一種雙蛋白酸羊奶的研制

岳曉禹，田 雨

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州450046)

我國養(yǎng)羊已有數(shù)千年歷史，羊奶因營養(yǎng)成分豐富、易被人體消化吸收的優(yōu)點被譽為“奶中之王”。羊奶是天然的保健食品，可增強免疫力，降低慢性疾病感染的風(fēng)險，可避免大部分由牛奶引起的過敏癥，可單獨用于酸奶生產(chǎn)[1-3]。近年來，羊奶的脫膻工藝得到了提升，羊奶已成為部分西方國家人們生活中的必需品[4]。

“雙蛋白”概念在2006年的“第二屆中國大豆食品產(chǎn)業(yè)圓桌峰會”上被首次提出，在《國民營養(yǎng)計劃2017-2030年》中明確提出“雙蛋白工程”。“雙蛋白”是指利用當(dāng)代前沿的科學(xué)技術(shù)對世界上多種蛋白資源進行相互搭配，從而滿足不同人群對營養(yǎng)的需求[5]。目前，國內(nèi)外對雙蛋白食物的研究還比較少，對雙蛋白食品營養(yǎng)的分析也比較缺乏。

羊奶中的蛋白分子和乳糖顆粒比較小，人們食用羊奶發(fā)生過敏癥和乳糖不耐受癥的幾率比食用其他奶制品的幾率要低很多，因此對牛奶過敏和患有胃腸疾病的人均可食用[6]。羊奶雖有膻味，但隨著脫膻技術(shù)的提高，羊奶市場逐漸擴大。目前最優(yōu)良的羊奶脫膻工藝是酸羊奶發(fā)酵工藝和“閃蒸”工藝[7]。蘇偉麗等[8]通過設(shè)置不同的變量成功探究出生產(chǎn)低膻味酸羊奶的最佳工藝條件；陳合等[9]從牛奶發(fā)酵劑中篩選出適用于羊奶發(fā)酵的菌種，并完成對凝固型酸羊奶發(fā)酵工藝的優(yōu)化。李瑩等[10]通過響應(yīng)曲面法對生產(chǎn)山羊酸奶的配方與發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化。張富新[11]通過大量實驗證實了羊奶發(fā)酵成酸奶是可行的。劉希鳳等[12]確定了酵素羊奶發(fā)酵工藝?yán)锔饕蜃拥奶砑恿?。劉立鵬等[13]采用電泳技術(shù)對脫脂乳生產(chǎn)時因熱處理工藝的不同而對酸奶的質(zhì)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)造成的影響進行研究分析，得出了脫脂酸乳最佳熱處理工藝條件。劉婕等[14]也曾成功研制出一款口感細膩濃郁、風(fēng)味獨特的希臘式酸羊奶。

科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，大豆中蛋白含量達90%以上，并包含多種人體必需的氨基酸，是一種生物利用率比較高的蛋白質(zhì)。在肉制品、米制品和面制品等被廣泛使用[15]。我國是大豆主產(chǎn)國之一，總產(chǎn)量可達120 0萬噸[16]。馮建嶺等[17]對大豆分離蛋白的功能特性及在各食品領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了研究，將大豆分離蛋白運用到乳產(chǎn)品中可以提高乳品的營養(yǎng)價值，使兩者風(fēng)味相結(jié)合，具有獨特的優(yōu)勢。劉雪峰等[18]采用正交試驗方法，成功研制出無沉淀、無脂肪分層、無腐敗變質(zhì)的復(fù)合型雙蛋白奶。張鴻儒等[19]以大豆蛋白和牛奶蛋白為主要營養(yǎng)基料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵得出了雙蛋白益生菌酸奶生產(chǎn)的最佳配方。王曉英等[20]以大豆蛋白和牛奶為原料并使用混合菌種進行發(fā)酵，最終得到風(fēng)味濃郁、狀態(tài)穩(wěn)定的高品質(zhì)雙蛋白酸奶。

由于植物蛋白與乳蛋白性質(zhì)的差異，兩者在混合時易出現(xiàn)乳清析出、分層和沉淀的現(xiàn)象，需要借助穩(wěn)定劑來改善產(chǎn)品的穩(wěn)定性。胡嘉杰等[21]通過不同穩(wěn)定劑對酸奶感官及勻質(zhì)指數(shù)影響的研究，得出了不同穩(wěn)定劑添加的最優(yōu)方案。羅薇等[22]探索了大豆分離蛋白在乳制品中的應(yīng)用。酸奶是一種在世界范圍內(nèi)消費的重要乳制品，因其感官特性而受到人們的青睞，而羊奶由于其成分特別適合生產(chǎn)酸奶[23]。

