乳固形物濃度對酸羊乳品質的影響

張哲源，王銀，高佳媛，徐連應，張富新

(陜西師范大學 食品工程與營養科學學院，陜西 西安，710119)

乳固形物濃度對酸羊乳品質的影響

張哲源，王銀，高佳媛，徐連應，張富新*

(陜西師范大學 食品工程與營養科學學院，陜西 西安，710119)

采用真空濃縮方法，獲得固形物含量為12%、14%、16%、18%的羊乳，用其生產酸羊乳，探索不同乳固形物濃度對酸羊乳品質的影響。從凝乳特性、質構特性、風味物質、乳酸菌數等方面對不同固形物濃度的酸羊乳進行分析，并且采用掃描電鏡對其微觀結構進行比較。結果顯示，隨著羊乳固形物濃度的提高，酸羊乳的凝乳時間顯著降低，酸度逐漸增大，持水性顯著增高；酸羊乳的雙乙酰濃度和乙醛濃度在乳固形物含量為16%時達到最高；隨著羊乳固形物濃度的提高，酸羊乳的黏度增加了149.07%，酸羊乳的硬度、黏性、膠黏度顯著增加，凝聚力顯著降低；乳酸菌總數在羊乳固形物含量為16%時達到最大值6.35×109CFU/mL；羊乳固形物含量為16%時，酸羊乳的微觀結構非常致密，空隙直徑最小為2.85 μm。羊乳固形物含量為16%時，酸羊乳風味最佳，凝乳質地較硬，黏度較高，乳酸菌總數最高，品質最好。

酸羊乳；濃縮；固形物含量；品質

羊乳富含蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質以及多種維生素[1]，可用于生產奶酪，酸奶等多種乳制品。酸羊乳是以羊乳為原料，經過滅菌、發酵、后熟等工藝制成的一種半固體乳制品，羊乳的營養性使得酸羊乳具有很高的營養價值。研究發現，酸羊乳有改善腸道菌群，降低膽固醇，促進營養成分吸收利用的作用，且特別適合乳糖不耐癥人群食用[2]。

羊乳中的蛋白質主要為酪蛋白和乳清蛋白，構成酸羊乳凝膠的基本單位是酪蛋白膠束[3]，國內外研究發現，牛乳中αs1-酪蛋白含量占總蛋白的43%，而在羊乳中，αs1-酪蛋白含量只占總蛋白的1%～3%[4]，正是因為羊乳與牛乳之間存在這樣的差異，導致在實際生產中，酸羊乳產品易表現出凝固性差，乳清易析出，凝乳時間長的缺陷[5]。然而改變羊乳中酪蛋白的組成和結構難度較大，不易在具體生產過程中實行，因此如何有效改善酸羊乳的凝乳特性和提升質量品質成為現階段研究重點。趙新淮[6]發現卡拉膠與槐豆膠復配組合對酸乳的質地、持水性產生了顯著的改善作用：YAZICI[7]等利用向原料乳添加脫脂乳粉的方式來改變其總干物質含量，達到了改善其感官特性以及質構特性的效果；SANDRA[8]等人利用超濾技術改變了牛乳的酪蛋白濃度。研究發現，不同酪蛋白濃度的酸牛乳其硬度之間的差異顯著?？梢?，提高乳固形物濃度和使用食品添加劑是一個改善酸乳品質的有效方法。但穩定劑與脫脂乳粉本身所具有的氣味在一定程度上影響了酸乳的風味和質量，均不利于工業生產。

本試驗采用真空濃縮方法改變原料羊乳的固形物含量，探索不同的乳固形物濃度對酸羊乳品質的影響。

1 材料與方法

1.1樣品采集

羊乳來自西北農林科技大學奶山羊場當日生產的混合鮮羊乳，固形物含量為12.01%。

1.2材料與儀器

YO-MIX187型發酵劑，丹尼斯克公司，由保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌組成；Lactoscan MCC乳成分分析儀，Lactoscan公司；RE-52旋轉蒸發器，上海安亭實驗儀器有限公司；PHSJ-4A實驗室pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；HH-S4型電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；賽福智能生化培養箱，寧波海曙賽福實驗儀器廠；BSA2202S電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司；DV2TLVT黏度計，BROOKFIELD公司；TA.XT.Plus質構儀，英國Stable Micro System公司設計生產；S-3400N掃描電子顯微鏡，株式會社，日立高新技術，那珂事業所；T6新世紀紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3實驗方法

