滅菌乳。

1.4 脫氣工藝的必要性

脫氣工藝對于滅菌乳風味改善的重要意義在于：①除去牛乳中的空氣（氧氣），降低氧氣含量，一方面可以減少殺菌過程中含硫化合物的形成，俗稱“滅菌味”，一方面可以減弱滅菌乳貯存過程中由于氧氣存在導致的脂肪氧化，降低氧化味和陳舊味；②除去牛乳中的異味，包括不同飼料喂養帶來的飼料味，牧場環境衛生不良造成牛乳的異味等[6]。同時，牛乳中還含有很多的香氣成分，有些是易揮發的，需要研究合適的脫氣溫度及壓力，在保證氧氣和異味去除的同時，保留奶香氣。

本文脫氣溫度分別選擇50 ℃、60 ℃、70 ℃，脫氣壓力分別選擇0.1 bar、0.3 bar、0.5 bar、0.7 bar、1.0 bar，搭配成15 種不同溫度和壓力的組合，分別測定其下產品中殘存的氧含量，并進行口感測試。

1.5 均質工藝的必要性

滅菌乳的均質工藝是利用均質機在極高壓差作用下高速通過狹窄的縫隙，通過此過程形成的沖擊、剪切、空穴作用，將牛乳中脂肪球直徑從3～18 μm降至1～2 μm。均質壓力過低時，脂肪球在滅菌乳貯存過程中會重新聚合成粒徑較大的脂肪球，最終富集成脂肪層，影響口感和品質；均質壓力過高時，會破壞脂肪球膜結構，牛乳中存在的脂蛋白酶及解脂酶會在滅菌乳貯存過程中水解乳脂肪，釋放出游離脂肪酸，形成酸敗風味或氣味[7，8]。研究發現，均質工藝對滅菌乳脂肪球粒徑大小的影響，直接影響到滅菌乳的感官品質（奶香氣/乳脂肪香氣）。

本文選取了5 個參數：125 bar、150 bar、175 bar、200 bar、250 bar，通過滅菌乳粒徑大小的檢測，滅菌乳脂肪上浮觀察，滅菌乳口感測試結果（重點評價整體喜好度、奶香氣和乳脂香氣強度），確定最佳均質壓力。

1.6 口感測試方法

整體喜好度用9點強度標度法（1→9表示不喜歡→喜歡，＜5表示不被喜歡）衡量；關鍵感官特性用10點強度標度法（0→10表示察覺不到→極強）；口感測試選擇經過培訓的專業級評審員30 人，結果取30 人的平均值。數據分析用方差分析。

2 結果與討論

2.1 脫氣工藝對滅菌乳風味及氧氣殘存量的影響

由表1可以看出，脫氣溫度越高，壓力越大，滅菌乳中氧氣殘存量越低，能更好地減少滅菌乳貯存中脂肪氧化產生的氧化味和陳舊味。但脫氣強度太大，在脫去牛乳中異味和雜味的同時，也會脫去奶香氣，降低口感喜好度。

表1 不同脫氣溫度和壓力下滅菌乳中氧氣殘存量單位：ppm

由表2可以看出，當脫氣溫度在50 ℃時，隨著脫氣壓力的增大，口感喜好度提升，脫氣壓力在0.7 bar時，口感喜好度最高；超過0.7 bar之后，由于脫氣強度過大，奶香氣減弱，口感喜好度降低。

表2 不同脫氣溫度和壓力下滅菌乳口感測試結果

因此，結合表1氧氣殘存量和表2口感測試結果，當脫氣參數在50 ℃，0.7 bar；60 ℃，0.3～0.5 bar；70 ℃，0.3 bar時，既能保證滅菌乳中的氧氣殘存量≤3 ppm，又能保證滅菌乳香氣成分的存留及異味的去除，為最佳脫氣參數。

2.2 均質工藝對滅菌乳口感及穩定性的影響

在脫氣溫度70 ℃、壓力0.3 bar條件下，測定不同均質壓力對滅菌乳口感和穩定性的影響。口感喜好度取30 人的整體喜好度平均值，乳香氣強度和口感稠厚度平均值，見表3。穩定性評價測定乳脂肪球粒徑大小和脂肪上浮觀察，脂肪上浮選取高溫（37 ℃）靜置1 個月的樣品進行觀察，評判標準見表4，穩定性結果見表5。

表3 不同均質壓力下滅菌乳口感測試結果

表4 脂肪上浮判定標準

表5 不同均質壓力下滅菌乳穩定性評價結果

由表3可見，隨著均質壓力的增大，乳香氣強度和口感稠厚度均有下降的趨勢，口感喜好度逐漸降低。由表5可見，均質壓力越小，脂肪粒徑越大，在保質期內的脂肪上浮越多，當均質壓力在125 bar時，37 ℃放置1 個月的樣品上層已完全被脂肪層覆蓋。

因此，綜合口感喜好度和脂肪上浮情況，確定最佳均質壓力為150 bar，既能保證滅菌乳保質期內的脂肪上浮，又最大限度的提升乳脂香氣，且無酸敗氣味和其他異味的產生。

2.3 口感對比測試結果

通過以上研究，確定了最佳制備參數，采用最佳參數制備的滅菌乳與市售普通滅菌乳進行口感對比測試（樣品信息見表6），考慮到樣品理化指標和保質期放置對口感喜好度的影響，選取生產日期和理化指標接近的試驗樣和對照樣，重點評價兩個樣品的整體喜好度、奶香氣、乳脂香氣、甜度、稠厚度、滅菌味、陳舊味和氧化味，結果見圖1。

表6 樣品信息

圖1 口感對比測試結果

試驗樣品制備工藝：牛乳→凈乳（雜質度≤0.25 mg/L）→貯存（2～6 ℃）→脫氣（70 ℃、0.3bar）→均質（70 ℃、150 bar）→UHT滅菌（137～138 ℃、4 s）→冷卻灌裝。

由圖1可以看出，采用本研究工藝制備的滅菌乳樣品整體口感喜好度優于市售滅菌乳產品，主要是在乳脂香氣和奶香氣上更優，這是由于均質壓力低，乳脂肪球粒徑大，乳脂香氣更濃郁。另外，由于采用了合適的脫氣工藝，使得試驗樣品中的氧氣殘存量≤3 ppm，減少了脂肪氧化帶來的陳舊味和氧化味，增加了口感喜好度。

3 結論

目前對滅菌乳風味的研究，多集中在殺菌強度（如巴殺、UHT殺菌等）對風味的影響上，對工藝參數的研究極少，多數采用常規設備參數。本文通過對脫氣和均質兩項工藝的研究，得出如下結論：當脫氣參數在50 ℃，0.7 bar；60 ℃，0.3～0.5 bar；70 ℃，0.3 bar時，為最佳，既能保證滅菌乳中的氧氣殘存量≤3 ppm，又能保證香氣成分的存留及異味的去除。當均質壓力在150 bar時，脂肪上浮和奶香氣達到一個平衡。通過本工藝條件制得的滅菌乳產品口感新鮮、無異味、奶香濃郁。