1、0引言隨著酸奶生產和消費的逐步提高,穩定和提高酸乳制品的質量已成為我國乳品生產面臨的實際問題1-4,添加乳清粉、脫脂乳粉或增稠穩定劑是目前企業提高酸奶質量采取的主要手段5。Biliaderis 7研究表明添加乳清濃縮蛋白對提高酸奶凝膠質地最有利,隨著蛋白質添加量的增加宏觀上表現出酸奶質地均一致密,持水能力增強。Lucey 8指出添加乳清蛋白濃縮粉的酸乳凝膠存儲模量有所增加而膠凝時間有所降低。因此,乳蛋白組成的變化對凝膠的組織狀態、流變學特性有很大的影響9-10。本文從乳蛋白質角度出發,研究乳中蛋白質含量及組成比例對酸奶凝膠質量的影響,分析其理化特性、流變學特性及微觀結構的變化,希望為改善酸奶凝

2、膠質量提供理論依據。1材料與方法1.1試驗材料嗜熱鏈球菌(S.thermophilus,S.t 與保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus,L.b 。原料乳(固形物質量分數為11.34%,酪蛋白乳清蛋白質量比為4.33,稀釋后的原料乳(固形物質量分數9%,其他成分如表1所示。脫脂乳粉(酪蛋白乳清蛋白質量比為4.32、乳清濃縮蛋白粉(進口,具體成分如表1所示。1.2酸奶的制作工藝原料乳調整固形物質量分數殺菌(90,5min 冷卻(4045,接菌(加入質量分數3%的發酵劑恒溫發酵(404貯存。用脫脂乳粉和乳清濃縮蛋白粉強化乳中的蛋白質質量分數分別為4%和5%,并在固定蛋白質質量分數的基礎上,通過調

3、整二者的添加量使乳中酪蛋白和乳清蛋白的質量比分別為11,21,31,4.41。1.3測定方法(1蛋白質質量分數的測定方法采用凱氏定氮法收稿日期:2011-01-10基金項目:國家自然基金項目(No.31071572;國家教育部博士點基金新教師類項目(No.20092325120018;黑龍江省高等學校科技創新團隊建設計劃項目(No.2010td11;東北農業大學創新團隊項目(CXT007-1-3。作者簡介:徐紅華(1969-,女,教授,從事食品蛋白質及營養的教學和研究。酪蛋白與乳清蛋白比例對酸奶凝膠性質的影響徐紅華,李榮華(東北農業大學食品學院,哈爾濱150030摘要:研究了乳中酪蛋白和乳清蛋

4、白比例對凝固型酸奶流變學特性和微觀結構的影響,結果表明,固定蛋白質質量分數、降低酪蛋白和乳清蛋白的比例,可以明顯提高酸奶凝膠的質量。乳中蛋白質質量分數一致時,酸奶凝膠的硬度、黏度、持水力隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的減小而增大,凝膠網絡結構變得更規則、致密,孔隙更小。在低蛋白質質量分數下,降低乳中酪蛋白和乳清蛋白比例,可獲得與高蛋白質質量分數(酪蛋白和乳清蛋白比例較高相似的酸奶凝膠結構,甚至具有更好的凝膠物理特性。關鍵詞:酸奶;乳清蛋白;微觀結構;流變學特性中圖分類號:Q936,TS252.54文獻標識碼:A文章編號:1001-2230(201106-0022-04Impact of differ

5、ent casein to whey protein ratios on yogurt gel propertiesXU Hong-hua 1,LI Rong-hua 2(College of food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China Abstract :The rheological properties and the microstructure of yogurt gel with altered casein to whey protein ratios were studied.The re

6、sults indicated that there was an improvement for the quality of yoghurt gel significantly,while the hardness,viscosity and water-retaining capabili -ty of yoghurt gel increased with the decreasing of the ratio of casein to whey protein when the milk protein content was consistent,and the microstruc

7、ture of yoghurts showed a more cavity and more branches.So when the milk protein content was low,physical properties of yo -ghurt gel were the same as or better than that of yoghurt gel with high milk protein content could be acquired by decreasing the ratio of ca -sein to whey protein.Key words:yog

8、hurt;whey protein;microstructure;rheological properties zgrpgy中國乳品工業(GB/T5009.5-2003。(2乳脂肪質量分數的測定采用蓋勃法(GB/T5009.46-1996。(3乳糖質量分數的測定采用GB/T 5413.51997中方法進行。(4灰分質量分數的測定采用GB/T5413.7-1997中方法進行。(5酪蛋白質量分數的測定采用AOAC998.07中方法進行。(6酸奶質地的測定采用TA-XT2物性測定儀測定酸奶凝膠的質構。試驗參數:測前速度1.0mm/s ;測試速度1.0mm/s ;測后速度2.0mm/s ,感應力設為0