1.3.1 羊乳的濃縮

利用RE-52旋轉蒸發器對原料羊乳進行真空濃縮，濃縮溫度為55 ℃，真空度為0.90 MPa。并用乳成分分析儀進行實時檢測，得到乳固形物含量為12%、14%、16%和18%的原料羊乳。

1.3.2 酸羊乳的制備

不同乳固形物濃度的羊乳→添加8%蔗糖→混合→65 ℃，30 min殺菌→冷卻→接種3%活化后的發酵劑→分裝→42 ℃發酵→4 ℃冷藏后熟24 h→成品

1.3.3 測定方法

1.3.3.1 凝乳時間的測定

以接種發酵劑后放入培養箱時刻為發酵起點，以酸羊乳pH值為4.5時記為發酵終點，記錄凝乳時間。

1.3.3.2 酸度的測定

依據GB 541334—2010方法，對酸羊乳凝乳完成時和后熟24 h后的酸度進行檢測。

1.3.3.3 黏度的測定

利用DV2TLVT黏度計對后熟24 h后的酸羊乳成品進行測定，根據黏度范圍，選用63號轉子，轉速12 r/min，在室溫下測試，第30 s時記錄數據，分別測量3次數據后取平均值，黏度單位為mPa·s。

1.3.3.4 持水性的測定

酸羊乳持水性的測定采用CELIK[9]的方法，在4 ℃下，取5 mL后熟24 h后的酸羊乳于5 000 r/min離心20 min，取出離心管，傾去上清液，測出殘余物的質量，計算其持水性。每個樣品取3個平行樣。

1.3.3.5 質構特性的測定

酸羊乳質構特性的測定采用SANTO[10]的方法，稍作調整，測定模式和選項：T.P.A；測定前探頭速度：1.00 mm/s；測定時探頭速度：1.00 mm/s：測定后探頭速度：1.00 mm/s；測定距離：酸乳厚度的30%；探頭型號：P/36R。

1.3.3.6 雙乙酰和乙醛的測定

依據劉寧寧的文獻[11]，對后熟24 h后的酸羊乳中雙乙酰和乙醛的含量進行檢測。

1.3.3.7 乳酸菌數的測定

依據GB 4789.35—2016方法對后熟24 h后酸羊乳成品中的乳酸菌數進行測定。

1.3.3.8 微觀結構的測定

在酸羊乳成品表面下深1 cm處取3 mm×3 mm×1 mm大小的酸乳小樣，置入濃度為2.5%、pH7.4的戊二醛磷酸鹽緩沖溶液中固定3 d，用pH7.4磷酸緩沖液沖洗3次，每次10 min。然后用液氮將其冷凍，用刀片切割成3 mm×1 mm×1 mm大小，使用乙醇進行梯度(20%、40%、60%、80%)脫水1次，每次10 min，100%乙醇脫3次，每次10 min。用V(乙酸異戊酯)∶V(100%乙醇)=1∶2、V(乙酸異戊酯)∶V(100%乙醇)=1∶1、100%乙酸異戊酯的溶液分別置換乙醇10 min。將樣品置于二氧化碳超臨界干燥儀中干燥1.5 h，采用離子濺射儀鍍鉑金膜3 min，上鏡觀察[12]。

1.3.4 數據處理

采用Origin9.1繪圖軟件繪制圖像，使用DPSv9.01數據分析系統進行方差分析及顯著性分析。

2 結果與分析

2.1乳固形物濃度對酸羊乳凝乳情況的影響

酸羊乳的凝乳時間以及凝乳狀態對工業生產的影響重大，生產凝乳時間快且凝乳狀態良好的酸羊乳可以有效提高生產效率。由圖1可見，隨著乳固形物濃度的升高，酸羊乳的凝乳時間呈顯著下降趨勢(plt;0.05)，固形物含量為18%時，酸羊乳的凝乳時間最快達到6 h，這可能是由于羊乳中酪蛋白濃度提高，導致酪蛋白的膠束形成速度變快，從而使得酸乳凝膠結構更快地形成。

圖1 不同乳固形物濃度對酸羊奶的凝乳時間的影響Fig.1 Effect of different total solids content/conlentration of goat yogurt on fermentation time

由表1知，隨著原料羊乳固形物濃度的升高，在固形物含量為16%和18%時，酸羊乳凝乳狀態好，無乳清析出，這可能是因為高濃度的酸羊乳凝膠中酪蛋白的膠束更多，導致膠束更加致密，其包裹乳中水分的能力更強，因此乳清無析出。

