米 叶,刘肖庆,冯隽野,李佳启,赵玉红

(东北林业大学林学院,黑龙江哈尔滨 150040)



蛋清蛋白对酸奶品质的影响及工艺优化

米 叶,刘肖庆,冯隽野,李佳启,赵玉红*

(东北林业大学林学院,黑龙江哈尔滨 150040)

为提高酸奶中蛋白质含量,本文以鲜蛋清液和蛋清粉为强化蛋白制作凝固型酸奶,研究蛋清加入对酸奶成分和品质的影响。实验结果表明:鲜蛋清液和蛋清粉的加入使酸奶蛋白质含量分别提高到4.80%和4.30%(p<0.05)。鲜蛋清液酸奶和蛋清粉酸奶的乳清析出量低于对照酸奶(p<0.05),分别为2.8%、2.9%;持水率高于对照酸奶(p<0.05),分别为73.6%、72.9%;质构特性中鲜蛋清酸奶和蛋清粉酸奶的硬度、稠度和内聚性均高于对照酸奶(p<0.05),粘性指数与对照酸奶相比差异不显著(p>0.05)。蛋清液酸奶的适宜工艺条件为:以鲜牛奶为100计,蛋清加入量为鲜奶的12 g/100 mL,白砂糖8.5 g/100 mL,发酵剂接种量1.5 g/100 mL,杀菌条件为80 ℃,5 min,发酵条件为42 ℃,发酵6 h。蛋清蛋白的加入不仅提高凝固型酸奶的蛋白质含量,而且改善其品质特性。

蛋清,酸奶,质构,感官,性质

酸奶是由乳酸菌或其他益生菌通过发酵牛奶得到的一种饮品[1]。国内将浓缩苹果汁[2]、甜玉米[3]、鲜百合[4]、葛根[1]、紫薯[5]等应用于凝固型酸奶中,开发出相应风味的新型酸奶。国外有将红茶、绿茶、黑茶[6]添加到酸乳中,从而提高酸奶在冷藏过程中的抗氧化活性,将沙棘[7]作为一种新的益生菌来提高益生菌在酸乳中的生存能力等。目前酸奶制品主要是通过添加大豆分离蛋白[8]、乳清蛋白[9]、脱脂奶粉等来实现产品蛋白含量的提高。

蛋清中蛋白质含有人体必需的8种氨基酸,且消化率、吸收率和生物利用率高[10],与其他可用于酸奶的大豆蛋白和乳蛋白相比,蛋清蛋白不仅具有容易获得、成本低、透明度高等特点[11],同时还具有良好的凝胶性和持水性等。目前文献报道的蛋清蛋白在酸奶制品中的应用有任静[12]等将蛋清肽作为促生长因子添加至酸奶发酵基质中,研究蛋清肽对酸奶发酵特性及酸奶品质的影响。陈大鹏[13]将全鸡蛋稀释液添加到酸奶中,得到鸡蛋和乳酸发酵风味的一种理想的高蛋白保健品。闫金姣[14]等把鸡蛋全液加入到酸奶中经过发酵得到具有独特保健功能的蛋乳发酵酸奶。Gogo等[15]以鲜蛋清、全脂牛奶和脱脂粉为原料制备蛋清酸奶,并对其理化性质和感官性质进行分析。关于将鲜蛋清液和蛋清粉应用于凝固型酸奶中并与未加蛋清的酸奶进行理化性质等方面的比较研究尚未见报道。

本研究以新鲜蛋清液和蛋清粉为强化蛋白,研制富含蛋清蛋白的酸奶,通过与未加蛋清蛋白的酸奶进行比对,分析蛋清酸奶的成分和性质,为提高酸奶中蛋白质含量,改善酸奶品质,开发新型酸奶制品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

全脂牛奶、鲜鸡蛋、白砂糖:市售;蛋清粉:含鸡蛋、抗结剂(551) 苏州欧福蛋业有限公司;发酵剂:含德式保加利亚亚种、嗜热链球菌、嗜热乳酸菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、长双歧杆菌、婴儿双岐杆菌、低聚异麦芽糖 哈尔滨美华公司。

