椰浆添加量对发酵椰子酸乳品质的影响

李 伟

（乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436）

椰子是棕榈科、椰子属热带植物，植株粗壮高大，适宜在高温多雨的低海拔湿热地区生长。椰子具有极高的营养价值，其中椰浆、椰子水和椰肉广泛应用于食品工业领域。椰浆是从成熟的椰肉中加水提取的白色液体，含有24%～30%脂肪及2%以上的蛋白质，还含有维生素、钙、磷等矿物质[1]。相比于其他的植物油脂，椰浆中含有较高含量的中链脂肪酸，以月桂酸、己酸、辛酸、癸酸等为主，中链脂肪酸特点在于其水溶性高，在人体内代谢无需相关的脂肪酶水解即可被人体利用，可快速为机体供能[2-4]。其中月桂酸含量超50%，月桂酸作为母乳的重要成分，有一定的抑菌、提高免疫力功效。总体来看，椰子油脂具有抗病毒、抗菌、降血脂、降血糖和清除机体自由基等作用[5-9]。

随着人们生活水平的提高，越来越多的消费者关注健康的饮食结构，他们愿意选择植物基产品替代日常生活中的动物性食品，如植物肉、植物乳等[10-11]。与传统的中性植物乳相比，发酵型植物酸乳工艺更加复杂，植物基发酵产品风味较差、质构不佳。但是，与动物性乳制品相比，植物基食品具有独特的植物营养成分、更少的胆固醇、更多的膳食纤维和不饱和脂肪酸，对人体的肠道、心脑血管更有益。为了充分利用植物基产品的优势，满足消费者对健康饮食的需求，各大食品企业在植物基食品领域加大投入，原料预处理技术和生产加工工艺得到了飞速提升[12]。大豆、燕麦、坚果和椰子作为发酵基质，相关的生产技术较成熟，与其他几种植物基相比，椰子本身风味较好，桂青等[13]研究发现，椰浆中有20余种香气成分，其中酯类含量达到60.5%，是椰浆香气的主体成分，其风味特点是清新自然，椰子独有的风味浓郁，深受广大消费者喜爱。在合适的热处理条件下，椰浆发酵前后的风味物质变化不大，无不良风味产生，且随着均质压力的提高，椰浆中的风味物质增加，苦味物质减少。另一方面，椰浆脂肪含量高，制备得到的椰子酸乳口感醇厚顺滑[14]。

椰浆油脂独特的生理功能和优异的风味及质构表现，使椰浆发酵得到了快速发展。以椰浆作为发酵基质，椰浆添加量不仅影响产品的指标，而且对产品的风味、口感、质构和稳定性产生重要影响。基于此，本研究在前期对发酵剂和稳定增稠剂优化的基础上，对椰浆添加量进行考察分析，重点研究不同椰浆添加量椰子酸乳的发酵速率、离心持水率、质构特性、流变学特性和产品货架期稳定性，以期通过对相关产品质量指标的测定，建立产品质量与椰浆添加量之间的内在关系，为后续椰子酸乳产品开发提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

椰浆（脂肪含量30%、蛋白质含量2.7%） 上海捷聪贸易有限公司；白砂糖 东方先导糖酒有限公司；复配稳定剂（乙酰化二淀粉磷酸酯、结冷胶、黄原胶、双乙酰酒石酸单双甘油酯）、直投式发酵剂vege 047（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌） 丹尼斯克（中国）有限公司。

1.2 仪器与设备

PL3002型电子天平、PE20型实验室pH计 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；RW-20型高速搅拌器德国IKA集团；WB-45型水浴锅、R-80型恒温箱德国美尔特公司；APV1000型均质机 德国APV公司；3-18K型冷冻离心机 德国Sigma公司；TA-XT Plus型质构仪 英国Stable Micro Systems公司；MCR302型流变仪 奥地利Anton Paar公司；Lumisizer稳定性分析仪美国罗姆公司。