表1 不同乳固形物濃度的酸羊奶的乳清析出情況

2.2乳固形物濃度對酸羊乳凝乳酸度的影響

酸度能夠在一定程度上影響酸羊乳的感官品質，適宜的酸度更容易使消費者接受[13]。由圖2可見，不同乳固形物濃度的酸羊乳凝乳完成時的酸度并無顯著差異(pgt;0.05)，但是后熟24 h后的酸度差異極顯著(plt;0.01)，隨著乳固形物濃度的提高，酸羊乳后熟24 h后的酸度明顯升高，這可能是因為乳濃度過高，抑制了微生物的生長，使得乳酸菌代謝緩慢，產酸不強；固形物含量為16%和18%的酸羊乳在后熟階段增加的酸度明顯高于12%和14%的酸羊乳，這可能是由于濃縮使得原料羊乳中乳糖濃度升高，在凝乳完成時，固形物含量為16%和18%的酸羊乳中仍有一部分乳糖并沒有完全分解，在后熟階段，未被分解的乳糖繼續被利用，導致酸度明顯增加。

圖2 不同乳固形物濃度對酸羊乳的滴定酸度的影響Fig.2 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on acidity

2.3乳固形物濃度對酸羊乳持水性的影響

持水性是表示酸乳在生產過程與貯藏過程中是否容易出現析水現象的指標，也是反映酸乳品質的一項重要因素。由圖3可見，不同乳固形物濃度對酸羊乳的持水性有著極顯著的影響(plt;0.01)，當乳固形物濃度從14%增加到16%時，酸羊乳的持水性有大幅提高，達到58.58%，但固形物含量為18%的酸羊乳與16%的酸羊乳的持水性之間差異不顯著(pgt;0.05)，這與HARWALKAR[14]的研究結果相似。持水性出現增長趨勢，這可能是因為羊乳固形物含量越高，羊乳中的酪蛋白顆粒越多，顆粒之間的作用力增強，酪蛋白結構孔穴變小，酪蛋白鏈變短，使得酪蛋白凝膠結構的密度越來越大，同時，羊乳中乳糖濃度的增加，使得酪蛋白的水化作用降低，導致酪蛋白的顆粒變小以及酪蛋白膠束之間的縫隙變小[15]，因此酸羊乳所保持的水分更加不易析出；還有研究表示，高濃度的乳蛋白其表面的活性成分能夠通過氫鍵結合更多的水分[16]，使酸乳的持水性得到增強。

圖3 不同乳固形物濃度對酸羊乳的持水性的影響Fig.3 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on water holding capacity

2.4乳固形物濃度對酸羊乳黏度的影響

酸乳的黏度值是一個相對指標，能夠反映酸乳樣品是否具有連續的穩定性，也能夠反映酸乳的組織狀態是否良好。本試驗采用黏度計對酸羊乳的黏度進行測定，由圖4可見，不同固形物含量的酸羊乳之間，其黏度有著極顯著的差異(plt;0.01)。隨著乳固形物濃度的提高，酸羊乳的黏度明顯增高，但固形物含量為16%和18%的酸羊乳的黏度之間無顯著差異(pgt;0.05)。固形物含量從12%到18%的過程中，酸羊乳的黏度增加了149.07%，這與WACHERRODARTE[17]和GUZMANGONZALEZ[18]等人的結果相似。酸乳產生黏度的主要原因是酪蛋白膠束作用的結果，所以乳濃度越高，酸羊乳中酪蛋白之間的作用可能越強；有研究表示，胞外多糖也是產生黏度的重要原因[19]，高濃度的酸羊乳可能更適合菌株產生高黏度的胞外多糖，導致酸羊乳黏度隨著固形物含量的提高而升高。在實際生產中，高黏度有助于延長酸乳貨架期，增強酸乳品質[20]，因此在固形物含量為16%和18%時，酸羊乳的質量最好。

圖4 不同乳固形物濃度對酸羊乳的黏度的影響Fig.4 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on viscosity

2.5乳固形物濃度對酸羊乳質構特性的影響

質構儀能夠根據酸乳的物性特點做出數據化的準確表達，并客觀地評價酸乳的質地品質。本試驗采用質構儀模擬人的觸覺對酸羊乳的質構特性進行測定，由圖5可見，隨著乳固形物濃度的提高，不同乳濃度的酸羊乳其硬度呈顯著性增長(plt;0.05)，黏性和膠黏度呈極顯著性增長(plt;0.01)，彈性幾乎不變，凝聚力呈顯著性降低(plt;0.05)，但乳固形物濃度為16%和18%的酸羊乳的彈性差異不顯著(pgt;0.05)。乳固形物濃度從12%到18%的過程中，硬度增加了169.3%，黏性增加了309.9%，膠黏度增加了83.77%，凝聚力降低了17.6%，這與CLARK等人[21]的研究結果相似。硬度、黏性和膠黏度反映酸乳的稠厚程度，凝聚力反映酸羊乳的細膩度和爽滑性[22]，所以隨著原料羊乳固形物含量的提高，酸羊乳的口感變得越來越濃稠，細膩度和爽滑性也變得原來越好。

