牛、羊乳酸乳发酵过程中质构学特性的变化规律

张 悦1，葛武鹏1,*，袁亚娟2，陈 瑛3，秦立虎4，杨 静5

(1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100；2.陕西省咸阳市产品质量监督检验所，陕西 咸阳 712000；3.陕西省质量技术监督局信息中心，陕西 西安 710006；4.西安市奶牛育种中心，陕西 西安 710065；

5.陕西杨凌质量技术检测检验所，陕西 杨凌 712100)

摘 要：探讨牛、羊乳酸乳发酵过程中质构学特性的变化规律，比较其差异性，为控制酸乳加工过程，提高酸乳质量提供参考依据。对凝固型和搅拌型牛、羊乳原味酸乳质构学特性采用TA.XTplus32物性测试仪进行分析比较，选用合适探头与检测程序，量化比较牛、羊酸乳随发酵时间变化的硬度、稠度、黏聚性、黏性指数等物性指标。结果表明：凝固型牛、羊乳酸乳比较，前发酵阶段牛酸乳4项物性指标均大于羊酸乳；随着发酵时间的延长，后发酵阶段亦表现出同样的规律，且各指标间差异显著(P＜0.05)；搅拌型牛、羊乳酸乳比较，牛酸乳4项物性指标均小于羊酸乳，各指标间无显著差异(P＞0.05)。说明在发酵过程中，凝固型牛酸乳的质构指标大于羊酸乳，而搅拌型羊酸乳的质构指标大于牛酸乳。

关键词：牛羊乳；凝固型酸乳；搅拌型酸乳；质构特性

Changes of the Textural Characteristics of Yoghurt Made from Cow Milk and Goat Milk during Fermentation

ZHANG Yue1，GE Wu-peng1,*，YUAN Ya-juan2，CHEN Ying3，QIN Li-hu4，YANG Jing5

(1. College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China；2. Xianyang Institute of Products Quality Supervision and Inspection, Xianyang 712000, China；3. Information Center of Shaanxi Bureau of Quality and Supervision, Xi’an 710006, China；4. Center of Xi’an Dairy Cattle Breeding, Xi’an 710065, China；

5. Institution of Inspection of Yangling Bureau of Quality and Technical Supervision, Yangling 712100, China)

Abstract：The changes of the textural properties of yoghurt produced from cow or goat milk during fermentation were investigated comparatively. A texture analyzer (TA. XT plus, with Texture Exponent 32 software) was utilized for comparative analysis of texture properties of set yoghurt and stirred yoghurt samples produced from cow and goat milk. The right back extrusion probe and testing procedure were selected to quantify firmness, consistency, cohesiveness and viscosity during milk fermentation. The results showed that during the per-fermentation period, all these four texture properties exhibited a higher level in set cow yoghurt than set goat yoghurt, and the same results were observed during the post-fermentation period; moreover, significant differences in each texture parameter were observed between both samples (P ＜ 0.05). The texture parameters of stirred cow yoghurt were lower than those of stirred goat yoghurt, but these differences were not significant (P ＞ 0.05). In summary, the texture properties of set cow yogurt are higher than those of set goat yoghurt, while there is an improvement in texture properties of stirred goat yoghurt compared to stirred cow yoghurt.

Key words：cow milk and goat milk；set yoghurt；stirred yoghurt；texture properties

中图分类号：TS252.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)17-0082-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201317019

食品的品质因素分为色、香、味、形和营养价值五大部分，其中前四者构成了我们日常的感官品质因素。形作为五大因素之一，以质构特性在食品体系中表现出来[1]。食品的质构学特性是食品的重要物性指标[2]。早期的质构特性评价常以黏稠度、波美度、黏度等指标评判，评价效果差强人意[3-6]。

质构仪又叫物性测试仪[7]，给食品质构评价提供了新的标准和手段，可对样品的物性概念作出数量化的准确表述，它可以使用统一的测试方法，是精确的感官量化测量仪器，其测量原理是通过探头以稳定速度进行下压、穿透样品受到的阻力来表示。主要指标包括硬度、稠度、黏聚性、黏性指数等多项物性指标，各指标间既有独立性又有相关性，该方法优点主要表现在客观性强、操作性优、重现性好，较传统感官评判方法具有明显优势。

