酸奶粉冷冻干燥工艺的研究

 林艳云1，叶南慧2，林幼霞1

 1．福州大学至诚学院（福州350002）；2．福州大学生物科学与工程学院（福州350108）

摘要试验采用保加利亚乳杆菌(L bul- garicus)和嗜热链球菌(S．Thermoplulus)混合菌制作酸奶，而后采用低温冷冻干燥制得酸奶粉，并对稳定剂配方进行研究。试验结果表明，酸奶配方为：接种量0.14%，蔗糖添加量7%，发酵时间为6h，发酵温度为42℃。正交试验表明，稳定剂的最佳配方为：CMC-Na 0.10%，卡拉胶0.25%，魔芋胶0.30%。此外，在冷冻前添加冷冻保护剂有助于提高乳酸菌的存活率。

关键词  乳酸茵：酸奶粉；冷冻干燥

  酸奶中的乳酸菌能够缓解乳糖不耐症，有改善便秘，降低胆固醇，抗癌和强化黏膜栅栏，抑制肠道感染等功能。酸奶制成酸奶粉后，既可以保证酸奶的功能特性，又可以脱离冷链，延长酸奶货架期。目前国外研究的酸奶粉主要是通过喷雾干燥的方法制得的，但其温度会使得乳酸活菌大量损失；利用真空冷冻干燥方法制备的干燥品具有便于贮藏、携带方便、复水性好等许多优点，能提高酸奶粉的品质以及市场竞争力，但真空冷冻干燥法的关键问题是必须降低冷冻干燥过程对乳酸菌细胞膜的损伤。由于饮食结构的不同，我国对酸奶粉研究起步比较晚，潘泰安等利用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌种，通过冷冻升华干燥法来生产具有活性的酸奶粉；余华等利用冻干和真空干燥的方法生产酸奶粉，并且对其活菌数、速溶性和发酵性等品质指标进行了对比研究。酸奶粉的应用范围非常广泛，在适当的温度复原酸奶粉后可做成即食酸奶；和香蕉、草莓等可制成酸奶果汁粉、汤料和即食果汁粉；可以直接覆盖于糕点等作为风味物质。为此，国内虽然对酸奶粉的制作方法和复原情况有所进展，但是目前国内还没有成型的产品。因此，试验通过对酸奶的配方、添加冻干保护剂对乳酸菌存活率的影响、不同种类稳定剂添加量来确定酸奶粉的制备方法，以期为国内酸奶粉的制备工艺实践和相关理论研究打下基础。

1  材料与方法

1.1材料

 保加利亚乳杆菌（L．bulgaricus）、嗜热链球菌（S．Thermophilus）：由福州大学生物科学与工程学院微生物实验室提供；牛奶：内蒙古蒙牛乳业股份有限公司；蔗糖：广东光华科技有限公司；CMC-Na:郑州帝斯曼科技有限公司；卡拉胶：文昌海宝琼胶食品有限公司；魔芋胶：湖北一致魔芋生物科技有限公司；甘油、吐温-80、谷氨酸钠、抗坏血酸、MRS培养基：分析纯。

1.2仪器与设备

 DV-E黏度计：美国Brookfield公司；冻干机LGJ-10：上海精宏实验设备有限公司；BSA224S电子天平：赛多利斯科学仪器有限公司；SPH-250恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司。

1.3酸奶粉冷冻干燥工艺流程

1.4操作要点

  将牛奶加热至60℃，加入6%蔗糖溶解，加热90℃灭菌5～10 min，冷却至45℃，加入牛奶体积0.14%的发酵制剂，将调配好的牛奶放入42℃恒温箱中发酵6h，在酸奶中加入一定量的冷冻保护剂（酸奶质量的10%甘油、1%谷氨酸钠、0.1%抗坏血酸、0.01%吐温-80、3%乳糖）和稳定剂搅拌均匀，装盘平铺。将装盘的酸奶放入-20 0C温度下冷冻12 h后取出，置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥24 h，得到质地均匀的粉末状物质即为酸奶粉。

1.5试验内容

1.5.1酸奶发酵工艺条件的优化

 分别在不同接种量(0.06%，0.08%，0.10%，0.14%, 0.16%和0.18%)、不同蔗糖添加量(5%，

6%．7%，8%和9%)，不同发酵时间(4，5，6，7，8和9h)，不同发酵温度(38℃，40℃，42℃，

44℃和46℃)下制得酸奶，并进行感官评定。

1.5.2酸奶粉制备条件优化

 分别考察冷冻保护剂、不同稳定剂( CMC-Na、卡拉胶和魔芋胶)及复合型稳定剂对酸奶粉品质的影响。

1.5.3感官评定方式

 从酸奶（酸奶粉）的色泽、滋味与气味、组织状态综合打分，由10名食品专业人员（男5名、女5名）对成品进行打分，最后取平均分。

1.5.4乳酸菌活菌数的测定

  采用国家标准GB 4789.35-2010测量。

1.5.5黏度的测定

  使用LV DV-E黏度计对酸奶进行黏度测定。

2结果与分析

2.1酸奶发酵工艺的优化

2.1.1接种量的优化

 从表2可知，随着接种量的增加，酸奶的感官评分及酸奶的乳酸菌个数增加，当接种量为0.14%时感官评分最高，此时酸奶气味和滋味最优，组织状态最佳；当接种量为0.16%时乳酸菌个数最高，但此时酸奶气味和滋味不佳，酸奶口感偏酸。综合酸奶感官评定及乳酸菌个数指标，选取0.14%接种量。

