超声预处理对酸乳品质影响的探讨

文/ 邢绍平（黑龙江省完达山乳业股份有限公司）



超声预处理对酸乳品质影响的探讨

文/ 邢绍平
（黑龙江省完达山乳业股份有限公司）

摘 要：采用超声波对原料乳进行处理，探讨了超声预处理功率和处理时间对凝固型酸乳质地、表观黏度、持水力和pH值的影响规律。研究结果表明，较短时间、较高功率的超声预处理能够提高酸乳硬度；超声预处理能够提高酸乳的表观黏度；短时间的超声预处理能够提高酸乳的保水性；高功率的超声预处理会导致酸乳的pH值较高。适当的超声预处理能够比较有效地提高酸乳品质。

关键词：超声预处理；酸乳；品质

酸乳是以新鲜牛乳为主要原料，经乳酸菌发酵而形成的一种风味独特、营养丰富的功能性乳制品［1］。酸乳的品质一直是研究热点，目前的研究主要集中在工艺、稳定剂、干物质、发酵剂等对酸奶品质的影响［2～6］。近年来，物理改性中的超声改性方法越来越广泛地应用在功能性修饰上［7，8］。超声波处理过程中会产生强大的空化作用，在空化过程中，溶液中的微小气泡逐渐变大，直到达到最大临界值时爆炸，爆炸时会产生局部热点超过5 000 K的温度和极端的压力［9］，能够产生巨大的剪切力打破蛋白质链［10］。本研究采用超声对原料乳进行处理，探讨超声预处理功率和时间对酸乳硬度、黏稠度、表观黏度、持水力和pH值的影响和规律。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备

1.1.1 材料

新鲜无抗原料乳，来自完达山自有牧场；直投发酵剂，购自科汉森（中国）有限公司。

1.1.2 仪器设备

XH-2008D电脑智能温控超声波合成萃取仪（北京祥鹄科技发展有限公司）；TA-XT plus质构分析仪（英国Stable Micro System公司）；DV-II+型黏度计（美国Brookfield公司）；HH-2数显恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）；FE20 pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；JD500-2电子天平（沈阳龙腾电子称量仪器有限公司）；LG10-2.4A高速离心机（北京医用离心机厂）；LRH-250型生化培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.2 指标测定方法

1.2.1 质地测定

使用质构仪对酸乳的质地进行测定，每个待测样品平行测定3 次。使用Back Extrusion Cell（A/BE）探头（直径35 mm）；采用Yoghurt-YOG1_BEC模式，测前速度1 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度10 mm/s，引发力5 g，压缩距离30 mm。

1.2.2 表观黏度测定

使用黏度计对酸乳的表观黏度进行测定。采用S62转子，转速12 r/min，水浴温度25 ℃，样品温度25 ℃。

1.2.3 持水力测定

1.3 试验方法

试验流程为：原料乳检验→标准化→超声预处理→杀菌→冷却→发酵→冷藏。

超声预处理条件如下：温度30 ℃，频率20 kHz，功率分别为0、300、600、900、1 200、1 500 W，时间分别为0、1、2、3 min，超声波探头深入牛乳表面2 cm以下。

将超声预处理后的乳样在9 0 ℃下杀菌5 min，冷却至43 ℃，按照0.1 U/kg添加量加入直投发酵剂，搅拌均匀后灌入酸乳杯中，每杯100 mL，压盖后43 ℃发酵至凝固，4 ℃冷藏12 h后进行指标测定。探讨超声预处理功率和处理时间对凝固型酸乳质地、表观黏度、持水力和pH值的影响。

2 结果与分析

2.1 超声预处理对凝固型酸乳质地的影响

如图1所示，相同处理功率条件下，酸乳的硬度随处理时间的延长呈现升高的趋势；长时间高功率的超声处理不利于形成硬度较高的酸乳，但是较短时间高功率处理组（2 min/1 200 W）的酸乳硬度强于对照组，有助于形成硬度较高的凝固型酸乳。

由图2可知，相同处理功率条件下，酸乳黏稠度随处理时间的延长呈升高趋势，但各个处理组的黏稠度低于对照组；相同处理时间条件下，1 min和3 min处理组的黏稠度随超声处理功率的增加呈缓慢降低趋势，而2 min处理组的黏稠度随超声处理功率的增加呈升高趋势。超声处理会破坏乳中酪蛋白的结构，导致酸乳形成的凝胶较弱、结构粗糙，造成酸乳黏稠度降低。

图1 超声预处理对凝固型酸乳硬度的影响

图2 超声预处理对凝固型酸乳黏稠度的影响

2.2 超声预处理对凝固型酸乳表观黏度的影响

由图3可知，相同处理功率条件下，酸乳的表观黏度随处理时间的延长呈现升高趋势；相同处理时间条件下，酸乳的表观黏度随处理功率的增加呈现升高趋势。试验结果表明，超声处理组酸乳的表观黏度高于对照组，超声处理有助于形成较为黏稠的酸乳。