酸乳作为发酵乳制品，营养价值明显优于未发酵的原料乳已形成共识[8]，但是对酸乳的质量的评判较为通用的是总体的感官评定，没有分别从每个发酵阶段比较酸乳的质构特性，并将其量化表达，且现阶段对牛、羊乳酸乳发酵过程中的质构学特性变化规律报道依然较少，本研究采用灵敏度高的质构分析仪，对凝固型、搅拌型牛、羊乳酸乳进行质构学量化比较，分别通过硬度、稠度、黏聚性、黏性指数4项物性指标客观真实地反映发酵过程中酸乳质构学特性变化规律，量化比较牛、羊乳酸乳制品的各项物性指标的差异性，为有效控制酸乳加工过程，提高酸乳质量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与菌种

鲜羊乳：分别来自陕西羊乳主产区，品种以莎能奶山羊、关中奶山羊为主，样品来自杨凌康泉生物工程有限公司。鲜牛乳：来自陕西关中地区，品种主要是荷斯坦奶牛，由西安伊利泰普克饮品有限公司提供。

YF-L812直投式酸奶发酵剂 丹麦科•汉森(中国)公司；CY340直投式酸奶发酵剂 帝斯曼中国(DSM，荷兰)公司。

1.2 仪器与设备

TA.XTplus物性测试仪 英国Stable Micro System公司；SRH60-70高压均质机 上海申鹿均质机有限公司；SHP-250生化培养箱 上海森信实验仪器有限公司；SW-CJ-2D型净化工作台 苏州净化设备有限公司；TOMY ES315自动蒸汽消毒柜 基因有限公司；FA2004电子分析天平 梅特勒-托利多公司；HH•S11-4电热恒温水浴锅 北京长安科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 牛、羊乳酸乳质构特性的分析

1.3.1.1 质构评价[9-14]

采用英国TA.XTplus物性测试仪Texture Exponent 32进行分析，通过测试仪相关软件处理得出测试样品的硬度、稠度、黏聚性、黏性指数等多项物性指标。

1.3.1.2 酸乳质构特性测定条件

探头选择适合于黏稠类食物测试探头模具：A/BE，back extrusion cell；探头压盘直径：35mm；测试模式:受压应力测试；选择方式：启动-回归启动；探头运行测前速率：1.0mm/s；测试速率：1.0mm/s；测后速率：10.0mm/s；穿透测试距离：30mm；触发器类型(感应力)：Auto-1.0g；数据采集速率：400pps；测定温度：15℃。

图1是测量黏滞性食品质构特性典型曲线，牛、羊乳及其酸乳质构分析采用A/BE探头，在相同条件下，10次重复测试，质构曲线相似，各指标取平均值。

图 1 用反挤压探头A/BE测量黏性食品质构特性典型曲线

Fig.1 Typical TPA curve detected by back extrusion cell A/BE

根据美国与欧洲凝胶协会的共同协议，从1998年7月1日起统一使用凝胶强度标准测试装置。本研究采用反挤压探头A/BE进行测量，表征牛、羊乳酸乳的质构学特性，其中包括4个指标[6,8]：硬度表示曲线上的正向最大力，即下压过程中受到的最大力(下压过程)；稠度表示力与时间形成的正峰面积(下压过程)；黏聚性表示力与时间形成的峰面积负向最大力，用于模拟样品的内部黏合力(探头回程)；黏性指数表示力与时间形成的负峰面积，反映了样品的黏着性，对返回的探头有黏着力(探头回程)。

1.3.2 酸乳的制备

凝固型牛、羊酸乳的制作流程为(最佳工艺参数自定)：原料奶→检验→标准化→巴氏杀菌(90～95℃，5min)→加糖→均质(68～72℃，二级均质1.5×104kPa/5×103kPa)→接种(0.03%～0.05%)→灌装→发酵(40～42℃，4～6h)→冷却→后发酵(4℃)→成品。

搅拌型牛、羊酸乳的制作流程为(最佳工艺参数自定)：原料奶→检验→标准化→巴氏杀菌(90～95℃，5min)→加糖→均质(68～72℃，二级均质1.5×104kPa/5×103kPa)→接种(0.03%～0.05%)→发酵(40～42℃，4～6h)→冷却并搅拌(25℃)→灌装→后发酵(4℃)→成品。

实验用的牛、羊乳酸乳均在100mL的质构仪测定量杯中制备，测试前样品质构良好，未发生变化，且每个测定的发酵时间点均取平行的10杯样品(n=10)。

1.3.3 酸乳质构指标测定方式

前发酵阶段(0～4h)分别测定牛、羊酸乳的质构特性指标。后发酵阶段(4～48h)分别测定凝固型牛、羊酸乳，搅拌型牛、羊酸乳在发酵4、8、12、24、36、48h的质构特性指标作比较。

