馮曉涵,莊柯瑾,田 芳,毛穎異,陳 磊,趙艷榮,關(guān) 巖,*,姜毓君,*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150030;2.雅培營(yíng)養(yǎng)品上海研發(fā)中心,上海 200233)

牛奶因營(yíng)養(yǎng)含量豐富,備受公眾青睞。隨著人們生活水平的提高及乳制品行業(yè)的快速發(fā)展,消費(fèi)者對(duì)乳制品的品質(zhì)要求有所提高[1]。液態(tài)配方乳是以乳類為主要原料,適量加入維生素、礦物質(zhì)、多不飽和脂肪酸(如二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳四烯酸(AA)等)等成分制成的乳制品,從而滿足不同人群對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求。

經(jīng)超高溫滅菌處理的乳制品在室溫儲(chǔ)藏時(shí)的保質(zhì)期可達(dá)6～12個(gè)月,在無(wú)需冷藏的條件下也可進(jìn)行儲(chǔ)藏和運(yùn)輸[2]。但是,在長(zhǎng)期儲(chǔ)藏過(guò)程中易受到環(huán)境因素的影響誘發(fā)一系列物理、化學(xué)反應(yīng),使產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生改變。除化學(xué)反應(yīng)外,液態(tài)乳中物理性狀的改變對(duì)其品質(zhì)和貨架期起到至關(guān)重要的作用,這些變化主要包括顏色變化、脂肪上浮、蛋白質(zhì)沉淀和凝膠[3]。儲(chǔ)藏過(guò)程中美拉德反應(yīng)的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品顏色的變化,脂肪球的聚集促進(jìn)脂肪向上移動(dòng)浮于頂部[4]。沉淀和凝膠形成主要涉及乳中蛋白質(zhì)的聚集,當(dāng)強(qiáng)度足夠大時(shí),就會(huì)在容器底部生成沉淀,在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)化成凝膠,因此,蛋白質(zhì)分子的聚集是凝膠產(chǎn)生的第一個(gè)階段[4],同時(shí)也會(huì)使產(chǎn)品粒徑增大。凝膠的形成主要有兩個(gè)基本理論,一是酪蛋白被蛋白酶作用后發(fā)生分子重排,二是非酶作用,即物理化學(xué)變化后的蛋白質(zhì)分子重排[5]。通常黏度在短時(shí)間快速升高,意味著將形成凝膠。

Richards等[6]研究低脂UHT乳在常溫下儲(chǔ)藏120～270 d的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)pH輕微下降,色差顯著增加。Malmgren等[5]評(píng)價(jià)UHT乳在5、22、30、40 ℃下儲(chǔ)藏六個(gè)月后的物理穩(wěn)定性,結(jié)果顯示所有溫度下UHT乳都出現(xiàn)顆粒聚集和蛋白質(zhì)下沉現(xiàn)象。付莉等[7]研究發(fā)現(xiàn)液態(tài)配方乳在4～6 ℃儲(chǔ)藏時(shí)穩(wěn)定性較好。郭奇慧等[8]將UHT乳儲(chǔ)藏在25、40 ℃下,應(yīng)用脂肪粒徑預(yù)測(cè)UHT乳貨架期。如上所述,國(guó)內(nèi)外已有UHT乳儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和貨架期預(yù)測(cè)的相關(guān)研究,但是針對(duì)液態(tài)配方乳的研究還相對(duì)較少,對(duì)其在不同儲(chǔ)藏條件下各物理性狀變化全面系統(tǒng)的研究則更少。并且在已有研究中,用于貨架期預(yù)測(cè)的指標(biāo)并非篩選得到,而是研究者選定的某個(gè)指標(biāo)。

本研究將液態(tài)配方乳置于不同儲(chǔ)藏溫度下定期檢測(cè),研究長(zhǎng)期儲(chǔ)藏過(guò)程中各項(xiàng)物理指標(biāo)變化規(guī)律及儲(chǔ)藏溫度對(duì)其變化的影響,初步探討產(chǎn)生變化的原因,篩選具備貨架期預(yù)測(cè)潛力的指標(biāo)。本研究旨在分析液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期內(nèi)物理品質(zhì)變化,為產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)條件的選擇、貨架期預(yù)測(cè)模型的建立提供初步參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

