楊郁葒，鄭華杰，王新，王占東

（黑龍江完達(dá)山林海液奶有限公司，哈爾濱150078）

0 引言

蛋白質(zhì)是保持人體健康的重要營養(yǎng)物質(zhì)，越來越多的消費(fèi)者關(guān)注蛋白質(zhì)的攝入。酸奶由新鮮牛乳經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵，使蛋白質(zhì)形成微細(xì)凝塊利于吸收，是膳食中蛋白質(zhì)的優(yōu)質(zhì)來源。酸奶中的蛋白質(zhì)不僅能夠?yàn)楫a(chǎn)品提供令人滿意的質(zhì)地和口感，同時(shí)其含量也作為評(píng)價(jià)酸奶營養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)。

目前在國內(nèi)對(duì)高蛋白酸奶的指標(biāo)及工藝要求并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)食品法典中對(duì)發(fā)酵乳和濃縮發(fā)酵乳的定義，J?rgensen等認(rèn)為高蛋白酸奶的蛋白質(zhì)含量應(yīng)不小于5.6%，脂肪含量不高于15%，生產(chǎn)工藝可以在發(fā)酵前進(jìn)行蛋白強(qiáng)化或蒸發(fā)原料乳，或膜過濾實(shí)現(xiàn)，也可以在發(fā)酵后進(jìn)行離心、膜過濾方式分離乳清[1]。高蛋白酸奶在不同地域有不同的名稱，比如冰島酸奶、希臘酸奶都屬于此類酸奶。Tamime等通過對(duì)不同區(qū)域的濃縮/緊縮酸奶（Concentrated/Strained ferm ented milks）調(diào)研統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為它們應(yīng)該具有蛋白質(zhì)含量大于8%，碳水化合物約5%的特征，希臘或希臘式酸奶的蛋白質(zhì)含量應(yīng)不低于5%[2]。

由于含有較高蛋白質(zhì)含量的酸奶味道濃郁、比普通酸奶更濃稠，近幾年市場發(fā)展非常迅速。當(dāng)前，圍繞高蛋白酸奶的開發(fā)和基礎(chǔ)研究受到越來越多的關(guān)注，本文從高蛋白酸奶的生產(chǎn)工藝及開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行歸納，以期為產(chǎn)品進(jìn)一步的研究開發(fā)提供一定的參考。

1 高蛋白酸奶產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝

酸奶生產(chǎn)的工藝主要包括原料奶分離凈乳、配料、均質(zhì)殺菌、添加菌種發(fā)酵、后熟等步驟。希臘酸奶是采用純牛奶經(jīng)過發(fā)酵后過濾，除去了大部分乳清（包括水、乳糖、少量蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等），期間不添加任何物質(zhì)制得；希臘酸奶和希臘式酸奶是不同的兩類酸奶，制作上有各種各樣的方法[3]，希臘式酸奶可以在生產(chǎn)過程中添加蛋白粉和增稠劑[4]，使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期蛋白質(zhì)的含量要求。根據(jù)是否分離乳清，將高蛋白酸奶的制作分為“非濾乳清工藝”和“濾乳清工藝”。

1.1 “非濾乳清工藝”

1.1.1 蛋白提高物

以希臘/希臘式酸酸奶等高蛋白質(zhì)產(chǎn)品制作為例，在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中可供選擇的蛋白提高物種類較多，主要有濃縮乳清蛋白（W PC），分離乳清蛋白（W PI），酪蛋白和牛奶濃縮蛋白（M PC）等。武波波，劉文攸等以6%蛋白質(zhì)指標(biāo)研制一款希臘式酸奶時(shí)，固定鮮奶的比例40%，選擇脫脂奶粉、乳清濃縮蛋白、酪蛋白酸鈉復(fù)合使用提高蛋白含量，達(dá)到希臘式酸奶的特點(diǎn)[5]。王琳、劉培東等人采用81%～90%的牛奶、1%～5%的牛奶蛋白粉和0.5%～6%的乳清蛋白粉制作希臘酸奶，蛋白質(zhì)含量在4%～8%的指標(biāo)時(shí)，風(fēng)味口感佳，穩(wěn)定性好[6]。D.D.Bong通過添加55%、88%的酪蛋白膠束（M CC）開發(fā)蛋白含量為9.8%的希臘式酸奶，發(fā)現(xiàn)選用MCC-58強(qiáng)化得到的酸奶和市售濾乳清方法獲得的酸奶物理性質(zhì)相近[7]，它們的流變指數(shù)分別為0.09±0.03和0.12±0.03，黏度系數(shù)分別為176±41 Pa·sn和196±87 Pa·sn，表觀黏度分別為2.52±0.26 Pa·s和3.63±1.15 Pa·s，持水力分別為（72±1）%和（70±2）%，無顯著差別，為發(fā)酵前添加蛋白提高物的加工工藝提供了借鑒。