表2 酸奶的感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard for yogurt

HZQ-X100振荡恒温培养箱 中国哈尔滨市东明医疗机械厂;KDN-04B半自动凯氏定氮法仪 浙江托普仪器有限公司;FA2104A分析天平 上海精天电子仪器有限公司;R/S Plus系列流变仪 Brookfield;SW-CJ-IFD型超净工作台 上海乔跃电子有限公司;SX2-8-16经济实惠型马弗炉 天津玛福尔科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.2 鲜蛋清液酸奶的工艺条件确定

1.2.2.1 单因素实验 以感官评价得分为目标值进行单因素实验。

杀菌温度的确定:鲜奶400 mL,白砂糖加入量为5 g/100 mL鲜奶,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶和鲜蛋清液加入量为15 g/100 mL鲜奶,分别在60、70、80、90 ℃下杀菌5 min,边加热边缓慢搅拌,在42 ℃下发酵6 h。

发酵时间的确定:鲜奶400 mL,白砂糖加入量为5 g/100 mL鲜奶,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶和蛋清蛋白加入量为15 g/100 mL鲜奶,在80 ℃下杀菌5 min,在42 ℃下分别发酵4、5、6、7 h。

视差贴图在法线贴图的基础上，充分考虑了物体表面的高度问题。它利用一张存储了片段高度值的高度图（Height Map）来模拟表面的高度场，通过修改片段对应的纹理坐标来使图像中的一个片段看起来比其实际的高度更高或者更低。如图3 所示，若利用高度图所记录的值来对物体表面进行位移，那么当沿着观察向量的方向去观察物体表面时，能观察到的应该是点B 处的场景。但实际的表面并没有被移动，观察射线最终会与物体表面交于A 点。这里，视差贴图巧妙地用点B 对应片段的纹理坐标去替代点A 对应片段的纹理坐标，然后再利用该纹理坐标去纹理图中采样颜色值并“贴”于A上，就可以获得一种仿佛看到了B 点的假象。

鲜蛋清液蛋白加入量的确定:鲜奶400 mL,白砂糖加入量为5 g/100 mL鲜奶,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶,在80 ℃下杀菌5 min,分别加入蛋清蛋白的量为0、10、15、20、25 g/100 mL鲜奶,在42 ℃下发酵6 h。

发酵温度的确定:鲜奶400 mL,白砂糖加入量为5 g/100 mL鲜奶,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶和蛋清蛋白加入量为15 g/100 mL鲜奶,在80 ℃下杀菌5 min,在36、38、40、42、44 ℃下发酵6 h。

接种量的确定:鲜奶400 mL,白砂糖加入量为5 g/100 mL鲜奶,蛋清蛋白加入量为15 g/100 mL鲜奶,在80 ℃下杀菌,分别加入发酵剂的量为0.5、1.0、1.5、2.0 g/100 mL鲜奶,在42 ℃下发酵6 h。

糖添加量的确定:鲜奶400 mL,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶和蛋清蛋白加入量为15 g/100 mL鲜奶,在80 ℃下杀菌,分别加入糖量为4、5、6、7、8、9 g/100 mL鲜奶,在42 ℃下发酵6 h。

1.2.2.2 正交实验 采用L9(34)正交设计。

表1 蛋清蛋白酸奶的L9(34)正交设计表Table 1 Factors and levels of orthogonal test for egg white protein yogurt

1.2.3 蛋清粉酸奶的工艺条件确定 鲜奶400 mL,白砂糖加入量为鲜奶的5 g/100 mL,发酵剂加入量为1.5 g/100 mL鲜奶,先将蛋清粉以1∶8(w∶v)稀释后,分别按0、5、10、15、20、25 g/100 mL鲜奶加入,在42 ℃下发酵6 h进行单因素实验。其他工艺条件的单因素研究同鲜蛋清液酸奶。

1.2.4 对照酸奶(未加蛋清酸奶)的制作工艺 除不添加蛋清外,其他工艺条件的单因素研究同鲜蛋清液酸奶。

1.2.5 感官评价 根据产品的口感、组织状态、风味、色泽进行酸奶感官评价。邀请15名有酸奶品评经验的人员进行评价,根据表2的评分标准进行打分,满分为100分,感官评分为15人打分的平均值[16]。

