张哲源，王银，高佳媛，徐连应，张富新

(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安，710119)

乳固形物浓度对酸羊乳品质的影响

张哲源，王银，高佳媛，徐连应，张富新*

(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安，710119)

采用真空浓缩方法，获得固形物含量为12%、14%、16%、18%的羊乳，用其生产酸羊乳，探索不同乳固形物浓度对酸羊乳品质的影响。从凝乳特性、质构特性、风味物质、乳酸菌数等方面对不同固形物浓度的酸羊乳进行分析，并且采用扫描电镜对其微观结构进行比较。结果显示，随着羊乳固形物浓度的提高，酸羊乳的凝乳时间显著降低，酸度逐渐增大，持水性显著增高；酸羊乳的双乙酰浓度和乙醛浓度在乳固形物含量为16%时达到最高；随着羊乳固形物浓度的提高，酸羊乳的黏度增加了149.07%，酸羊乳的硬度、黏性、胶黏度显著增加，凝聚力显著降低；乳酸菌总数在羊乳固形物含量为16%时达到最大值6.35×109CFU/mL；羊乳固形物含量为16%时，酸羊乳的微观结构非常致密，空隙直径最小为2.85 μm。羊乳固形物含量为16%时，酸羊乳风味最佳，凝乳质地较硬，黏度较高，乳酸菌总数最高，品质最好。

酸羊乳；浓缩；固形物含量；品质

羊乳富含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质以及多种维生素[1]，可用于生产奶酪，酸奶等多种乳制品。酸羊乳是以羊乳为原料，经过灭菌、发酵、后熟等工艺制成的一种半固体乳制品，羊乳的营养性使得酸羊乳具有很高的营养价值。研究发现，酸羊乳有改善肠道菌群，降低胆固醇，促进营养成分吸收利用的作用，且特别适合乳糖不耐症人群食用[2]。

羊乳中的蛋白质主要为酪蛋白和乳清蛋白，构成酸羊乳凝胶的基本单位是酪蛋白胶束[3]，国内外研究发现，牛乳中αs1-酪蛋白含量占总蛋白的43%，而在羊乳中，αs1-酪蛋白含量只占总蛋白的1%～3%[4]，正是因为羊乳与牛乳之间存在这样的差异，导致在实际生产中，酸羊乳产品易表现出凝固性差，乳清易析出，凝乳时间长的缺陷[5]。然而改变羊乳中酪蛋白的组成和结构难度较大，不易在具体生产过程中实行，因此如何有效改善酸羊乳的凝乳特性和提升质量品质成为现阶段研究重点。赵新淮[6]发现卡拉胶与槐豆胶复配组合对酸乳的质地、持水性产生了显著的改善作用：YAZICI[7]等利用向原料乳添加脱脂乳粉的方式来改变其总干物质含量，达到了改善其感官特性以及质构特性的效果；SANDRA[8]等人利用超滤技术改变了牛乳的酪蛋白浓度。研究发现，不同酪蛋白浓度的酸牛乳其硬度之间的差异显著。可见，提高乳固形物浓度和使用食品添加剂是一个改善酸乳品质的有效方法。但稳定剂与脱脂乳粉本身所具有的气味在一定程度上影响了酸乳的风味和质量，均不利于工业生产。

本试验采用真空浓缩方法改变原料羊乳的固形物含量，探索不同的乳固形物浓度对酸羊乳品质的影响。

1 材料与方法

1.1样品采集

羊乳来自西北农林科技大学奶山羊场当日生产的混合鲜羊乳，固形物含量为12.01%。

1.2材料与仪器

YO-MIX187型发酵剂，丹尼斯克公司，由保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌组成；Lactoscan MCC乳成分分析仪，Lactoscan公司；RE-52旋转蒸发器，上海安亭实验仪器有限公司；PHSJ-4A实验室pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；HH-S4型电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；赛福智能生化培养箱，宁波海曙赛福实验仪器厂；BSA2202S电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司；DV2TLVT黏度计，BROOKFIELD公司；TA.XT.Plus质构仪，英国Stable Micro System公司设计生产；S-3400N扫描电子显微镜，株式会社，日立高新技术，那珂事业所；T6新世纪紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3实验方法

