琼脂复配开发酸奶稳定剂的研究

安 定,张秋俊,倪 辉,2,3,4,姜泽东,2,3,4,肖安风,2,3,4,*

(1.集美大学食品与生物工程学院,福建厦门 361021;2.福建省食品微生物与酶工程重点实验室,福建厦门 361021;3.福建省海洋功能食品工程技术研究中心,福建厦门 361021;4.厦门市海洋功能食品重点实验室,福建厦门 361021)

琼脂因具有凝胶稳定性、增稠性、凝固温度和融化温度滞后性、凝胶强度高等特点,在食品中的应用极为广泛,但琼脂作为单一胶体添加到食品中又有一定的局限性,如口感单一,结构稳定性差,乳清易析出等,将琼脂与其他稳定剂进行复配充分发挥不同稳定剂的优势特性,可以改善食品的结构,提高食品的品质。

酸奶是以牛奶或奶粉作为基料,并添加白砂糖以及稳定剂等,通过人工添加乳酸菌的方法，经过发酵后获得的酸甜可口的产品。酸奶是一种兼具营养与保健的饮料,在我国乳制品中所占的比例越来越大。但是,发酵酸奶经常出现表面不光洁、乳清析出、粘度不稳定、货架期短等问题,故酸奶加工过程中，往往添加特定的稳定剂或增稠剂，以改善酸奶的品质,提高酸奶的粘稠度并改善其质地状态与口感,防止成品乳清析出。杨洋[1]等研究琼脂、果胶与羟丙基二淀粉磷酸酯三种稳定剂复配,根据凝固型酸奶稳定性优化了琼脂、果胶和羟丙基二淀粉磷酸酯的配比为0.07%∶0.10%∶0.12%。吕心泉[2]等以悬浮饮料透明性为指标，研究琼脂、羧甲基纤维素钠与乳化盐的复配比例,优化得到琼脂∶CMC∶乳化盐为15∶5∶4。虽然相关研究已经开发了一些琼脂复配产品,但总体来看,琼脂在奶制品、冰淇淋中的复配应用研究比较少,限制了琼脂在乳制品中的应用。

持水性是反映酸奶稳定性、货架期、组织流变性和质地结构特性的综合指标,提高持水性是改善产品品质的关键[3]。本文以持水性为主要指标，对琼脂进行复配研究,测定了琼脂产品在酸奶中的粘度与持水性,并以持水性为指标，对该琼脂样品与变性淀粉和果胶进行复配,通过均匀混料实验,优化酸奶复配稳定剂的配方。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1、6、8号琼脂 福建绿麒胶体食品有限公司;食品级明胶、羟丙基乙酰化改性淀粉、低酯果胶 厦门唯康食品有限公司;长富纯酸奶(菌种:嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌) 福建长富乳品有限公司。

YP50001电子天平 余姚市金诺天平仪器有限公司;FA25FLUKO高速搅拌机 上海弗卢克流体机械制造有限公司;C20-SDHJ07X电磁炉 浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司;SRH均质机 上海申鹿均质机有限公司;HH-W600数显恒温水浴锅 金坛市科技仪器有限公司;NDJ-1粘度计 上海精密科学仪器有限公司;TDZ5-WC离心机 湖南沪廉离心机有限公司;PHS-3C数显酸度计 中国(杭州)雷磁仪器分析厂。

1.2 实验方法

1.2.1 酸奶制备工艺 全脂奶粉(12%全脂奶粉于50～55 ℃热水中搅拌45 min,得到复原乳(6%蔗糖与一定量的稳定剂混合均匀,与复原乳混合(72～75 ℃预热,20～22 MPa均质，水浴加热至90 ℃,保温10 min，冷却至43 ℃,接入2%长富纯酸奶，43 ℃水浴锅中6.5 h后，4～6 ℃冰箱放置24 h。

1.2.2 添加琼脂对酸奶品质的影响 0.1%琼脂(1、6、8号)、0.1%明胶和0.2%明胶分别作为稳定剂，添加在复原乳中,调配均质后接种发酵6.5h,并于冰箱中冷却后熟24 h,在发酵过程中每隔0.5 h取样一次,测定发酵乳的pH直至发酵结束,测定后熟之后酸奶的粘度、持水性。

1.2.3 优化琼脂、改性淀粉与果胶复配酸奶稳定剂的配方及验证实验 参照均匀实验设计[3-4]均匀配方设计一节中U9(92)均匀设计表，转换成带有边界点的均匀混料设计,并按照发酵500 g酸奶三种稳定剂的添加量(三种稳定剂的添加总量为0.1%)如表1所示。以持水性和粘度为考察指标，并以持水性为指标求得回归方程,求解方程最大值的最佳复配比,在此条件下进行6次平行验证实验。

