（食品科学专业论文）分层果汁酸奶的研究.pdf

摘要 酸奶作为天然营养健康的食品，已成为一种大众消费食品。但不同年龄的人群和个体 对酸奶的喜好有较大的差异，研究者根据消费者的不同需求生产出花样繁多的酸奶制品。 分层果汁酸奶是在凝固型酸奶的上部添加一定量的果汁制得的。它不仅继承了水果酸奶的 优点，而且保持了水果原有的鲜亮色泽。由于增稠剂等的引入，增加了酸奶的醇厚感；采 用透明的包装，样式新颖，给消费者耳目一新的感觉：分层果汁酸奶能够使人直观的感受 到果汁的存在，视觉上的享受；食用的时候根据个人的喜好混合调制，满足不同人群的消 费需求。 本文主要研究了酸奶制备的最佳工艺、果汁的最适添加量、果汁中最佳稳定剂的类别 和添加量；探讨了在最适添加量的基础上，果汁的流变和质构特性曲线；研究了不同菌种 和比例对酸奶的影响，尝试了酸奶中添加不同增稠剂对其性能的影响，找到最佳增稠剂配 比，达到分层果汁酸奶的品质要求。 首先，研究了均质和热处理条件对酸奶特性的影响。通过流变特性曲线，确定均质和 热处理工艺的最佳条件。均质可以增加酸奶的黏度，但增加程度不是很大，其中以2 0 - 3 0 m p a 的均质压力为宜。热处理主要影响乳清蛋白的变性程度，其中热处理的最佳条件是 8 5 ，2 0 之5 m i n 或9 0 - - , 9 5 ，5 一l o m i n ，该条件下制得的酸奶，凝乳均匀细腻，酸甜适口， 乳清析出少，粘弹性较好。 其次，研究了果汁的添加量、流变和质构性能对分层果汁酸奶稳定性的影响。通过单 因素和复配实验，以流变曲线、果汁的持水力和黏度为主要指标，确定果汁的组成。果汁 的浓度为2 0 ，c m c ：明胶1 8 ，3 ：l - 2 ：1 、交性淀粉：卡拉胶2 5 ，1 0 ：1 - 7 ：l 和 卡拉胶：黄原胶1 o ，4 ：1 , - , 3 ：l 复配效果较好，其中以变性淀粉和卡拉胶复配效果最好； 添加交性淀粉和卡拉胶的果汁损失正切值t a n 8 一直在0 5 左右交化，介于弹性和粘性之间， 弹性略占优势。 最后，研究了菌种和增稠剂对酸奶性能的影响。通过单因素实验和复配实验，以酸奶 的持水力、脱水收缩性和分层果汁酸奶的稳定性为主要指标，确定最佳增稠剂为明胶和变 性淀粉( 质量分数1 2 ，比例l ：2 ) 。与空自样品相比，大大提高了酸奶的硬度和粘稠度， 而酸奶的弹性和内聚性保持不变。 关键词：分层果汁酸奶质构流变持水力脱水收缩性增稠剂 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t y o g h u r ti sc o n s i d e r e dt ob ean a t u r a l ，n u t r i t i o u sa n dh e a l t hp r o m o t i n gf o o d ，t h e r e f o r ei ti s a c c e p t e db yt h em a s s e sf o rc o n s m n p t i o n b u td i f f e r e n ta g e 霉0 1 叩so fp e o p l eh a v ed i f f e r e n t n u t r i o n a lr e q u i r e m e n t s t h e r e f o r er e s e a r c h e r sa r ed e v e l o p m gm a n yk i n d so fy o g h u r tp r o d u c t s a c c o r d i n gt ot h ec o i i s u i t l e r s n u t r i t i o n a lr e q u i r e m e n t s 1 1 y o g h u r tw i t haf r u i tj t r c el a y e ri sa p r o d u c ti nw h i c hs o m ej u i c ei sa d d d e dt ot h et o po f 也es e ty o g h u r t i td o e sn o to n l yp o s s e s st h e a d v a n t a g e so ff r u i tj u i c ey o g h u r t ，b u ta l s ok e e p st h e 触s ha n db r i g h tc o l o ro ff r u i ln 硷a d d i t i o n o ft l l i c k e n e r st ot h ef r u i tj u i e ec 扰i n c r e a s et h em e l l o wa n dm o u t hf e e lo fy o g h u r t u s i n g t r a n s p a r e n tp a c k a g i n gm a t e r i a l si san e ww a yt h a tc a na t t r a c tc o n s u m e r s f u r t h e r m o r e t