牛乳的过氧化物酶处理与凝固型酸奶品质的变化*

温研，赵新淮

(乳品科学教育部重点实验室，东北农业大学，黑龙江 哈 尔滨，150030)

牛乳的过氧化物酶处理与凝固型酸奶品质的变化*

温研，赵新淮

(乳品科学教育部重点实验室，东北农业大学，黑龙江 哈 尔滨，150030)

利 用辣根过氧化物酶和阿魏酸处理牛乳并制备凝固型酸奶，采用质构仪和流变仪分别对不同酸奶样品的质构和流变特性进行对比研究。研究结果表明，辣根过氧化物酶、阿魏酸和明胶的添加对酸奶样品的主要成分组成没有影响，但对酸奶质构和流变特性的影响较大。与对照样相比，添加明胶、添加酶和阿魏酸、添加酶酸奶样品的硬度分别增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分别增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率分别降低12.02%、6.28%和3.41%。同时，酸奶的表观黏度、触变性和粘弹性也都增加，增幅最大者为添加明胶酸奶样品，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶样品，增幅最小的是添加酶的酸奶样品。研究结果显示利用辣根过氧化物酶、阿魏酸处理牛乳可以改善凝固型酸奶的品质。

辣 根过氧化物酶，阿魏酸，明胶，凝固型酸奶，品质

酸奶以它特有的营养价值和风味受到消费者的喜爱。凝固型酸奶在生产、贮藏和运输过程中存在一些品质问题。Szczesniak指出，凝胶脆弱导致的组织状态破坏、乳清析出，失去商品性，是凝固型酸奶的重要品质缺陷［1］。

为提高酸奶品质，研究人员已对各种影响因素进行了广泛的研究，包括牛乳组成［2－5］、发酵剂［6－7］以及加工处理方法［8－10］。除此之外，还通过其他方式改善酸奶品质。如Manfred Huss利用转谷氨酰胺酶交联乳蛋白，使酸奶凝胶结构更加紧密，增加酸奶的硬度和黏度，减少酸奶的乳清的析出［11］。本研究则利用辣根过氧化物酶和阿魏酸处理牛乳，通过对比研究确认此类处理对凝固型酸奶的质构特性和流变学性质的影响行为，以寻求解决凝固型酸奶品质缺陷问题的新途径。

1 材料与设备

1.1 主要材料

新鲜全脂牛乳(购自本地奶牛场);直投式发酵剂(罗地亚公司，法国);辣根过氧化物酶(上海国源生物技术有限公司);阿魏酸(国药集团化学试剂有限公司);明胶(山东沂水鑫立制胶厂);其他所用试剂均为分析纯，所用水为蒸馏水。

1.2 主要设备

MAL1038384型旋转流变仪(英国马尔文公司);物性测定仪(Texture Analyzer TA.XT-PLUS，英国Stable Micro Systems);AL204型分析天平(梅特勒-托利多仪器中国有限公司);HZQ-F160型全温振荡培养箱(哈尔滨东联电子技术开发有限公司);DELTA 320型精密pH计(梅特勒-托利多中国有限公司);YH-4BS型远红外恒温干燥箱(天津市中环实验电炉有限公司);DK-98-1型电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司)。

2 试验方法

2.1 原料乳的处理

2.1.1 对照样原料牛乳的处理

新鲜牛乳在95℃下加热5 min进行巴氏杀菌，冷却后用NaOH将牛乳的pH值调至9.5，100 mL牛乳在37℃条件下放置4 h，于85℃水浴锅中10 min，冷却后将牛乳pH值调回至6.6。

2.1.2 全脂牛乳中添加酶反应

前处理条件同2.1.1，100 mL牛乳中加入645 U/g蛋白的辣根过氧化物酶、质量分数为3%的过氧化氢1 mL，在 37℃ 条件下反应 4 h，85℃ 灭酶 10 min［12］，冷却后将牛乳 pH 值调回至6.6。

2.1.3 全脂牛乳中添加酶和阿魏酸的反应

前处理条件同2.2.1，100 mL牛乳中加入252 U/g蛋白的辣根过氧化物酶、质量分数为3%的过氧化氢1 mL以及6 mmol/L的阿魏酸，在37℃条件下反应4 h，85℃灭酶10 min，冷却后将牛乳pH值调回至6.6。

2.1.4 全脂牛乳中添加明胶

前面处理同2.2.1，将牛乳的pH值调回至6.6后，向乳中加质量浓度为0.2%的明胶［13］。

2.2 凝固型全脂酸奶生产工艺流程

将处理后的全脂牛乳预热至55℃，加入质量浓度为6%的砂糖，充分搅拌至全部溶解，然后进行均质处理(60 ～70℃，20 MPa)，90℃杀菌 5 min，冷却到42℃，接种发酵剂，混匀，将样品分装后放入42℃培养箱内发酵5～6 h，凝固后取出立即放入4℃冰箱保存，36 h后进行样品的测定分析［15］。