液態(tài)配方乳 雅培營(yíng)養(yǎng)品上海研發(fā)中心中試樣品;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氨水、無(wú)水乙醇、石油醚、無(wú)水乙醚、濃硫酸、H2O2、0.1 mol/L鹽酸、硼酸、氫氧化鈉、95%乙醇、甲基紅、溴甲酚綠 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;凱氏定氮消化片 丹麥福斯分析儀器公司;硝酸(超純)、30%雙氧水 美國(guó)J.T.Baker公司;甲醇 美國(guó)Fisher公司;質(zhì)譜調(diào)諧液(1 μg/L) 安捷倫科技有限公司;元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(鈣、鎂、鐵、鋅、磷混合標(biāo)準(zhǔn)品)、鍺標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)溶液 o2si標(biāo)準(zhǔn)品公司。

Fisher Scientific AB150 pH計(jì)、烘箱 賽默飛世爾科技公司;Zetasizer Nano ZS納米粒度電位儀 馬爾文儀器有限公司;DV2T粘度測(cè)定儀 美國(guó)博勒飛公司;ColorFlex EZ色差儀 美國(guó)HunterLab顏色管理公司;MS304S電子天平 梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司;WNB29水浴鍋 德國(guó)美墨爾特公司;PLC-RZ6毛氏離心機(jī) 北京朋利馳科技有限公司;ER-35S數(shù)顯恒溫電加熱板 上?；厶﹥x器制造有限公司;凱氏定氮消化爐、Kjeltec 8400全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥福斯分析儀器公司;7900 ICP-MS 安捷倫科技有限公司;MARS 6微波消解爐 美國(guó)CEM公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 液態(tài)配方乳采用超高溫瞬時(shí)滅菌(140 ℃,5 s)工藝制備,制得樣品主要組成包括各宏量營(yíng)養(yǎng)素,及維生素(維生素A、維生素E、維生素C等)、礦物質(zhì)(鈣、磷、鎂、鐵、鋅等)、多不飽和脂肪酸(DHA)等微量營(yíng)養(yǎng)素。其中各宏量營(yíng)養(yǎng)素的含量為(/100 g):蛋白質(zhì)2.8 g,脂肪4.9 g,碳水化合物6.9 g。將實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)完成的液態(tài)配方乳轉(zhuǎn)入25、30、40 ℃樣品穩(wěn)定性測(cè)試儲(chǔ)藏室,在三種儲(chǔ)藏溫度下儲(chǔ)藏六個(gè)月,每間隔1個(gè)月取樣檢測(cè)。由于前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,液態(tài)配方乳在25 ℃和30 ℃儲(chǔ)藏時(shí),樣品的變化程度相近,上下層脂肪和蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯變化。為比較儲(chǔ)藏溫度對(duì)脂肪上浮和蛋白質(zhì)下沉情況的影響,上、下層脂肪和蛋白質(zhì)含量、上層粒徑、下層礦物質(zhì)含量只檢測(cè)儲(chǔ)藏溫度為25、40 ℃的樣品。用T25、T30、T40分別代表儲(chǔ)藏條件為25、30、40 ℃。

1.2.2 檢測(cè)指標(biāo)

1.2.2.1 pH 取80 mL樣品,放入轉(zhuǎn)子并置于磁力攪拌器上混和均勻,同時(shí)插入校正好的pH計(jì)進(jìn)行測(cè)量,待數(shù)值穩(wěn)定后記錄pH。

1.2.2.2 粒徑和Zeta-電位 參照Nobuhara[9]方法,取10 μL樣品用磷酸鹽緩沖溶液(0.05 mol/L NaH2PO4,0.05 mol/L Na2HPO4,pH7.0)稀釋1000倍,搖勻后使用Zetasizer Nano ZS 馬爾文納米粒度電位儀測(cè)定樣品粒徑(平均粒徑)和Zeta-電位。分散相折射率為1.330,黏度為0.8872 cP,介電常數(shù)為78.5。