h el a y e r c a ne n a b l ec o n s u n l e r st os e et h et h i c k n e s so ff l u f fj t r i c el a y e r c o n s u m e r sc a l lm i xt h ey o g h u r t a n df i u i t j u i c el a y e ra st h e yw i s k mb e s tp m c e s s i n gp a r a m e t e r sf o ry o g h u r tm a 虹t h ea d d i t i o no ff r u i tj u i c e ，t h es t y l ea n d q u a n t i t yo f t h e b e s tt h i c k e n e r sa n ds t a b i l i z e r s ，t h er h e o l o g ya n dt p a c t g v eo f j u i c ew i t ht h eb e s t t h i c k e n e r s ，t h ee f f e c to fd i f f e r e n tb a c t e r i ao nt h ey o g h u r t , d i f f e r e n tt h i c k e n e r sa d d e dt ot h e y o g h u r tw a ss t u d i e d n 地p u r p o s ew a st om a k ey o g h u r tw i t has t a b l ef i u i t j u i e el a y e r f i r s t l y , t h eb e s tp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sf o ry o g h u r tm a l 【i f l gw e r es t u d i e db ya n a l y z i n gt h e r h e o l o g yc b r v eo f y o g h u r t 1 1 坞v i s c o s i t yo f y o g h u r tc o u l db ei n c r e a s e db yh o m o g e n i z a t i o n t h e b e s th o m o g e n i z a t i o np r 镐s u i ew a s2 0 - 。3 0 m p a t h ed e g r e eo fd e n a t u r a t i o no fw h e yp r o t e i nw a s m a i n l yi n f l u e n c e db yh e a tt r e a t m e n t t h e b e s tt e m p e r a t u r e t i m et r e a t m e n tw a s8 5 f o r 2 口之5 m i no r9 0 - 9 5 f o r5 - 1 0 m i m1 1 ”p r o d u c tw a su n i f o r m , w i t hag o o dt e x t u r ea n dl o w d e g r e eo f s y n e r e s i s h o w e v e rw h e nt h et i m eo fh e a tt r e a t m e n tw a sp r o l o n g e d , y o g h u r ts m e l tt h e t a s t eo fb r a i s ea n dw h e nt h et i m ew a ss h o r t e n e d , t h ed e n a t u r a t i o no fw h e yp r o t e i nw a sl e s s ， m 地t h ey o g h u r tf r a n g i l e s e c o n d l y , t h ea d d i t i o no ff r u i tj u i c ea n di t se f f e c to nt h ey o g h u r tt p aw a ss t u d i e d u s i n g v i s c o s i t y , w h c ，s t a b i l i t ya n dt h ed e g r e eo f t h ei n t e r f a c ea st h em a i ni n d i c e s ，t h e s u l 协s h o w e d t h a tt h ec o n c e n w a t i o no fj u i c e2 0 ，c i v i c ：g d a t m1 8 ( 3 ：1 2 ：1 ) o rm o d i f i e ds t a r c h ： c a r r a g e e n a n2 5 ( 