2.3 凝固型全脂酸奶的相关分析

2.3.1 凝固型全脂酸奶的理化分析

2.3.1.1 主要成分

(1)蛋白质含量:凯氏定氮法［16］。

(2) 脂肪含量:盖勃氏法［17］。

(3) 固形物含量:重量法［18］。

2.3.1.2 发酵过程中凝固型全脂酸奶pH值和酸度

(1)pH:用pH计测定。

(2)滴定酸度取10 mL样品，用20 mL蒸馏水将其稀释，加入2～3滴1%的酚酞，用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定，用吉尔涅耳度(°T)表示［19］。

2.3.1.3 质构分析

选用A/BE探头(直径35 mm的压力盘)，参数的设置为:下降速度与测试速度为1.0 mm/s，提升速度为10.0 mm/s，测试深度为30.0 mm/s。记录整个过程所需的应力。探入过程中的最大峰值为硬度，探头回缩过程中的负峰值为内聚性，曲线负值区域的面积代表黏度［20］。

2.3.1.4 乳清析出率

酸奶发酵完毕后，在25℃、640×g条件下离心10 min［21］。乳清析出率计算公式如下:

2.3.1.5 流变学特性

(1)表观黏度与剪切速率关系曲线

测试前所有酸奶样品在室温下放置15 min，测试选用夹具为平板(直径60 mm)，测试间距为500 μm，剪切速率的范围为0.01～100 s－1，取30个点进行测试。

(2)触变性

测试夹具和间距同2.3.1.5(1)，将待测样品放在测试盘上，在高剪切力(500 s－1)的剪切速率下预剪切60 s，然后平衡300 s，再进行触变性的测定，测定参数条件如下:第1阶段剪切速率从0.1 s－1升至100 s－1，测试时间为1 800 s;第2阶段剪切速率恒定为100 s－1，测试时间为180 s;第3阶段剪切速率从100 s－1降至 0.1 s－1，测试时间为 1 800 s［22］。

(3)黏弹性

振幅扫描:测试夹具和间距同2.3.1.5(1)，测定参数条件如下:应变范围为0.01% ～10%，在频率为1 Hz的条件下进行振幅扫描。

频率扫描:测试夹具和间距同2.3.1.5(1)，用振幅扫描试验确定出的最优应变值进行频率扫描测试，频率范围为0.1 ～10 Hz。

2.4 数据统计分析

采用Excel 2003软件和SPSS 13.0软件对试验数据进行统计分析(α=0.05)，其中每组试验重复3次。

3 结果与讨论

3.1 凝固型全脂酸奶主要成分分析

测定成熟36 h的凝固型全脂酸奶的主要成分，结果如表1，可见各组酸奶样品的组成差异不显著。

表1 凝固型全脂酸奶样品的主要组成

3.2 发酵过程中pH值和滴定酸度的变化

由表2数据可以看出随着发酵时间的增加，样品的pH逐渐减小、滴定酸度逐渐增大。并且，在同一时间下，4种酸奶样品pH值和滴定酸度值差异均不显著。

表2 发酵过程中全脂乳酸奶样品的pH和滴定酸度变化

3.3 凝固型全脂酸奶的质构

对4种凝固型全脂酸奶的质构进行测定，由表3所示的结果可见:牛乳中添加明胶、辣根过氧化物酶和阿魏酸后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率降低，而内聚性的变化不明显。与对照样酸奶相比，添加明胶、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶样品，其硬度分别增加38.03%、34.07%和17.08%，其黏度分别增加45.13%、40.85%和28.36%，而其乳清析出率分别降低12.02%、6.28%和3.41%。以上结果表明，明胶的添加对凝固型酸奶质构的影响最大;由于添加辣根过氧化物酶交联乳蛋白质，聚集形成大分子物质，导致蛋白质网状结构更加紧密［23］，因此也改善酸奶的品质;而添加辣根过氧化物酶和阿魏酸，由于阿魏酸可以交联酪蛋白分子，形成更多的聚合物［24］，乳蛋白的聚集程度更大，酸奶品质改善更加明显。

表3 凝固型全脂酸奶样品的TPA测定结果

3.4 凝固型全脂酸奶表观黏度与剪切速率曲线

在0.1～100 s－1的剪切速率下，得到的酸奶表观黏度与剪切速率关系曲线如图1。随着剪切速率的增加，4种凝固型酸奶的表观黏度均逐渐减小(剪切稀释)，几种酸奶样品剪切变稀的程度差别不大。牛乳中添加明胶的酸奶样品表观黏度最大，其次是添加酶和阿魏酸的酸奶样品，再次是添加酶的酸奶样品，对照样酸奶样品的表观黏度最小。辣根过氧化物酶作用于乳蛋白，形成了大分子物质导致酸奶的表观黏度增大。而在阿魏酸存在下，辣根过氧化物酶对乳蛋白分子的作用更加明显，所以酸奶的表观黏度更大。