1.2.2.3 黏度 取200 mL樣品倒入特制燒杯中,選擇LV-01(61)轉(zhuǎn)子,設(shè)定轉(zhuǎn)速為100 r/min,使用DV2T粘度測(cè)定儀測(cè)定液態(tài)配方乳黏度。

1.2.2.4 顏色變化 參照Fernandez[10]方法,取20 mL樣品測(cè)量CIE參數(shù)L*、a*、b*,每次測(cè)量前分別進(jìn)行儀器矯正及綠板測(cè)試。L*代表顏色亮(+)或暗(-),a*代表顏色紅(+)或綠(-),b*代表顏色黃(+)或藍(lán)(-)。結(jié)果用色差ΔE表示:

式中:ΔL*、Δa*、Δb*為每月測(cè)量值與0月測(cè)量值的差值。

1.2.2.5 上下層脂肪含量測(cè)定 樣品取出靜置48 h后,小心吸取上層及底層乳樣10 g,按照GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中第三法堿水解法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2.6 上下層蛋白質(zhì)含量測(cè)定 參照GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中第一法凱氏定氮法。取樣靜置48 h后,小心吸取上層及底層乳樣10 g于凱氏定氮消化管中,加入兩片凱氏定氮消化片,15 mL濃硫酸,5 mL H2O2,連接好排廢裝置,200 ℃消解1 h后升溫至420 ℃消解1.5 h,冷卻至室溫后于自動(dòng)凱氏定氮儀上進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2.7 下層礦物質(zhì)含量測(cè)定 參照GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》中第一法電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)。稱取0.5 g下層乳樣至于微波消解管中,加入0.5 mL鍺標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)溶液,5 mL硝酸及2 mL雙氧水,放入微波消解爐消解。樣品消解完成后,加入20 mL超純水,轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,再加入0.5 mL甲醇,最后用超純水定容至刻度線,于ICP-MS(Agilent 7900)上機(jī)分析。ICP-MS分析條件如下:頻射功率為1550 W,采樣深度為6.5 mm,載氣為氬氣,流量為0.9 L/min,稀釋氣流量為0.2 L/min,蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為0.1 r/s,清洗時(shí)間為360 s。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值,使用Excel軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表制作,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用SPSS statistic 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析及回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 液態(tài)配方乳pH變化

液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間pH變化如圖1所示,由圖1可知,液態(tài)配方乳pH隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。隨儲(chǔ)藏溫度的升高,pH下降程度逐漸增大,液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏5個(gè)月后,25、30 ℃時(shí)pH無(wú)顯著差異(p>0.05),而在40 ℃時(shí),其pH下降最快,且從第三月開(kāi)始顯著(p<0.01)低于其他兩個(gè)儲(chǔ)藏溫度的pH。這與Gaucher等[17]研究結(jié)果一致,Gaucher研究發(fā)現(xiàn)UHT乳在40 ℃下儲(chǔ)藏6個(gè)月后,pH由6.7下降到6.2,且明顯低于其它溫度,證明了儲(chǔ)藏溫度的升高加速pH下降。液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏過(guò)程中,脂肪在氧氣的作用下發(fā)生脂肪氧化反應(yīng)[11],生成游離脂肪酸、小分子有機(jī)酸等產(chǎn)物,會(huì)導(dǎo)致pH的下降。并且,有研究表明,隨儲(chǔ)藏溫度升高,氧化速率加快,游離脂肪酸等產(chǎn)物生成速率變快[12],這可能是pH在40 ℃時(shí)下降更快的原因。

