低乳糖运动牛奶制作工艺的研究

文/杨　洋　高　航

低乳糖运动牛奶制作工艺的研究

文/杨洋1，2高航1，2

〔1 昆明雪兰牛奶有限责任公司；2 云南省工业产品（乳制品）质量控制和技术评价实验室〕

以生牛乳为原料，探讨了低乳糖运动牛奶的制备工艺条件。通过正交试验研究了低乳糖运动牛奶乳糖水解工艺及产品配方。结果表明：低乳糖运动牛奶最佳水解工艺为水解温度35 ℃、水解时间120 min、酶添加量0.04%；低乳糖运动牛奶最适配料为乳清蛋白粉1.5%、果葡糖浆4.0%、椰浆4.0%、玛卡粉0.05%，该配方组合可获得香甜适口、风味优良的低乳糖运动牛奶。

低乳糖；牛奶；配方

随着国人生活水平的提高及保健意识的加强，酷爱运动及健身的人群正在快速扩张，人体高强度运动后会导致能量大量消耗，微量元素和无机盐等营养素大量流失，运动后身体易疲劳，因此，补充维持机体内环境平衡的营养物质对运动人群的运动效果及身体机能恢复十分重要［1，2］。目前市场上提供给运动人群的饮品主要是运动饮料类，能提供给人水、糖和电解质，但仍缺乏优质蛋白质、氨基酸、复合抗氧化及调节机体免疫力物质的补充。牛奶作为一种全营养食品，其含有脂肪、蛋白质、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素。因此牛奶比任何其它饮品都能更好地补充人体运动流失的营养成分，特别是牛奶中的乳清蛋白，营养价值高，具有易吸收和吸收效率高的特点，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一，也是快速给肌肉提供营养的理想蛋白质［3，4］。人体随着年龄增长，乳糖酶活性逐渐下降或消失，在摄入大量乳糖后因无法正常代谢而出现腹泻、腹胀或腹绞痛等症状，即乳糖不耐受症［5］。所以将乳中的乳糖水解为葡萄糖和半乳糖能够解决乳糖不耐受症状，同时能够提升运动人群对水解后单糖的吸收利用。本研究以生牛乳为原料，通过对乳糖水解工艺及配料优选搭配，研制出符合运动人群需求的低乳糖运动牛奶。

1　材料与方法

1.1材料

生牛乳：昆明雪兰牛奶有限责任公司陆良牧场；乳清蛋白粉WPC80：新西兰恒天然；果葡糖浆F55：山东西王糖业有限公司；玛卡粉：上海莱雀生物科技有限公司；椰浆：印度尼西亚Kara公司；牛磺酸：南通励成生物工程有限公司；乳糖酶LGi5000：帝斯曼（中国）有限公司。

1.2主要仪器

APV-1000型均质机，T50电位滴定仪，RW-20高速搅拌器，HR2870料理机，全自动灭菌锅，数显恒温水浴锅等。

1.3工艺流程

生牛乳→脱脂→调配→均质→巴氏杀菌→乳糖水解→均质→巴氏杀菌→灌装→成品

1.4工艺要点

1.4.1生牛乳的选择

制作巴氏杀菌调制乳的生牛乳相应指标应符合GB 19301-2010《食品安全国家标准 生乳》中的规定［6］，生牛乳中菌落总数≤1.0×105CFU/mL。另外，体细胞数要求≤4×105个/mL。

1.4.2产品基础配料

按照GB 25191-2010《食品安全国家标准 调制乳》对调制乳的蛋白质含量要求添加80%生牛乳，同时按照GB 14880-2012《食品安全国家标准 食品营养强化剂使用标准》要求添加0.04 %牛磺酸［7，8］。

1.4.3离心脱脂

生牛乳加热至35～40 ℃进行离心脱脂，生牛乳脱脂后脂肪含量≤0.3%。

1.4.4基料调配

30%脱脂生牛乳加热到45～50 ℃，溶解乳清蛋白粉5～10 min，然后静置水合30～40 min。同时将30%脱脂生牛乳升温至50～55 ℃，溶解其它辅料10～15 min，搅拌溶解均匀通过100 目滤网过滤后定容。