表1 酸奶稳定剂混料实验设计表

1.2.4 酸奶稳定性指标的测定

1.2.4.1 粘度的测定 4～6 ℃冷藏24 h的酸奶使用玻璃棒搅拌20次,放置20 h,10 ℃条件下用NDJ-1粘度计4号转子,转速60 r/min,记录10 s时的数值即为样品的粘度[5]。

1.2.4.2 持水性的测定 在10 ℃以下,将10 g酸奶放入离心管中,3000 r/min 离心20 min,去除上部清液后称重[6],根据离心前后离心管重量差用下式计算样品持水性,取测定结果的三次平行值即为样品的持水性。

1.2.4.3 pH的测定 酸度计法:先用两点校正法校正酸度计,然后将探头放入待测溶液中测定pH。

1.2.4.4 滴定酸度的测定 吸取10 mL酸奶于装有20 mL蒸馏水的锥形瓶中,加入0.5 mL酚酞摇匀,用标定的0.1 mol/L的氢氧化钠溶液进行滴定,换算为滴定酸度(°T)。其中,°T是指样品中和100 g(mL)样品所需0.1 mol/L的NaOH的毫升数[7]。

1.2.4.5 感官评价 按照《中国乳制品工业行业规范—酸牛乳感官质量评鉴细则》[8],选择有乳制品专业知识基础,经过感官分析培训,能够运用自己的视觉、触觉、味觉和嗅觉等器官,对乳制品的色、香、味和质地等诸多感官特性做出正确评价的10人,组成鉴评小组,对制作出的酸奶进行感官(包括色泽、滋味气味、组织状态)评价[9],评价表如下表2。

表2 酸奶感官评价表

1.3 数据统计方法

实验数据为3次平行实验的平均值,用Excel软件处理平均值和标准偏差,SPSS软件进行显著性分析,采用Minitab软件进行回归分析和混料模型分析。

2 结果与分析

2.1 添加琼脂对酸奶发酵过程中pH的影响

图1显示,各实验组pH随发酵时间变化的曲线基本相同,即在发酵开始0～1 h内产酸较慢,1～4 h产酸加快,发酵结束时酸奶pH在4.2～4.5之间。0.1%明胶和0.2%明胶的pH变化曲线基本一致,无论是添加琼脂还是明胶,发酵过程中pH与空白组pH变化趋势相似,均呈倒“S”状。这说明添加琼脂或明胶对酸奶发酵过程中pH影响较小,该结果与相关研究相同[10]。

图1 稳定剂的种类对酸奶pH的影响

2.2 添加琼脂对酸奶持水性和粘度的影响

图2显示,添加琼脂能提高酸奶的持水性,而明胶只有在浓度超过0.2%的条件下才能提高酸奶的持水性。同等条件下,添加0.1% 1号琼脂的酸奶粘度比添加0.1% 6号和0.1% 8号琼脂的酸奶高。相关研究表明,明胶的粘度在等电点处最低,由于酸奶的pH在明胶等电点附近,因此添加明胶的酸奶粘度和持水性比添加同浓度琼脂的低[11]。综合比较酸奶的持水性和粘度,添加0.1% 1号琼脂性能最好。

图2 不同稳定剂对酸奶粘度和持水性的影响

2.3 均匀混料实验结果分析

将琼脂和改性淀粉及果胶进行复配,以持水性和粘度为考察指标,采用均匀混料设计实验优化各成分的比例,由实验结果(表3)可知,1号实验组持水性最高,达到53.2%;5号实验组粘度最高为2800 MPa·s;9号实验组综合口感最好,综合评分95,各实验组酸度均高于70 °T,符合发酵乳食品安全国家标准。

表3 混料实验优化酸奶稳定剂的结果

图3 实验设计区域内点的粘度、持水性变化趋势图

图4 酸奶粘度混合曲面图

图5 酸奶持水性混合曲面图

图6 混料设计布图

表4 酸奶稳定剂优化控制点实验结果

式(2)

由式(2)即得到:S≈0.2366,0

表5 优化配方持水性验证实验结果

3 结论

利用琼脂与辅助稳定剂进行复配,开发酸奶稳定剂,优化酸奶稳定剂配方。研究发现,与空白实验相比,添加琼脂或明胶对酸奶发酵过程中产酸的影响较小,在稳定剂添加量为0.1%时,添加1号琼脂增加酸奶持水性及粘度的效果最好。以酸奶持水性为指标,通过均匀混料实验对琼脂、改性淀粉和果胶进行复配优化,获得复配稳定剂的配方为琼脂:改性淀粉为78∶22。该配方下酸奶持水性最高为53.6%,粘度2920 MPa·s,酸度87.9 °T,感官评分90。此配比发酵的酸奶无乳清析出,持水性较高,口感爽滑,组织细腻，具有良好的质地和口感。