圖1 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間pH變化

2.2 液態(tài)配方乳粒徑變化

液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間粒徑變化如圖2所示,樣品在25、30 ℃儲(chǔ)藏4個(gè)月內(nèi),粒徑大小基本保持穩(wěn)定,從初始277.8 nm分別增加至283.9和288.3 nm,儲(chǔ)藏6個(gè)月時(shí)粒徑迅速增大,分別增加至312.9和332.1 nm。而在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,粒徑增加至382.5 nm,極顯著高于其他兩個(gè)溫度下樣品的粒徑大小(p<0.01)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,粒徑隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而增大,同時(shí)也受到溫度的影響,這與郭奇慧等[8]的研究結(jié)果一致。由于液態(tài)配方乳屬于熱不穩(wěn)定體系,體系中分子會(huì)在布朗運(yùn)動(dòng)作用下發(fā)生碰撞合并,而溫度越高,外界提供的熱能越大,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈[13],粒子碰撞的效能及頻率增加,最后乳滴聚集,導(dǎo)致分子粒徑增大。另一方面,儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度的升高及儲(chǔ)藏過(guò)程中pH的下降也會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)膠體中磷酸鈣的溶解,并從酪蛋白膠束中解離出來(lái)。解離出來(lái)的鈣離子可以與蛋白質(zhì)絡(luò)合形成“鈣橋”,從而促進(jìn)酪蛋白隨后的聚集,使粒徑增加[14]。

圖2 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間粒徑變化

2.3 液態(tài)配方乳Zeta-電位變化

Zeta-電位是分散體系穩(wěn)定性的重要指標(biāo),Zeta-電位的絕對(duì)值越大代表分散相穩(wěn)定性越高。液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間Zeta-電位變化情況見(jiàn)圖3,由圖3可知,粒子所帶負(fù)電荷在0～6 月儲(chǔ)藏期內(nèi)呈先增加后減少的趨勢(shì),樣品在25、30 ℃儲(chǔ)藏3個(gè)月時(shí),在40 ℃儲(chǔ)藏2個(gè)月時(shí)顆粒所帶負(fù)電荷最多。Thaddao等[15]在乳液儲(chǔ)藏過(guò)程中也觀察到顆粒所帶負(fù)電荷隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增加的現(xiàn)象,并認(rèn)為脂肪氧化成生的游離脂肪酸及小分子有機(jī)酸主要分布在顆粒的油水界面上,并以COO-的形式存在于顆粒表面,使顆粒所帶負(fù)電荷增加[16]。

圖3 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間Zeta-電位變化

在儲(chǔ)藏后期,顆粒所帶負(fù)電荷逐漸減少,6個(gè)月后,樣品在40 ℃所帶負(fù)電荷為-16.5,顆粒所帶負(fù)電荷減少,分子間斥力降低,即分散相抗聚集的能力逐漸減弱[17]。推測(cè)其原因,可能是由于儲(chǔ)藏后期樣品顆粒變大,比表面積變小,顆粒表面可分布的COO-減少。Gaucher等[17]研究發(fā)現(xiàn)UHT乳在6個(gè)月儲(chǔ)藏期內(nèi)Zeta-電位均約為-19,只有在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后有輕微下降。本研究中得到的結(jié)果與之不同,這可能是由于液態(tài)配方乳中添加了較豐富的營(yíng)養(yǎng)素,其配方體系的復(fù)雜性及營(yíng)養(yǎng)成分的多樣性導(dǎo)致分散相穩(wěn)定性在儲(chǔ)藏過(guò)程中發(fā)生改變而表現(xiàn)出不同的結(jié)果。

2.4 液態(tài)配方乳黏度變化

乳液在儲(chǔ)藏過(guò)程中流動(dòng)性的損失會(huì)使產(chǎn)品形成凝膠,主要表現(xiàn)為產(chǎn)品黏度的變化。液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間黏度的變化如圖4所示,結(jié)果顯示,儲(chǔ)藏過(guò)程中黏度呈下降趨勢(shì),樣品在25、30 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,其黏度略有下降,從最初的5.27 cP分別下降至4.88和4.97 cP,兩溫度之間無(wú)顯著差異(p>0.05)。在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,黏度下降至4.46 cP,極顯著低于其他兩個(gè)溫度(p<0.01),且黏度在40 ℃儲(chǔ)藏第一個(gè)月及儲(chǔ)藏后期下降速度較快,1～4月下降速度較緩慢。閆志國(guó)[18]研究發(fā)現(xiàn),在儲(chǔ)藏初期產(chǎn)品黏度降低,隨后一段時(shí)間黏度基本保持穩(wěn)定,最后迅速上升,短期內(nèi)形成凝膠。由于粘度的升高主要與蛋白質(zhì)的高度聚集有關(guān)[5],而本研究中蛋白質(zhì)在底層雖有輕微聚集,但沒(méi)有出現(xiàn)明顯沉淀及凝膠現(xiàn)象,所以并未觀察到液態(tài)配方乳黏度下降后再上升的過(guò)程,這與任龍梅等[19]的研究結(jié)果一致。

