益生菌酸奶冰激凌物理化學特性及活菌變化研究

何蓉涵，鄒 月，董建華，楊浩楠，張鐵華

（吉林大學食品科學與工程學院，吉林長春 130062）

益生菌酸奶冰激凌物理化學特性及活菌變化研究

何蓉涵，鄒 月，董建華，楊浩楠，*張鐵華

（吉林大學食品科學與工程學院，吉林長春 130062）

以含有益生乳酸菌的酸奶為基料，研究不同明膠添加量和稀奶油添加量對冰激凌品質特性影響，分析不同含量明膠的益生菌酸奶冰激凌膨脹率、融化率、黏度、硬度、感官評價和益生菌存活數目等指標，篩選出較為合適的益生菌酸奶冰激凌配方。結果表明，當明膠添加量為0.5%時，益生菌酸奶冰激凌的膨脹率為26.7%，融化率為76.84%，黏度為175.62 mPa·s，硬度為1 032.67 g，在此條件下感官評價相對較高為91.52±1.38分。

益生菌；酸奶；冰激凌；物理化學特性

（Department of Food Science and Engineering， Jilin University， Changchun， Jilin 130062， China）

研究表明，益生菌是與人體健康密切相關的重要菌落，在保持消化系統生態平衡和增強人體免疫系統等方面有著重要作用。在一定條件下，益生菌可以作為膳食補充劑，也可以從食物來源中獲取，所以人們期待有關的食品推出。目前，市面上益生菌生產的酸奶及乳制品極大地滿足了人們對益生菌的需求[1]。

益生菌酸奶冰激凌是在牛奶中接種富含保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌干酪亞種等復合發酵劑，發酵成酸奶后，在優化酸奶基礎上，加入傳統冰激凌生產工藝中所添加的脫脂奶粉、稀奶油、明膠等，再經過均質、老化、凝凍等工藝，制成含有活性益生菌的營養健康型冰激凌[2]。酸奶中含有活的益生菌，但從原料到成品均需在冷鏈條件下完成，而且活菌數保持穩定數量也需在一定時限內；而傳統冰激凌的營養價值不夠豐富、口味不盡人意。益生菌酸奶冰激凌則是二者完美結合，相得益彰。

益生菌酸奶冰激凌所具有的營養健康特性很早已進入研究人員視線，1999年瑞典Probii冰激凌制造商開發和生產了世界上第1個益生菌冰激凌[3]。2006年徐宏順申請了專利“益生菌冰激凌的生產方法”，重點研發冰激凌的工藝流程[4]。2007年鄭浩等人申請專利“含有益生菌的冰激凌或雪糕及其生產方法”，重點研究冰激凌的工藝生產條件[5]。目前，對于益生菌酸奶冰激凌優化配方的研究有很多。一部分研究表明，益生菌酸奶冰激凌的確有改善人體腸胃吸收的效果；也有一部分研究認為，益生菌酸奶冰激凌在保存期間益生菌容易失去活性。因此，益生菌酸奶冰激凌的配方、影響物理化學特性和活菌數變化的因素還有待進一步研究。

明膠屬于一種親水膠體，常常被用作食品添加劑。在傳統冰激凌制作配方中常用作穩定劑，以提高冰激凌的膨脹率、黏度和硬度，降低融化率，保持冰激凌的固有形態。明膠還是一種保護膠體，人體攝入的動物、植物蛋白質在胃酸作用下容易引起凝聚作用，而明膠則可以抑制這種作用，保護腸胃健康。制作益生菌酸奶冰激凌過程中，攪打這一工藝不可缺少。明膠的添加能夠起到保護效果，能夠在避免冰激凌機扇葉的高速攪打致使益生菌菌種大量受損失活的同時，對益生菌酸奶冰激凌物理化學特性及其接受度造成一定影響。篩選出相對較為適合的明膠添加量，使得益生菌酸奶冰激凌的物理化學特性、感官評價及其所含益生菌菌種數目均能保持在一個相對滿意的狀態下，正是試驗需要解決的問題。

稀奶油作為冰激凌中一種重要的呈味物質，對益生菌酸奶冰激凌的感官評價有著重要影響，其添加量還需進一步研究。

研究測定各種配比下益生菌酸奶冰激凌的膨脹率、融化率、黏度、硬度等物理化學特性，測定不同情況下益生菌的存活數目，篩選出可以制作出益生菌酸奶冰激凌的較優工藝方案[6-9]。

