菊糖的脂肪替代性在脫脂牛奶中的應用

王文佳，溫 瑞，熊政委，董 全，2*

（1.西南大學 食品科學學院，重慶 400715；2.西南大學 國家食品科學與工程實驗教學示范中心，重慶 400715）

脫脂牛奶是指采用離心或加熱等方式處理全脂牛奶得到的脂肪含量＜1%的牛奶。脫脂牛奶雖具有低脂肪高蛋白的特點，但因缺乏脂肪導致口感過于單薄在中國市場認可度不高。

菊糖（inulin）又名菊粉、土木香粉，作為植物的一種貯存性多糖，主要存在于菊芋、菊苣和大麗花等植物中[1]。菊糖能夠改善腸道菌群、增強免疫、降低血脂、促進新陳代謝[2]、促進礦物質的吸收、并能夠加強先天免疫功能[3]，因此廣泛應用于藥品和保健品中[4]。菊糖具有獨特的脂肪替代性，可以使食物兼具低脂的特性和脂肪的細化口感，已被廣泛應用于食品中（如巧克力[5]、蜂糕[6]等）。有關研究顯示，菊糖的脂肪替代性與加入量有密切關系[7]，但用于脫脂牛奶中的研究還鮮有報道。本實驗研究菊糖應用于脫脂牛奶中時，脂肪替代性與加入量的關系，旨在為改善脫脂牛奶的感官特性提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮牛乳：市售；菊糖：廣州市澤玉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Discovery HR-1流變儀：上海曲晨機電技術有限公司；JJ0.3/25均質機：廊坊市安次區匯通機械廠；5810型臺式大容量高速離心機：德國艾本德股份公司；FA2004B型電子天平：上海精天電子儀器廠；100-1 000μL Dragomed移液槍：大龍醫療設備（上海）有限公司；KjelFlex-360全自動凱氏定氮儀：瑞士步琦有限公司；pHS-4C酸度計：成都世紀方舟科技有限公司；Hunterlab D25色差儀：美國Hunterlab 公司；BCD-217VCZ型冰箱：河南新飛電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 菊糖脫脂牛奶制備工藝流程及操作要點

原料乳驗收→過濾、凈化→離心→殺菌→冷卻→添加菊糖→均質→灌裝→檢驗→常溫儲藏或冷藏

工藝操作要點：

離心：以5 500r/min離心25min制備出脂肪含量低于1%的脫脂牛奶；

殺菌：將脫脂牛奶和原料乳分別進行巴氏殺菌65℃、30min[8]；

冷卻：靜置，冷卻至常溫；

添加菊糖：菊糖按50g/L、60g/L、70g/L、80g/L的添加量分別加入到脫脂乳及原料乳中，并適度攪拌使其完全溶解；

均質：將脫脂乳及原料乳在20MPa的條件下，均質1～2次[9]。

1.3.2 脂肪含量的測定

按照國標GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》中的方法進行測定。

1.3.3 pH的測定

pH值用pHS-4C酸度計進行測定。

1.3.4 持水性的測定

取15～20g的樣品，在10℃的條件下，10 000r/min離心30min，傾去上清層，使離心管保持倒置狀態下靜置10min[10]，然后稱沉淀物的質量，按下式計算脫脂牛奶的持水性。

1.3.5 黏度的測定

用Discovery HR-1流變儀對試樣進行測定。選用60mm不銹鋼錐板，選用flow Ramp模式，剪切速率設為（0.1～100s-1）[11]，溫度設為20℃，在60s內勻速上升。研究樣品黏度隨剪切速率的變化規律。

1.3.6 色澤的測定

用Hunterlab D25色差儀進行測定，樣品色澤采用國際照明協會（commission international de l'eclairage，CIE）制定的亮度（L*）、紅/綠顏色參數（a*）、黃/藍顏色參數（b*）數值來反映。

1.3.7 感官品質的評價[12]

評定指標為牛奶的色澤、氣味、滋味、組織形態，參與評定的人數為30人，取平均分作為感官評價的結果，牛乳感官評分標準（滿分100分）見表1。

表1 牛奶感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of milk

2 結果與分析

2.1 菊糖對脫脂牛奶黏度的影響

菊糖添量對脫脂牛奶黏度的影響見圖1。由圖1可知，牛奶的黏度隨著剪切速率的增大而降低，在同一剪切速率的條件下，菊糖添加量為80g/L的樣品黏度最高，其次是全脂牛奶和菊糖添加量為70g/L的樣品。這是由于全脂牛奶中蛋白質、脂肪等構成了復雜的、相對穩固的分散體系，其中脂肪是影響其黏度的主要因素之一[13]。處理樣品的黏度隨著菊糖添加量的增加而增加，這是由于菊糖具有脂肪替代性[14]。當菊糖添加量為70g/L時，處理樣品的黏度最接近全脂牛奶黏度，在黏度方面能最大程度地達到模擬全脂牛奶的目的。

圖1 菊糖添加量對脫脂牛奶黏度的影響Fig .1 Effect of different inulin addition on the milk viscosity