1 0 ：1 7 ：1 ) o rx a n t h a ng u m ：c a r r a g e e n a n1 o ( 4 ：1 3 ：1 ) i 1 1t h ef r u i t j u i c ew e r e g o o d ，b u tm o d i f i e ds t a r c ha n dc a r r a g e e n a nw a st h eb e s t f i n a l l y , t h ee f f e c to ft h eb a c t e r i aa n dt h i c k e n e r so nt h ey o g h u r tw a ss t u d i e d u s i n gw h c ， s t sa n dt h es t a b i l i t yo fp r o d u c t sa st h em a i ni n d i c e s , t h er e s e ts h o w e dt h a tt h eb e s ts t a b i l i z e r w a sac o m b i n a t i o no fg e l a t i na n dm o d i f i e ds t a r c h ( 1 2 ) i nt h er a t i o1 ：2 c o m p a r e dt ot h e y o g h u r tw i t h o n tt h i c k e n e r s ，h a r d n e s sa n dv i s c o s i t yw e r ei m p r o v e db u tc o h e s i v e n e s sa n d r e s i l i e n c ed i d n tc h a n g e t h ek e yw o r d s ：y o g h u r tw i t haf i u i t j u i c el a y e rt p a r h e o l o g y w h cs t st h i c k e n e r s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 馓 日期；二舯7 年厂月9 且 第一章绪论 第i 章绪论 酸奶作为天然营养健康的食品，随着科技的发展和人民生活水平的不断提高，已成为 一种大众消费食品。但不同年龄的人群和个体对酸奶的喜好有较大的差异，所以研究者根 据消费者的不同需求生产出花样繁多的酸奶制品。现行的酸奶制品主要是各种风味的水果 酸奶，加上特种包装如联杯、子母杯、儿童型联杯和多风味联杯等。但其共同点是在搅拌 型酸奶的基础上添加一定量的香精、果汁或果肉混合而成。 酸奶的发展是从改善风味和有益于健康开始的，美味与健康仍然是酸奶发展的基础。 酸奶与水果、谷物、蔬菜、维生素、矿物质、菊粉的不同组合，各种复合卫生的功能添加 物、天然香料、天然色素的适当采用，加上现代的加工技术和包装技术，使来自天然的酸 奶产品显得更加绚丽多彩【1 1 。 1 1 前言 1 1 1 酸奶的发展历史及现状 公元前2 0 0 年，日) 度、埃及和古希腊人等已掌握了酸奶的手- r $ o 作方法，对这些地区 的居民来说，这种发酵乳制品被认可。在我国古代的齐民要术中也有关于酸奶的记载。 2 0 世纪初，俄国科学家伊科夫提出了酸奶有益长寿。从此酸奶逐渐引起人们的注意。直 到第二次世界大战，西班牙的一位商人将酸奶由当作药品出售转型为酸奶饮品后，酸奶的 口感风味逐渐被人们所接受 2 1 。尽管欧洲近邻中东，但酸乳并没有因此收到广泛欢迎，直 到2 0 世纪5 0 年代，瑞士的酸奶生产取得突破性发展，即引进了果味调味型酸奶和甜酸奶。 从那时起，酸奶的消费量明显上升，人们对酸奶的认可可能有以下原因【3 】： ( 1 ) 健全的市场和好的广告运作提高了产品的形象，促进了消费； ( 2 ) 低脂酸乳迎合了人们追求苗条体形的心理； ( 3 ) 西欧和北美地区人们偏爱甜食，因此在这些地区甜酸乳更受欢迎； ( 4 ) 酸乳被当作方便的甜食而不是正餐食物； ( 5 ) 一些酸乳厂广告针对不同人群设计，效果颇佳； ( 6 ) 正在进行的持续研究和开发促进了酸乳制品的创新，使之为更多的消费者接受。 早期的酸奶是杂菌发酵的过程，其中部分菌的发酵会给产品带来更多的乏味和腐味， 而且凝乳不规则，产生大量的气孔和乳清，组织状态不佳，随着微生物学的发展，酸奶已 由纯种微生物菌种进行发酵，主要是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌，这样就保证和稳定了 酸奶的质量。 了解这两种菌种的主要特征对培养有着重要的指导意义； ( 1 ) 革兰氏阳性、微厌氧菌，杆菌的最适温度4 0 4 3 ，球菌的最适温度4 0 4 5 ； ( 2 ) 杆菌可发酵葡萄糖、果糖、半乳糖及乳糖，球菌可发酵葡萄糖、果糖、蔗糖及 乳糖； ( 3 ) 杆菌两端钝圆，呈长杆状，单个或成链；球菌呈球巧日状细胞，成短链或长链； 二者频繁传代均变形； ( 4 ) 最适培养基是乳； 江南大学硕士学位论文 ( 5 ) 均属于同型发酵菌。