圖4 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間黏度變化

2.5 液態(tài)配方乳顏色變化

儲(chǔ)藏期間,乳中賴氨酸ε-氨基基團(tuán)與乳糖發(fā)生美拉德反應(yīng),在美拉德反應(yīng)的最后階段,中間產(chǎn)物經(jīng)一系列變化最終生成棕褐色物質(zhì)類黑精,使液態(tài)乳顏色發(fā)生改變[20]。本研究以ΔE來(lái)表示液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間顏色的變化,結(jié)果見(jiàn)圖5。液態(tài)配方乳ΔE隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈線性上升,且儲(chǔ)藏溫度越高,顏色變化速度越快,顯著性分析結(jié)果顯示,儲(chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏溫度對(duì)ΔE影響極顯著(p<0.01)。液態(tài)配方乳在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,已經(jīng)可以肉眼觀察到樣品產(chǎn)生了嚴(yán)重的褐變。有研究認(rèn)為乳中顏色變化是由b*值引起的[17],實(shí)際上,本研究中液態(tài)配方乳顏色變化主要是由L*值和b*值共同作用的結(jié)果,L*值的降低說(shuō)明樣品顏色逐漸變暗,b*值越大說(shuō)明樣品顏色越偏向黃褐色,樣品在25、30、40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,L*值由87.36分別降至84.58、83.15和80.23,b*值由13.41分別增加至14.64、15.93和19.08。這說(shuō)明儲(chǔ)藏溫度越高,美拉德反應(yīng)速率越快,液態(tài)配方乳褐變?cè)絿?yán)重,最終導(dǎo)致產(chǎn)品顏色改變。

圖5 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間ΔE、L*、b*變化

2.6 液態(tài)配方乳脂肪變化

通過(guò)測(cè)量液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間上、下層脂肪含量來(lái)評(píng)價(jià)樣品脂肪上浮的情況,如圖6(A)所示,液態(tài)配方乳在25 ℃儲(chǔ)藏3個(gè)月后開(kāi)始出現(xiàn)脂肪上浮的情況,儲(chǔ)藏6個(gè)月后上、下層脂肪含量分別為5.62和4.25 g/100 g且存在顯著性差異(p<0.05),樣品在40 ℃儲(chǔ)藏2個(gè)月后,上層脂肪含量呈線性快速增長(zhǎng),下層脂肪含量也略有下降,6個(gè)月后,上層脂肪含量高達(dá)11.54 g/100 g,說(shuō)明液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏溫度越高,脂肪上浮速度越快,這與王曉蘭等的研究結(jié)果結(jié)果一致[21]。如2.2中所述,隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)及溫度上升,內(nèi)部脂肪游離出來(lái)重新聚集成大分子脂肪球,浮于乳液表面,嚴(yán)重時(shí)可在頂部出現(xiàn)分層現(xiàn)象。Durand[22]研究發(fā)現(xiàn)脂肪球上浮速度與黏度有關(guān),黏度越大,脂肪上浮速率越慢。根據(jù)圖4顯示,液態(tài)配方乳在40 ℃時(shí)黏度下降,使脂肪球遷移速率增加,進(jìn)而導(dǎo)致脂肪快速上浮。上層脂肪粒徑結(jié)果見(jiàn)圖6(B),樣品在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,上層乳樣平均粒徑增加至446.4 nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此時(shí)樣品平均粒徑382.5 nm,樣品粒徑越大,比重越小,向上運(yùn)動(dòng)速度越快,這也是脂肪球顆粒遷移、聚集,浮于頂層的有力證據(jù)之一。

