低乳糖酸奶的研制 [复制链接]

  奶是迄今为止人们从自然界中所获得的最接近完美的一种食物，它不仅能够提供肌体及大脑生长发育所需要的优质动物蛋白质、乳脂肪和维生素等，而且还是人体补钙的最佳选择。然而国内外大量的临床调查结果显示，由于种族、气候以及遗传等诸多因素的影响，会导致相当一部分人的体内缺乏乳糖酶，这样就会使牛奶中所特有的乳糖不能在小肠中消化和吸收而直接进入大肠，并在大肠菌丛的作用下引起发酵和水解，造成肠管内水和二氧化碳等气体的大量积累，并刺激肠黏膜，致使人体出现诸如腹胀、肠鸣、气多、肠痉挛以及腹泻等一系列乳糖不耐症状。有鉴于此，我们在进行低乳糖牛奶研究与开发的基础上，采用先进的酶解技术和现代酸奶生产技术，成功地开发出一种低乳糖酸牛奶。该产品除保留酸奶的丰富营养和多种保健功能外，其乳糖的水解率高达70%以上，既适合患有乳糖不耐症的这类特殊人群饮用，也很受普通消费者的欢迎。
    1.所需原料及设备
    鲜牛奶、全脂奶粉、乳酸菌种、乳糖酶（酶活力为3000NLU/g，哈尔滨美华生物技术有限公司提供）、FA-104型电子分析天平、NDJ-1型数字式黏度计、PHS-2C型数字式酸度计，以及配料缸、均质机、灌装机等酸奶生产成套设备。
    2.工艺流程与配方
    （1）工艺流程 牛奶验收→离心净乳→标准化→巴氏杀菌（85℃，15s）→冷却降温→加酶水解→减压脱气（65℃，210MPa）→高压均质（70℃，20MPa）→高温灭菌（120℃，15s）→冷却降温（43℃）→接种乳酸菌→灌装封口→保温发酵→入库冷藏。
    （2）配方组成 鲜牛奶96.70%，全脂奶粉 0.20%，菌种3.00%，乳糖酶0.05%（1500 NLU/L），乳化稳定剂0.05%。
    3.主要工艺条件的确定
    （1）乳糖酶添加量的确定 乳糖酶作为一种高效生物催化剂，其催化效果与其使用时的添加量有着很大的关系。在40℃的酶解温度下，选择3000 NLU/L、1500NLU/L、750NLU/L这3个浓度的添加量分别进行试验，其结果是：乳糖水解率达到 70%的酶解时间依次为2h、3h和5h。从产品的成本、卫生安全性以及生产效率等方面综合考虑，生产中所用乳糖酶的添加量应以1500NLU/L为佳。
    （2）酶解温度与时间的确定 乳糖酶的催化效果除与其添加量有关外，与酶解的温度和时间也有着很大的关系。为此，我们进行了大量的试验，其结果是：在乳糖酶的添加量为1500NLU/L的条件下，从最终产品安全角度考虑，酶解的温度和时间应选择4℃、14h；但在实际生产中，在卫生安全有保障的前提条件下，为了提高生产效率，酶解的温度和时间也可以考虑选择40℃、3h。
    （3）酶解工艺条件的确定 根据科技资料，适合乳糖酶缺乏症患者饮用的牛奶，其乳糖的水解率应在50%以上，而本产品的乳糖水解率可达70%以上。由于乳糖水解率要受到牛奶的pH值、乳糖酶的添加量、酶解的温度以及水解时间等诸多因素的影响，考虑到长时间水解会增加生产成本，降低生产效率，并有可能使牛奶受到污染而变质。因此，最终确定该产品的酶解工艺条件为：牛奶的pH值为6.6~6.8，乳糖酶的添加浓度为1500NLU/L，水解的温度和时间为4℃、14h或者40t、3h。
    （4）加工条件对产品褐变的影响 在实验室测试和车间的试制过程中发现，酶解后的低乳糖牛奶经过85℃、30min或者95℃、15min的传统杀菌工艺处理后，其褐变的程度要比普通牛奶严重得多。这主要是与在高温的加工条件下，乳蛋白质中的氨基与还原性的葡萄糖和半乳糖中的羰基发生梅拉德反应，以及牛奶中微量的游离态铁与部分梅拉德反应的中间产物发生化学反应所生成的大量的褐色物质有关。另外，酶解过程中由于搅拌所混入的氧气以及原料奶中残存的微量尿素等成分也都会加重产品的褐变程度。解决的办法是：①原料奶中不能含有尿素，pH值必须控制在6.6~6.8之间；②酶解过程中应采用间歇式搅拌工艺，酶解后的半成品必须经过减压脱气处理，以便除去其中的自由氧；③采取120℃、15s的高温瞬时杀菌工艺，并且迅速冷却至43℃。试制结果表明，通过采取以上措施，就可以明显减轻产品在加工过程中的褐变程度，甚至消除褐变。