杆菌主要产d ( 一) 乳酸，副产物还有少量的乙醛、乙醇 和挥发性酸类：球菌主要产l ( 一) 乳酸，还可以生成甲酸、醋酸等挥发性酸类； ( 6 ) 杆菌在乳中显示出稳定的蛋白质分解活性及微弱的酯酶活性；球菌在乳中显示 出微弱的蛋白质活性。4 0 1 酸奶最初被划定为自然发酵，市场占有率也不高，购买者也只是认为酸奶有利于身体 健康的人。渐渐地，人们对酸奶的态度发生了改变。1 9 5 0 年水果酸奶的出现给了酸奶一个 崭新的面貌，使其成为流行但并不昂贵的休闲食品和甜点，市场占有份额也逐增。 表i - i 城镇居民人均乳及乳制品增长情况 t a b l e l 一1t h e i n c r e a s i n g o f a v e r a g ec o n s u m p t i o n o f d a i r y p r o d u c t s f o r p e o p l e 由表1 - 1 可以明显看出，酸奶在所有的乳制品中的增长速度最快。据不完全统计，随着 我国居民生活水平和消费观念的转变，酸奶的消费在以后的较长时间内仍旧会保持迅速的 增长势头，这种超常的增长速度在全球酸奶发展史上是非常罕见的。从全世界范围来看， 酸奶也是发展最快的乳制品，每年乳制品的新品种中有约7 是酸奶，每年约有近于种酸 奶新产品问世。 近几年来，我国的乳制品加工企业的数量与规模在不断扩大，从业人员数量不断增加， 技术水平也有很大的提高。乳业的快速发展使全国各地发展奶业的热情空前高涨，纷纷把 乳业作为地方财政和农民收入的增长点。 在总量快速增长的同时，还应当看到我国2 0 0 4 年人均乳类占有量仅为1 8 2 k g ，不及 平均水平的五分之一、亚洲平均水平的二分之一。我国奶产品产值在农业总产值的比重仅 为3 ，而在发达国家的农业总产值中，奶业产值平均占到2 0 以上，其中英国更是达到 了4 0 1 6 】。因此奶业在我国农业和食品加工业中处于上升阶段的产业，当前的高速发展是 属于产业发展的需要。我国已经加入到w t o ，农业国际化程度进一步增加，乳品关税下 降、市场开放己成为必然趋势。温总理曾经说过，让每个中国人平均一天喝上一斤奶是我 们的希望。乳制品的消费程度与一个国家的经济水平密切相关。可以预见，未来我国乳品 的生产、消费必将进一步融入国际市场。 1 1 2 酸奶的营养特点 众所周知，牛乳是一种全价的营养食品。它不仅具有人体所需的各种营养素，而且极 易被人体消化吸收。其中乳中的乳糖是哺乳动物乳汁中特有的成分，属于碳水化合物，但 其营养价值大大超过一般的碳水化合物，乳糖在牛乳中呈溶解状态，被人体进食后，在一 定条件下可被乳糖酶水解为葡萄糖和半乳糖。半乳糖能促进脑苷脂类和黏多糖类的生成， 对幼儿的智力发展起到重要作用。乳糖直接关系到钙在人体内的代谢和吸收程度。另外， 2 第一章绪论 牛乳中含有所有的已知维生素，而且矿物质的含量约为人乳的3 倍，其中人体必需的常量 元素如钾、钙、钠、镁和磷的含量都很高3 】【5 】。 表1 2 奶酪、酸奶和牛奶的营养价值比较表( 均以1 0 0 9 计) t a b l e l - 2t h en u t r i t i o nv a l u e so f c h e e s e ，y o g h u r ta n dm i l k 酸奶是由全脂乳或脱脂乳经特殊工艺和微生物发酵而成的一种乳制品，在销售之前 必须保持乳酸菌的活性，不得含有任何致病菌【4 】。从某种意义上将讲，酸奶是乳成分的预 消化，因为它不仅保存了乳的原有成分，而且能将部分物质如乳糖、蛋白质和脂肪等降解， 同时可溶性钙和磷的含量相应提高。由于上述变化，酸奶具有如下功效f t 5 】： ( 1 ) 由于有的人体中缺少乳糖酶，迸食鲜奶后发生腹泻、腹鸣、消化不良等病症。 而酸奶发酵过程中，乳酸菌可将大部分乳糖转化为乳酸，可以有效地缓解乳糖不耐症； ( 2 ) 酸奶中含有大量的活的乳酸菌，可以抑制肠道内腐败菌的繁殖，减少有害物质 的产生，促进胃内容物的排泄； ( 3 ) 乳钙更有利于人体的吸收，在骨骼代谢和骨质疏松症预防上有积极作用； ( 4 ) 提高了蛋白质的消化利用率； ( 5 ) 乳酸菌发酵过程中还会产生一些次代谢产物如细菌素、b 族维生素等，被人体吸 收后能增强人体的免疫力，直接或间接的对机体发挥作用； ( 6 ) 乳酸菌发酵过程中产生的胞外多糖具有改善肠道微生态环境、抗溃疡、抗癌、 增强人体免疫力等生理活性； ( 7 ) 乳酸菌还有降低胆固醇、抑制癌细胞生长、防止机体老化等作用。 江南大学硕士学位论文 1 2 立题的依据及意义 水果酸奶在乳制品中占有主导地位，是液态酸奶中品种最为繁多的产品，市场占有份 额逐增，因为水果酸奶不仅“口感贻人”，而且弥补了酸奶中维生素的缺乏，使得酸奶的 营养价值更加全面。果料酸奶是酸奶走向嗜好性甜品的一个典型。 在欧洲，果料酸奶约占酸奶市场的8 0 ，并以每年2 以上的速度递增。其发展的原 因之一是人们对新口味、新产品的追求；之二是果料酸奶具有饱满的乳酸香气，口感醇厚 而不糊口，饱满且柔软爽口，酸甜适中，果料更是给人真实感和满足感。 近几年来，人们已经不能满足单一品种的果料带来的快乐，在欧洲，美国，日本，台 湾等地，人们又开发了双果料、多果料的酸奶产品。 