圖6 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間脂肪及上層粒徑變化

2.7 液態(tài)配方乳蛋白質(zhì)含量變化

配方液態(tài)乳經(jīng)高溫處理會(huì)引起某些化學(xué)和物理變化,導(dǎo)致其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性降低,可能會(huì)在容器底部形成蛋白質(zhì)沉積物(沉淀)。本研究通過(guò)測(cè)量液態(tài)配方乳上、下層蛋白質(zhì)含量評(píng)價(jià)其儲(chǔ)藏期間沉淀生成情況,結(jié)果見(jiàn)圖7。液態(tài)配方乳在25 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后,上、下層蛋白含量(2.64 g/100 g和2.77 g/100 g)盡管從數(shù)值上看相差不大,但是其變化是顯著的(p<0.05),證明常溫儲(chǔ)藏時(shí),液態(tài)配方乳中蛋白質(zhì)聚集的速度較慢。而樣品在40 ℃儲(chǔ)藏1個(gè)月后,下層蛋白含量開(kāi)始顯著(p<0.05)高于上層,且從第3個(gè)月開(kāi)始與25 ℃存在極顯著差異(p<0.01),40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月后上、下層蛋白含量分別為2.35 g/100 g和3.42 g/100 g。Lu等在全脂UHT乳儲(chǔ)藏120 d后也發(fā)現(xiàn)樣品上層蛋白質(zhì)含量下降,下層蛋白質(zhì)含量上升的現(xiàn)象[23]。

圖7 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間蛋白質(zhì)變化

液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間蛋白質(zhì)分層現(xiàn)象的出現(xiàn)是乳液體系中正常現(xiàn)象,40 ℃時(shí)下層蛋白質(zhì)含量較高,可能與pH的變化有關(guān),pH的降低會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間靜電斥力降低,破壞分子間各種作用力的平衡狀態(tài),此時(shí)靜電斥力較弱,范德華力占主導(dǎo)地位,液滴趨向于聚沉[24]。液態(tài)配方乳在40 ℃儲(chǔ)藏3個(gè)月后pH下降到6.52,因此,pH的下降可能是導(dǎo)致樣品在40 ℃時(shí)蛋白質(zhì)分層較嚴(yán)重的原因之一,但是在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,樣品底部沒(méi)有觀察到明顯的沉淀現(xiàn)象。

2.8 液態(tài)配方乳礦物質(zhì)含量變化

乳中蛋白質(zhì)是在各種離子組成的平衡體系中處于穩(wěn)定狀態(tài)的,當(dāng)儲(chǔ)藏條件發(fā)生改變不能維持原有平衡時(shí)就會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集,生成沉淀。因此,本研究測(cè)量了液態(tài)配方乳下層乳樣中礦物質(zhì)含量,結(jié)果見(jiàn)表1。隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng),下層乳樣兒中礦物質(zhì)含量呈上升趨勢(shì),液態(tài)配方乳在40 ℃儲(chǔ)藏第2～3個(gè)月后,其下層礦物質(zhì)含量開(kāi)始與25 ℃存在顯著差異(p<0.05),這與下層蛋白質(zhì)含量變化一致。因此,對(duì)下層礦物質(zhì)與下層蛋白質(zhì)含量進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)表2。40 ℃時(shí),Ca、P、Mg、Fe、Zn含量與蛋白質(zhì)含量極顯著相關(guān)(p<0.01),證明礦物質(zhì)可影響蛋白質(zhì)沉淀的生成。其中Ca含量與蛋白質(zhì)含量相關(guān)系數(shù)最大,Boumpa[25]認(rèn)為由于鈣離子促進(jìn)了酪蛋白膠束的聚集,在熱處理過(guò)程中,當(dāng)溫度大于100 ℃時(shí),酪蛋白膠束中的膠體磷酸鈣開(kāi)始溶解,并從酪蛋白膠束中解離出來(lái),與蛋白質(zhì)絡(luò)合形成“鈣橋”[26]。同時(shí),儲(chǔ)藏過(guò)程中pH的下降也會(huì)促進(jìn)膠體磷酸鈣的溶解,從而促進(jìn)酪蛋白隨后的聚集[24]。由此推測(cè)Mg、Fe等礦物質(zhì)在乳中也可形成與“鈣橋”類似的結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響蛋白質(zhì)沉淀。