2.1.2蔗糖添加量的优化

 由表3可知，当蔗糖添加量为7%时感官评分最高，此时酸奶的色泽、气味和滋味、组织状态等均为最佳，蔗糖添加量对酸奶气味和滋味影响显著，蔗糖添加量太少，口感过酸，而蔗糖添加量太多，口感偏甜，芳香味不足。

2.1.3酸奶发酵时间的优化

 发酵时间的长短是酸奶口感形成的关键因素，对酸奶组织状态影响显著。发酵时间过短，乳蛋白胶体结构不能形成，造成乳清析出，而发酵时间过长，造成乳酸菌大量繁殖，破坏形成的乳蛋白胶体结构，也会造成乳清分离，甚至形成蜂窝状，品尝的口感开始变差。由表4可知，随着发酵时间的延长，酸奶的感观评分越好，当发酵时间为6h时，酸奶组织状态最优，感官评分最高。

2.1.4酸奶发酵温度的确定

 发酵温度是制备品质优良的酸奶关键条件之一，发酵酸奶的温度是乳酸菌生长的关键因素，温度过高，过低都会抑制乳酸菌菌落的生长，对酸奶气味和滋味，组织状态等都会存在影响。由表5可知，随着发酵温度的增加，感官评分增加，当发酵温度为420C时，感官评分最优，此时酸奶气味和滋味、组织状态均最佳。

2.2酸奶粉制备条件优化

2.2.1添加冻干保护剂对酸奶品质的影响

 冷冻中细胞失水和冰晶形成、干燥中细胞过度失水是酸奶冷冻干燥过程中乳酸菌死亡的重要原因，冷冻干燥过程会改变乳酸菌的细胞膜通透性，冷冻保护剂能在干燥和保存期间维持较高的细胞存活率。由表6可知，未添加冻干保护剂时，冻干后乳酸菌存活率仅为53.26%，而添加了冻干保护剂后，存活率为76.43%，提高了近1.4倍。

2.2.2稳定剂对酸奶粉品质的影响

2.2.2.1单一稳定剂对酸奶粉品质的影响

 由图1可知道，3种稳定剂对照组的黏度为11M Pa．s。随着CMC-Na添加量的增大，酸奶黏度增大，当CMC-Na的添加量约在0.1%～0.2%之间时，酸奶黏度维持在200 MP a．s左右。随着CMC-Na添加量的添加，酸奶的黏度大幅增大，但是在添加量增大的同时，酸奶的凝胶味明显加重，对酸奶的口感有明显的影响。综合考虑，CMC-Na增加量范围为0.10%～0.20%。

 卡拉胶的添加量在0.15%～0.30%之间趋于平缓，当卡拉胶添加量超过0.35%时，酸奶的黏度开始急剧上升，此时酸奶的状态出现半凝固状态，改变了原有的性状，酸奶胶味较重。综合考虑，卡拉胶添加量大约为0.20%~0.30%。

 随着魔芋胶添加量的增加，酸奶的黏度增大，在0.1%~0.25%之间，黏度增加较平缓，当添加量为0.30%时，酸奶黏度急剧增大，随着添加量的增加，伴有凝块出现，口感不够顺滑。综合考虑，魔芋胶的添加量大约为0.25%～0.35%。

2.2.2.2 3种稳定剂的正交结果

 以3种稳定剂的添加量进行3因素3水平试验，如表7所示，对冲调后的酸奶进行感官评定及活菌数测定，探究3种稳定剂的最佳配方。由表8可知，影响活菌数指标的因素主次顺序为A>C>B，即CMC-Na>魔芋胶>卡拉胶，其最佳稳定剂配比为A1B1C2。影响感官评分指标的因素主次顺序为B>C>A，即卡拉胶>魔芋胶>CMC-Na，其最佳稳定剂配比为A1B2C2。对

于因素B，其对感官评分影响排第1位，取B2较好，对活菌数影响大小排第3位，为次要因素，因此综合考虑，选取B2水平。综合乳酸菌活菌数和感官评分指标确定稳定剂最佳工艺条件为：A1B2C2，即CMC-Na0.10%、卡拉胶0.25%、魔芋胶0.30%。

3结论

 以感官评定的方式和乳酸菌活菌数为指标，得到酸奶最优工艺配方：接种量0.14%，蔗糖添加量7%，发酵时间6h，发酵温度为42 0C;添加了保护剂的酸奶乳酸菌存活率为76.43%，较之空白组有明显提高，以黏度作为评定指标，各类稳定剂的最适添加量分别为：CMC-Na 0.10%～0.20%，卡拉胶0.20%～0.30%，魔芋胶0.25%~0.35%；以乳酸菌活菌数和感官评定为

指标，复合稳定剂最佳配方CMC-Na 0.10%、卡拉胶0.25%、魔芋胶0.30%。在后期应当开展多种市售酸奶粉与试验产品之间的比较研究。