另外，如今的酸奶包装已经不再是单纯的盛装容器，其理化指标、内容物、与其他产 品的差别等都要通过包装显现出来，所以包装作为酸奶给消费者的第一印象，其地位变得 越来越重要，继而成为引导消费者的一个重要组成部分。现在市面上就已经出现了联杯、 子母杯、几童型联杯、多风味联杯包装、儿童棒棒装等形式多样的包装形式，这些皆是因 酸奶的营养成分不同组合而派生出的不同的包装形式，据专家预测，这“集中”的新颖包 装形式会成为未来3 5 年中国市场酸奶包装的主导潮流 6 - 0 ) 。 分层果汁酸奶就是在这种形势下产生的。它不仅继承了水果酸奶的优点，而且保持了 水果原有的鲜亮色泽。由于增稠剂等的引入，增加了酸奶的醇厚感；采用透明的包装，样 式新颖，绘消费者耳目一新的感觉；分层果汁酸奶能够使人直观的感受到果汁的存在，给 予视觉上的享受；食用的时候根据个人的喜好混合和调制，满足不同人群的消费需求。 1 2 1 酸奶体系的概述 在适当的温度下，乳酸菌种在原料奶中生长、繁殖，将原料奶中乳糖发酵产生大量的 乳酸，并产生酸奶特有的风味；在酸性条件下，酪蛋白分子形成微小的亚胶体分子团，原 料乳的粘度逐渐增加；当酸度达到一定程度时，亚胶体分子团受到磷酸钙的作用而相互连 成胶体分子团，胶体分子团再缓慢聚集成均质的水合蛋白网络，形成固状酸凝乳。 酸奶的微观结构是由各种短链或中等长度的蛋白质链和胶束组成的矩阵结构，脂肪球 嵌在其中【埘，水分子也固定在网络结构中，基料中的酪蛋白和乳清蛋白的比例和非脂乳固 体的强化方式都会影响到蛋白质的矩阵的多孔性，如果调配不当，酪蛋白胶束连在一起， 对质构产生不好的影响，如质构变得粗糙。 酸奶的生产在国内是一个较为成熟的产品，但在生产过程中仍然存在许多问题，如凝 胶体脆弱，导致胶体组织的破坏，乳清析出过多，质构粗糙，质量不稳定等。这与酸奶是 一个复杂的体系有关。很多因素影响着酸奶体系的稳定性，如原料乳的质量、加工工艺、 发酵剂的品质、发酵温和时间等。因此研究酸奶制作工艺过程中的关键点如杀菌、均质等 对酸奶流变特性的影响，以期为分层果汁酸奶的制备打下良好基础。 前面涉及，酸奶主要是凝胶网络结构，主要依靠酪蛋白胶束和乳清蛋白之间的相互铰 链形成的。因此为解决酸奶中的水分向果汁中渗透扩散问题，一是增加酸奶中固形物的含 量，有效地将水分等物质固定在网格结构中；二是往酸奶中添加一些增稠剂、胶粘剂、持 4 第一章绪论 水剂类的亲水性大分子物质，使之与酪蛋白胶束间形成微弱的键合力，增强酸奶的网络结 构。亲水性大分子物质还易与水分子形成微弱的氢键、范德华力等，使得水分子参与酸奶 网格的形成；形成的物质分子量越大，其渗透扩散速度越慢。 增稠剂应用到乳制品的生产中，可以和酪蛋白等形成庞大的网络结构，增加产品的黏 度，改善产品的形态，稳定产品的性能等。此外，增稠剂的添加对于酸奶口感、风味的释 放和与其他物质的兼容性等亦有重要作用。 国外已有很多学者 i m 6 研究过将大分子的亲水胶体如明胶、果胶、卡拉胶、变性淀粉、 琼脂等添加到酸奶中，不仅可以有效地解决搅拌型酸奶的质量问题，而且根据胶体的添加 量的多少可以有效改变酸奶凝胶体性质，形成花样繁多的酸奶品种。 现国内的研究主要集中在通过添加胶体来解决酸奶的黏度和乳清析出问题r 1 7 9 1 ，利用 胶体改变其质构特性的研究较少，高奇1 2 0 】等人在这方面做了初步的探索和研究。 1 2 2 果汁体系的概述 水果酸奶自问世以来就受到众多消费者的亲昧，因为水果酸奶营养丰富，口味繁多， 形式多样。目前水果酸奶在国内主要以酸奶发酵之后进行破乳，然后添加一定量的水果 ( 果汁或果肉、果味酸奶除外) 制成。 添加到分层果汁酸奶中的果汁不同于现有产品果汁添加到发酵后的酸奶中。而 分层果汁酸奶是水果独立存在于酸奶的上部或下部。解决这类产品的关键在于一要解决 果汁的稳定性；二要阻止果汁中的成分不向酸奶中渗透扩散，主要是果汁中有色成分向 酸奶中浸润，严重影响制品的外观；三是保证果汁具有一定的凝胶强度，防止在运输过 程中二者相混。 果汁中的有色成分浸润到酸奶中，不仅模糊了原来的清晰美观的界面，而且随着贮 存时间的增加，果汁变得暗淡无光，最后成淡淡的色泽，类似于热烫过度后水果的色泽； 另外，酸奶的质地不佳，同样也影响到这种现象发生的程度。 果汁中的有色成分主要是类胡萝卜素、花青素、维生素等类的大分子化合物( 不同 的水果其含量不同) ，其性质较为稳定，但热或光线和氧对其有一定的影响。 现在果汁饮料或果冻技术比较成熟，因此本实验将参照添加到果汁饮料中的乳化剂、 稳定剂等使分层果汁酸奶的果汁稳定；但这种产品的果汁不同于果汁饮料或果冻的质构， 必须具有一定的浓度、黏度和凝胶强度，才可减缓或抑制果汁的成分的渗透，不仅要达 到口感良好，而且保证产品在贮存和运输过程中的稳定性。 1 2 3 国内外研究进展 由于酸奶具有良好的风味、组织质地、营养价值及独特的保健功效。近2 0 年来，全世 界酸奶的消费量逐步提高，酸奶的花色品种也逐渐增多。在世界市场范围内有了大量的酸 奶产品，许多已经商业化或己建立了一定的市场。某些具有膳食和特殊疗效的酸奶产品之 所以能够迅速发展起来，大多是由于保健目的或为了在商店超市里展示产品的多样性，以 吸引一些特别的消费者。 