Desai等對(duì)市售10款希臘酸奶接受度測評(píng)，其中采用濾乳清工藝制得的產(chǎn)品6款，采用強(qiáng)化蛋白質(zhì)方式制得的產(chǎn)品共4款，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者在質(zhì)構(gòu)和稠厚度上并不認(rèn)為蛋白質(zhì)強(qiáng)化的酸奶和濾乳清制得的希臘酸奶存在明顯差異，其中蛋白質(zhì)強(qiáng)化制得的產(chǎn)品在質(zhì)構(gòu)和稠厚度的最高得分別為6.7和6.5，濾乳清工藝制得的產(chǎn)品得分別為6.9和6.6[8]。

1.1.2 膜過濾

乳品工業(yè)中的膜過濾技術(shù)是利用半透性膜和一定壓力的分離方法，用來濃縮、分級(jí)乳清或用于濃縮牛乳。主要有反滲透、納濾、超濾和微濾4個(gè)基本類型，酸奶發(fā)酵前對(duì)牛乳濃縮的研究主要集中在超濾和微濾方式處理。用超濾法可除去牛乳中70%～80%的水；在脫脂乳的濃縮上，用反滲透法可去除60%以上的水分，而用超濾法則可得到蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%的脫脂濃縮乳[9]。

在壓力差的作用下，通過反滲透膜將溶液中的溶劑分離出來的操作過程稱為反滲透，適用于分離直徑為2nm以下的低分子和離子。很多領(lǐng)域使用反滲透時(shí)可以在較低溫度下進(jìn)行，但在乳品加工過程中為了提高反滲透的效率，必須對(duì)牛奶進(jìn)行加熱。使用反滲透存在固定投資過大，需要的反滲透膜面積較大，而且膜的使用壽命較短等缺陷，同時(shí)需要經(jīng)常對(duì)膜進(jìn)行清洗，設(shè)備維護(hù)要求較高[10]。呂建國通過管式反滲透濃縮牛奶的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，工藝中的壓力、溫度、濃度對(duì)總固形物截留率及脫鹽率沒有影響；壓力越大或溫度越高，可以使膜通量越大[11]。

納濾是介于超濾和反滲透之間的新型膜分離技術(shù)，其孔徑為1 nm左右。納濾膜的納米級(jí)孔徑，既起到濃縮又起到透析的作用，同時(shí)它也具有離子選擇性，在低壓操作下(納濾一般的壓力為0.5～1.0 M Pa)可截留大部分二價(jià)鹽，使一價(jià)鹽和小分子物質(zhì)透過[12]。王玉堂等研究納濾技術(shù)濃縮原料乳生產(chǎn)酸奶時(shí)發(fā)現(xiàn)，均質(zhì)后，65℃、1.6 M Pa納濾濃縮生產(chǎn)的酸奶，黏度、咀嚼性、膠著度、硬度和剪切應(yīng)力，比15℃、2.0 M Pa條件下生產(chǎn)的酸奶高，也比未采用納濾濃縮工藝生產(chǎn)的酸奶的高（P＜0.01），適用于開發(fā)黏度較高、具有一定黏彈性產(chǎn)品[13]。

超濾是在壓力差的作用下，利用半透膜的微孔過濾，截留溶液中的大溶質(zhì)分子的操作過程。超濾膜的孔的結(jié)構(gòu)范圍為1～20 nm，適合保留如蛋白質(zhì)、脂肪球、多糖等大分子物質(zhì)的，超濾膜的構(gòu)型有管狀膜、螺旋纏繞式和平板膜等，對(duì)于原料乳的濃縮典型使用一定數(shù)量的纏繞式膜元件。分子質(zhì)量為10 ku以下的組分作為透過物而透過膜，不會(huì)改變牛乳中酪蛋白乳乳清蛋白的固有比例[1]。

微濾主要用來除微生物及大分子分離。微濾膜的孔的結(jié)構(gòu)范圍為0.1～10μm，一般在1～25psi壓力下進(jìn)行操作[14]。基于此孔徑的大小，部分乳清蛋白作為透過物而透過膜，相當(dāng)于對(duì)原料乳中酪蛋白含量的濃縮。乳清蛋白對(duì)于酸奶的質(zhì)構(gòu)有重要的影響，選擇微濾處理原料乳的方式應(yīng)考慮補(bǔ)充W PC或W PI等蛋白提高物。Brandsm a等研究微濾方式生產(chǎn)干酪時(shí)，通過測定在pH 6.0～6.6條件下處理的原料乳中鈣和乳清蛋白的保留與透過情況表明，相對(duì)低的p H條件下，微濾可以增加原料乳中鈣的透過和乳清蛋白的保留[15]。

1.2 “濾乳清工藝”