1.4 数据处理方法

采用英国TA.XTplus物性测试仪Texture Exponent 32自动分析数据软件处理分析，结果用

x

±s表示，应用DPS软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 牛、羊乳原料乳质构特性

表 1 牛、羊乳质构学特性比较

Table 1 Comparison of the texture properties of cow and goat milk (n=10，T=15 ℃)

注：同列字母相同表示t检验无显著性差异(P＞0.05)。

从感应到1.0g力开始，探头穿过受试样品30mm的深度，然后返回到起点，结果如表1所示，牛、羊乳原料乳4个物性指标比较接近，均无显著性差异(P＞0.05)。硬度、黏聚性、黏性指数等指标比较，牛乳略大于羊乳；稠度比较，羊乳略大于牛乳。表明牛、羊乳发酵前从物性学上几乎没有差异，质构状态接近，均为乳白色胶体状态。

2.2 前发酵阶段(0～4h)牛、羊乳酸乳的质构特性指标变化

图 2 牛、羊酸乳发酵过程中硬度(a)、稠度(b)、黏聚性(c)和

黏性指数(d)变化

Fig.2 Changes in the texture properties of set yoghurts made from cow or goat milk during pre-fermentation

由图2可知，前发酵阶段0～4h牛、羊酸乳随发酵时间延长，4项质构指标均在快速变化，都呈现增加的趋势，与酸乳产酸趋势一致，但牛酸乳的4项指标都从1h后开始增加迅速，而羊酸乳只是在3～4h表现出快速增加，且牛酸乳的指标均高于羊酸乳，与Farnsworth等[15]研究结论一致。

因为从表2可知，牛、羊乳之间的质构指标差异不大，所以在0～1h初始发酵阶段，牛、羊酸乳4项指标都表现出差异不大，但是牛酸乳在1h后，其各项指标表现出快速增加的趋势，原因在于原料乳在发酵剂作用下乳糖发酵产酸，酪蛋白变性，而牛、羊酸乳中总蛋白质的含量与蛋白质构型不同，且总固形物含量的不同[16]，并且羊乳相对于牛乳含有较低的αs1酪蛋白，所以对其质构指标会有一定影响[17]。4项指标中，牛、羊酸乳各自的黏聚性之间差异不显著(P＞0.05)，其他3项指标牛、羊酸乳之间差异显著(P＜0.05)。

图2反映出牛酸乳凝乳较快，凝乳的凝胶强度在前发酵结束时就已经达较高程度，且高于羊酸乳相应指标，除了已知的蛋白质及总固形物(TS)的影响外，还与稳定剂的添加量有关[18](本实验均未添加稳定剂)。在实际生产中，由于羊酸乳在发酵中较难凝乳，也可考虑选择添加适当的稳定剂，以改善羊酸乳的质构性质。

2.3 后发酵及冷藏阶段(4～48h)凝固型牛、羊酸乳质构特性指标变化

图3显示了后发酵及冷藏阶段4～48h，凝固型牛、羊酸乳随发酵时间延长，其4项质构指标的变化，在后发酵阶段，牛、羊酸乳的4项指标都呈现缓慢增加的趋势，其中牛酸乳的黏聚性和黏性指数指标在12h后表现出降低趋势，但仍然表现出牛酸乳的指标均高于羊酸乳。

图 3 凝固型牛、羊酸乳后发酵及冷藏阶段硬度(a)、稠度(b)、

黏聚性(c)和黏性指数(d)的变化

Fig.3 Changes in the texture properties of set yoghurts made from cow or goat milk during post-fermentation and cold storage

由图3c可知，牛酸乳的黏聚性在12h后出现降低，其原因可能与牛酸乳本身形成的凝胶结构有关，可能随着后发酵的进行，进一步产酸，其凝胶结构变得脆弱，酸奶内部的黏合力就会降低，导致其黏聚性指标降低。由图3d可知，牛酸乳的黏性指数在12h后也出现了降低，其原因除了与牛酸乳本身的凝胶结构有关外，还可能与发酵菌种[19]有关，菌种产黏能力降低，导致其对返回探头的黏着力减小，在实验中发现，牛酸乳质构特性测定探头回程时，观察其凝胶结构比较松散，黏性较差。