1 材料與方法

酸奶發酵劑（食品級），科爾森有限公司提供，主要含有保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌干酪亞種5株菌；MRS培養基，Sigma-Aldrich試劑公司提供；牛奶，伊利有限公司提供；白砂糖（食品級），太古糖業有限公司提供；食用級明膠，蘇州益景食品添加劑有限公司提供；稀奶油，雀巢公司提供；食用級果膠，鄭州博研生物科技有限公司提供；食用級大豆卵磷脂，鄭州仁康化工產品有限公司提供；食用級乳清蛋白，河南瑞嘉生物科技有限公司提供；食用級脫脂奶粉，美國唐瑞思食品物料公司提供。

超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司產品；MLS-3750型高壓蒸汽滅菌鍋，三洋電機株式會社產品；SPX-250B-Z型恒溫培養箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠產品；冰激凌機，班尼兔有限公司產品；KDN-1型凱氏定氮儀，上海雷磁公司產品；CT-3型質構分析儀、DV-Ⅲ型黏度分析儀，美國Brookfield公司產品；IKAC-MAG HS7型磁力攪拌器，德國艾卡公司產品；電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品；電子分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司產品；高壓均質機，天津市特斯達食品機械有限公司產品。

1.3.1 益生菌酸奶冰激凌的制作

（1） 益生菌酸奶的基料制備。將牛奶倒入已徹底消毒的容器中，在滅過菌的超凈工作臺內接種菌種，混合均勻后密封，在恒溫42 ℃條件下發酵7 h后，于2～4 ℃冷藏室中冷藏。

（2） 益生菌酸奶冰激凌的制作。冰激凌基料的配方經過查閱資料及試驗研究確認，酸奶70%，白砂糖10%，果膠0.2%，乳清蛋白0.4%，脫脂奶粉6%，大豆卵磷脂0.2%，明膠0.5%，稀奶油7.5%，水5.2%。

將白砂糖與果膠混合均勻，溶于少量溫水中，加熱至80 ℃并不停攪拌，待果膠完全融化后冷卻備用。

將明膠、大豆卵磷脂、乳清蛋白、脫脂奶粉混合均勻，溶于少量水中，加熱至60 ℃后保溫15 min殺菌，冷卻后備用。

將上述混料與酸奶基料混合，并加入一定量的稀奶油混合均勻之后，于15 MPa下均質2次，溫度55 ℃左右。

冷卻均質后的原料，放入2～4 ℃的冷藏室內老化 2～4 h。

將老化好的益生菌酸奶冰激凌放入冰激凌機中凝凍1 h[10]。

從冰激凌機出料口擠出益生菌酸奶冰激凌成品，密封后貼簽貯藏，作為樣品檢測備用[11-15]。

1.3.2 益生菌酸奶冰激凌的平行試驗

試驗分為3組進行，每組明膠添加量分別為0，0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%。試驗結果取平均值后，進行6組試驗得出圖像與結論，研究不同明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌成品的物理化學特性，以及對益生菌酸奶冰激凌中活菌數產生的影響。

試驗以稀奶油添加量6.5%，7.0%，7.5%，8.0%為1組，進行7組試驗得出圖像與結論，研究不同稀奶油添加量對益生菌酸奶冰激凌成品的感官評價，以及對益生菌酸奶冰激凌中活菌數產生的相應影響。

1.3.3 冰激凌膨脹率的測定

從冰激凌基料、凝凍后的冰激凌漿料中，分別取相同體積，分別測量其質量[14]，并按如下公式計算膨脹率：

1.3.4 冰激凌融化率的測定

冰激凌成品經硬化后置于35 ℃培養箱里的金屬網上，取一表面皿放于金屬網下，放置45 min后，測融化物質量[14]。融化率按如下公式計算：

1.3.5 冰激凌黏度的測定

將冰激凌漿料在4 ℃冰箱中老化12 h后取出，使用黏度分析儀測定其樣品黏度。用玻璃棒左右各勻速攪拌10圈樣品，用3號轉子，以轉速10 r/min測定1 min，每10 s 取值1次，取平均值計算黏度。

1.3.6 冰激凌硬度的測定

將冰激凌漿料在4 ℃冰箱中貯藏24 h后取出，待其達到20 ℃后使用質構儀測定樣品質構指標。選用TA4/1000型探頭進行 TPA 質構分析，測試距離15 mm，觸發點負荷4.5 g，下壓速度1 mm/s。

1.3.7 冰激凌中益生菌個數的測定

（1） 制備培養基。用葡萄糖20.0 g，蛋白胨10.0 g，牛肉膏10.0 g，酵母膏5.0 g，乙酸鈉5.0 g，磷酸氫二鉀2.0 g，檸檬酸氫二銨2.0 g，吐溫80 1.0 mL，硫酸鎂0.58 g，硫酸錳0.25 g，瓊脂18.0 g，蒸餾水1 000 mL等12種試劑制備MRS培養基，并將pH值調至6.2～6.6。攪拌后加熱，使瓊脂完全融化，煮沸2 min左右，在高壓蒸汽滅菌鍋中進行固體培養基滅菌[16]。