1.4.5均质

基料加热升温到65～70 ℃进行均质处理，其中一级压力为20～25 MPa，二级压力为2～4 MPa。

1.4.6巴氏杀菌

杀菌条件为85～90 ℃，10～15 s，杀完菌的基料降温至水解温度。

1.4.7乳糖水解

添加乳糖酶，搅拌10～15 min后进入乳糖水解环节，水解过程中每隔20 min搅拌1 min，确保乳糖充分水解。

1.4.8均质杀菌

水解完成的奶液升温到65～70 ℃进行二次均质处理（一级压力为20～25 MPa，二级压力为2～4 MPa）。均质后进行高温巴氏杀菌（85～90 ℃，10～15 s）。

1.4.9灌装

将杀菌后产品快速冷却至6～8℃后灌装。

1.5产品乳糖水解条件的确定

以水解温度（A）、水解时间（B）、酶添加量（C）3 个因素，设计L9（34）三因素三水平正交试验，以乳糖水解率（%）为指标，确定产品最适合的乳糖水解工艺参数。因素和水平见表1。

1.6乳糖水解率测定

产品水解前及水解后的乳糖含量均按照GB 5413.5-2010《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定》中的莱因—埃农氏法进行测定［9］。

乳糖水解率计算公式为S=（m1- m2）/m1×100%

上式中：S为乳糖水解率；m1为样品水解前乳糖含量；m2为样品乳糖水解后含量。

1.7产品配方的确定

原卫生部2011年第13号公告批准玛咖粉作为新资源食品，食用量≤25 g/天，研究发现玛卡能够增加肝糖原含量，降低运动后产生的乳酸堆积，具有显著抗疲劳特性［10，11］。椰浆中富含中碳链脂肪酸甘油三酯（MCT），MCT作为一种功能性油脂，能迅速被人体吸收，并能快速氧化产能，适合运动人群的机体需求［12～14］。因此本产品以乳清蛋白粉、果葡糖浆、椰浆、玛卡粉4 个因素，设计L9（34）四因素三水平正交试验，以感官评价得分为指标，确定产品最佳的配方，因素和水平见表 2。

表1　L9（34）产品乳糖水解条件正交试验因素水平

1.8感官评价方法

由20 位经过感官评鉴培训的评价人员对样品分别进行评分，评分标准见表3，产品色泽、组织状态、口感及滋气味的分数之和为总得分，结果取整后即为该产品的感官评分结果。

表2　L9（34）产品配方正交试验因素水平

2　结果与讨论

2.1乳糖酶水解条件的确定

2.1.1乳糖酶的选择

本研究选择LGi5000型乳糖酶，该酶是由克鲁维酵母菌菌种发酵、提纯、精制的乳糖酶制剂。其最大特点是不含有芳香基硫酸酯酶及蔗糖转化酶，芳香基硫酸酯酶是普遍存在于市场上的乳糖酶中的一种杂酶，它会将牛奶中硫酸化的甲酚转变成对甲酚，导致产品产生异味，对风味产生不良影响。该乳糖酶产品符合GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》的来源名单，产品中每克乳糖酶的活性单位是5000 NLU。

2.1.2水解条件的确定

本产品定位为低乳糖，目标水解率达到80%即可满足产品需求。以乳糖水解率为参考指标进行低乳糖运动牛奶最佳水解条件分析。试验结果如表4所示，由R值可知3 个因素对乳糖水解率影响大小依次为：A＞C＞B，即水解温度＞酶添加量＞水解时间。其中，在3 个水解参数适宜用量条件下，水解温度对水解率的影响略高于酶添加量及水解时间。从K值可知乳糖水解率均是随着水解温度、酶添加量、水解时间的增加而显著提升，由表5方差分析结果可知3 个因素均显著影响乳糖水解率。试验发现，若乳糖水解温度过高，乳糖酶活性显著衰减，而降低水解温度需要显著提高水解时间或提高乳糖酶添加量才能达到相应乳糖水解率，乳糖水解时间过长容易导致产品微生物繁殖风险加大，乳糖酶添加量加大带来成本过高。以满足产品诉求及成本节约、工艺简单为原则，综合分析得出A2B2C2可以作为乳糖水解工艺参数组合，即：水解温度为35 ℃、水解时间为120 min、酶添加量为0.04%。按该乳糖水解工艺进行3 次验证试验，产品的乳糖水解率平均值为87.8%，满足产品需求，因此选择A2B2C2为最佳稳定剂复配组合。