图1 凝固型全脂酸奶样品的表观黏度与剪切速率曲线

3.5 凝固型全脂酸奶触变性测定结果

在0.1～100 s－1的剪切速率下，对4种凝固型全脂酸奶样品的触变性进行测定，结果如图2所示。触变环面积由大到小依次为:添加明胶的酸奶、添加酶和阿魏酸的酸奶、添加酶的酸奶、对照样。触变环面积越大则表明触变性越强，反之越弱［25］。故添加明胶的酸奶的触变性略大于添加酶和阿魏酸的酸奶，而添加酶的酸奶和对照样的触变性较小。辣根过氧化物酶处理牛乳后，由于乳蛋白质的聚集使酸奶的内部结构变得紧密，故触变性较强;而另有阿魏酸添加时，乳蛋白质的聚集作用更大，酸奶结构更加致密，触变性更强。

图2 凝固型全脂酸奶样品的触变环

3.6 凝固型全脂酸奶黏弹性测定结果

在0.1～10 Hz的频率范围内测定凝固型全脂酸奶的黏弹性，结果如图3。随着频率的增大，几种酸奶的黏性模量和弹性模量均增加。黏性模量由大到小的顺序为:添加明胶的酸奶样品、添加酶和阿魏酸的酸奶样品、添加酶的酸奶样品、对照样品。弹性模量的大小规律也如此。添加辣根过氧化物酶、阿魏酸等导致酸奶样品黏弹性变化，仍然它们导致的乳蛋白聚集有关。

图3 凝固型全脂酸奶样品的黏性模量(A)和弹性模量(B)

4 结论

(1)利用辣根过氧化物酶、阿魏酸处理牛乳，对凝固型酸奶样品的主要成分组成没有影响。在发酵过程中，样品的pH值从最初的6.38降至4.5，滴定酸度也随着发酵时间的增加而增大。

(2)牛乳中添加明胶，或添加辣根过氧化物酶和阿魏酸处理后，酸奶的硬度和黏度值均增加，乳清析出率有所降低，而内聚性并无明显变化。与对照样相比，添加明胶、添加酶和阿魏酸、添加酶的酸奶样品的硬度分别增加38.03%、34.07%和17.08%，黏度分别增加45.13%、40.85%和28.36%，而乳清析出率则分别降低12.02%、6.28%和3.41%。

(3)流变学分析结果表明，表观黏度、黏弹性和触变性由大到小的顺序均为:添加明胶酸奶样品＞添加酶和阿魏酸酸奶样品＞添加酶酸奶样品＞对照样。

(4)牛乳通过辣根过氧化物酶、阿魏酸的处理后，可以改善凝固型酸奶的品质。

［1］ Salvador A，Fiszman S M.Textural and sensory characteristies of whole and skimmed flavored set-type yoghurt during long storage［J］.Joumal of Dairy Science，2004，87(12):4 033－4 041.

［2］ Damin M R，Alcantara M R，Nunes A P.Effects of milk supplementation with skim milk powder，whey protein concentrate and sodium caseinate on acidification kinetics，rheological properties and structure of nonfat stirred yogurt［J］.Food Science and Technology，2009，42(10):1 744－1 750.

［3］ Supavititpatana P，Tri Indrarini W，Arunee A，et al.Addition of gelatin enhanced gelation of corn-milk yogurt［J］.Food Chemistry，2008，106(1):211－216.

［4］ Sandoval-Castilla O，Lobato-Calleros C，Aguirre-Mandujano E，et al.Microstructure and texture of yogurt as influenced by fat replacers ［J］.International Dairy Journal，2004，14(2):151－159.

［5］ Emmanouelidou D G，Raphaelides S N，Antoniou K D.Effects of heating temperature and fat content on the structure development of set yogurt［J］.Journal of Food Engineering，2008，85(4):590－597.

［6］ Hess S J，Roberts R F，Zlegler G R.Rheological properties of nonfat yogurt stabilized using Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus producing exopolysaccharide or using commercial stabilizer systems［J］.Journal of Dairy Science，1997，80(2):252－263.

［7］ Hassan A N，Corredig M，Frank J F.Capsule formation by nonropy starter cultures affects the viscoelastic properites of yoghurt during structure formation［J］.Journal of Dairy Science，2002，85(4):716－720.