本研究在單因素試驗的基礎(chǔ)上對酸羊奶制作進行工藝優(yōu)化，通過正交試驗探索雙蛋白酸羊奶發(fā)酵的最佳工藝條件。羊乳經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵，有效地脫除了膻味，并保留了羊乳本身易于吸收的營養(yǎng)成分。添加大豆分離蛋白，使植物蛋白和動物蛋白相結(jié)合，提高產(chǎn)品蛋白質(zhì)的含量，使產(chǎn)品營養(yǎng)均衡互補，賦予了產(chǎn)品獨特的風(fēng)味。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮羊奶購自河南羊妙妙生物科技股份有限公司；美國杜邦素寶787型大豆分離蛋白購自上海善優(yōu)生物科技有限公司；YF-L904型和Premium5.0型菌種購自河南漢森生物科技有限公司；恒輝8608-1增稠劑購自濟南恒輝科技食品配料有限公司；一級白砂糖購自南寧糖業(yè)股份有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

Ls-35LJ立式壓力蒸汽滅菌器購自河南兄弟儀器設(shè)備有限公司；FX303-1電熱恒溫培養(yǎng)箱購自上海樹立儀器儀表有限公司；SHX250生化培養(yǎng)箱購自常州申光儀器有限公司；Milko Scan FT1全自動多功能乳品分析儀購自福斯分析儀器公司；SRH 60-70高壓均質(zhì)機購自上海申鹿均質(zhì)機有限公司；D1605091智能霉菌培養(yǎng)箱購自常州中貝儀器有限公司；JY20002電子天平購自上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗流程及操作要點

鮮羊奶→配料(蔗糖、穩(wěn)定劑、大豆蛋白粉)→均質(zhì)→滅菌、冷卻→接種、發(fā)酵→冷藏、后熟→感官評鑒，選出最佳→確定配方。

蔗糖：蔗糖的添加可以改善酸乳的風(fēng)味，設(shè)置蔗糖的不同添加量(7%、8%、9%)，通過正交試驗來選出使酸羊乳口味柔和，達到酸甜適口效果最好的添加量。

穩(wěn)定劑：穩(wěn)定劑選用混合穩(wěn)定劑，其添加量設(shè)置為0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%，添加時一般先與適量蔗糖進行干態(tài)混合，邊攪拌邊加入原料乳中，或?qū)⒎€(wěn)定劑先溶于少量水中或羊乳中，再加入原料乳中。通過對比其對口感、酸度、組織狀態(tài)的影響來確定最終添加量。

大豆蛋白：大豆蛋白添加設(shè)置變量為0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%，由于大豆分離蛋白溶解狀態(tài)不好，容易結(jié)團，將大豆分離蛋白與白砂糖、穩(wěn)定劑等進行預(yù)混，攪勻后再加入到剩余的羊奶中混合，探究其對羊奶酸度、色澤、組織狀態(tài)、口感和滋味等方面造成的差異。

均質(zhì)：為使羊奶的口感更佳，將混合調(diào)配(新鮮羊奶+蔗糖+大豆蛋白+穩(wěn)定劑)好的羊奶升溫至60 ℃，在18～20 MPa條件下進行均質(zhì)處理。

滅菌、冷卻：將均質(zhì)好的羊乳在95 ℃的條件下滅菌5 min，將滅菌后的混合羊乳冷卻至43 ℃左右進行接種發(fā)酵。

接種：在無菌條件下分別接入1%由漢森公司研發(fā)的YF-L904和Premium5.0號菌種，通過兩者對酸奶口感、酸度和組織狀態(tài)的影響來確定菌種的選擇。

發(fā)酵：在43 ℃溫度下進行酸羊奶的發(fā)酵，發(fā)酵時長6 h。

冷藏、后熟：將制作好的酸羊奶放在4 ℃冰箱中冷藏10 h來達到后熟的目的。促進酸羊奶香味物質(zhì)的形成，使其口感及組織狀態(tài)變得更加優(yōu)良。

感官品鑒：隨機挑選10名食品專業(yè)人士組成評定小組，小組成員以酸羊奶的色澤、組織狀態(tài)、口感、風(fēng)味為指標(biāo)對各種酸奶進行評價，選出口感最佳的產(chǎn)品，確定配方。