2.2 菊糖對脫脂牛奶持水性的影響

分別取300mL樣品，分別考察50g/L、60g/L、70g/L、80g/L的菊糖添加量對脫脂牛奶、對照和全脂牛奶的持水性的影響，在10℃的條件下，10 000r/min離心30min，靜置30min后，結果見圖2。由圖2可知，各脫脂樣品的持水性均比對照樣和全脂牛奶高，這是因為菊糖較易溶于水，且膳食纖維可以使牛奶具有更高的黏度[15]，從而增加了其持水性。菊糖添加量≥60g/L，脫脂牛奶持水性均有所提高。

圖2 菊糖添加量對脫脂牛奶持水性的影響Fig.2 Effect of different inulin addition on the water holding capacity of milk

2.3 菊糖對脫脂牛奶pH的影響

菊糖添加量對脫脂牛奶pH的影響見圖3。由圖3可知，各脫脂樣品的pH值均比全脂牛奶低，且不同菊糖添加量對脫脂牛奶pH的影響不顯著。這是因為牛奶脫脂后，原本穩定的分散系被打破，氫離子游離出來，使得pH值降低。加入不同量的菊糖后，脫脂牛奶的pH值均略有升高，這種現象在酸奶中同樣被檢測到。造成這種現象的原因是菊糖對pH值具有一定的緩沖作用，從而使其pH值略微升高[16]，接近全脂牛奶的pH值。其中70g/L和80g/L的菊糖添加量的pH值最接近于全脂牛奶。

圖3 菊糖添加量對脫脂牛奶pH值的影響Fig.3 Effect of different inulin addition on the milk pH

2.4 菊糖對脫脂牛奶色澤的影響

菊糖添加量對色澤的影響見表2。由表2可知，各脫脂樣品的色澤均比全脂牛奶暗。這是因為牛奶的乳白色來自酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠粒及脂肪球等微粒對光的不規則反射，其折射率和乳固體的含量存在比例關系。所以，牛奶脫脂后乳固體的含量減少，對光的不規則反射量減少[17]，導致色澤變暗。加入不同量的菊糖后，脫脂牛奶的顏色均略微變白。這是因為菊糖本身呈白色[18]，對脫脂牛奶起到一定的色澤改善作用。但當添加量增大至80g/L后，脫脂牛奶的白度不再增加，由此可見菊糖對于牛奶顏色的影響是有限的。當菊糖添加量為70g/L時，處理樣品L*值更接近于全脂牛奶，在色澤方面更能達到模仿全脂牛奶的目的。

表2 菊糖添加量對牛奶色澤的影響Table 2 Effect of different inulin addition on the milk color

2.5 菊糖對脫脂牛奶感官品質的影響

菊糖添加量對脫脂牛奶感官評分的影響見表3。由表3可知，菊糖的添加改善了脫脂牛奶的滋味和組織狀態，但是氣味評分均低于比全脂牛奶。脫脂牛奶的滋味隨著菊糖添加量的增加而逐漸變好，當菊糖添加量為70g/L時，綜合得分為71.7分，滋味最好。此時的樣品醇香可口，組織均勻。當菊糖添加量超過70g/L時，脫脂牛奶的滋味反而有所下降，主要原因在于商業菊糖中帶有少許雙糖而具有甜味[19]。過度添加使得脫脂牛奶的甜度過高，從而導致綜合得分降低，故菊糖添加量為70g/L的脫脂牛奶感官最佳。

表3 菊糖添加量對脫脂牛奶感官評分的影響Table 3 Effect of different inulin addition on the sensory evaluation of milk

3 結論

菊糖能夠增大脫脂牛奶的黏度和持水性，改善其組織狀態和感官品質，而對其色澤、氣味、pH值影響較小。在同一剪切速率的條件下，脫脂牛奶的黏度隨著菊糖添加量的增多而增加，在菊糖添加量為70g/L時，其黏度最接近于全脂牛奶。在菊糖添加量≥60g/L時脫脂牛乳的持水性最好。菊糖能夠改善脫脂牛奶的組織狀態和感官品質，在菊糖添加量為70g/L時，感官評分最高。因此，在保證菊糖的脂肪替代性的條件下，考慮到菊糖甜味的可接受度，推薦菊糖在脫脂牛乳中的添加量為70g/L。

[1]李 潔，韓 睿.雅致放射毛霉YYS-15 菌株產菊粉酶發酵條件的研究[J].中國釀造，2013，32（5）：51-54.

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[3]CEREZUELA R,CUESTA A,MESEGUER J,et al.Effects of dietary inulin and heat-inactivated Bacillus subtilis on gilthead seabream (Sparus aurata L.) innate immune parameters[J].Benef Microbes,2012,3(1):77-81.

[4]熊政委，董 全.菊糖的生理功能和在食品中應用的研究進展[J].食品工業科技，2012，33（20）：351-354.

[5]ROGER P A,EMMANUEL O A,KOEN D.Optimization of inulin and polydextrose mixtures as socrose replacers during sugar-free chocolate manufacture-Rheological,microstructure and physical quality characteristics[J].J Food Eng,2014,126(10):35-42.

[6]RODRíGUEZ-GARCíA J,PUIG A,SALVADOR A,et al.Optimization of a sponge cake formulation with inulin as fat replacer:structure,physicochemical,and sensory properties[J].J Food Sci,2012,77(2):189-197.