羊酸乳在后发酵阶段4项指标均缓慢增加，但波动不大，说明羊酸乳的凝胶较稳定，在实验中观察探头回程时，发现羊酸乳的凝胶结构比较细腻，与牛、羊乳酸乳感官评判结果相吻合。

2.4 后发酵及冷藏阶段(4～48h)搅拌型牛、羊酸乳质构特性指标变化

图4反映了后发酵及冷藏阶段4～48h，搅拌型牛、羊酸乳随发酵时间延长，其4项质构指标的变化。在后发酵阶段，牛、羊酸乳的4项指标基本都呈现缓慢增加的趋势，其中羊酸乳的黏性指数在12～24h呈现降低趋势，且搅拌型羊酸乳的各指标基本均高于搅拌型牛酸乳。这与搅拌型酸乳的生产过程关系很大，破乳时搅拌作用造成的牛酸乳的质构指标低的原因一方面可能是因为牛酸乳的硬度大，黏聚性稍小，表现出较强的脆性，导致凝胶结构在搅拌作用下较容易被破坏，且较难快速恢复，而羊酸乳中因为酪蛋白颗粒小，所以形成的凝胶更细腻，在破坏后又可以很快的恢复到原来的状态；另一方面可能还与发酵剂菌种有关，在后发酵阶段，受牛、羊乳本身组成差异的影响产黏菌种更适合于在羊乳体系中增菌繁殖，因此会造成搅拌型羊酸乳的质构指标高于牛酸乳。

图 4 搅拌型牛、羊酸乳后发酵及冷藏阶段硬度(a)、稠度(b)、

黏聚性(c)、黏性指数(d)的变化

Fig.4 Changes in the texture properties of stirred yoghurts made from cow or goat milk during post-fermentation and cold storage

3 讨 论

本研究对凝固型、搅拌型牛、羊乳原味酸乳质构学特性采用TA.XTplus物性测试仪进行分析比较，量化比较牛羊酸乳随发酵时间变化的硬度、稠度、黏聚性、黏性指数等物性指标。综合以上实验结果，前发酵阶段牛酸乳的4项物性指标增加均大于羊酸乳，因为牛、羊酸乳中总蛋白质的含量跟构型不同，还有总固形物含量(TS)存在差异，一般牛乳的TS高于羊乳，并且羊乳相对于牛乳含有较低的αs1酪蛋白。搅拌型牛、羊酸乳间比较，牛酸乳4项物性指标均略小于羊酸乳，各指标间无显著差异(P＞0.05)，主要原因有搅拌作用对凝胶的破坏及破坏恢复度，可能还有发酵剂的影响。

实验中有可能造成酸乳质构指标差异的原因分析：1)乳的类型不同，牛乳、羊乳本身固形物含量、蛋白质组成、脂肪酸组成等就存在差异；2)质构测试条件差异，如测试参数设定，测试探头大小选择；3)发酵剂的影响，有一些产黏的菌种制作出的酸乳质构指标相对比较高，比如嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的比例会影响产酸、产黏性能；4)稳定剂的添加量影响也很大。

本研究尝试性通过量化指标表达酸乳的质构特性，较以往只能用的感官评定更加客观真实准确，有效避免了人为喜好差异和误差，清晰地反映了随发酵时间变化的牛、羊酸乳的凝胶变化规律，为人们控制加工制作过程，改进加工工艺，生产出更高质量的牛、羊酸乳提供了一定的技术参考。

目前对酸乳品质的评判方法大都只是单一的，本研究也只是从质构特性方面反映了牛、羊酸乳在发酵过程中的变化规律，若要综合评价酸乳品质，则需综合运用酸乳评价的新方法，在以后的研究中，可应用质构仪结合电子鼻和电子舌，能较为全面地评价酸乳品质，当然还需加上人工感官评价，以获得仪器与人工评价的综合评价结果，力求科学客观。

4 结 论

凝固型牛、羊乳酸乳比较，前发酵阶段(0～4h)牛酸乳4项物性指标均大于羊酸乳；随着发酵时间的延长，后发酵及冷藏阶段亦表现出同样的规律，且各指标间差异显著(P＜0.05)；搅拌型牛、羊乳酸乳比较，牛酸乳4项物性指标均小于羊酸乳，各指标间无显著差异(P＞0.05)。因此，发酵过程中，凝固型牛酸乳的质构指标大于羊酸乳，而搅拌型羊酸乳的质构指标大于牛酸乳。

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