1.4 單因素試驗

大豆分離蛋白添加量設(shè)置0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%等五個變量，以感官和酸度為評價指標(biāo)，考察大豆分離蛋白對酸羊奶品質(zhì)的影響。為確定大豆蛋白添加量，固定接種量1%，發(fā)酵菌種為YF-L904，添加8%的白砂糖，在43 ℃條件下發(fā)酵6 h。為考察穩(wěn)定劑的添加量，固定添加1%的大豆分離蛋白、8%的白砂糖，接種1%的YF-L904菌種，在43 ℃條件下發(fā)酵時間6 h，穩(wěn)定劑添加量的變量設(shè)置為0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%。為區(qū)別不同菌種發(fā)酵對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響，我們分別接種1%不同型號的菌種(Premium5.0和YF-L904)，添加8%的白砂糖，在43 ℃條件下發(fā)酵6 h，以感官評價和酸度評價為評價指標(biāo)來評價不同菌種對酸奶品質(zhì)的影響。大豆分離蛋白中蛋白質(zhì)含量見表1。

表1 大豆分離蛋白中的蛋白含量測定

1.5 正交試驗

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，以大豆蛋白粉的添加量/%(A)、白砂糖添加量/%(B)和穩(wěn)定劑的添加量/%(C)為影響因素設(shè)置因素水平表(表2)，進行三因素三水平正交試驗來對雙蛋白酸羊奶工藝參數(shù)進行優(yōu)化，以感官評分為評價指標(biāo)來確定最佳工藝參數(shù)。

表2 正交試驗因素水平表

1.6 指標(biāo)檢測及方法

1.6.1 酸度檢測

根據(jù)GB 5009.239-2016中氫氧化鈉滴定法測定酸奶的酸度，以吉爾涅爾度表示。

1.6.2 蛋白質(zhì)檢測

使用中荷乳業(yè)提供的牛乳成分分析儀進行蛋白質(zhì)含量測定。

1.6.3 微生物指標(biāo)

大腸菌群根據(jù)GB 4789.3-2016中的平板計數(shù)法進行檢驗；金黃色葡萄球菌根據(jù)GB 4789.10-2016中的定性檢測進行檢驗；沙門氏菌根據(jù)GB 4789.4-2016進行檢驗；酵母菌和霉菌根據(jù)GB 4789.5-2012進行檢驗；乳酸菌根據(jù)GB 4789.35-2016進行檢驗。

1.6.4 感官評定

由10名具有食品專業(yè)背景的人組成評定小組, 根據(jù)雙蛋白酸羊奶表面色澤、口感、風(fēng)味及組織狀態(tài)等指標(biāo)進行評價，評定項目評分標(biāo)準(zhǔn)及評分范圍如表3所示[24]。

表3 感官項目評分表

2 結(jié)果

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 大豆分離蛋白的添加量對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

結(jié)果見表4。通過大豆分離蛋白添加量對酸羊奶品質(zhì)的影響結(jié)果進行分析，可以看出大豆蛋白粉的添加量對酸羊奶酸度、色澤的影響不大，對酸羊奶的風(fēng)味、口感和凝固狀態(tài)影響較大。大豆蛋白添加量太少，羊奶膻味較重，隨著大豆蛋白添加量的增加，酸羊奶的凝固狀態(tài)越來越差，顆粒感也越來越明顯，豆腥味也越來越重。添加0.8%的大豆分離蛋白時雙蛋白酸羊奶的品質(zhì)最佳。

表4 大豆分離蛋白對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

2.1.2 穩(wěn)定劑的添加量對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

結(jié)果見表5。分析發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定劑的添加量對酸羊奶的酸度、色澤和風(fēng)味的影響不大，對酸羊奶的口感和凝固狀態(tài)有顯著影響。酸羊奶的口感隨著穩(wěn)定劑添加量的增加而逐漸變得粘稠，組織狀態(tài)也越來越好。添加0.8%的穩(wěn)定劑時雙蛋白酸羊奶品質(zhì)達到最佳。

表5 穩(wěn)定劑添加量對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

2.1.3 菌種對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

為探究菌種對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響，分別用Premium5.0型和YF-L904型菌種對羊奶進行發(fā)酵，平行實驗結(jié)果見表6。從表中可以看出兩菌種在色澤、風(fēng)味和組織狀態(tài)上無顯著性差異。用YF-L904發(fā)酵后的酸奶測定酸度比Premium5.0發(fā)酵的酸奶測定的酸度高，YF-L904菌種的產(chǎn)酸能力比Premium5.0強。經(jīng)品嘗后發(fā)現(xiàn)YF-L904發(fā)酵的酸奶比Premium5.0發(fā)酵的酸奶口感酸度更強烈一些，而用Premium5.0發(fā)酵后的酸奶比YF-L904發(fā)酵的酸奶口感更粘稠一些。