1.3 方法

1.3.1 椰子酸乳制备工艺流程

饮用水预热→加入白砂糖、复配稳定剂、椰浆→恒温搅拌→预热→均质→杀菌→冷却→接种发酵→破乳→后熟→成品

操作要点：1）调配：将饮用水预热至55～60 ℃，加入混合好的白砂糖6%（占酸乳产品总质量的百分比，下同）、复配稳定剂3%、椰浆20%～60%，恒温搅拌15～20 min至完全分散。椰浆添加量20%～60%的酸乳样品分别编号为CY-1、CY-2、CY-3、CY-4、CY-5，椰浆中约含30%的脂肪，故酸乳样品中椰浆脂肪含量分别为6%、9%、12%、15%、18%。2）均质：将调配好的基料预热至60～65 ℃，18～22 MPa条件下均质1 次（一级均质14～16 MPa，二级均质4～6 MPa）。3）杀菌与冷却：均质好的料液在90～95 ℃、5～10 min条件下杀菌，冷却至42～44 ℃。4）接种发酵：不同发酵剂的最适发酵温度不同，经前期对发酵剂种类和发酵条件进行实验，筛选出vege 047作为发酵剂（0.003%），最佳发酵温度为42～44 ℃，接种操作在无菌操作台进行。5）破乳与后熟：当椰子料液的pH≤4.5、酸度≥30oT时，搅拌破乳5 min，结束发酵。将发酵后的椰子酸乳置于4～6 ℃冰箱中冷藏24～36 h，后熟。

1.3.2 椰浆添加量对椰子酸乳发酵速率的影响

动态跟踪不同椰浆添加量的椰子酸乳发酵过程中的pH值和滴定酸度，椰子酸乳的pH值采用pH计测定，酸度按照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》中所规定的方法测定。

1.3.3 离心持水率的测定

准确称量20.00 g椰子酸乳置于30 mL离心管中，在2 500×g、15 ℃条件下离心10 min，弃去脂肪层和水层，称量沉淀物质量，每个样品重复测定3 次。离心持水率按下式计算[15]。

式中：m1为离心管与椰子酸乳总质量/g；m2为脂肪层、沉淀和离心管质量/g；m3为椰子酸乳质量/g。

1.3.4 质构分析

椰子酸乳经过24 h以上的后熟后，采用质构仪进行质地剖面分析（texture profile analysis，TPA），测定椰子酸乳的硬度、黏稠度、内聚性和黏附性。测定参数设置如下[16-17]：选用P4.0圆盘探头，下压模式，测试前速率2 mm/s，测试速率2 mm/s，测试后速率10 mm/s，压缩比35%，触发力1.0 g[18-19]。

1.3.5 流变学特性测定

参考庞志花等[20]的方法，并做适当修改。将椰子酸乳样品轻轻摇匀，取适量倒于测量圆筒中，选用CC27型探头，插入装有样品的测量筒中，测量温度15 ℃。固定频率为1 Hz，对椰子酸乳样品进行应变扫描，确定样品线性黏弹区间，测试样品的恒定应变为5%。剪切扫描：剪切速率0.1～300.0 s-1递增。频率扫描：应变设定为5%，频率0.05～10.00 Hz。

1.3.6 稳定性分析

采用Lumisizer稳定性分析仪对椰子酸乳稳定性进行测定，该方法是根据斯托克斯定律的离心加速方法和朗伯比尔定律光学近红外技术测定在设定的离心强度和时间范围内样品颗粒的稳定性变化趋势，其原理是样品溶液中的颗粒在离心力作用下在溶液中上浮或下沉，导致溶液的透光率发生变化，仪器连续监测不同时间、不同位置的透光率变化可得到产品的稳定性情况[21-24]。

取适量样品放入测试器皿底部，盖上盖子，水平放置于仪器中。仪器的参数设置：温度15 ℃，离心转速1 500 r/min，扫描间隔10 s，扫描次数100 次，光因子1.0。

1.4 数据处理

TPA数据采用质构仪自带的分析软件Exponent进行数据处理。利用Excel软件和SPSS 22.0软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 椰浆添加量对椰子酸乳pH值和滴定酸度的影响

由图1可知，在一定的椰浆添加量范围内，椰子酸乳的产酸速率随着椰浆添加量的增加而加快，发酵末期，脂肪含量高的产品酸度远高于脂肪含量低的产品酸度，说明椰子酸乳脂肪含量的提高有助于产品酸度的提升，且脂肪含量越高，发酵速率越快。当发酵时间2～3 h时，发酵速率最快，发酵菌种进入对数生长期。

图1 不同椰浆添加量椰子酸乳的酸度（A）及pH值（B）随发酵时间的变化Fig.1 Changes in acidity (A) and pH value (B) of coconut yogurt as a function of fermentation time