［8］ Serra M，Trujillo A J，Guamis B，et al.Evaluation of physical properties during storage of set and stirred yogurts made from ultra-high pressure homogenization-treated milk［J］.Food Hydrocolloids，2009，23(1):82－91.

［9］ 王微，赵新淮.发酵温度及超声波处理对凝固型酸奶质地等的影响［J］.中国乳品工业，2008，36(12):21－25.

［10］ Rodriguez-Nogales J M.Enhancement of transglutaminase induced protein cross-linking by preheat treatment of cows＇milk:A statistical approach ［J］.International Dairy Journal，2006，16，(1):26 －32.

［11］ Martin P B，Manfred H，Kerstin W，et al.Transglutami-nase cross-linking of milk proteins and impact on yoghurt gel properties［J］.International Dairy Journal，2007，17(11):1 360－1 371.

［12］ Li J W，Zhao X H.Oxidative cross-linking of casein by horseradish peroxidase and its impacts on emulsifying proprrties and the microstructure of acidified gel［J］.African Journal of Biotechnology，2009，8(20):5 508 －5 515.

［13］ 杨础华，石笛，张竞立，等.稳定剂对脱脂搅拌型酸奶粘度影响的研究［J］.广西轻工业，2009，5(6):5－6.

［14］ Samira R，Paul P，Michel B.Use of high-performance size exclusion chromatography to characterize protein aggregation in commercial whey protein concentrates［J］.International Dairy Journal，2005，15(3):231 －241.

［15］ 骆承庠.乳与乳制品工艺学［M］.北京:中国农业出版社.1999.

［16］ GB/T 5009.5－2003，食品中蛋白质的测定［S］.

［17］ GB/T 5413.3－2010，婴儿食品和乳品中脂肪的测定［S］.

［18］ GB/T 5413.39－2010，乳和乳制品中非脂乳固体的测定［S］.

［19］ 张兰威.无公害乳制品［M］.北京:中国农业出版社，2003.

［20］ 张羽，赵新淮.凝固型酸奶基料的制备与发酵研究［J］.食品与发酵工业，2009，35(8):164－167.

［21］ Farnsworth J P，Lia J，Hendricks G M，et al.Effects of transglutaminase treatment on functional properties and probiotic culture survivability of goat milk yogurt［J］.Small Ruminant Research，2006，65(1/2):113－121.

［22］ Purwandari U，Shah N P，Vasiljevic T.Effects of exopolysaccharide-producing strains of Streptococcus thermophilus on technological and rheological properties of set-type yoghurt ［J］.International Dairy Journal，2007，17(11):1344－1352.

［23］ 李君文，赵新淮.阿魏酸存在下酪蛋白的酶促交联与一些性质的变化［J］.中国乳品工业，2010，38(3):7－9.

［24］ Fiszman S M，Lluch M A，Salvador A.Effect of gelation on microstructure of acidic milk gels and yoghurt and on their rheological properties［J］.International Dairy Journal，1999，9(12):895 －901.

［25］ Pablo S R，Analia G A.Kefiran improves rheological properties of glucono-δ-lactone induced skim milk gels［J］.International Dairy Journal，2006，16(1):33 －39.

Treatment of Bovine Milk by Horseradish Peroxidase and Its Impact on the Quality of Set-yoghurt

Wen Yan，Zhao Xin-huai
(Key Laboratory of Dairy Science，Ministry of Education，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China)

Bovine milk was treated with horseradish peroxidase or/and ferulic acid，and used to prepare set-yoghurt.The textural and rheological properties of the yoghurt samples prepared were measured with Texture Profile Analyzer and Rheometer and compared to that of control.The results showed that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid did not impact the main compositions of the yoghurt samples，but clear influence on the texture and rheology.Compared to that of control，the hardness or the adhesiveness of the yoghurt samples with gelatin addition，horseradish peroxidase treatment，or horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment had an increase of 38.03，34.07 and 17.08%，or 45.13，40.85 and 28.36%，respectively，while the syneresis of these samples had a decrease of 12.02，6.28 and 3.41%，respectively.Also，the apparent viscosities，thixotropy and viscoelastic behaviors of these samples were in the order of the yoghurt with gelatin addition，the yoghurt with horseradish peroxidase plus ferulic acid treatment，the yoghurt samples with horseradish peroxidase treatment，control.Our results stated that treatment of bovine milk with horseradish peroxidase or/and ferulic acid had a beneficial effect on the quality of set-yoghurt prepared.

Horseradish peroxidase，ferulic acid，gelatin，set-yoghurt，quality

硕士研究生(赵新淮教授为通讯作者)。

*黑龙江省高等学校科技创新团队建设计划项目(2010td11)和东北农业大学创新团队发展计划资助项目(CXT007－1－1)

2010－10－13