将果酱或果汁添加到酸奶上部称之为“圣代”，添加到下部称之为。西式酸奶”。目前 江南大学硕士学位论文 这种吃法在欧美国家已经盛行，但都是在售出的时候将制作好的果酱或果粒果瓣添加或涂 抹到酸奶的上部，这样制作的“产品”外观新颖独特，水果香味浓郁，增加了消费者的食 欲与喜好。国内目前还没有类似产品出现。 1 3 课题研究的目的和研究内容 分层果汁酸奶是对果汁和酸奶的存在状态的改变，使得果汁和酸奶之间形成明显的分 界面，相互间的物质不混合，不渗透扩散，各自保持完整的形态而独立存在于同一包装容 器中的酸奶制品。它具有营养丰富，口感醇厚，外观新颖等特点。但由于重力、浓度差和 二者闻成分的差异，使得这种制品在保质期内不能形成清晰的界面，严重影响产品的外观。 本课题研究的目的就是探索减缓或抑制果汁和酸奶中的物质浸润扩散的发生的方法，使得 制品在保质期内稳定。 本课题着重从一下几个方面进行系统和深入的研究： l 确定酸奶的最佳生产工艺，以期为在工厂生产分层果汁酸奶奠定基础； 2 研究果汁的最佳添加量与最适流变曲线和质构特性。通过单因素和复配实验，利用 分层果汁酸奶的稳定性实验和流变特性研究等指标，找到适用的增稠剂种类和添加量： 3 研究不同菌种和增稠剂对酸奶性质的影响，以此找到最佳增稠剂的种类和添加量， 并分析与空白样品相比较的酸奶质构特性。 6 第二章加工工艺对酸奶流变特性的影响 第二章加工工艺对酸奶流变特性的影响 2 1 引言 分层果汁酸奶是在酸奶的上部或下部添加一定量的果汁或果酱制成的产品。因此酸奶 本身的品质直接影响到产品的稳定性。 目前酸奶生产过程中仍然存在许多问题，主要原因及解决方法有： 1 组织砂状：这种产品虽然不影响口感和质量，但外观不光滑细腻，影响消费者购买， 尤其对分层果汁酸奶影响更为严重，使得产品不能形成清晰的分界面。出现这种原因主要 是原料乳中含有更多的蛋白质和磷，含少量的脂肪和乳糖。发酵温度过高也易引起酸奶砂 状组织；发酵期间振荡或乳的热处理过度也于此有关。 2 风味不良：酸乳的芳香味主要来自发酵剂分解产生的丁二酮等物质。因此发酵剂的 制备好坏直接影响到酸奶的风味。其中以球菌和杆菌比例为1 ：l 最佳。另外，与杂菌污 染、原料乳的饲料味、氧化味也会使酸奶产生不良风味。 3 乳清析出：原料乳的总干物质含量低，酸奶凝胶体受到过度机械搅动，发酵过度， 热处理不当等原因均可能造成酸乳中乳清析出。其主要原因是酸奶凝胶体较为脆弱。只有 足够的变性乳清蛋白和酪蛋白形成复合物，才可容纳更多的水分。另外，由于季节和乳牛 个体的差异，乳中的矿物质含量不同。当乳中的盐平衡失调尤其是钙盐不足也会造成乳清 的析出【2 l , 2 2 t 2 9 。 本章主要研究了杀菌和均质条件对酸奶的流变特性( 黏度的变化) 的影响，通过对流 变特性曲线的分析，找出最佳的工艺条件，使得制品黏度增加，乳清析出量最少的凝固型 酸奶，为分层果汁酸奶的制作奠定基础；为工业生产提供一定的理论依据。 2 2 实验材料和仪器 2 2 1 实验材料 鲜牛乳无锡当地牧场提供 白砂糖市售 德氏乳杆菌保加利亚亚种实验室自制 嗜热链球菌实验室自制 2 2 2 实验仪器 j h m p - q 5 4 - p 6 0 型均质机上海张堰轻工机械厂 u l t r a - 爪r a x t 2 5 型高速剪切机德国j a n k e & k 1 e l 公司 h h 一2 型数显恒温水浴锅江苏金坛国华仪器厂 箱式电阻炉上海市实验仪器总厂 超净工作台苏净集团安泰公司 恒温培养箱上海跃进医疗器械厂 ar-1000流变仪ta i n s a u m a a t , u k 7 江南大学硕士学位论文 2 3 实验方法 2 3 1 酸奶制备工艺流程 鲜牛乳一预处理一标准化一预热一均质( 2 5 m p a ) 一杀菌一冷却( 4 5 ) 一接种( 3 ) 一恒温培养( 4 2 4 3 ) 一凝乳后取出一置4 c 的冰箱种后发酵2 4 h 2 3 2 测定方法 采用a r 1 0 0 0 流变仪：将待测样品混和均匀，取适量酸奶于样品台上，平行板距离固 定后，将周边多余的样品刮去，然后用涂有液体石蜡的铁罩将样品罩住，以防测定过程中 水分散失。测定参数为：t ：6 m i n ，t ：2 0 1 2 ，f r e q u e n c y ：o 1 1 0 h z ，s h e a r r a t e ：f f - 6 0 r m i n ， s h e a rs t r e s s ：o 3 5 p a ，v i s c o s i t y ：0 - 1 0 0 p a 。s ，4 0 r a m c o l a r p l a t e ：l o g 。1 2 4 2 4 结果与讨论 2 a 1 均质条件对酸奶流变特性的影响 发酵型酸奶中均质是必不可缺少的条件。乳制品在加工过程中进行均质处理可以打碎 脂肪球团，将其直径从1 0 p m 变成0 5 ，2 1 m a ，使蛋白质和乳化剂等物质吸附在新生成的脂肪 球的表面，形成坚固的蛋白质膜，以防止乳制品在长期贮存过程中因脂肪相互碰撞而出现 奶油上浮分层现象阎。 均质能细化蛋白质和脂肪粒径，使原料乳更加均匀，避免脂肪上浮，促进乳酸菌的发 酵，使发酵乳组织状态、结构更好；也能增加其粘稠度，使产品更为稳定。 