（2） 倒平板。將已滅菌的培養基、培養皿置于超凈工作臺內，用酒精燈灼燒滅菌消毒后，倒平板15～ 30 mL。冷卻后，將倒好的培養皿倒置在超凈工作臺內保存備用。

將制作好的益生菌酸奶冰激凌常溫融化后用0.9%生理鹽水稀釋到合適濃度，并攪拌均勻。在凝固好的平板上涂布，42 ℃恒溫條件下培養36～48 h以后，計數。

1.3.8 感官評價標準

由20人組成的感官評定小組，按下列感官評分表對各類項目打分，各項的總和，即為每組益生菌酸奶冰激凌總分。

冰激凌感官評分見表1。

表1 冰激凌感官評分

1.3.9 益生菌酸奶冰激凌中營養成分的分析

根據實驗室儀器，測定益生菌酸奶冰激凌中各個營養成分的含量，并通過GB 28050—2011計算出各營養成分的營養素參考值（%）進行對比分析，得出最有價值的營養成分含量及其配方工藝，并繪制營養成分表。

1.3.10 試驗數據統計學分析

計量圖像，用Origin軟件制作；計量資料采用χ2檢驗；計數資料以 x±s表示，采用t′檢驗；p＜0.05為顯著性差異，具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1.1 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌膨脹率的影響

明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌膨脹率的影響見圖1。

圖1 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌膨脹率的影響

由圖1可知，當明膠添加量比較小時，冰激凌的黏度較小，冰晶較多；明膠添加量為0.3%，0.5%時的差異較為顯著（p＜0.05），在明膠添加量為0.5%時，膨脹率達到峰值，為26.7%±0.12%；膨脹率在添加量為0.5%后以緩慢速度下降，與明膠添加量為0.7%時無顯著性差異（p＜0.05）。所以明膠添加量為0.5%時，益生菌酸奶冰激凌的膨脹率達到較為合適值。

2.1.2 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌融化率的影響

明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌融化率的影響見圖2。

圖2 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌融化率的影響

通常用融化率表示抗融性，融化率越高，抗融性越差[14]。由圖2可知，明膠添加量為0.1%～0.9%，冰激凌融化率呈下降趨勢?？谷谛灾饾u變好時，冰激凌越來越難以融化；抗融性差的冰激凌在一定時間內難以保持其固有形態。如何選定明膠添加量以達到適宜的益生菌酸奶冰激凌融化率，通過以上結論，結合其他試驗結果綜合考慮。

2.1.3 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌黏度的影響

明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌黏度的影響見圖3。

圖3 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌黏度的影響

由圖3可知，隨著明膠添加量增多，益生菌酸奶冰激凌的黏度曲線呈上升趨勢。當明膠添加量過多時，使冰激凌黏度增大，冰激凌成品呈過黏的面團狀組織，冰激凌失去了其特有的柔綿、細膩、潤滑口感。當明膠添加量分別為0.1%和0.3%時，其黏度分別僅有78.99 mPa·s和109.55 mPa·s，無法讓益生菌酸奶冰激凌成品在一定時間內保持冰激凌固有的形態；當明膠添加量為0.5%時，冰激凌基料在攪拌加熱到55 ℃操作中，可用磁力攪拌器正常進行均勻攪拌，且益生菌酸奶冰激凌成品呈冰激凌固有形態；當明膠添加量為0.7%時，其黏度為235 mPa·s，操作過程中已經明顯呈現較黏稠狀態，磁力攪拌的同時需人工攪拌；當明膠添加量為0.9%時，其黏度為273.51 mPa·s，由于黏度較大，操作過程必須不停手動攪拌使之受熱均勻。且根據顯著性差異計算出各個數據間顯著性，p＞0.05，無顯著性差異。

2.1.4 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌硬度的影響

明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌硬度的影響見表2。

表2 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌硬度的影響

由表2可知，益生菌酸奶冰激凌的硬度整體上隨著明膠添加量的增加而增加。明膠添加量從0.1%增加到0.9%時，益生菌酸奶冰激凌漿料硬度從629 g增加至1 769 g。研究表明，冰激凌硬度的變化和增加與其含有的可溶性固形物含量所引起冰點的變化有關，冰激凌硬度過大會造成產品膨脹率和感官評分的不良影響[15]。所以在此試驗中，當明膠添加量為0.5%時，益生菌酸奶冰激凌硬度（1 032 g） 較為適宜。