1.3.1 羊乳的浓缩

利用RE-52旋转蒸发器对原料羊乳进行真空浓缩，浓缩温度为55 ℃，真空度为0.90 MPa。并用乳成分分析仪进行实时检测，得到乳固形物含量为12%、14%、16%和18%的原料羊乳。

1.3.2 酸羊乳的制备

不同乳固形物浓度的羊乳→添加8%蔗糖→混合→65 ℃，30 min杀菌→冷却→接种3%活化后的发酵剂→分装→42 ℃发酵→4 ℃冷藏后熟24 h→成品

1.3.3 测定方法

1.3.3.1 凝乳时间的测定

以接种发酵剂后放入培养箱时刻为发酵起点，以酸羊乳pH值为4.5时记为发酵终点，记录凝乳时间。

1.3.3.2 酸度的测定

依据GB 541334—2010方法，对酸羊乳凝乳完成时和后熟24 h后的酸度进行检测。

1.3.3.3 黏度的测定

利用DV2TLVT黏度计对后熟24 h后的酸羊乳成品进行测定，根据黏度范围，选用63号转子，转速12 r/min，在室温下测试，第30 s时记录数据，分别测量3次数据后取平均值，黏度单位为mPa·s。

1.3.3.4 持水性的测定

酸羊乳持水性的测定采用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离心20 min，取出离心管，倾去上清液，测出残余物的质量，计算其持水性。每个样品取3个平行样。

1.3.3.5 质构特性的测定

酸羊乳质构特性的测定采用SANTO[10]的方法，稍作调整，测定模式和选项：T.P.A；测定前探头速度：1.00 mm/s；测定时探头速度：1.00 mm/s：测定后探头速度：1.00 mm/s；测定距离：酸乳厚度的30%；探头型号：P/36R。

1.3.3.6 双乙酰和乙醛的测定

依据刘宁宁的文献[11]，对后熟24 h后的酸羊乳中双乙酰和乙醛的含量进行检测。

1.3.3.7 乳酸菌数的测定

依据GB 4789.35—2016方法对后熟24 h后酸羊乳成品中的乳酸菌数进行测定。

1.3.3.8 微观结构的测定

在酸羊乳成品表面下深1 cm处取3 mm×3 mm×1 mm大小的酸乳小样，置入浓度为2.5%、pH7.4的戊二醛磷酸盐缓冲溶液中固定3 d，用pH7.4磷酸缓冲液冲洗3次，每次10 min。然后用液氮将其冷冻，用刀片切割成3 mm×1 mm×1 mm大小，使用乙醇进行梯度(20%、40%、60%、80%)脱水1次，每次10 min，100%乙醇脱3次，每次10 min。用V(乙酸异戊酯)∶V(100%乙醇)=1∶2、V(乙酸异戊酯)∶V(100%乙醇)=1∶1、100%乙酸异戊酯的溶液分别置换乙醇10 min。将样品置于二氧化碳超临界干燥仪中干燥1.5 h，采用离子溅射仪镀铂金膜3 min，上镜观察[12]。

1.3.4 数据处理

采用Origin9.1绘图软件绘制图像，使用DPSv9.01数据分析系统进行方差分析及显著性分析。

2 结果与分析

2.1乳固形物浓度对酸羊乳凝乳情况的影响

酸羊乳的凝乳时间以及凝乳状态对工业生产的影响重大，生产凝乳时间快且凝乳状态良好的酸羊乳可以有效提高生产效率。由图1可见，随着乳固形物浓度的升高，酸羊乳的凝乳时间呈显著下降趋势(plt;0.05)，固形物含量为18%时，酸羊乳的凝乳时间最快达到6 h，这可能是由于羊乳中酪蛋白浓度提高，导致酪蛋白的胶束形成速度变快，从而使得酸乳凝胶结构更快地形成。