1.2.1 離心

在現(xiàn)有酸奶的生產(chǎn)工藝設(shè)備中，離心設(shè)備可以集成在此基礎(chǔ)上，目前主要有噴嘴和夸克式。GEA噴嘴分離機(jī)可以精確設(shè)置干物質(zhì)比例，進(jìn)而高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)希臘酸奶、冰島酸奶、夸克和新鮮奶酪等制品，在濃縮固體的同時(shí)澄清液體，濃縮的固體通過噴嘴持續(xù)排放，澄清的液體通過內(nèi)置的離心泵排出。Abu-Jdayil等對(duì)離心和通過布袋過濾乳清生產(chǎn)的濃縮酸奶流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，剪切速率在11.70～1169 s-1，溫度5～55℃條件下，兩種工藝在流變曲線、稠度系數(shù)、表觀黏度、觸變作用等方面的變化，他們認(rèn)為不同工藝生產(chǎn)的濃縮酸奶產(chǎn)品，形成的組織結(jié)構(gòu)有所不同[16]。乳清蛋白加熱過程中引起的變性可通過疏水鍵與酪蛋白交聯(lián)，酸乳形成凝膠時(shí)具有連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，機(jī)械外力的作用下破壞了這種結(jié)構(gòu)，變成分散的微凝膠顆粒[17]。乳清在分離機(jī)的作用下被排除，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)粒子間的空隙增大，重排形成的結(jié)構(gòu)聚集程度低，可能是導(dǎo)致離心法生產(chǎn)酸奶出現(xiàn)乳清析出、結(jié)塊的原因。

1.2.2 膜過濾

不同的加工工藝影響酸奶的成分、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)等特性。若對(duì)發(fā)酵后的牛乳采用膜過濾濃縮生產(chǎn)高蛋白酸奶，通常選擇超濾的方式。O zer等對(duì)比研究了超濾和反滲透方式分別在發(fā)酵前和發(fā)酵后不同處理工藝制作濃縮酸奶的特性，通過產(chǎn)品成分組成、不同固形物含量中發(fā)酵菌株的生長情況等分析，得出發(fā)酵后經(jīng)超濾方式處理的樣品產(chǎn)生的風(fēng)味接受程度高、總體評(píng)分高的結(jié)論，認(rèn)為超濾方式對(duì)發(fā)酵乳的濃縮適合工業(yè)化生產(chǎn)[18]。其中，超濾工藝制作高蛋白酸奶蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和乳糖含量分別為7.51～8.25 g/100 g，8.20～8.7 g/100 g和5.21～6.45 g/100 g，反滲透濃縮制得的高蛋白酸奶上述成分含量分別為6.38～6.82 g/100 g，5.6～6.6 g/100 g和7.24～8.98 g/100 g，反滲透濃縮工藝制得產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量比超濾工藝制得的產(chǎn)品低；發(fā)酵后進(jìn)行超濾的方式和傳統(tǒng)布袋濃縮方式有相似的黏度，比發(fā)酵前超濾和反滲透工藝產(chǎn)品的黏度高[19-20]。超濾工藝在發(fā)酵前或發(fā)酵后進(jìn)行其彈性和損耗模量的差異并不顯著，但發(fā)酵前進(jìn)行反滲透工藝制得的產(chǎn)品其彈性和損耗模要低于超濾工藝[19]。雖然每種情況下蛋白相互作用的類型可能相似，但在相互作用的程度上存在差異[20]。

1.3 高蛋白酸奶品質(zhì)的影響因素

1.3.1 蛋白提高物的影響

通過蛋白強(qiáng)化方式生產(chǎn)高蛋白酸奶時(shí)，其影響品質(zhì)因素主要集中在蛋白提高物的選擇和不同蛋白質(zhì)的應(yīng)用比例。王飛等人通過對(duì)不同廠商提供的W PC 80原料分析，發(fā)現(xiàn)由于蛋白粉的原料來源和加工工藝不同，它們的熱凝膠性和溶解度等方面存在一定差異[21]。由于這些差異的存在，應(yīng)用于酸奶后，將影響產(chǎn)品的風(fēng)味和特性。孫穎研究發(fā)現(xiàn)，酪蛋白和乳清蛋白比例的改變對(duì)酸奶凝膠質(zhì)量有重要影響，同時(shí)二者的比例變化在乳酸菌發(fā)酵過程中可以影響凝乳時(shí)間和pH的降低幅度[22]。由于生牛乳中的蛋白比例固定，添加不同蛋白提高物將改變蛋白的組成，蛋白質(zhì)含量及比例不適將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品凝固膠體太軟、結(jié)成小顆粒、沙粒狀、多粒狀和乳清分離[23]。因此合理選擇蛋白粉的來源和添加比例對(duì)提升高蛋白酸奶的品質(zhì)有重要意義。