2.3 超声预处理对凝固型酸乳持水力的影响

由图4可知，随着超声处理时间延长，酸乳的持水力下降；1 min处理组的持水力随超声处理功率的增加没有明显变化，略高于对照组，2 min和3 min处理组的持水力随超声处理功率的增加呈现降低趋势。

超声波产生的空化效应会减小脂肪球直径，使脂肪膜的表面积增加，因此能够吸附较多的具有良好吸水性的酪蛋白，提高保水性［12］。随着超声处理功率加大，脂肪破碎加剧，脂肪球表面积加大，蛋白质数量不足以覆盖脂肪球表面，从而导致酸乳的持水力下降。试验结果表明，超声处理1 min对酸乳的持水力提高有益，超声处理2 min和3 min对酸乳的持水力呈现负面效应。

2.4 超声预处理对凝固型酸乳pH值的影响

由图5可知，相同处理时间条件下，凝固型酸乳的pH值随处理功率的增加呈现升高趋势，在300～900 W处理功率条件下，不同时间处理后，凝固型酸乳的pH值相差较小，在1 500 W处理功率条件下，处理时间越长，酸乳的pH值越高。可能是由于高功率长时间的超声处理对乳中蛋白质结构具有破坏作用，使得乳酸菌能够更多地分解蛋白质，产生碱性氨基酸残基，使得酸乳的pH值升高。

图3 超声预处理对凝固型酸乳表观黏度的影响

图4 超声预处理对凝固型酸乳持水力的影响

图5 超声预处理对凝固型酸乳pH值的影响

3 结论

试验结果表明，较短时间、较高功率的超声预处理能够提高酸乳的硬度；超声预处理会导致酸乳的黏稠度降低，但是会提高酸乳的表观黏度；短时间的超声预处理能够提高酸乳的保水性；高强度的超声预处理会提高酸乳的pH值。因此，适当的超声预处理能够比较有效地改善酸乳品质。

参考文献

［1］ 田其英. 酸奶的研究进展. 食品与发酵科技，2013，49（1）：91-94.

［2］ 李勇，董翠芳. 酸奶生产过程中的关键控制点及影响酸奶品质的因素. 饮料工业，2008，11（3）：30-34.

［3］ 廖芬，刘国明，郑凤锦，等. 不同稳定剂对香蕉凝固型酸奶品质的影响.南方农业学报，2015，46（1）：123-127.

［4］ 蔡蕊，宋春花，李汴生，等. 蛋白质强化对搅拌型酸奶品质特性的影响. 食品科学，2011，32（5）：132-136.

［5］ 许谦. 不同乳酸菌配方对酸奶品质的影响. 中国酿造，2012，31（12）：75-79.

［6］ 魏志奎，王子荣，王琴，等. 五种发酵剂发酵酸奶品质比较研究. 新疆农业科学，2015，52（3）：566-571.

［7］ Ashokkumar M，Sunartio D，Kentish S，et al. Modification of food ingredients by ultrasound to improve functionality：A preliminary study on a model system. Innovative Food Science and Emerging Technologies，2008，9（2）：155-160.

［8］ 赵新淮，王微. 复合增稠剂对凝固型原味酸奶质地及微观结构的影响. 东北农业大学学报，2010，41（1）：107-111.

［9］ Ashokkumar M. Applications of ultrasound in food and bioprocessing. Ultrasonics Sonochemistry，2015，25：17-23.

［10］ Price G J，Smith P F. Ultrasonic degradation of polymer solutions：2. The effect of temperature，ultrasound intensity and dissolved gases on polystyrene in toluene. Polymer，1993，34（19）：4111-4117.

［11］ 卢孝洁，李燕，王娜娅，等. 理化分析在酸乳生产工艺中的应用. 食品研究与开发，2010，38（4）：101-103.

［12］ 王微. 凝固型原味酸奶质地及微观结构的研究：［硕士论文］. 哈尔滨：东北农业大学，2007.

作者简介：

邢绍平（1983-），男，食品工程师，主要从事乳品生产、工艺管理方面工作。

收稿日期：（2016-04-01）

Effects of Ultrasonic Pretreatment on Yogurt Quality

XING Shao-ping
（Heilongjiang Wondersun Dairy Co.， Ltd.）

Abstract：The raw milk was pretreated by ultrasonic to explore the effects of ultrasonic pretreatment on the yogurt quality，including texture，apparent viscosity，water holding capacity，and pH. The results showed that the hardness of yogurt was improved with high intensity of ultrasonic treatment，and the consistency was reduced with ultrasonic treatment，at the same time，the water retention was improved with the short time of ultrasonic pretreatment，and the pH was improved with high intensity of ultrasonic pretreatment. Appropriate ultrasonic pretreatment could effectively improve the quality of yoghurt.

Key words：ultrasonic treatment；yogurt；quality