图1 不同乳固形物浓度对酸羊奶的凝乳时间的影响Fig.1 Effect of different total solids content/conlentration of goat yogurt on fermentation time

由表1知，随着原料羊乳固形物浓度的升高，在固形物含量为16%和18%时，酸羊乳凝乳状态好，无乳清析出，这可能是因为高浓度的酸羊乳凝胶中酪蛋白的胶束更多，导致胶束更加致密，其包裹乳中水分的能力更强，因此乳清无析出。

表1 不同乳固形物浓度的酸羊奶的乳清析出情况

2.2乳固形物浓度对酸羊乳凝乳酸度的影响

酸度能够在一定程度上影响酸羊乳的感官品质，适宜的酸度更容易使消费者接受[13]。由图2可见，不同乳固形物浓度的酸羊乳凝乳完成时的酸度并无显著差异(pgt;0.05)，但是后熟24 h后的酸度差异极显著(plt;0.01)，随着乳固形物浓度的提高，酸羊乳后熟24 h后的酸度明显升高，这可能是因为乳浓度过高，抑制了微生物的生长，使得乳酸菌代谢缓慢，产酸不强；固形物含量为16%和18%的酸羊乳在后熟阶段增加的酸度明显高于12%和14%的酸羊乳，这可能是由于浓缩使得原料羊乳中乳糖浓度升高，在凝乳完成时，固形物含量为16%和18%的酸羊乳中仍有一部分乳糖并没有完全分解，在后熟阶段，未被分解的乳糖继续被利用，导致酸度明显增加。

图2 不同乳固形物浓度对酸羊乳的滴定酸度的影响Fig.2 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on acidity

2.3乳固形物浓度对酸羊乳持水性的影响

持水性是表示酸乳在生产过程与贮藏过程中是否容易出现析水现象的指标，也是反映酸乳品质的一项重要因素。由图3可见，不同乳固形物浓度对酸羊乳的持水性有着极显著的影响(plt;0.01)，当乳固形物浓度从14%增加到16%时，酸羊乳的持水性有大幅提高，达到58.58%，但固形物含量为18%的酸羊乳与16%的酸羊乳的持水性之间差异不显著(pgt;0.05)，这与HARWALKAR[14]的研究结果相似。持水性出现增长趋势，这可能是因为羊乳固形物含量越高，羊乳中的酪蛋白颗粒越多，颗粒之间的作用力增强，酪蛋白结构孔穴变小，酪蛋白链变短，使得酪蛋白凝胶结构的密度越来越大，同时，羊乳中乳糖浓度的增加，使得酪蛋白的水化作用降低，导致酪蛋白的颗粒变小以及酪蛋白胶束之间的缝隙变小[15]，因此酸羊乳所保持的水分更加不易析出；还有研究表示，高浓度的乳蛋白其表面的活性成分能够通过氢键结合更多的水分[16]，使酸乳的持水性得到增强。

图3 不同乳固形物浓度对酸羊乳的持水性的影响Fig.3 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on water holding capacity

2.4乳固形物浓度对酸羊乳黏度的影响

酸乳的黏度值是一个相对指标，能够反映酸乳样品是否具有连续的稳定性，也能够反映酸乳的组织状态是否良好。本试验采用黏度计对酸羊乳的黏度进行测定，由图4可见，不同固形物含量的酸羊乳之间，其黏度有着极显著的差异(plt;0.01)。随着乳固形物浓度的提高，酸羊乳的黏度明显增高，但固形物含量为16%和18%的酸羊乳的黏度之间无显著差异(pgt;0.05)。固形物含量从12%到18%的过程中，酸羊乳的黏度增加了149.07%，这与WACHERRODARTE[17]和GUZMANGONZALEZ[18]等人的结果相似。酸乳产生黏度的主要原因是酪蛋白胶束作用的结果，所以乳浓度越高，酸羊乳中酪蛋白之间的作用可能越强；有研究表示，胞外多糖也是产生黏度的重要原因[19]，高浓度的酸羊乳可能更适合菌株产生高黏度的胞外多糖，导致酸羊乳黏度随着固形物含量的提高而升高。在实际生产中，高黏度有助于延长酸乳货架期，增强酸乳品质[20]，因此在固形物含量为16%和18%时，酸羊乳的质量最好。