1.2.6 酸奶化学成分分析 脂肪含量的测定:根据GB/T5413.3-2010,采用索氏提取法进行测定。

蛋白质含量的测定:根据GB 5009.5-2010,采用凯氏定氮法进行测定。总固形物含量的测定:根据GB19302-2003,采用干燥至恒重法进行测定。灰分含量的测定:根据GB 5009.4-2010,采用高温灼烧法测定灰分含量。

1.2.7 酸奶性质分析 滴定酸度测定:取酸奶样品25 mL于锥形瓶中,用2.5 mL蒸馏水稀释,加入质量分数为0.5%的酚酞指示剂0.5 mL,用浓度0.25 mol/L的NaOH标准溶液滴定到粉红色为终点,将所消耗的NaOH毫升数乘以4,即为酸奶酸度,消耗1 mL为1 °T[17]。乳清析出量测定:将酸奶在4 ℃下放置15 min,然后测定酸奶总高度(H)和乳清析出层的高度(h),计算公式为:乳清析出(%)=(h/H)×100[18]。持水力的测定:取酸奶样品5 g装入离心管,10 ℃下离心,转速4500 r/min,离心30 min,倾去上清液,离心管倒置10 min后立即称重,离心沉淀物与样品重量的比值即为持水力(WHC)[19]。质构的测定:采用R/S Plus系列流变仪测定,测定的条件:测试速度1.00 mm/sec,测定距离30.00 mm,采用压缩实验,主要测定指标硬度、稠度、内聚性、粘性指数。

1.2.8 数据统计分析 采用origin软件绘制图表、采用SPSS 20.0软件进行差异显著性分析,p<0.05为差异显著性标准。

2 结果与分析

2.1 蛋清酸奶工艺条件的确定

2.1.1 杀菌温度的确定 杀菌温度的确定如图1所示,杀菌温度为80 ℃下杀菌5 min时,酸奶的感官评分最高,其口感佳,质地良好,凝固性较好;而杀菌温度较低时,口感较差,酸奶凝固性不好;杀菌温度高于80 ℃,其组织状态和风味均较差且乳清析出较多。Gogo[15]采用74 ℃,4 sec杀菌条件对加入15%,30%,45%蛋清的酸奶进行沙门氏菌检测,证明沙门氏菌未检出。因此从感官评价和沙门氏菌安全性考虑选取杀菌温度为80 ℃杀菌5 min较为适宜。

图1 杀菌温度对蛋清酸奶感官的影响Fig.1 Effect of sterilization temperature on sensory

2.1.2 发酵时间的确定 发酵时间的确定如图2所示,发酵时间为6 h时,对照酸奶和鲜蛋清液酸奶的感官评分均高于其他条件下酸奶的感官评分(p<0.05),且蛋清粉酸奶与鲜蛋清液酸奶无显著差异(p>0.05)。鲜蛋清液酸奶口感细腻,凝固性好。缩短发酵时间,酸奶的凝固状态不佳及酸奶的酸度过低。而发酵时间太长,产酸量上升,酸性过高导致体系胶体结构受到部分破坏,水分溶出[20],酸奶会出现乳清析出的现象,酸奶口感过硬,感官评分明显下降。因此选取发酵时间为6 h。

图2 发酵时间对酸奶感官的影响Fig.2 Effect of fermentation time on sensory

2.1.3 蛋清蛋白加入量的确定 蛋清加入量的确定如图3所示,蛋清加入量为15 g/100 mL时,鲜蛋清液酸奶的感官评分与对照酸奶接近(p>0.05),高于蛋清粉酸奶感官评分(p<0.05)。此时蛋清液和蛋清粉酸奶差异不显著(p>0.05)。蛋清液酸奶的口感更佳,质地良好,凝固性较好。随着蛋清添加量的增大,蛋清液本身具有的凝固型使酸奶凝胶抗形变能力先增强后减少,可能是因为构成发酵乳凝胶体纤维网状立体结构的支架是由酪蛋白颗粒形成的,这些酪蛋白颗粒形成非常规则的链状形状,这种结构能够赋予酸奶较高的硬度、黏度[16],蛋清添加量的过少,单位质量的乳中总固形物含量降低,进而酪蛋白过少,酸奶质地较差,凝固性不佳,口感不佳[4]。加入量过多,其组织状态和风味均较差,酸奶质地过硬,且乳清析出过多。因此选取蛋清加入量为15 g/100 mL较为适宜。