表6 不同菌種對雙蛋白酸羊奶品質(zhì)的影響

2.2 正交試驗結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分及酸度為評價指標(biāo)，以大豆分離蛋白添加量/%(A)、白砂糖添加量/%(B)、穩(wěn)定劑添加量/%(C)為評價因素，進行3因素3水平正交試驗，優(yōu)化雙蛋白酸羊奶工藝參數(shù)。正交試驗結(jié)果與分析見表7與表8。

表7 YF-L 904的正交試驗結(jié)果

表8 Premium 5.0的正交試驗結(jié)果

通過YF-L904菌種進行的正交試驗結(jié)果可見，若以酸度為指標(biāo)，影響因素B>A>C，即白砂糖的添加量為主要影響因素，大豆分離蛋白添加量和穩(wěn)定劑的添加量次之，由于酸度越大越好，則k值最大，其對應(yīng)的水平最好，故優(yōu)方案為B2C1A3，其最佳工藝參數(shù)為：大豆分離蛋白添加量0.6%、白砂糖添加量8%、穩(wěn)定劑添加量0.6%；若以感官分析為指標(biāo)，影響因素A>B>C，即大豆分離蛋白為主要因素，白砂糖和穩(wěn)定劑添加量次之，由于感官評分越高越好，故優(yōu)方案為A2B2C3，其最佳工藝參數(shù)為：添加0.8%的大豆分離蛋白、0.8%穩(wěn)定劑和8%的白砂糖。

通過Premium5.0菌種進行的正交試驗結(jié)果可見，若以酸度為指標(biāo)，影響因素B>C>A，即白砂糖的添加量為主要影響因素，大豆分離蛋白添加量和穩(wěn)定劑的添加量次之，由于酸度越大越好，則k值最大的水平最好，故優(yōu)方案為B1C2A2，其最佳工藝參數(shù)為：大豆分離蛋白添加量0.8%、白砂糖添加量7%、穩(wěn)定劑添加量0.7%；若以感官分析為指標(biāo)，影響因素A>B>C，即大豆分離蛋白為主要因素，白砂糖和穩(wěn)定劑添加量次之，由于感官評分越高越好，故優(yōu)方案為A2B2C3，其最佳工藝參數(shù)為：添加0.8%的大豆分離蛋白、0.8%穩(wěn)定劑和8%的白砂糖。

2.3 理化及微生物檢驗結(jié)果

2.3.1 理化指標(biāo)檢測結(jié)果

根據(jù)國標(biāo)GB 19301-2010對鮮羊奶和雙蛋白酸羊奶進行理化檢測，其結(jié)果符合國家要求。見表9與表10。

表9 鮮羊奶理化指標(biāo)及檢測結(jié)果

表10 雙蛋白酸羊奶理化指標(biāo)及檢測結(jié)果

2.3.2 微生物限量檢測結(jié)果

根據(jù)國標(biāo)GB 19302-2010對雙蛋白酸羊奶進行微生物限量檢測，大腸菌群、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、酵母菌和霉菌的檢測結(jié)果均符合國標(biāo)限量要求。乳酸菌檢測結(jié)果為3.3×107，符合國標(biāo)要求。結(jié)果見表11。

表11 微生物限量檢測表

2.4 產(chǎn)品對比

從中荷乳業(yè)市售品中挑選了五款不同的酸奶產(chǎn)品與雙蛋白酸羊奶進行酸度、脂肪和蛋白質(zhì)含量方面的比較(1.大河1992；2.原生酸奶；3.炭燒酸奶；4.PED益生菌；5.益生菌袋酸奶；6.雙蛋白酸羊奶)，從圖1的實驗結(jié)果中可以看出雙蛋白酸羊奶的酸度比其他五款酸奶高，蛋白質(zhì)含量比其他產(chǎn)品高，脂肪含量相差不大。

圖1 不同酸奶產(chǎn)品對比圖

3 討論

試驗得出雙蛋白酸羊奶發(fā)酵最佳工藝條件為：大豆分離蛋白添加量0.8%，接種1%的YF-L904菌種，加8%的白砂糖，0.8%的穩(wěn)定劑，在43 ℃恒溫環(huán)境中發(fā)酵6 h。在此條件下生產(chǎn)的雙蛋白酸羊奶組織結(jié)構(gòu)細膩光滑，口感最佳。

羊奶可有效改善我國城鄉(xiāng)居民的膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，羊奶市場存在著巨大的潛力。羊奶產(chǎn)業(yè)擁有光明的前景，預(yù)計在不久的將來，將會成為食品行業(yè)中的熱點和經(jīng)濟增長點。雙蛋白酸羊奶的研制賦予酸羊奶特殊的風(fēng)味，使產(chǎn)品營養(yǎng)更加全面，也為羊奶脫膻工藝提供了新思路，將有利于提高羊奶市場的競爭力。