图4 不同乳固形物浓度对酸羊乳的黏度的影响Fig.4 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on viscosity

2.5乳固形物浓度对酸羊乳质构特性的影响

质构仪能够根据酸乳的物性特点做出数据化的准确表达，并客观地评价酸乳的质地品质。本试验采用质构仪模拟人的触觉对酸羊乳的质构特性进行测定，由图5可见，随着乳固形物浓度的提高，不同乳浓度的酸羊乳其硬度呈显著性增长(plt;0.05)，黏性和胶黏度呈极显著性增长(plt;0.01)，弹性几乎不变，凝聚力呈显著性降低(plt;0.05)，但乳固形物浓度为16%和18%的酸羊乳的弹性差异不显著(pgt;0.05)。乳固形物浓度从12%到18%的过程中，硬度增加了169.3%，黏性增加了309.9%，胶黏度增加了83.77%，凝聚力降低了17.6%，这与CLARK等人[21]的研究结果相似。硬度、黏性和胶黏度反映酸乳的稠厚程度，凝聚力反映酸羊乳的细腻度和爽滑性[22]，所以随着原料羊乳固形物含量的提高，酸羊乳的口感变得越来越浓稠，细腻度和爽滑性也变得原来越好。

图5 不同乳固形物浓度对酸羊乳的质构特性的影响Fig.5 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on the texture

2.6乳固形物浓度对酸羊乳风味物质的影响

风味是影响酸羊乳品质的重要因素，研究发现乙醛与双乙酰被认为是构成酸羊乳风味的主要物质，因此本试验对酸羊乳中乙醛和双乙酰含量进行测定。由图6可见，随着原料羊乳固形物含量的提高，酸乳中的乙醛含量和双乙酰含量均存在极显著差异(plt;0.01)，乙醛含量增幅较大，在固形物含量为12%到16%的过程中，乙醛含量增加了11.79 mg/L，但当固形物含量为18%时，乙醛含量略有降低；双乙酰含量虽有显著提高，但增幅较小，在固形物含量从12%～18%的过程中，双乙酰含量增加了2.86 mg/L，但固形物含量为16%和18%的酸羊乳之间双乙酰含量差异不显著(pgt;0.05)。研究发现，乙醛可由氨基酸、核酸及丙酮酸代谢产生[23]，随着乳固形物浓度的提高，其代谢底物的浓度逐渐升高，因此乙醛含量的增加显著。另有文献表示，使用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌同时发酵时，可产生更多含量的乙醛，所以说乙醛含量的增加或者降低可能也与保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的共生作用有关[24]；双乙酰一般由嗜温乳酸球菌生产，包括乳酸乳球菌、链球菌等[25]，所以双乙酰的含量可能与球菌的数量和产香能力有关，当羊乳固形物含量升高时，酸羊乳中球菌的活力提高，因此其双乙酰含量也有所上升。乙醛被认为是对传统发酵酸乳风味贡献最大的一种风味物质，BRAIN[26]等人认为乙醛质量浓度在20～40 mg/L时酸乳风味最佳，所以固形物含量为16%和18%的酸羊乳风味较好，固形物含量为16%的酸羊乳风味最浓郁。

图6 不同乳固形物浓度对酸羊乳的风味物质的影响Fig.6 Effect of different total solids content/concentration of goat yogurt on(flauoring substances content flavor substance)