圖5 不同乳固形物濃度對酸羊乳的質構特性的影響Fig.5 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on the texture

2.6乳固形物濃度對酸羊乳風味物質的影響

風味是影響酸羊乳品質的重要因素，研究發現乙醛與雙乙酰被認為是構成酸羊乳風味的主要物質，因此本試驗對酸羊乳中乙醛和雙乙酰含量進行測定。由圖6可見，隨著原料羊乳固形物含量的提高，酸乳中的乙醛含量和雙乙酰含量均存在極顯著差異(plt;0.01)，乙醛含量增幅較大，在固形物含量為12%到16%的過程中，乙醛含量增加了11.79 mg/L，但當固形物含量為18%時，乙醛含量略有降低；雙乙酰含量雖有顯著提高，但增幅較小，在固形物含量從12%～18%的過程中，雙乙酰含量增加了2.86 mg/L，但固形物含量為16%和18%的酸羊乳之間雙乙酰含量差異不顯著(pgt;0.05)。研究發現，乙醛可由氨基酸、核酸及丙酮酸代謝產生[23]，隨著乳固形物濃度的提高，其代謝底物的濃度逐漸升高，因此乙醛含量的增加顯著。另有文獻表示，使用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌同時發酵時，可產生更多含量的乙醛，所以說乙醛含量的增加或者降低可能也與保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的共生作用有關[24]；雙乙酰一般由嗜溫乳酸球菌生產，包括乳酸乳球菌、鏈球菌等[25]，所以雙乙酰的含量可能與球菌的數量和產香能力有關，當羊乳固形物含量升高時，酸羊乳中球菌的活力提高，因此其雙乙酰含量也有所上升。乙醛被認為是對傳統發酵酸乳風味貢獻最大的一種風味物質，BRAIN[26]等人認為乙醛質量濃度在20～40 mg/L時酸乳風味最佳，所以固形物含量為16%和18%的酸羊乳風味較好，固形物含量為16%的酸羊乳風味最濃郁。

圖6 不同乳固形物濃度對酸羊乳的風味物質的影響Fig.6 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on(flauoring substances content flavor substance)

2.7乳固形物濃度對酸羊乳乳酸菌數的影響

酸乳的品質好壞及營養價值很大程度上取決于乳酸菌總數的多少。由表2可以看出，不同乳固形物濃度對酸羊乳中的乳酸菌總數有極顯著性差異(plt;0.01)，其中保加利亞乳桿菌數有極顯著性差異(plt;0.01)，嗜熱鏈球菌數有顯著性差異(plt;0.05)，當羊乳固形物含量為14%時，酸羊乳中保加利亞乳桿菌數量達到最高，當羊乳固形物含量為16%時，酸羊乳中嗜熱鏈球菌數和乳酸菌總數最高，在羊乳固形物含量為18%時，酸羊乳中乳酸菌總數略有降低，不同乳固形物濃度的酸羊乳均達到了國標所要求的乳酸菌總數水平(乳酸菌總數≥1×106CFU/mL)；嗜熱鏈球菌的生長和生存能力較高可能是由于與保加利亞乳桿菌菌株相比，它的蛋白水解活性和乳糖利用率較高[27]。隨著原料羊乳固形物含量的提高，乳酸菌總數逐漸升高的原因可能是因為酸羊乳中可供乳酸菌利用的代謝底物濃度提高，促進了乳酸菌的生長，而乳濃度為18%的酸羊乳中乳酸菌總數發生降低，這可能是因為乳糖濃度過高會對乳酸菌產生明顯的生長延遲現象[28]，導致乳酸菌總數降低。

