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浅析乳酸菌乳饮料的分层:

上一篇 / 下一篇 2007-04-01 22:22:42

浅析乳酸菌乳饮料的分层:

发酵型的酸性含乳饮料在国内通常称为“乳酸菌饮料”或“酸奶饮料”。发酵型的酸性含乳饮料为：通常以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果蔬汁或糖类为原料，添加或不添食品添加剂与辅料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂培养发酵，然后经稀释而制成的活性（非杀菌型）或非活性（杀菌型）的饮料。

目前，市场上乳酸菌饮料的产品种类越来越多，它以清凉爽口、稀稠适中，有的配以各种果蔬汁，使营养更全面而倍受消费者的青睐。当含奶量足够高时的乳酸菌饮料即被称为“乳酸菌乳饮料”，而产品做到酸奶含量70%以上时，在保质期内就很容易出现沉淀分层、口感稀薄、有沙砾感等现象，而失去商业价值。

下面我们来分析一下造成此现象的原因，并提供相应的解决办法。

原因：

1、发酵过程控制不好，所产生的酪蛋白颗粒过大或大小不均匀。

2、所用配料的水质量未达标，水质过硬。

3、原辅料的使用不适合，如：稳定剂的选择、添加量及加工工艺等。

4、选择的不合适的发酵剂，如：后酸化过重，使成品乳酸菌乳饮料的酸度难以控制。

5、混合后，未充分均质好，稳定剂未起到相应的效果。

以上几个因素中，2和5比较好控制。只要每天生产前检测一下软化水的硬度，不要超标准，酸奶与稳定剂混合后要搅拌均匀，均质前注意均质温度（在35℃—43℃间）和均质压力（18—20Mpa间），以保证稳定剂均匀地附着于酪蛋白颗粒表面，起到应有的稳定作用。下面重点讨论其他三个因素。

一、发酵过程对最终产品的影响

由于酪蛋白颗粒的大小是由发酵过程所决定，因此发酵过程控制好坏，直接影响到产品的风味、粘稠度和稳定性。在牛奶发酵过程中，乳酸菌利用原料中乳糖作为其生长增殖的能量来源，在乳酸菌增殖过程中，其中的各种酶和酸将乳糖转化成乳酸。乳酸的形成使乳清蛋白和酪蛋白复合体越来越不稳定。当体系内的PH值达到酪蛋白的等电点时（PH4.6-4.7）,酪蛋白胶粒开始聚集沉降,逐渐形成一种蛋白质网络立体结构,其中包含乳清蛋白、脂肪和水溶液部分。这种变化使原料乳变成了半固体状态的凝胶体—酸乳。

由上可见，形成凝胶状的主要是酪蛋白和变性乳清蛋白的混合物，其中又以酪蛋白凝集为主要。一般PH值降至4.6-5.3时，酪蛋白就失去稳定性，酪蛋白粒子发生凝集，分子团变大,最后形成沉淀。整个发酵过程的好坏直接影响酪蛋白颗粒的大小，而乳酸菌乳饮料与酸奶粒子直径的大小有关。中性牛乳中的酪蛋白直径为0.01-0.05μm的胶粒状态存在，酸性乳是千百万个酪蛋白的胶粒聚集成直径为0.5-5μm的粒子（称为酸乳粒子）。应严格控制该酸性乳粒子的大小，粒子越小，表面积就越大，包覆的稳定剂分子也就越多，使酸乳粒子带的负电荷也就越多，酸乳粒子间的排斥力也就越大.所以必须使酸乳粒子减小到依靠电的排斥力能使保持分散状态的那样大小.另外,适宜的酸乳粒子的大小还因产品的非脂乳固体含量而不同,根据经验,非脂乳固体在8%时,粒子直径约为1μm;在3%时,粒径约为0.5μm.所以说发酵过程的好坏直接影响到乳酸菌乳饮料的风味、黏度和稳定性。

二、发酵剂对成品酸奶的影响

现在很多菌种厂家建议使用直投式且黏度较低、酸度上升较快的菌种，而生产乳酸菌乳饮料。如果酸奶能达到预期酸度（一般90°T左右），使成品不调酸或尽量少调酸，对产品口味是很有好处的。所以我在试验初期也根据厂家的建议，使用相应的菌种，但结果并不理想。

经研究发现，酸奶菌种一般含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，它们在共生中共存，形成酸奶理想特性，如PH值、风味、香味和稠度。大多数酸奶是球菌和杆菌的比例为1：1或2：1，杆菌永远不允许占优势。因为，杆菌分解蛋白质的活性强，产酸能力也强，使酸奶酸度上升过快，牛乳中的结合水就会减少，蛋白质粒子凝集过快，造成酸奶的组织结构粗糙，颗粒大小不均匀。

另外，菌种厂家还建议酸奶要冷却至20℃以下再破碎凝乳，而生产上在不搅拌的情况下，短时间内使酸奶降至20℃是不可能的，且这种菌种的后酸化都较强，温度下来时酸奶酸度已很高了，甚至出现严重的乳清析出；如果热搅拌，则使本来黏度就低的酸奶组织状态受到破坏，因为这种状态下的酸奶蛋白质纤维结构较脆弱，凝固体不结实，很容易出现乳清分离和结构粗糙现象，甚至均质也做不到均匀、细腻了，这样作成的乳酸菌乳饮料，即使稳定剂选择的很好，酪蛋白颗粒间的反应力小于稳定剂粒子间的引力和重力，放置时间稍长，就会重新凝集，形成沉淀、分层。而且成品乳酸菌乳饮料过快的后酸化，使本来平衡稳定的体系逐渐驱于不稳定，出现分层现象。