图3 蛋清加入量对酸奶感官的影响Fig.3 Effect of egg white protein addition on sensory

2.1.4 发酵温度的确定 发酵温度的确定如图4所示,发酵温度为42 ℃时,三组酸奶的感官评分均高于其他发酵温度下酸奶的感官评分(p<0.05),同时发酵温度为42 ℃时蛋清酸奶和蛋清粉酸奶差异显著(p<0.05)酸奶口感佳,质地良好,凝固性较好。发酵温度过低,由于发酵温度对于蛋清除腥的影响很大[14],会引起风味口感不佳、组织状态不佳及酸奶质地均较差。发酵温度过高,由于持水率的高低可反映凝固型酸奶凝乳效果,持水率低,会导致凝乳效果差,有乳清析出严重,降低凝固型酸奶的品质[21]。因此发酵温度选取42 ℃较为适宜。

2.1.5 接种量的确定 由图5可知,接种量为1.5 g/100 mL和2.0 g/100 mL时,三组酸奶的感官评分均高于其他接种量酸奶的感官评分(p<0.05),接种量加入1.5 g/100 mL时蛋清酸奶和蛋清粉酸奶差异显著(p<0.05)。接种量不足时,发酵产酸和凝乳的速度慢[14],会出现酸奶的凝固状态不佳和酸奶的酸度不够。接种量过多会浪费菌种,还会带入杂物,污染产品[22],从生产成本和产品质量考虑,确定发酵剂接种量为1.5 g/100 mL。

图5 接种量对酸奶感官的影响Fig.5 Effect of starter culture on sensory

图6 糖加入量对酸奶感官的影响Fig.6 Effect of sugar on sensory

2.1.6 糖添加量的确定 糖加入量的确定如图6所示,当糖加入量为8 g/100 mL时,酸奶的感官评分最高,同时糖加入8 g/100 mL时蛋清酸奶、蛋清粉酸奶和对照酸奶差异不显著(p>0.05)。鲜蛋清液酸奶口感佳,酸甜合适,质地良好,凝固性较好,提高干物质含量可增加酸奶粘度[23]。而糖加入量较低时,发酵菌种的碳源不充足,使酸奶的口感不佳,酸奶质地较差,凝固性不好。而糖加入量过高,酸奶的酸甜不适,口感过甜,可能是因为糖的反渗透作用影响了酸奶的发酵速度,从而影响产酸量[20]。因此糖加入量选取为8 g/100 mL较为适宜。

由表3对不同水平之间单因素的F值分析,发酵温度和杀菌温度对酸奶的品质无显著性影响(p>0.05),而发酵时间、糖加入量、接种量及蛋清加入量对酸奶的品质有显著性的影响,故选择发酵时间、糖加入量、接种量及蛋清加入量四个因素,设计正交实验。

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

2.2 鲜蛋清液蛋白酸奶最佳配方的确定

从上面研究可以看出,鲜蛋清液和蛋清粉的加入对酸奶的成分和品质影响相近,考虑到鲜蛋清液原料更容易获得且成本较低,采用正交实验确定鲜蛋清液酸奶制备的适宜工艺条件,以发酵时间、发酵剂用量、蛋清蛋白添加量、糖加入量四个因素为主要因素,每个因素选取三个水平,设计L9(34)正交实验,对成品进行感官品质评定,确定蛋清液蛋白酸奶的最佳配方,结果见表4。

由表4中的极差分析可知,实验因素中对富含蛋清蛋白酸奶感官指标的影响大小为A>B>D>C,即蛋清加入量>发酵时间>蔗糖添加量>发酵剂添加量,因素C、D水平的改变对感官评分影响较小。以凝固型酸奶的感官评分为指标,蛋清蛋白酸奶的最适配方为A1B2C2D3,即蛋清加入量为12 g/100 mL,发酵时间为6 h,接种量为1.5 g/100 mL,糖加入量为8.5 g/100 mL。

表4 正交实验结果Table 4 Results of L9(34)orthogonal test

表5 酸奶物理特性分析Table 5 Physical properties analysis of yogurt

注:每列字母相同为差异不显著(p>0.05),字母不同为差异显著(p<0.05)。表6、表7同。

表6 酸奶化学成分分析Table 6 Chemical properties analysis of yogurt

2.3 验证实验

通过在工艺条件为蛋清加入量为12 g/100 mL,白砂糖8.5 g/100 mL,发酵剂接种量1.5 g/100 mL,发酵时间6 h做验证实验,对蛋清酸奶做感官评价,感官评分为88.17分。