    （5）发酵工艺条件的确定 采用最佳酶解工艺条件对原料奶进行预先水解，再选定对酸奶品质有明显影响的主要因素如：球杆菌种的比例、接种量、发酵温度和发酵时间等作为试验因素，进行四因素三水平正交优化试验，通过感官综合评定，最终所确定的低乳糖酸奶的最佳发酵工艺条件为：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合比例为1：1、接种量为3%、发酵温度为43℃、发酵时间为2.5h。试验中发现，在同等的发酵条件下，低乳糖酸奶产酸的速度要比普通酸奶快10%~20%。这与牛奶经过预先水解已将其中的乳糖转化成了葡萄糖和半乳糖，而葡萄糖等又可供乳酸菌直接利用有关。低乳糖酸奶产酸速度快这一点可以有效缩短发酵时间。
    （6）酶解工艺对产品感官性能的影响 经比较发现，低乳糖酸奶较普通酸奶的口感更加酸甜爽口，其原因是：牛奶经过乳糖酶水解后产生葡萄糖和半乳糖等，使得牛奶的甜度增强。从理论计算和实际品尝的结果来看，乳糖水解率在70%以上时所生产的酸奶与用质量分数为5%的白砂糖所生产的调味酸奶的甜度相当。另外，通过对比试验还发现，低乳糖酸奶较普通酸奶的凝固性能好，这主要是与低乳糖酸奶的黏度（11.29PaS）较普通酸奶的黏度（6.35PaS）明显增大有着很直接的关系。
    （7）产品保质期的确定 低乳糖酸奶做成后，即刻放入4℃~6℃的冰箱内冷藏，每隔5天测一次酸度，并对其作感官综合评定。在前25天时，样品的组织状态良好，滋味和气味正常；但在第30天时，样品的组织状态虽然正常，酸度却明显升高，并且已出现有轻微的异味，这说明样品已遭受细菌的污染，杂菌开始生长。而对照组的普通酸奶在贮存第15天后就产生异味。由此可见，低乳糖酸奶在4℃~6℃的冷藏条件下，保质期可长达2 5天之久；而在相同的贮存条件下，普通酸奶的保质期却只有1 5天。这主要是因为在低乳糖酸奶中乳酸菌的数量（4.5×10E8cfu/mL）明显高于普通酸奶中的乳酸菌数量（1.2×10E8cfu/mL），能够有效抑制杂菌的生长和繁殖，从而延长了产品的保质期。
    4.产品质量指标
    （1）感官指标 低乳糖酸奶呈均匀一致的乳白色或者略带微黄色，表面光滑，凝固如玉，无气泡、无龟裂、无杂质，组织细腻均匀，无粗颗粒，允许有少量乳清析出，具有发酵酸牛奶所特有的滋味和气味。
    （2）理化指标 乳脂肪不小于3A%，蛋白质不小于2.9%，非脂乳固体不小于8.1%，水解率不小于70%，乳糖不大于1.2%，酸度不小于70°T。
    （3）微生物指标 乳酸菌不小于1×10E6cfu/mL，大肠菌群不大于90MPN/100mL，致病菌不得检出。
    5.结论
    （1）低乳糖酸奶的最佳生产工艺条件为：乳糖酶的添加量为1500NLU/L，酶解的温度和时间为 4℃、14h或者40℃、3h，接种量为3%，发酵温度和时间为43℃、2.5h，在4℃~6℃条件下的贮存时间为25天。
    （2）采用该工艺和配方所生产的低乳糖酸奶，不但营养全面、酸甜适口、风味纯正，而且各种营养成分的吸收利用率较高，可以满足人体生长发育的需要。
    （3）本产品的研制开发，丰富了我国液态乳制品的品种，既可供乳糖不耐症这一类特殊的人群饮用，也可供一般消费者饮用。         

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