9、g ,測試距離為10mm 11。(7酸奶持水力的測定12。以離心管取待測樣5mL ,并測定樣質量W 1后,放入離心機以3000r/min 離心20min 后,取出離心管靜置10min ,除去上清夜,測殘余物的質量W 。酸奶持水力為持水力/%=(W /W 1×100。(8酸奶凝膠微觀結構的掃描電鏡分析(S-3400N 13。取酸奶凝膠樣品約1cm 3左右,加入質量分數為2.5%(pH 值為6.8戊二醛進行固定并置于4冰箱中保存。用液氮將其冷凍,用刀片切斷橫截面。pH 值為6.8磷酸緩沖液沖洗3次,每次10min 。分別用體積分數為30%,50%,70%,90%,100%的乙醇進行脫水,

10、每次1015min ;體積分數100%的乙醇進行脫水3次,其他體積分數的乙醇溶液各洗脫1次。體積分數為100%乙醇中要加入吸水劑,脫水10min 。按100%乙醇叔丁醇=11脫水1次,純叔丁醇脫水1次,各10min 。冷凍干燥。選擇要觀察的面后固定,離子漸射鍍金。上鏡觀察,取相。2結果與分析2.1酪蛋白與乳清蛋白比例對硬度的影響酸奶凝膠的硬度變化如圖1所示。從圖中結果可以觀察到:(1在相同蛋白質質量分數下,隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的減小,酸奶凝膠的硬度不斷增大,酪蛋白和乳清蛋白質量比為4.41和11時,蛋白質質量分數為4%,硬度增加了67.47g ;蛋白質為5%,硬度增加了62.57g 。(2

11、蛋白質質量分數不相同,酪蛋白和乳清蛋白比例相同時,蛋白質質量分數增加,酸奶凝膠的硬度增加,蛋白質質量分數為4%和5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41時,酸奶凝膠的硬度增加了47.83g ;比例為11時,增加了42.92g 。(3對不同蛋白質質量分數,不同酪蛋白和乳清蛋白比例的酸奶凝膠硬度進行比較,乳蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白的比例為11時,酸奶凝膠的硬度較蛋白質質量分數為5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41時的硬度大,分別為230.63g 和210.99g ,增加了19.64g ,可以看出增加乳清蛋白的比例有利于提高酸奶凝膠硬度。圖1乳蛋白不同組成比例對酸奶凝膠硬度的影響2.2酪蛋

12、白與乳清蛋白比例對黏度的影響酪蛋白和乳清蛋白的比例分別為11,21,31,4.41時對酸奶凝膠的黏度的影響如圖2所示。由圖2結果可以看出,酸奶凝膠黏度的變化趨勢與其硬度相似:(1在相同蛋白質質量分數下,隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的減小,酸奶凝膠的黏度不斷的增大。蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白比例分別為4.41和11時,酸奶凝膠的黏度分別為1254.9g ·s 和1493.4g ·s ,增加了238.5g ·s ;蛋白質質量分數為5%時,酸奶凝膠的黏度分別為1517.6g ·s 和2154.9g ·s ,增加了637.3g ·s

13、。(2蛋白質質量分數不相同,酪蛋白和乳清蛋白比例相同時,蛋白質質量分數增加,酸奶凝膠的黏度增加,蛋白質質量分數為4%和5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41時,酸奶凝膠的黏度增加了238.6g ·s ;比例為11時,黏度增加了262.7g ·s 。(3不同蛋白質質量分數,不同酪蛋白和乳清蛋白比例的酸奶凝膠黏度作比較,蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白的比例為11時酸奶凝膠的黏度與蛋白質質量分數為5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41時酸奶凝膠的黏度相似,分別為1517.6g ·s 和1493.4g ·s ,僅相差24.2g ·s ,可以觀察到增

14、加乳清蛋白的比例對酸奶凝膠黏度有一定的影響,但對硬度的影響更顯著。圖2乳蛋白不同組成比例對黏度的影響注:均為質量分數;a ,b,c,d,e,f 代表列的差異性,不同代表差異顯著,相同代表差異不顯著(P <0.05。名稱原料乳稀釋后的原料乳WPC80SMP蛋白質3.14±0.26a 2.57±0.13f 75.94±0.12b 34.17±0.21e脂肪3.3±0.2b 2.7±0.16c1.4±0.08d 1.5±0.03d乳糖4.3±0.08a 3.52±0.06f5.6±0.