上述现象是由多个因素导致的，一方面，随着椰浆添加量的增加，椰子酸乳中蛋白质含量也相应略有提高，蛋白质含量的增加为微生物发酵提供了更多的营养物质，一定程度上提高了发酵速率。由于椰浆中蛋白含量很低，产品中蛋白质含量的差别不足以对发酵速率产生较大差异。另一方面，发酵剂可能会代谢利用椰浆脂肪，产生的次级代谢产物可能会促进发酵菌种的生长，使得发酵剂产酸速率加快[25-26]。当椰浆添加量≥40%，即脂肪含量≥12%时，产酸较快，发酵时间5 h即可达到产品的酸度要求。

2.2 椰浆添加量对椰子酸乳离心持水率的影响

适当的离心条件可在一定程度上模拟产品在货架期内产品中颗粒的迁移情况，沉淀、析水和脂肪上浮等产品不稳定现象均可通过离心实验加速呈现。由表1可知，在本研究设定的离心强度条件下，当椰浆添加量≥40%（脂肪含量≥12%），产品沉淀和析水明显减少，当椰浆添加量低于40%时，产品分成3 层：上层脂肪、中层水、下层蛋白质和稳定剂等。产生此现象的原因在于，椰子脂肪颗粒较大，在经均质工艺后，颗粒粒径大幅减小，小颗粒脂肪球膜可有效与蛋白质发生吸附作用，使其亲水性和稳定性增加，且脂肪含量越高，这种相互作用越强，产品持水性越好，即产品更稳定。因此，根据离心实验结果可知，椰子酸乳的脂肪含量应大于12%。

表1 不同椰浆添加量椰子酸乳的析水量和离心持水率Table 1 Syneresis and centrifugal water-holding capacity of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.3 椰浆添加量对椰子酸乳质构的影响

不同椰浆添加量的椰子酸乳的脂肪含量不同，对产品的质构呈现产生较大影响。由表2可知，椰浆添加量20%～60%，椰子酸乳的硬度、黏稠度、内聚性和黏附性随着椰浆添加量的增加而增大。硬度是评价酸乳品质的常见且重要指标之一，用来描述酸乳咀嚼时所需要的力度大小，对产品的口感有较大影响[27]。当椰浆添加量＜40%（CY-1、CY-2）时，所制备的椰子酸乳硬度与市售饮用型酸乳（硬度＜150 g）相当；当椰浆添加量为40%～50%（CY-3、CY-4）时，酸乳硬度＜250 g，此时椰子酸乳硬度与普通的搅拌型酸乳相近（150 g＜硬度＜400 g）；当继续增加椰浆添加量至60%（CY-5），椰子酸乳硬度已超过低温凝固型酸乳（硬度＞400 g）。黏稠度表示探头与样品接触时达到最大力所做的功，可用来描述半固体食品咀嚼吞咽所需的能量大小，数值越小，表示样品越易吞咽。当椰浆添加量＞50%（CY-5）时，产品黏稠度超过3 500 g·s，此时的酸乳不易吞咽。内聚性也称黏聚性，一般用来表示样品的内部收缩力，内聚性较小时，表示探头与样品接触及分离过程中，探头表面黏附样品较少。当椰浆添加量≤50%（CY-1、CY-2、CY-3、CY-4）时，椰子酸乳内聚性小，产品糊口感弱，顺滑感强，吞咽后口腔残留少。黏附性表示样品在受到探头下压后产生的负向力量所做的功，在食品领域可表征食品黏连口腔的口感。当椰浆添加量为60%（CY-5）时，椰子酸乳黏附性为941.95 g·s，完全吞咽产品所需时间长、力量大。

表2 不同椰浆添加量椰子酸乳的质构特性Table 2 Texture characteristics of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.4 椰浆添加量对椰子酸乳流变学特性的影响

2.4.1 剪切扫描

由图2可知，椰子酸乳黏度随着剪切速率的增大而逐渐降低，表现为典型的剪切变稀特性，即椰子酸乳是假塑性流体。在本研究条件下，随着椰浆添加量的增加，椰子酸乳黏度相应增大，当进行剪切操作时，黏度下降速率接近，呈现线性关系。

图2 不同椰浆添加量椰子酸乳的剪切流变学测试Fig.2 Viscosity versus shear rate curves of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.4.2 频率扫描

储能模量（G’）又称弹性模量，一般是指样品受力发生形变时，由于弹性形变而储存的能量，可以表征类固体样品的弹性大小。损耗模量（G’’）又称黏性模量，是指样品流动或形变时抵抗产生的阻力而损耗的能量，反映样品的黏性大小[28-29]。由图3可知，椰浆添加量高的椰子酸乳G’和G’’均比椰浆添加量低的椰子酸乳高，即脂肪含量越高，椰子酸乳弹性和黏性越强。当椰浆添加量达到60%时，椰子酸乳的黏弹性显著增加。椰浆添加量20%～60%，椰子酸乳的G’均大于G’’，产品以类固体的弹性性质为主。