表1 液態(tài)配方乳儲(chǔ)藏期間下層礦物質(zhì)含量變化Table 1 Change of minerals in liquid formula milk during storage

表2 液態(tài)配方乳下層蛋白質(zhì)與礦物質(zhì)含量相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of protein and minerals content in the bottom of liquid formula milk

2.9 液態(tài)配方乳物理指標(biāo)與儲(chǔ)藏時(shí)間回歸分析

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)儲(chǔ)藏過(guò)程中物理指標(biāo)的變化情況,以儲(chǔ)藏時(shí)間為自變量,各物理指標(biāo)為因變量,進(jìn)行回歸分析,確定其反應(yīng)級(jí)數(shù),結(jié)果見(jiàn)表3。pH和黏度的下降遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),粒徑、色差、上層脂肪和下層蛋白的變化遵循零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在40 ℃時(shí),各指標(biāo)反應(yīng)速率常數(shù)的絕對(duì)值皆較常溫時(shí)高,如pH和黏度在40 ℃時(shí)K值分別為25 ℃時(shí)的2.21和2.08倍,粒徑和色差在40 ℃時(shí)K值分別為25 ℃時(shí)的2.95和2.77倍,這說(shuō)明不同指標(biāo)在同樣的加速條件下對(duì)常溫下貨架期的預(yù)測(cè)關(guān)系是不同的,即各個(gè)指標(biāo)具有不同的加速因子,在進(jìn)行貨架期預(yù)測(cè)時(shí)不可一概而論。所有進(jìn)行回歸分析的指標(biāo)中,pH和色差隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化關(guān)系較密切。pH在各溫度下R2分別為0.822、0.866和0.995;色差在各溫度下R2分別為0.937、0.984和0.975。因此,pH和色差具備作為今后貨架期預(yù)測(cè)指標(biāo)的潛力。另外,粒徑、上層脂肪、下層蛋白在40 ℃時(shí)R2分別為0.951、0.962、0.960,是可以用于判斷產(chǎn)品貨架期穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。

表3 液態(tài)配方乳物理指標(biāo)與儲(chǔ)藏時(shí)間的回歸分析Table 3 Regression analysis of physical index and storage time of liquid formula milk

3 結(jié)論

本文研究液態(tài)配方乳在不同溫度下儲(chǔ)藏6個(gè)月內(nèi)物理性狀的變化。從整個(gè)儲(chǔ)藏過(guò)程來(lái)看,液態(tài)配方乳在25及30 ℃下,各物理指標(biāo)均相對(duì)穩(wěn)定。在40 ℃儲(chǔ)藏6個(gè)月時(shí),pH、黏度呈下降趨勢(shì),Zeta-電位呈先下降后上升的趨勢(shì),粒徑、顏色變化、脂肪上浮、蛋白質(zhì)沉淀皆呈上升趨勢(shì)。各項(xiàng)物理指標(biāo)隨溫度升高,變化速度加快。相關(guān)性分析顯示,礦物質(zhì)影響蛋白質(zhì)沉淀生成?；貧w分析結(jié)果表明,不同指標(biāo)在同樣的加速條件下對(duì)常溫下貨架期的預(yù)測(cè)關(guān)系是不同的,實(shí)際操作時(shí)需根據(jù)產(chǎn)品的配方特性篩選出適用的指標(biāo)進(jìn)行貨架期預(yù)測(cè)。液態(tài)配方乳營(yíng)養(yǎng)成分復(fù)雜,在運(yùn)輸及儲(chǔ)藏過(guò)程中遇到溫度過(guò)高的情況時(shí),應(yīng)注意其溫度的控制,盡可能減少儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)品品質(zhì)的下降。