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乳铁蛋白在酸奶中的应用研究2023-10-25

酸奶最初是由北方的游牧民族在保存鲜奶的过程中,鲜奶经过自然发酵而得来,随后慢慢发展至今。酸奶因含有丰富的益生菌和蛋白质,口感细腻且易于消化,为广大消费者所喜爱。此外酸奶具有促进肠蠕动和胃液分泌,降低胆固醇、缓解乳糖不耐、促进钙的吸收等作用。

乳铁蛋白是一种由约690个氨基酸组成的铁结合糖蛋白,分子质量约为80 k Da,自然条件下颜色为淡红色。其不但可以促进机体对于铁的吸收与利用,从而改善贫血,还可以通过竞争铁的方式来抑制多种病毒、真菌的生长繁殖。此外乳铁蛋白还有免疫调节、抗炎、抗菌、抗肿瘤、促进骨骼的生长等多重生物学功能。另有研究表明,乳铁蛋白可作为营养补充剂,预防以及辅助治疗新型冠状病毒。乳铁蛋白原被收录在GB2760中,后又被列入GB14880,认定为食品营养强化剂,在婴幼儿奶粉中,为了使奶粉的营养成分更加接近于母乳、更好满足婴幼儿需求,奶粉生产厂家会使用乳铁蛋白来强化奶粉中的营养成分(添加量≤1.0 g/kg),这是目前乳铁蛋白应用最为广泛的领域。相比之下,乳铁蛋白酸奶的品类及相关研究较为有限,研究内容也有待进一步深化。

乳铁蛋白本身具有热不稳定性等特性,酸奶加工工艺对其影响尚不明确。本实验根据国标规定乳铁蛋白作为营养强化剂的范围及用量,及其自身特性,通过改变酸奶制备工艺条件和乳铁蛋白添加量及添加方式,探究乳铁蛋白对酸奶品质特性的影响,并对成品乳铁蛋白酸奶进行储藏期实验,确定其货架期,为乳铁蛋白在酸奶中的应用提供一定的技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

全脂乳粉;白砂糖;果胶;发酵剂;天然牛乳铁蛋白Hilmar1000;乳铁蛋白酶联免疫检测试剂盒。

1.1.2 仪器与设备

电子分析天平;电热恒温水浴锅;离心机;电子天平:高压均质机;数显黏度计;p H计;多功能酶标仪;涡旋混合器;稳定性分析仪。

1.2 实验方法

1.2.1 乳铁蛋白酸奶的制备

全脂乳粉、白砂糖→复原乳→加入果胶混合→预热(55℃)→均质(20 MPa)→85℃杀菌10min→冷却至42℃→接种→发酵→4℃冷却后熟24 h→破乳

1.2.2 单因素试验

1.2.2. 1 发酵条件的选择

在8%白砂糖,接种时加入0.03%乳铁蛋白,使用0.004%YF-L 904发酵剂的条件下,分别于30℃12 h、42℃6 h下进行发酵,探究发酵条件对乳铁蛋白酸奶品质的影响。

1.2.2. 2 发酵剂种类的选择

在8%白砂糖,接种时加入0.03%乳铁蛋白,42℃6 h下进行发酵的条件下,分别加入0.004%YF-L 904发酵剂以及YO-MIX 863发酵剂,探究发酵剂种类对乳铁蛋白酸奶品质的影响。

1.2.2. 3 糖添加量的选择

在接种时加入0.03%乳铁蛋白,使用0.004%发酵剂,42℃6 h下进行发酵的条件下,分别添加6%、8%、10%白砂糖,探究糖添加量对乳铁蛋白酸奶品质的影响。

1.2.2. 4 乳铁蛋白添加量的选择

在8%白砂糖,使用0.004% 904发酵剂,42℃6 h下进行发酵的条件下,在接种时分别添加0%、0.03%、0.05%乳铁蛋白,探究乳铁蛋白添加量对乳铁蛋白酸奶品质的影响。

1.2.2. 5 乳铁蛋白添加阶段的选择

在8%白砂糖,0.03%乳铁蛋白,使用0.004%发酵剂,42℃6 h下进行发酵的条件下,分别在杀菌前、接种时、发酵后加入0.03%乳铁蛋白,探究不同加工阶段添加乳铁蛋白对乳铁蛋白酸奶品质的影响。

1.3 指标测定

1.3.1 p H

将待测酸奶搅拌均匀,室温下使用p H计进行测定。

1.3.2 黏度

将破乳后的酸奶置于室温下,采用旋转黏度计进行测定。测定时使用3号转子,转速设置为12 r/min。

1.3.3 持水力

取3 g破乳后的酸奶置于5 m L离心管中,在4200 r/min下离心15 min,弃去上清液,称取其剩余质量。持水力计算公式:

Figure 5 Effects of lactoferrin adding time on stability of lactoferrin yogurt

2.2 乳铁蛋白酸奶在储存期间的品质变化

2.2.1 p H、乳铁蛋白含量的变化

酸奶在储存期的品质变化,决定了产品的货架期。作为衡量酸奶优劣的一个重要指标,储存期的品质变化一定程度上也影响了消费者的购买欲望。p H会影响酸奶的口感以及滋味,乳铁蛋白含量直接决定乳铁蛋白酸奶的饮用价值。如图6所示,乳铁蛋白酸奶在储存期的p H整体呈下降趋势,从4.34下降到了最终的4.10。其中0~7 d大幅下降,这是由于保加利亚乳杆菌利用酸奶中剩余乳糖继续产酸,使得酸奶发生一定程度后酸化。7~14 d乳酸菌利用乳糖持续产生乳酸,但由于酸奶中大部分营养成分已被消耗,导致酸奶p H的下降速率放缓。0~14 d随着p H的下降,乳铁蛋白的二级结构发生改变,α-螺旋以及无规则卷曲结构增多,乳铁蛋白含量呈缓慢下降趋势。14~28 d中p H无明显变化,仅在4.08~4.10之间小范围波动,此时乳酸菌发酵可能已达到阈值。但乳铁蛋白含量发生大幅减少,这可能是由于乳铁蛋白受到微生物繁殖或其代谢产物的干扰和抑制,导致其含量减少。

  

Figure 7 Changes of viscosity and water holding capacity in lactoferrin yogurt during storage period

3 结论

本试验确定了乳铁蛋白酸奶的生产工艺及配方,试验结果表明当糖添加量为8%,使用0.004%YF-L 904发酵剂,在接种时添加0.03%乳铁蛋白,于42℃下发酵6 h所得乳铁蛋白酸奶口感细腻爽滑、酸甜适中,品质最佳。对最优配方及生产工艺生产得到的乳铁蛋白酸奶进行储存期品质变化观察,发现乳铁蛋白酸奶在0~14 d可以保持良好的品质,14~28 d酸奶各项指标变化明显,品质发生劣化。因此建议将乳铁蛋白酸奶的货架期设置为14 d。在酸奶中添加生物学功能众多的乳铁蛋白,可以赋予酸奶更高的饮用价值,满足消费者对于功能性酸奶的需求,拥有较好的市场前景。