巴氏杀菌酸牛奶的研制

文∕李建磊 康志远 郭 慧 王 楠 王红叶 朱素芳 朱 宏

（石家庄君乐宝乳业有限公司）

酸奶风味独特、营养价值高，备受消费者青睐。但是原料奶的质量问题，生产、卫生及包装材料的质量问题，贮存中存在的问题都会影响酸奶的货架期[1]。酸奶保质期一直是制约酸奶发展的重要问题，加之运输、存储和销售均需冷链跟踪，使得市场终端常出现酸度过高、涨包等一系列的质量问题。因此，开发常温存放的巴氏杀菌酸牛奶尤为重要[2]。

在生产巴氏杀菌酸牛奶的过程中，如果采用后杀菌技术，常会出现粘度降低、乳清析出和风味散失等现象，所以常选择添加一些亲水性胶体来弥补这些缺陷。添加变性淀粉、果胶、明胶和乳清蛋白的复配稳定剂，琼脂、卡拉胶或果胶和柠檬酸的复配稳定剂等，所制得的酸奶组织状态好、风味佳，可以延长酸奶的保质期[3]。

1 试验材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

牛奶：君乐宝牧场；白糖：广西南宁，符合国家一级白砂糖标准；乳清蛋白粉：Arla；变性淀粉：Tate&lyle；结冷胶：斯比凯可；卡拉胶：丹尼斯克；明胶：罗赛洛；琼脂：立邦达；果胶：斯比凯可；菌种：丹尼斯克；羧甲基纤维素钠：斯比凯可；均为食品级。

1.1.2 设备

XMTD水浴锅：余姚市东方电工仪器厂；JRJ-300-I剪切乳化搅拌机：上海标本模型厂；均质机：GEA公司；TP17SE管式超高温杀菌机：上海沃迪科技有限公司；PH-71电热恒温培养箱：天津泰斯特仪器有限公司；SPX-Ⅱ生化培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；DV-Ⅱ博力飞粘度测定仪：美国博力飞公司；高速离心机TD5M：湖南赛特湘仪离心机仪器有限公司；超净工作台：上海新苗医疗器械制造有限公司；PH计：METTLER TOLEDO公司；天平：Sartorius公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原奶→计量→调配→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷却→巴氏杀菌→无菌灌装。

1.2.2 原奶存放时间对产品持水性的影响

选取不同储存时间6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，分别测定原奶及成品的持水力。

（1）原奶持水力

原奶杀菌后添加菌种发酵到70 °T时终止，测定持水力。

（2）成品持水力

原奶添加辅料及稳定剂杀菌后添加菌种发酵到75 °T时终止，经巴氏杀菌后测定持水力。

1.2.3 稳定剂单体试验

本研究选用酸奶中常用的稳定剂如变性淀粉、明胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、琼脂、果胶、结冷胶7种稳定剂单体进行筛选，每种单体对比3 种添加量，以口感和组织状态做为评定指标，选用组织状态细腻、口感好的单体进行下一步复配。

1.2.4 稳定剂复配试验

本研究通过对稳定剂单体的对比，确定功能协同与互补的组合，在单体试验的基础上做大量的实验室复配试验，筛选出4 种效果较好的稳定剂复配方案并做稳定性观察，定期测定析水克重与产品粘度。

1.2.5 最佳杀菌温度、杀菌时间及灌装温度确定

不同的杀菌温度、杀菌时间、灌装温度对货架期内产品稳定性及感官指标都有很大影响。以产品感官评定与稳定性观察结果评价为考察指标，选择对影响产品最终货架期稳定性的3个因素，采用L9（33）设计巴氏杀菌酸牛奶生产工艺三因素三水平正交试验（表1）。

1.2.6 持水力测定

持水力（Water Holding Capacity，WHC）的测定方法[4]：牛乳或添加配料的牛乳发酵后，以离心管取待测发酵样品30 mL，并测定样品质量W后，放入离心机，以3000 r/min离心20 min后，取出离心管，静置10 min后，除去上清液，测残余物的质量W1。

酸奶的持水力计算：WHC（%）=（W1/W）×100。

1.2.7 粘度测定

粘度的测定是在室温（20℃）下，用博力飞粘度计直接测定，使用4号转子，转速为60 r／min，测定30 s时的读数，重复测定3 次，取其平均值。

1.2.8 析水测定

无菌瓶中的样品随着时间的延长顶部会出现析水，打开瓶盖后将上部清液倾倒至小烧杯中，用天平称取析水重量。

1.2.9 感官评定

选择15 名经验丰富的评价员，从口感和组织状态2个方面进行评定，总分为100 分，其中组织状态50 分，口感50 分，评分标准如表2所示。

表1 工艺条件L9（33）正交试验表

表2 巴氏杀菌酸牛奶感官评定标准

2 结果与分析

2.1 原奶存放时间对产品持水性的影响

选取不同储存时间6，12，18，24，30，36，42，48 h的生牛乳，生牛乳直接发酵及对应最终巴氏杀菌酸牛奶成品的持水力如图1所示。

原奶中由于嗜冷菌、蛋白水解酶、脂肪水解酶等的存在，存放时间对原奶的品质有很大影响，在巴氏杀菌酸奶中原奶存放时间直接影响原奶的持水性，原奶的持水力直接影响终产品的持水性和货架期内析水程度。由图1可以看出，成品由于添加了稳定剂，所以持水能力明显好于原奶，随着原奶存放时间的延长，原奶及终产品的持水力在存放24 h以内缓慢下降，超过24 h后出现迅速下降趋势，到48 h时成品持水力下降40%，保质期内出现严重析水，所以用于生产巴氏杀菌酸牛奶的原奶存放时间不能超过24 h。