2.4 蛋清酸奶物理化学特性分析

从蛋清加入对酸奶物理特性的分析(表5)可以看出,无论是加入蛋清粉还是鲜蛋清液,都使酸奶持水力提高(p<0.05),乳清析出量降低(p<0.05),而对滴定酸度和pH没有明显改变(p>0.05),说明蛋清粉和鲜蛋清液的加入提高了酸奶凝胶体系对水分的保持能力,而没有影响到最终产品的产酸。从表6酸奶的化学成分分析可以看出,蛋清粉和鲜蛋清液的加入提高了蛋清酸奶的蛋白质含量和总固形物含量(p<0.05),而对其中脂肪和灰分等成分含量影响差异不显著(p>0.05)。Amatayakul等通过改变酪蛋白和乳清蛋白在酸奶中的比例证明,总固形物含量的提高使酸奶密度增加,减小了酸奶凝胶体系中蛋白质基质的孔径,因此使乳清析出减少和持水力提高[24]。表7对酸奶质构特性分析结果表明,蛋清粉和鲜蛋清液的加入对蛋清酸奶的硬度、稠度和内聚性有显著提高(p<0.05),一方面可能是由于蛋清的加入使总蛋白含量提高,另一方面蛋清具有良好的凝胶性和持水性,改善了酸奶的品质特性。蔡蕊等[25]以脱脂奶粉和乳清浓缩蛋白为蛋白源研究蛋白质强化对搅拌型酸奶品质特性的影响,也证明酸奶的黏度和持水性都随蛋白质水平的上升而显著提高,强化原料乳的蛋白质均可提高酸奶的感官品质、黏度和持水性。

表7 酸奶质构特性分析Table 7 Texture analysis of yogurt

3 结论

鲜蛋清液和蛋清粉的加入不仅提高了酸奶蛋白质含量,而且改善了酸奶的理化性质和质构特性。从蛋清酸奶品质和加工成本考虑,选择鲜蛋清液制作蛋清酸奶更适宜,其适宜工艺条件为以鲜牛奶为100计,蛋清加入量为12 g/100 mL,白砂糖8.5 g/100 mL,发酵剂接种量1.5 g/100 mL,杀菌条件为80 ℃,5 min,发酵条件为42 ℃,发酵6 h。

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Effect of egg white enrichment on qualities of yogurt and optimization of processing

MI Ye,LIU Xiao-qing,FENG Jun-ye,LI Jia-qi,ZHAO Yu-hong*

(Forestry School,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)

Thisexperimentwasdesignedtofindtheeffectofeggwhiteonyogurtwhichwasenrichedwithfresheggwhiteandpoweredeggwhite,thequalitieswereinvestigated.Theresultsshowedthatproteincontentswereincreasedto4.80%and4.30%(p<0.05)forfreshandpowderrespectively.Wheyseparationwas2.8%and2.9%fortwoproducts,lessthancontrolsample(p<0.05).Enrichedyogurtsshowedhigherretentionofwater(p<0.05),73.6%and72.9%.Fortextureproperties,firmness,consistencyandcohesivenesswerehigherthancontrolsample(p<0.05).Indexofviscositydidnotshowsignificantdifference.Optimalspecificationwas12%(v/v)fresheggwhite,8.5%(w/v)sugar,1.5%(w/v)starterculture,pasteurizedat80 ℃,5min,andincubationat42 ℃for6h.Theconclusionwasthatfreshorpoweredeggwhitewassuitableforyogurtenrichmentwithimprovedqualityinproteincontentandtexture.

eggwhite;yoghurt;texture;sensory;quality

2016-05-10

米叶(1993-)，女，本科，研究方向：功能性食品开发，E-mail：2439119431@qq.com。

*通讯作者:赵玉红(1968-)，博士，副教授，研究方向：功能性食品开发，E-mail：zhao@nefu.edu.cn。

黑龙江省大学生创新训练计划项目;教育部东北林业大学大学生创新训练计划项目(201510225126)。

TS252.54

B

1002-0306(2016)21-0228-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.21.035