15、10e48.4±0.52b灰分0.66±0.04e 0.54±0.03e4.62±0.02d6.19±0.18b表1不同乳蛋白粉的成分組成%Research Papers 研究報告2.3酪蛋白與乳清蛋白比例對持水力的影響酸奶凝膠的持水能力與其質地和微觀結構的空隙大小及分布有關。圖3為酪蛋白和乳清蛋白的比例對酸奶凝膠持水力的影響。由圖3結果可以觀察到:(1在相同蛋白質質量分數下,隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的減小,酸奶凝膠的持水力不斷增大,當蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白比例分別為4.41和11時,酸奶凝膠的持水力分別為41.10%和59.7

16、4%,增加了18.64%;蛋白質質量分數為5%,酸奶凝膠的持水力分別為45.38%和69.76%,增加了24.37%。(2蛋白質質量分數不相同,酪蛋白和乳清蛋白比例相同時,蛋白質質量分數增加,酸奶凝膠的持水力增加,蛋白質質量分數為4%和5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41時酸奶凝膠的持水力增加了4.28%;比例為11時,增加了10.02%;(3不同蛋白質質量分數,不同酪蛋白和乳清蛋白比例的酸奶凝膠持水力相比較。蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白的比例為11時,酸奶凝膠的持水力較蛋白質質量分數為5%,酪蛋白和乳清蛋白比例為4.41,31,21時,分別提高了28.32%, 13.89%和0.0

17、06%(幾乎相同。也就是說增加乳清蛋白的比例對提高酸奶凝膠持水能力更有利,比對凝膠的硬度和黏度的影響更顯著。圖3乳蛋白不同組成比例對持水力的影響2.4酪蛋白和乳清蛋白的比例對微觀結構的影響圖4為不同比例時酸奶凝膠的微觀結構。由圖4結果可以看出,酪蛋白和乳清蛋白比例相同時,蛋白質質量分數為5%的酸奶凝膠微觀結構明顯比蛋白質質量分數為4%的酸奶凝膠網絡結構更致密,交聯更多,即蛋白質質量分數高的酸奶凝膠的微觀結構比較好。同等蛋白質質量分數時,隨著酪蛋白和乳清蛋白比例逐步降低,酸奶凝膠的微觀結構中的空隙明顯變小,如蛋白質質量分數為4%和5%,酪蛋白和乳清蛋白的比例為4.41時,酸奶凝膠的微觀結構的空隙

18、大小不一,變化范圍很大,分別為1.405.35m和1.20 4.78m,而在酪蛋白和乳清蛋白比例為11時,其酸奶凝膠微觀結構中的空隙明顯減小,空隙直徑的變化范圍分別為0.811.19m和0.641.09m,即隨著酪蛋白與乳清蛋白比例的減小,酸奶凝膠的微觀結構逐漸變成分枝更多,空隙小而規則,交聯度更多的三維網狀結構。(a(b(c(d(e(f(g(h圖4不同比例時酸奶凝膠的微觀結構圖4中,(a、(b、(c、(d蛋白質質量分數為4%;(e、(f、(g、(h蛋白質質量分數為5%。酪蛋白和乳清蛋白的比例分別為4.41,31,21,11。3討論傳統意義上說,改善酸奶凝膠質量的手段通常依靠增加蛋白質質量分數

19、來完成14-17。然而,從我們的試驗結果中可以看出,改變乳蛋白組成比例可以明顯改善酸奶凝膠質量,這種作用能力甚至可以使低蛋白質質量分數的酸奶凝膠優于高蛋白質質量分數的酸奶凝膠。圖4中(d較(e的網絡結構更規則,分枝更多,凝膠網絡結構更致密,其中凝膠網狀孔徑范圍分別為0.811.19m和1.204.78m。同時,蛋白質質量分數為4%,酪蛋白與乳清蛋白比例為11時(見圖4d,研究報告Research Papers酸奶凝膠的黏度、硬度及持水能力等物理特性均高于蛋白質質量分數為5%,酪蛋白與乳清蛋白比為41時的酸奶凝膠的各項物理特性(圖4e,其中硬度增加了19.64g-1,黏度增加24.2s-1;持水

20、力增長了14.36%(見表2。由此可知,在低蛋白質質量分數下,降低乳中酪蛋白和乳清蛋白比例,可獲得與高蛋白質質量分數(酪蛋白和乳清蛋白比例較高相似的酸奶凝膠結構,甚至具有更好的凝膠物理特性。4結論(1乳中蛋白質含量一致,酸奶凝膠的硬度、黏度、持水力隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的減小而增大。蛋白質質量分數為4%,酪蛋白和乳清蛋白比例從4.41降低至11,凝膠的硬度、黏度、持水力分別提高了41.35%,19.01%,45.35%;蛋白質質量分數為5%時,提高量分別為29.65%,41.93%,53.72%。(2隨著酪蛋白和乳清蛋白比例的降低,酸奶凝膠微觀結構更致密,均勻,網絡結構分枝更多,空隙直徑由1

21、.405.35m和1.204.78m降至0.811.19m 和0.641.09m。(3在較低蛋白質質量分數下,降低乳中酪蛋白和乳清蛋白比例,可獲得與較高蛋白質質量分數(酪蛋白和乳清蛋白比例較高相似的酸奶凝膠結構,甚至具有更好的凝膠物理特性。參考文獻:1FAMELART M H,LALIGANT A.The Structure of Casein in HeatedSuspensions Affects the Acid Gelation of MilkJ.International Dairy Federation,2003:381-389.2LEE W J,LUCEY J A.Structu

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