解决此现象的方法，可改用产粘中等，甚至黏稠度较高的菌种，至发酵终点时进行热搅拌，只在搅拌强度适中，组织状态仍然良好，与稳定剂混合，再经均质工艺，保证稳定剂均匀分布于整个体系，且将蛋白质的负电荷包围起来，使之成为稳定的胶体分散系；另外这种菌种后酸化弱，成品在保质期内酸度不会上升过快（一般以保质期2-6℃21天计算，酸度仅上升5.5-10°T）,即可得到稳定性好的产品.但此时又有一个问题困扰着生产厂家,那就是:这类菌种大都产酸不强,为了达到预期的酸度往往要经过长时间发酵,造成人力、物力的过多损耗及成品酸奶口味的下降（长时间发酵可形成很强的蒸煮味）。

所以建议：

1、将菌种活化，传一代（不可传代过多，否则，易造成球、杆菌比例失调，很难控制好终点酸度）来缩短发酵时间。

2、可用少量调酸来使乳酸菌乳饮料来达到我们设置的酸度，调酸时要注意调酸温度、搅拌速度、酸液浓度，并按比例添加一些缓冲剂，如柠檬酸钠，因为，尽管调酸量少，如果不注意以上因素，同样会对终端产品的稳定性造成不良影响。

3、当产品到达我们设置的酸度，即糖酸比适中时，可适量添加乳酸链球菌素来抑制成品的后酸化（乳酸链球菌素的量也不可过多，否则会影响乳酸菌的活菌数，使产品在营养上打折扣）。

三、稳定剂的作用

乳蛋白的等电点为PH值4.6-5.2间，在这个范围内乳蛋白会凝集沉淀，而乳酸菌乳饮料酸味和风味感良好的范围是PH值4.5-4.8，正好在等电点左右，这会使产品很容易发生蛋白质变性，引起沉淀。所以生产厂家通常以添加稳定剂来解决，用于酸奶和乳酸菌乳饮料的稳定剂，大都是一些耐酸的，而且要在冷水是可溶又能耐热的亲水胶体，它们能与乳很好结合（乳中含有87%-89%的水份），来增加其稳定性。但使用稳定剂必须注意它们的添加量，如果采用借助静电力实现稳定化的稳定剂时，过高添加量反倒会使黏度下降。

根据静电作用学说：在等电点以下，酪蛋白颗粒带正电荷，如果带负电荷的稳定剂附着在这种酪蛋白粒子上，粒子正电荷就减少，所以粒子间的排斥力也就减小，黏度就增大，如果再继续添加稳定剂，则粒子表面上的负电荷反会增加，于是粒子间的排斥力又增加，所以黏度下降。那么要保持乳酸菌乳饮料的长期稳定的组织状态，必须添加适量的稳定剂，以便使酪蛋白粒子间的反应力超过粒子间的引力和重力，达到防止乳蛋白的沉淀，调整成品黏度、防止乳清分离、改善组织状态、防止沉淀和分层的作用。

一般常用的稳定剂是为果胶，它能覆盖住酪蛋白等粒子表面，使粒子均带负电荷，相互排斥；而且当存在钙、镁等二价金属离子时，由于在果胶的羧基之间形成交联，故可不受PH值影响，从而稳定整个体系。但考虑到果胶的成本过高，商家往往采用果胶与其他稳定剂的复合物，也能起到同样的效果，仅口感上比纯果胶的稍差一点。另外，值得一提的还有耐酸的羧甲基纤维素钠（CMC），它在酪蛋白等电点附近，借助少量的静电作用与酪蛋白结合形成被膜，使蛋白质不能凝聚而可保持稳定，因此，CMC使用的地方也较为广泛。在使用这些稳定剂时，要注意根据厂家提供的化料时间、温度、水合时间、均质温度、压力等，以便稳定剂发挥最佳稳定效果。

此外，做酸奶的原料奶必须通过90-95℃，5min的热处理，使乳清蛋白变性70-80%，尤其是主要的乳清蛋白、乳球蛋白会与k-酪蛋白相互作用，使酸奶成为一个稳定的凝固体；同时有必要对原料奶的蛋白质和乳固体含量进行标准化，这样可使最终成品在组织状态及风味上均得到良好保障。

四、总结

以上结果经实验室反复试验，又用于生产，均达到理想效果。所以说成品酸奶质量是制作乳酸菌乳饮料的核心，而稳定剂的使用是沉淀与分层的关键，只有把这些因素控制好（一些具体参数，应由生产厂家结合自己的原料奶、水质等进行实地应用），才能生产出稳定性及风味俱佳的乳酸菌乳饮料，同时也会为厂家带来可观的效益。
一般调配型酸奶配方为：奶粉＋白糖＋稳定剂＋酸味剂＋香味剂调配而成；
工艺：原料溶解、混合→调酸→均质→调香→灌装→灭菌→成品；
经过以上配方和工艺生产的产品保质期一般只有一个月左右，超过一个月以后就会产生分层或沉淀等现象。

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