有研究表明2 3 1 ：均质最佳温度为6 0 7 0 c 。目的是能使脂肪在均质呈液体状态，即均质 时混合料的温度必须高于脂肪的熔点。如温度过低，脂肪呈固态就达不到均质效果；温度 过高会破坏形成的脂肪球膜，促进脂肪的凝集作用，提高了脂肪的分离程度。 本试验采用的预热温度为6 5 。 均质对酸奶的影响见图2 1 。 图2 1均质压力对酸奶的流变特性的影响 f i g 2 1t h ee f f e c to f h o m o g e n i z e dp r e s s u r eo i lt h et h e o l o g yo f y o g h u r t 由图2 1 可以看出，随着剪切速率的增加，酸奶的黏度减小；均质过的酸奶比没有均 8 第二章加工工艺对酸奶流变特性的影响 质的黏度大；随着压力增加，酸奶的黏度也随之增大，当压力增加到一定程度，酸奶的黏 度增幅逐渐减小。原因在于：均质过的牛奶，脂肪球的比表面积增大，降低了乳液的表面 张力，这些脂肪球会团簇在一起共同分享蛋白质 2 2 2 3 1 ，因此制成的酸奶不仅黏度有所增加， 而且脂肪会与蛋白质一起形成酸奶特殊网络结构，减少脂肪上浮的现象发生。当达到破碎 脂肪球的压力时，再增大均质压力，并不会对酸奶的黏度产生明显的效果例，且对酪蛋白 的质构产生不良影响。本实验选择均质温度6 5 ，压力2 5 m p a 。 2 4 2 不同热处理条件对酸奶流变特性的影响 热处理在牛乳生产和加工中起着十分重要的作用。一方面杀灭乳中的致病菌和影响乳 酸菌生长的酵母菌等杂菌，另一方面使乳清蛋白充分变性，增加蛋白质的持水能力，酪蛋 白分子积聚成网状结构束缚乳清蛋白，使之有利于酸奶的粘稠性。其次，使蛋白质受到一 定程度的降解，分解产物可促进乳酸菌的生长活性【2 】，促进机体的消化吸收。一般认为， 不经加热的牛乳只能形成弱的凝胶，而且溶液易析出乳清。 2 4 2 16 5 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度6 5 时对酸奶流变特性的影响见图2 - 2 。 图2 26 5 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 - 2t h ee f f e c to f 6 5 ch e a t - t r e a t m e n to nt h er h e o l o g yo f y o g h u r t 由图2 2 中可以看出，热处理温度6 5 时，不同处理时间，酸奶黏度顺序为：5 4 3 2 1 ， 即酸奶黏度随着剪切速率的增加而降低，且变化趋势相同。当剪切速率在o 3 0 r m i n 范围 内，不同的热处理时间酸奶黏度差别较大，当速率大于4 5 r r a i n ，其黏度趋于一致。但采用 此条件制得的酸奶酸度低，乳清析出多，凝乳硬度不足。主要原因在于乳清蛋白没有变性 或变性程度不够，而酸奶凝胶的强度和粘度正与此相关。说明采用巴氏杀菌法经相同条件 发酵的乳，不适宜制作酸奶f 3 3 】，目前已被厂家所淘汰。 2 4 ，2 2 7 5 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度7 5 时对酸奶流变特性的影响见图2 3 。 9 江南大学硕士学位论文 图2 37 5 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 3t h ee f f e c t o f 7 5 h e a t - t r e a t m e n t o n t h er h 1 0 9 y o f y o g h u r t 由图2 - 3 可以看出，热处理温度7 5 ( 2 时，不同的热处理时间，酸奶黏度顺序为： 8 7 1 0 9 6 ，即随着热处理时间的增加，酸奶黏度的变化规律不明显。酸奶黏度随剪切速 率的增加而降低，当剪切速率在o - - 3 0 r m i n 范围内，不同的热处理时间，酸奶黏度变化明显， 当剪切速率大于3 8 r r a i n ，其黏度趋于一致。其中以热处理时间2 0 m i n 时制得的酸奶黏度最 大。在此温度条件下制褥的酸奶酸度偏低，乳清析出偏多，凝乳硬度不足，主要是热处理 强度不够，变性乳清蛋白只占2 0 左右。因此也不适合制作酸奶。 2 4 2 38 0 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度8 0 时对酸奶漉变特性的影响见图2 4 。 图2 - 48 0 c 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 4t h ee f f e c to f8 0 h e a t - t r e a t m e n to nt h et h e o l o g yo f y o g h u r t 由图2 4 可以看出，熟处理温度8 0 c 时，不同的热处理时间，酸奶黏度顺序 为：1 5 1 4 1 2 1 1 ，即随着时间的增加，酸奶的黏度增大。酸奶黏度随剪切速率的增加而降 1 0 第二章加工工艺对酸奶流变特性的影响 低，且变化趋势一致。