2.7乳固形物浓度对酸羊乳乳酸菌数的影响

酸乳的品质好坏及营养价值很大程度上取决于乳酸菌总数的多少。由表2可以看出，不同乳固形物浓度对酸羊乳中的乳酸菌总数有极显著性差异(plt;0.01)，其中保加利亚乳杆菌数有极显著性差异(plt;0.01)，嗜热链球菌数有显著性差异(plt;0.05)，当羊乳固形物含量为14%时，酸羊乳中保加利亚乳杆菌数量达到最高，当羊乳固形物含量为16%时，酸羊乳中嗜热链球菌数和乳酸菌总数最高，在羊乳固形物含量为18%时，酸羊乳中乳酸菌总数略有降低，不同乳固形物浓度的酸羊乳均达到了国标所要求的乳酸菌总数水平(乳酸菌总数≥1×106CFU/mL)；嗜热链球菌的生长和生存能力较高可能是由于与保加利亚乳杆菌菌株相比，它的蛋白水解活性和乳糖利用率较高[27]。随着原料羊乳固形物含量的提高，乳酸菌总数逐渐升高的原因可能是因为酸羊乳中可供乳酸菌利用的代谢底物浓度提高，促进了乳酸菌的生长，而乳浓度为18%的酸羊乳中乳酸菌总数发生降低，这可能是因为乳糖浓度过高会对乳酸菌产生明显的生长延迟现象[28]，导致乳酸菌总数降低。

表2 不同乳固形物浓度对酸羊乳乳酸菌的影响

2.8乳固形物浓度对酸羊乳微观结构的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)在放大4 000倍率下观察不同乳固形物浓度的酸羊乳的微观结构。从图7中可以看出，不同乳固形物浓度的酸羊乳都形成了酪蛋白颗粒聚集的网状结构，但固形物含量高的酸羊乳凝胶明显比固形物含量低的酸羊乳凝胶的网络结构更致密且交联更多，随着酸羊乳固形物含量的增高，酸羊乳凝胶微观结构中的空隙逐渐变得小而规则；由图7可知，不同固形物含量的酸羊乳凝胶之间，其空隙大小差异很大，原料羊乳固形物含量从12%到18%的变化过程中，酸羊乳凝胶间的空隙直径从6.23 μm变为2.85 μm。综上，随着乳固形物含量的升高，酸羊乳凝胶的微观结构逐渐形成了空隙更小，结构更加规则，交联度更大的三维网状结构，这也从微观结构解释了原料羊乳固形物浓度越大，酸羊乳的黏度，持水性以及质构特性更好的原因。

(A)固形物含量为12%；(B)固形物含量为14%；(C)固形物含量为16%；(D)固形物含量为18%；(a)酪蛋白胶束；(b)间隔空隙；(c)嗜热链球菌；(d)保加利亚乳杆菌图7 不同乳固形物浓度对酸羊乳的微观结构的影响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 结论

本试验通过真空浓缩，得到乳固形物浓度不同的酸羊乳，并对其凝乳特性、质构特性、风味物质、乳酸菌数、微观结构进行了研究，分析了不同酸羊乳的凝乳时间、凝乳状态、凝乳酸度、持水性、黏度、硬度、乙醛、双乙酰含量、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的数量之间的差异，由试验结果得出，乳固形物浓度对于酸羊乳的品质有着显著的影响。随着原料羊乳固形物浓度的提高，酸羊乳形成凝乳的时间变快，凝乳状态变好，持水性与黏度增大，酸羊乳的质构特性包括硬度，黏性，胶黏度，凝聚力也越好，同时，在乳固形物浓度为16%和18%时，酸羊乳都形成了非常致密稳定的微观结构；但乳浓度为18%的酸羊乳与乳浓度为16%的酸羊乳相比，黏度与持水性差异不显著，且在18%的乳固形物浓度下，酸羊乳的酸度过高，其风味物质的含量较16%的酸羊乳有所降低，一定程度上影响了酸羊乳的感官品质，乳酸菌总数也在乳固形物浓度为16%时达到最高，综上所述，当乳固形物浓度为16%时，酸羊乳的品质最好。

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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

硕士研究生(张富新教授为通讯作者,E-mail: fuxinzh@snnu.edu.cn)。

陕西省科技成果转化专项资金(2016KTCG01-12)；“中央高校基本科研业务费专项资金资助”(GK201603097,GK201703063)；陕西省科技计划项目(2012K02-06,2016NY-207)

2017-06-13，改回日期：2017-07-14