图3 不同椰浆添加量椰子酸乳的黏弹性测试Fig.3 Viscoelasticity of coconut yogurt with different contents of coconut milk as a function of frequency

随着振荡频率的增加，CY-2～CY-5的G’和G’’未见接近趋势，而CY-1在振荡频率继续增加的情况下，G’’将接近或超过G’，表现出类液体的黏性性质，具体到产品上为饮用型酸乳性质，与其他样品不同，故对CY-1进行单独分析。

由图4可知，当椰浆添加量20%（椰子酸乳脂肪含量6%）时，随着振荡频率的增加，G’’逐渐接近G’，若振荡频率继续增加，G’’将超过G’，椰子酸乳表现出类液体的黏性性质。

图4 20%椰浆添加量的椰子酸乳黏弹性测试Fig.4 Viscoelasticity of coconut yogurt with 20% coconut milk as a function of frequency

tanδ表示G’’与G’的比值，其大小及变化趋势可表征样品的黏弹性趋势。tanδ越大，表明产品的黏性比例越大，产品表现为液体性质，反之产品体系的弹性越大[30]。由图5可知，tanδ大小顺序为：CY-1＞CY-2＞CY-3＞CY-4＞CY-5，椰浆添加量越大，产品弹性比例越大，且随着振荡频率增加，椰子酸乳黏性比例越大。

图5 不同椰浆添加量椰子酸乳的tanδ变化Fig.5 Change in tanδ of coconut yogurt with different contents of coconut milk as a function of frequency

2.5 椰浆添加量对椰子酸乳稳定性的影响

2.5.1 透光率

在离心力作用下，样品溶液中的粒子在离心过程中不断迁移，溶液透光率动态变化，形成样品管中不同位置透光率图谱。由图6可知，CY-1在114～124 mm位置范围内，每一位置、离心管中不同位置的透光率逐渐增大，124～128 mm位置透光率趋于未离心前（108 mm位置处），即测试样品管底部透光率随离心时间逐渐增大，椰子酸乳脂肪层携带大部分蛋白质和稳定剂向顶部迁移，底部少量沉淀，可能为蛋白质和稳定剂。CY-2的图谱显示，120～127 mm位置范围内，透光率逐渐增大，但小于CY-1，说明随着椰浆添加量的增加，CY-2的析水量少于CY-1，底部几乎无沉淀产生，产品稳定性增强。椰浆添加量40%～60%，离心过程中透光率无明显变化，即脂肪含量≥12%的椰子酸乳稳定性好，无乳清析出和沉淀产生。

图6 不同椰浆添加量椰子酸乳的透光率Fig.6 Light transmittance of coconut yogurt with different contents of coconut milk

2.5.2 不稳定指数

由图7可知，当椰浆添加量为20%～30%时，椰浆添加量越高，稳定性越好。当椰浆添加量≥40%时，椰子酸乳在此离心条件下呈现出良好的稳定性。Lumisizer分析结果中的透光率和不稳定指数可一定程度上揭示产品在整个货架期内的稳定性，产品中颗粒的迁移速率、迁移方向、迁移量和可能的贮存时间均可根据实验结果分析得出。低脂肪含量的椰子酸乳在货架期内易发生脂肪上浮、底部析水等不稳定现象。

图7 不同椰浆添加量椰子酸乳的不稳定性指数Fig.7 Instability index of coconut yogurt with different contents of coconut milk

3 结 论

本研究在前期实验的基础上，对影响椰子酸乳品质的重要因素椰浆添加量进行研究，考察分析椰子酸乳的酸度、pH值、稳定性、质构和流变学特性。结果表明：添加40%以上的椰浆进行发酵，发酵速率较快，椰子酸乳稳定性好，无明显析水和沉淀，稳定性较好；椰浆添加量为40%～50%时，产品软硬度适中，糊口感较弱，顺滑感强，搅拌后产品变稀，便于饮用。因此，椰浆添加量40%～50%，即脂肪含量12%～15%的椰子酸乳品质较佳。

随着减糖减脂趋势的兴起，低脂肪含量的椰子酸乳是未来发酵椰子基产品开发的重要方向，但低脂肪含量的椰子酸乳在口感和稳定性方面均表现较差，通过合适的配方创新解决上述问题是本课题后续研究的方向。