2.2 稳定剂单体试验

本研究选用变性淀粉、明胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、琼脂、果胶、结冷胶7 种稳定剂单体进行筛选试验，根据长期实验室积累经验每种单体试验3 种不同的浓度。对酸奶组织状态和口感进行综合评价，添加量和各指标的对比结果如表3所示。

图1 原奶存放时间对产品持水力的影响

表3 各种胶体单一添加时感官指标变化

由表3 可以看出，酸奶中添加变性淀粉与部分亲水胶体具有提高产品持水性、细腻度、光滑度、稠厚度并赋予酸奶良好感官性状的功能特性，其中变性淀粉、明胶、琼脂、果胶对酸奶品质的改善较明显。由于胶体间存在特性互补与协同增效作用，本研究将对这4 种稳定剂单体进行复配试验，得到适合巴氏杀菌酸牛奶的复配稳定剂。

2.3 单体复配试验确定最佳复配方案

单体试验中添加变性淀粉、明胶、琼脂对酸奶的状态及口感都有很大改善，果胶单独使用时效果不是很理想，但根据做酸奶实际工作经验，添加少量果胶对酸奶口感及保护蛋白质有很大帮助。本研究通过变性淀粉、明胶、琼脂、果胶4 种单体复配，优化最好的添加量配比，经大量的实验室复配试验，筛选出4 种较好的稳定剂复配方案并做稳定性观察，定期测定样品析水重量及粘度，试验中其它方案不再赘述。复配稳定剂配方为：复配稳定剂1，变性淀粉∶明胶∶琼脂∶果胶=8∶5∶1∶1.5；复配稳定剂2，变性淀粉∶明胶∶琼脂∶果胶=10∶4∶1∶1；复配稳定剂3，变性淀粉∶明胶∶琼脂∶果胶=10∶3∶2∶1；复配稳定剂4，变性淀粉∶明胶∶琼脂∶果胶=12∶1∶2.5∶0.5。4 种不同复配方案稳定剂样品的析水变化、粘度变化如图2和图3所示。

由图2可以看出，稳定剂3、4所做样品在120 天内保持很好的稳定性，析水重都小于1 g，稳定剂1、2所做样品随存放时间的延长，析水量增多，在120 天时析水量明显高于稳定剂3、4。由图3可以看出，产品粘度在前6 天内在逐渐增大，原因可能是酸奶在贮存过程中凝乳微粒重新凝聚，水分又回到了凝乳微粒的网状结构中，凝乳状态得以恢复；同时变性的乳清蛋白膨润，使酪蛋白网状结构中的水分保持稳定，因此酸奶的粘度状态比较稳定，粘度也得以逐渐恢复[5]。稳定剂1、2、3所做样品在120 天内粘度一直在增大，增长幅度达300%～400%，而稳定剂4所做样品在6 天后粘度趋于稳定，粘度增加60%，对应产品在120 天内口感稳定。所以选择稳定剂4作为最佳复配方案。

2.4 巴氏杀菌段杀菌温度、杀菌时间及灌装温度确定

优化杀菌温度、杀菌时间及灌装温度最佳工艺的三因素三水平正交试验结果见表4。

由表4可以看出，杀菌温度对产品的感官指标与保质期内稳定性影响最大，灌装温度次之，杀菌时间影响最小。杀菌温度过低时不能杀灭酸奶中的所有微生物，在储存过程中微生物繁殖导致产品变酸或涨包，品质下降，温度过高时酸奶蛋白出现变性，口感较粗糙，析水较多；灌装温度10℃时，对酸奶本身粘度破坏较大，灌装后粘度恢复较少，导致终产品粘度较低，影响口感，灌装温度30℃时，对酸奶本身粘度破坏相对较小，灌装后粘度恢复相对较大；杀菌时间在10 s到60 s之间时对产品微生物的杀灭有一定影响，但相对于杀菌温度与灌装温度对整体产品影响最小，由极差分析可选出最佳组合为A2B2C3。

图2 不同稳定剂产品放置过程中析水变化

图3 不同稳定剂产品放置过程中粘度变化

表4 生产工艺正交试验结果与分析

3 结论

巴氏杀菌酸牛奶对原奶要求较高，产品稳定性随原奶放置时间的延长而降低，因此用于生产巴氏杀菌酸牛奶的原奶存放时间最多不能超过24 h。通过大量试验筛选出用于生产巴氏杀菌酸牛奶的复配稳定剂方案，即变性淀粉∶明胶∶琼脂∶果胶=12∶1∶2.5∶0.5时产品品质最佳。通过工艺优化确定巴氏杀菌段最佳工艺参数为：杀菌温度75℃、杀菌时间30 s、灌装温度30℃。

[1]李向东，乔成亚，吕加平，等.弱后酸化发酵剂对长保质期酸奶品质特性影响的研究.食品科技，2008（12）：99-102.

[2]吕文君，孙健，马景友，等.长保质期酸奶后杀菌技术的研究.中国乳业，2010（12）：46-49.

[3]Maroziene A，Kruif C G de .Interaction of pectin and casein micelles.Food Hydrocolloids，2000（14）：391-394.

[4]Hassan A N，Frank J F，Schmidt K A，et al.Texture property of yogurt made with encapsulated Nonropy Lactic Culture.Journal of Dairy Science，1996（79）：2098-2103.

[5]Hellings C，Somsen D J，Koenraads J P J.Viscosity of stirred yoghurt：modem techniques useful in analysis and improving routine measurements.Neth Milk Dairy J，1986（40）：217-240.