表3　产品感官评分标准

2.2产品配料的确定

产品配料的试验结果如表6所示，以产品感官得分为考察指标时，4 个因素影响大小依次为：C＞B＞D＞A，即椰浆＞果葡糖浆＞玛卡粉＞乳清蛋白粉。在各配料适宜添加量范围内，椰浆添加量是产品感官品质主要影响因素，对整个产品的香气及口感饱满感起着重要作用，其次是果葡糖浆添加量，其提供适合的甜度与香气搭配出产品主要滋气味。试验发现玛卡粉添加量过大后产生特有味道，与椰子香气不协调，而乳清蛋白粉添加量过大后也会有粉味影响产品感官质量。由K值可知，A2B2C3D1组合即乳清蛋白粉1.5%、果葡糖浆4.0%、椰浆4.0%、玛卡粉0.05%为产品最佳配料。按该组合的添加量进行3 次验证试验，产品的感官评分的平均值为89 分，制得的低乳糖运动牛奶产品，色泽呈淡黄色，具有椰子清香味，爽滑适口，甜度合适，因此选择A2B2C3D1配料组合为最佳配方。

表4　产品乳糖水解条件正交试验结果

表5　乳糖水解条件正交试验方差分析

表6　产品配方正交试验结果

表7　营养成分表

2.3产品质量标准

2.3.1感官指标

产品色泽：为均匀一致淡乳黄色；滋气味：具有椰子清香味，甜度合适，无其它异味；组织状态：为均匀一致的乳浊液，无明显分层及沉淀现象，无明显杂质异物。

2.3.2营养成分表

产品营养成分见表7。

2.3.3产品卫生指标

通过对低乳糖运动牛奶进行相应指标检测后得出微生物及卫生指标为：菌落总数≤100 CFU/mL，金黄色葡萄球菌未检出，沙门氏菌未检出，大肠菌群未检出，铅（以Pb计）≤0.05 mg/kg，砷（以As计）≤0.1 mg/kg，汞（以Hg计）≤0.01 mg/kg，铬（以Cr计）≤0.3 mg/kg，黄曲霉毒素（M1）≤0.5 μg/kg；与GB 25191-2010《食品安全国家标准 调制乳》中规定指标进行比较，以上指标均符合国家标准规定。

2.3.4产品货架期验证

在产品配方及乳糖水解工艺确定情况下进行产品货架期验证，观察产品在2～6 ℃条件下设计7 天货架期内产品质量情况，发现产品感官品质、微生物指标均正常，说明产品具备生产实践的价值。该产品比较适于运动人群饮用，同样也适用于普通人饮用，建议饮用量根据自身运动情况而定，每次饮用250 mL，每天摄入量控制在1 000 mL以内。

3　结论

通过正交试验及货架期验证确定低乳糖运动牛奶最佳配方为：乳清蛋白粉1.5%、果葡糖浆4.0%、椰浆4.0%、玛卡粉0.05%，可获得口感优良，香气自然，香甜爽口的低乳糖运动牛奶。其最佳乳糖水解工艺参数为：水解温度35 ℃、水解时间120 min、酶添加量0.04 %，该参数能在工艺简化及成本降低条件下达到80%以上乳糖水解率。产品营养丰富，搭配合理适合运动人群饮用。C

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Study on the Processing Technology of Low-Lactose Sports Milk

YANG Yang1，2，GAO Hang1，2
〔1 Kunming Xuelan Dairy Co., Ltd. 2 Yunnan Industrial Product（Dairy）Quality Control and Technical Evaluation Laboratory〕

Using raw milk as raw material, the manufacture process conditions of low-lactose sports milk were discussed. Product formula and lactose hydrolysis process were studied by orthogonal experiments. The results showed that: the best low-lactose sports milk hydrolysis process for the hydrolysis temperature was 35 ℃, hydrolysis time was 120 min and enzyme dosage was 0.04%. The optimum material formula of low-lactose sports milk was as followed: protein powder was 1.5%, fructose syrup was 4.0%, coconut milk was 4.0% and Maca powder was 0.05%. This formula can obtain optimum low-lactose sports milk with sweet taste and good flavor.

low lactose; milk; formula

杨洋（1985-），男，白族，云南大理人，硕士，工程师，主要从事乳制品及饮料的研究开发工作。

云南省科技计划项目生物重大专项（2014ZA004）；昆明市科技计划项目（2015-2-N-01339）］

2016-01-27）