当剪切速率在o - - - 3 0 r m i n 范围内，热处理不同时间，酸奶的黏度增幅 明显，当剪切速率大于4 0 r l m i n ，其增幅减小，并逐渐达到一致。在此温度下制得的酸奶， 酸度偏低，乳清析出较多，凝乳黏度和硬度有所增加。变性的乳清蛋白达到4 0 左右【3 2 1 。 但由于乳清析出问题，也不适合制作凝固型酸奶。 2 4 2 48 5 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度8 5 时对酸奶流变特性的影响见图2 5 。 图2 - 58 5 ( 2 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 - 5t h ee f f e c to f 8 5 h e a t - l r e a t m e n to nt h er h e o l o g yo f y o g h u r t 由图2 - 5 可以看出，热处理温度8 5 。c 时，不同热处理时间，酸奶黏度顺序为： 2 0 1 9 1 8 1 7 1 6 ，随着热处理时间的增加，酸奶的黏度增加，熟处理2 0 r a i n 时其黏度最大。 酸奶的黏度随着剪切速率的增加而降低。当剪切速率在o - - 3 0 r m i n 范围内，酸奶的黏度变化 明显，当剪切速率大于4 0 r r a i n ，酸奶的黏度一致。此条件下制作的酸奶酸甜适口，黏度和 硬度均有所增加，乳清析出减少。因此选择8 5 c ，热处理时间1 5 2 5 r a i n 为宣。此时变性的 乳清蛋白能达到6 0 左右【埘。 2 。4 。2 。5 9 0 1 2 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度9 0 1 2 时对酸奶流变特性的影响见图2 6 。 江南大学硕士学位论文 图2 69 0 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 6t h ee f f e c to f 9 0 。ch e a t - i r e a l m e n to i lt h er h e o l o g yo f y o g h u r t 由图2 6 可以看出，热处理温度为9 0 。c 时，不同的热处理时间，酸奶黏度顺序为： 2 3 2 4 2 5 2 2 2 1 ，热处理时间1 5 m i n 时酸奶的黏度最大。当剪切速率在o 2 0 r m i n 范围内， 酸奶的黏度变化明显，当剪切速率大于2 0 r r a i n ，酸奶的黏度趋于一致。此条件下制作的酸 奶，酸度适中，乳清析出量少，黏度和硬度增加。但热处理时间越长，乳清析出越多，且 发酵的酸奶有明显的蒸煮味。因此选择9 0 ，热处理时间如l o m i n 为宜。此时变性的乳清 蛋白能达到8 5 以上【3 2 1 。 2 4 2 69 5 1 2 热处理对酸奶流变特性的影响 热处理温度9 5 时对酸奶流变特性的影响见图2 - 7 。 图2 79 5 。c 时不同的热处理时间对酸奶流变特性的影响 f i g 2 7t h e e f f e c to f 9 5 c h e a t - t r e a t m e a to i lt h et h e o l o g yo f y o g h u r t 1 2 第二章加工工艺对酸奶流变特性的影响 图2 7 可以看出，热处理温度9 5 c 时，不同的热处理时间，酸奶黏度相对不明显。当剪 切速率达到2 0 r m i n 时，黏度就趋于一致。此条件下制作的酸奶酸度适中，凝乳效果好。但 随着热处理时间的增加，蒸煮味严重。因此选择9 5 c ，热处理时n 5 m i n 为宜。此时变性的 乳清蛋白达到9 0 以上【3 2 1 。 一长一 量：照：聃b 删 江南大学硕士学位论文 达9 1 。，而变性乳清蛋白可与酪蛋白形成复合物。能容纳更多的水分，并且具有最小的 脱水收缩作用( s y n e r e s i s ) ，使得酸奶表面光滑，无乳清析出或很少，酸奶凝胶体具有一定的 黏性、弹性和硬度。 2 s 本章小结 1 合适的均质和热处理条件在一定程度上可以增加酸奶的黏度，但增加程度不是很大； 2 均质过的酸奶黏度大于未均质的，其中以2 0 3 0 m p a 的均质压力为宜； 3 热处理的最佳条件是8 5 c ，2 0 , - , 2 5 r a i n ，或选为9 0 , , 9 5 。c ，5 一l o m i n 。此条件下制得的酸 奶，凝乳均匀细腻，酸甜适口，乳清析出少，粘弹性较好； 4 热处理时间长，容易使酸奶产生蒸煮味。 1 4 第三章果汁的特性对分层果汁酸奶的影响 第三章果汁的特性对分层果汁酸奶的影响 3 1 引言 影响分层果汁酸奶的稳定性因素很多，如果汁的黏度、持水力( 脱水收缩性) 、流变 特性等。果汁的状态直接影响分层果汁酸奶的稳定性。 本文在研究添加了一定增稠剂的果汁的流变特性、黏度和持水力的基础上，将果汁添 加在酸奶的上部，确保果汁不渗透到酸奶中，果汁和酸奶分界明显，解决产品的稳定性等 问题，为工业化生产打下坚实的基础。 3 2 材料和方