粘度对超高温灭菌奶中脂肪球上浮的影响

发布日期:2015-01-20 11:10:43

粘度

基于物理反射模型的背反射光检测技术研究不同瓜尔胶添加量对超高温灭菌乳体系粘度及乳 脂肪球的稳定性。以0.02%添加量(w/w)的K-卡拉胶作为乳蛋白稳定剂,蔗糖酯SE-15、羟基化改性大 豆磷脂及分子蒸馏单甘酯按一定比例进行复配并以0.1%(w/w)进行添加以稳定乳脂肪,在此基础上分 别添加0%、0.02%、0.03%、0.04%的瓜尔肢以增加超高温灭菌乳的粘度。分别测定了样品的粘度及顶部 脂肪球的迁移动力学并比较4者之间的稳定动力学。实验结果表明,随着瓜尔胶添加量的增加,样品粘 度亦随之增加,顶部的脂肪浮油速率呈降低趋势,瓜尔肢添加量为0.03%时样品的稳定性达到最大值。 因此,增加粘度可以抑制乳脂肪球上浮速率、增加产品的稳定性。

超高温灭菌处理使得灭菌乳体系中的微生 物数量达到商业无菌水平,因此,微生物腐败引 起的产品变质不是其货架期的限制因素。牛乳 体系一般是由蛋白质、脂肪、糖类等营养物质组 成,是一种客观不稳定的分散体系。超高温处理 使得蛋白质和脂质体的结构较生奶发生变化,脂 肪球随着时间的推移发生聚集并产生浮油,蛋白 质球会发生沉淀。目前,超高温灭菌乳的保质期到8个月时其组织状态一般都不甚理想,因 此,超高温灭菌乳的稳定性是其货架期的最主要 限制因素' 要解决此问题,需加人配比恰当且适 量的乳化剂、增稠剂等以使产品稳定。K-卡拉胶 可与乳酪蛋白起络合反应并形成稳定的弱凝胶 网络体系,起到悬浮和稳定乳蛋白的作用3前期 试验结果表明,添加0.02%的K-卡拉胶即可很好 地稳定超髙温灭菌乳中的蛋白质。然而,乳脂肪 在观察期内的稳定性较差,容易发生脂肪聚集及 浮油现象。牛乳属于典型的水包油(0/W)体系,选 择合适的乳化剂是决定其货架期的关键因素。乳 化效果良好的乳化剂可以抑制乳脂肪球的聚集, 但是,由于乳脂肪球的密度小于乳介质的密度, 不可避免存在上浮现象。为了抑制乳脂肪球的上 浮,根据Stock’s定律I可以从两方面角度人手。 一方面,增加体系的粘度,另一方面则可从增加 乳脂肪的密度。本文主要从粘度角度抑制超高温 灭菌乳脂肪球的上浮速率,增加其稳定性。
瓜尔胶为大分子天然亲水胶体,主要由半乳糖 和甘露糖聚合为食品而成,属于天然半乳甘露聚 糖,一种天然的增稠剂。对超高温牛乳的稳定效 果考察,主要以观察法和离心法为主,这两种方 法检测精度不够精确、只能定性但不能定量评价 其对超高温牛乳体系的稳定效果M。
由于添加0.02%(w/w)的K-卡拉胶即可很好 地稳定超高温灭菌乳中的蛋白质,鹿糖酯SE-15、 分子蒸馏单甘酯及羟基化改性大豆磷脂这3种 乳化剂按一定的地比例可以很好地稳定乳脂肪 球,防止脂肪球的聚集,乳化剂总的添加量为 0.1%。因此,本文重点研究对粘度对乳脂肪球上 浮速率及超高温灭菌乳稳定性的影响,瓜尔胶的 添加量分别为 0.02%、0.03%、0.04%( w/w)。
将1.0 kg的生鲜牛奶加热至75-80弋,利用 高速组织分散机分别将1.2 g的K-卡拉胶和6.0 g的乳化剂以及瓜尔胶(依据添加量分别选择1.2 g、1.8 g和2.4 g)溶解于牛奶中,8000 r/tnin搅拌10 min,与5.0 kg的生鲜牛奶混合后搅拌5 min,将其 加热至(65±2)弋后经2级均质(1级均质压力5 MPa,2级均质压力15 MPa),经超高温瞬时灭菌 (137丈,34 s)后灌装,样品以备后续实验使用。