表2 不同乳固形物濃度對酸羊乳乳酸菌的影響

2.8乳固形物濃度對酸羊乳微觀結構的影響

使用掃描電子顯微鏡(SEM)在放大4 000倍率下觀察不同乳固形物濃度的酸羊乳的微觀結構。從圖7中可以看出，不同乳固形物濃度的酸羊乳都形成了酪蛋白顆粒聚集的網狀結構，但固形物含量高的酸羊乳凝膠明顯比固形物含量低的酸羊乳凝膠的網絡結構更致密且交聯更多，隨著酸羊乳固形物含量的增高，酸羊乳凝膠微觀結構中的空隙逐漸變得小而規則；由圖7可知，不同固形物含量的酸羊乳凝膠之間，其空隙大小差異很大，原料羊乳固形物含量從12%到18%的變化過程中，酸羊乳凝膠間的空隙直徑從6.23 μm變為2.85 μm。綜上，隨著乳固形物含量的升高，酸羊乳凝膠的微觀結構逐漸形成了空隙更小，結構更加規則，交聯度更大的三維網狀結構，這也從微觀結構解釋了原料羊乳固形物濃度越大，酸羊乳的黏度，持水性以及質構特性更好的原因。

(A)固形物含量為12%；(B)固形物含量為14%；(C)固形物含量為16%；(D)固形物含量為18%；(a)酪蛋白膠束；(b)間隔空隙；(c)嗜熱鏈球菌；(d)保加利亞乳桿菌圖7 不同乳固形物濃度對酸羊乳的微觀結構的影響Fig.7 Effect of different total solids of goat milk yogurt on the microstructure (A:TS=12%;B:TS=14%;C:TS=16%; D:TS=18%;(a)Casein content/concentration micelles (b)Numerous interspaced voids (c)Streptococci (d) Lactobacilli)

3 結論

本試驗通過真空濃縮，得到乳固形物濃度不同的酸羊乳，并對其凝乳特性、質構特性、風味物質、乳酸菌數、微觀結構進行了研究，分析了不同酸羊乳的凝乳時間、凝乳狀態、凝乳酸度、持水性、黏度、硬度、乙醛、雙乙酰含量、保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的數量之間的差異，由試驗結果得出，乳固形物濃度對于酸羊乳的品質有著顯著的影響。隨著原料羊乳固形物濃度的提高，酸羊乳形成凝乳的時間變快，凝乳狀態變好，持水性與黏度增大，酸羊乳的質構特性包括硬度，黏性，膠黏度，凝聚力也越好，同時，在乳固形物濃度為16%和18%時，酸羊乳都形成了非常致密穩定的微觀結構；但乳濃度為18%的酸羊乳與乳濃度為16%的酸羊乳相比，黏度與持水性差異不顯著，且在18%的乳固形物濃度下，酸羊乳的酸度過高，其風味物質的含量較16%的酸羊乳有所降低，一定程度上影響了酸羊乳的感官品質，乳酸菌總數也在乳固形物濃度為16%時達到最高，綜上所述，當乳固形物濃度為16%時，酸羊乳的品質最好。

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Effectsofdifferenttotalsolidsofgoatmilkonqualityofgoatmilkyogurt

ZHANG Zhe-yuan, WANG Yin, GAO Jia-yuan,XU Lian-ying, ZHANG Fu-xin*

(College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xian 710119, China)

In this study, goat milk was concentrated by vacuum concentration to study the effect of different concentration of goat milk (12%, 14%, 16% and 18%) on the quality of yogurt. The quality of goat milk yogurt was analyzed by determination of the coagulation characteristics, texture, flavor substances, and viable counts of lactic acid bacteria. Meanwhile, the microstructure of yogurt fermented with different concentration goat milk was observed by scanning electron microscope. The results showed that the fermentation time decreased with the increase of goat milk concentration, accompanied by the increment in acidity and water holding capacity. High concentrations of 2,3-butanedione and acetaldehyde were recorded in yogurt fermented with goat milk with solids of 16%. The viscosity of goat milk yogurt increased by 149.07% with the total solids of goat milk increased. Yogurt fermented with goat milk with solids of 16% displayed good texture characteristics evaluated by the hardness, adhesiveness and gumminess and cohesiveness. The viable counts of lactic acid bacteria in the yogurt was 6.35×109CFU/mL, which was the highest among different milk concentration. The most compact microstructure was measured in yogurt fermented with 16% goat milk with pore diameter of 2.85 μm. In conclusion, when the concentration of goat milk was 16%, goat milk yogurt showed the best quality measured by the flavor and texture characteristics, and viable counts of lactic acid bacteria.

goat milk yogurt; concentrate; total solids; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014952

碩士研究生(張富新教授為通訊作者,E-mail: fuxinzh@snnu.edu.cn)。

陜西省科技成果轉化專項資金(2016KTCG01-12)；“中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助”(GK201603097,GK201703063)；陜西省科技計劃項目(2012K02-06,2016NY-207)

2017-06-13，改回日期：2017-07-14