明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌中有益菌種的存活數目影響見表3。

表3 明膠添加量對益生菌酸奶冰激凌中有益菌種的存活數目影響

國家標準規定：酸奶每克至少含有107CFU有益菌種，才可以保證益生菌在人體腸道內的活性。

由表3可知，當明膠添加量為0時，益生菌酸奶冰激凌的活菌數僅為（0.055 4±0.032a）×107CFU/g，遠遠小于國家標準值。

明膠添加量以0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%遞增時，益生菌酸奶冰激凌的活菌數5組之間沒有顯著性差異，且其均高于國家規定酸奶中益生菌含量標準值，即107CFU/g。由此可以說明，在益生菌酸奶冰激凌中，添加明膠對其中的有益菌種有保護作用；當明膠添加量不同時，對益生菌酸奶冰激凌中活菌數無顯著性差異。

感官評分見表4。

由表4可知，當明膠添加量為0.5%時，感官評分最高，達到91.52分，分值明顯高于其他組。其中，形態評分為23.53分，組織評分為21.93分。這種結果的體現可能是由于在感官評定的過程中，明膠添加量為0.5%組的各項理化指標，如膨脹率和抗融化性都很好，與其他組分相比處于一個較理想的狀態，所以分值相對較高；這也與之前明膠添加量對膨脹率和融化率影響的研究結果相吻合。氣味和滋味的評分較其他組別相對較高，分別為22.41分和22.86分。經過對調查結果的收集，意見主要集中在2個方面：一方面是較少量的明膠添加使益生菌酸奶冰激凌的黏度不夠，其黏度、膨脹率都遜于明膠添加量為0.5%時的黏度和膨脹率；另一方面是較多量的明膠添加使益生菌酸奶冰激凌的黏度過大，不僅容易結塊，而且添加之后的甜度過高，影響冰激凌中酸奶的醇厚味道，使感官評價得分較低。

表4 感官評分/分

稀奶油是一種重要的呈味劑，益生菌酸奶冰激凌中加入稀奶油會增加其甜度和奶香。

感官評分見表5。

由表5可知，當稀奶油添加量為7.5%時，益生菌酸奶冰激凌的形態、氣味和組織3項感官評分均為第1位，滋味感官評分為第2位，以上感官評價指標綜合評定，總得分最高為91.45分。

表5 感官評分/分

圖4 冰激凌貯藏時間對益生菌存活數的影響

由圖4可知，益生菌酸奶冰激凌貯藏時間少于10 d，有益菌種的活菌數雖有下降，但變化不大；貯藏10～20 d中，其活菌數開始急劇減少；20 d之后，活菌數雖有減少，幅度不大，且趨于平穩。

有研究表明，益生菌在-18 ℃保藏時存活數減少，其中部分有益菌完全失活，還有部分有益菌休眠。當溫度上升至室溫時，休眠的部分有益菌恢復活性。

經反復試驗篩選益生菌酸奶冰激凌相對較優配方，即酸奶70%，白砂糖10%，果膠0.2%，乳清蛋白0.4%，脫脂奶粉6%，大豆卵磷脂0.2%，明膠0.5%，稀奶油7.5%，水5.2%。

營養成分見表6。

表6 營養成分

其可溶性固形物含量為33.68%，據冰激凌行業標準（SB/T 10013—1999） 的要求，冰激凌及其有關產品的總固形物含量應超過30%，清型植脂冰激凌的脂肪含量應超過6%，清型植脂冰激凌的蛋白質含量應超過2.2%。益生菌酸奶冰激凌的各項指標都符合國家標準要求。

3 結論

通過6組試驗表明，明膠對益生菌酸奶冰激凌中的有益菌種有一定保護作用；選定當明膠添加量為0.5%時，益生菌酸奶冰激凌的膨脹率、融化率、黏度和硬度等物理化學特性均達到適宜值，且此時的感官評價相對較高。

稀奶油添加量為7.5%時，益生菌酸奶冰激凌感官評價相對較高。

益生菌酸奶冰激凌含有傳統冰激凌沒有的活性益生菌，同時也比普通酸奶貨架期長。

綜合上述結論，益生菌酸奶冰激凌的物理化學特性、感官評價及其所含益生菌菌種數目，均能保持在一個相對較為滿意狀態下的較優配方為酸奶70%，白砂糖10%，果膠0.2%，乳清蛋白0.4%，脫脂奶粉6%，大豆卵磷脂0.2%，明膠0.5%，稀奶油7.5%，水5.2%。

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TS277

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.003

1671-9646（2017） 10a-0011-05

2017-08-10

何蓉涵（1996— ），女，在讀本科，研究方向為乳制品。

*通訊作者：張鐵華（1970— ），男，博士，教授，研究方向為農產品精深加工。