待测样品装在一个圆柱形的玻璃测试室中。 仪器采用脉冲近红外光源U=880 nm)两个同步 光学探测器分别探测透过样品的透射光和背散 光(偏离人射光135°处),采用扫描模式进行测 量,以样品测试室底部为坐标的0点,光学探测 头从低于样品测试室底部的-2 mm处起沿样品 测试室向上扫描,最大高度为55 mm,每40 (jun 高度采集一次透射光和背散射光数据。透射光和 背散射光强度以%表示,其含义是相对标准样品 (Latex suspension:0.3 fim-10% Silicone oil)的 光通量的百分比。对于透明体系,选取透射光的 透过率(T, %)为指标,不透明体系则选取背散射 光的散射率(0S, %)为指标,牛奶属于不透明体 系,其稳定性评价指标为6S。扫描曲线给出了不 同扫描时间透射光和背散射光随样品高度的变 化关系。以样品初始SS为对照,不同观察时间的 BS与之的差值(BP变化率4BS)反映其体系的变 化,从而放大了样品在测定时间内微观特征变化。
测试样品的添加量为20.0 mL,样品在样品测试 室中所占高度约为45.0 mm。采用多次扫描模式进 行测量,设定每个样品的扫描时间为12 h,扫描间隔 为20 min。牛奶体系具有热力学不稳定性的特性, 温度越髙布朗运动越剧烈,能加速观察其体系的不 稳定性,因此,设定样品室的温度为35 1.S数据分析与处理
利用Turbiscan Lab稳定分析仪的TLAb EXPERT 1.23软件采集数据并用Turbiscan Easysaft软件进行数据分析。稳定动力学参数越 小代表体系越稳定。
前期的研究结果表明,超高温灭菌乳体系组 织状态的变化分为4个变化并发生在样品的不 同的部位,即底部沉淀层、底部澄清层、脂肪聚集 层及顶部浮油层,其中顶部浮油的速率可以反映 整个体系脂肪颗粒的上浮速率。因此,利用稳定 分析仪所采集的数据,以时间为自变量、不同时 间背反射光的强度在扫描高度上随时间的变化 为因变量,分别研究对样品顶部的脂肪上浮速率 进行了测定。
对照组稳定动力学参数分别为 0.74,与瓜尔胶添加组0.02%、0.03%、0.04%。因此 添加瓜尔胶可以显著地体系的稳定动力学参数, 提高体系的稳定性,但是,样品的稳定性并不是 随着瓜尔胶添加量的增加呈正相关,而是在瓜尔 胶添加量为0.03%达到最大,此后呈降低趋势。因 此,为了降低超高温灭菌乳体系脂肪的上浮速率, 提高其体系稳定性,瓜尔胶的添加量选择0.03%。
基于物理反射模型的背反射光检测技术可 精确测定超高温灭菌乳体系的稳定性。由于乳脂 肪小于乳介质的密度,不可避免存在上浮现象。 为抑制乳脂肪球的上浮,根据Stock’s定律,增加 体系的粘度是有效手段之一。瓜尔胶作为一种高 效的水溶性增稠剂,其添加量对粘度影响显著。 本文发现瓜尔胶的添加量显著地影响超高温灭 菌乳脂肪球的上浮速率、体系的稳定动力学参数 以及感官评定中的挂杯和口感指标,瓜尔胶添加 量为0.03%时,其脂肪上浮速率可以达到最小值 0.08 mm/h,稳定动力学参数亦达到最小值0.46, 感官评定指标中的挂杯及口感指标达到最佳值。