1.3.2 乳脂肪和乳糖的影響

脂肪的含量影響高蛋白酸奶的口感味道和質(zhì)構(gòu)特性。Desai等對(duì)市售脂肪含量為零脂至全脂共計(jì)10款希臘酸奶的調(diào)研測評(píng)，乳脂風(fēng)味是驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者購買的重要因素，全脂產(chǎn)品得到的感官品評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高[8]。乳糖能夠影響乳清蛋白的熱變性程度，進(jìn)而影響酸奶的質(zhì)構(gòu)。M eletharayil等研究了由M PC組成的蛋白質(zhì)含量為4%溶液，在90℃加熱10 m in通過GDL誘導(dǎo)凝膠的條件下，不同乳糖濃度表現(xiàn)不同理化特性，隨著乳糖濃度增加至5.6%或11.2%，κ-酪蛋白與乳清蛋白的相互作用受其影響，致使凝膠的儲(chǔ)能模量G’和持水力增加，微觀結(jié)構(gòu)顯示更疏松[24]。

1.3.3 其他

Tam ime等認(rèn)為超濾方式在工業(yè)化生產(chǎn)中濃縮酸乳的溫度宜為40℃～45℃，通過研究35℃～55℃超濾溫度條件下，發(fā)現(xiàn)在55℃時(shí)要比35℃時(shí)有更高的硬度，結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為更復(fù)雜的蛋白膠束，50℃～55℃的條件下也使菌種減少2～3個(gè)數(shù)量級(jí)[1，25]；另外，pH值和均質(zhì)對(duì)高蛋白酸奶的品質(zhì)具有重要影響。乳酸菌在發(fā)酵過程中持續(xù)產(chǎn)酸，隨著p H的降低，最后形成凝膠。除了導(dǎo)致產(chǎn)品酸度不夠或過高問題，pH過低可能導(dǎo)致凝乳結(jié)構(gòu)粗糙。武波波研制的希臘式酸奶的發(fā)酵終點(diǎn)在4.65時(shí)，結(jié)構(gòu)細(xì)膩，沒有顆粒感[5]；以全脂牛奶為原料生產(chǎn)高蛋白酸奶時(shí)，凝乳后可以選擇低壓均質(zhì)處理，均質(zhì)能夠提高產(chǎn)品均一性，使粗脂肪顆粒破碎成小脂肪分散于酸乳中，使產(chǎn)品具有奶油感和滑爽感[26]。

2 高蛋白酸奶生產(chǎn)現(xiàn)狀

在國內(nèi)乳品市場中，高蛋白酸奶產(chǎn)品的蛋白質(zhì)指標(biāo)基本達(dá)到7 g/100 g，大部分產(chǎn)品主要布局中高端市場，定位“純正”、“0脂肪”、“高蛋白”等概念。具體指標(biāo)介紹如表1，“濾乳清工藝”和“非濾乳清工藝”均有應(yīng)用。生產(chǎn)過程中采用“濾乳清工藝”約產(chǎn)生原料乳2/3的乳清，乳清的排放易對(duì)環(huán)境造成污染，處理大量的乳清需要配有特殊設(shè)備，如果不能對(duì)產(chǎn)生的乳清再利用，一定程度上可能增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

表1 部分企業(yè)高蛋白酸奶產(chǎn)品指標(biāo)情況

在北美市場，希臘式酸奶的銷量得到迅速增長，推動(dòng)希臘式酸奶增長主要原因是健身男士可以將其作為高蛋白含量營養(yǎng)品，同時(shí)希臘式酸奶得到大部分女士的親睞熱衷[28]。高蛋白酸奶品牌Pow erfu l推出專為男性設(shè)計(jì)的乳制品Pow erful Yogurt，每份產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量在21～25g，適合運(yùn)動(dòng)前后蛋白質(zhì)補(bǔ)充。達(dá)能Light&Fit Greek Crunch系列希臘式酸奶采用上下分式包裝，頂部裝有松脆零食，底部是零脂希臘式奶油酸奶，每5.0oz含有11g蛋白質(zhì)和544.28 J熱量。

3 展望

伴隨新興消費(fèi)群體對(duì)酸奶功能性需求，未來高蛋白乳制品的發(fā)展將更趨近高端化。倡導(dǎo)健康生活方式、更多人熱衷運(yùn)動(dòng)將成為高蛋白酸奶的發(fā)展契機(jī)。隨著膜技術(shù)、離心和蛋白提高物對(duì)高蛋白酸奶品質(zhì)影響的研究深入，企業(yè)可以通過制造不同形式產(chǎn)品，拓寬目標(biāo)消費(fèi)人群。高蛋白酸奶作為未來乳制品中重要細(xì)分品類，能夠保證企業(yè)持有長久的核心競爭力，實(shí)現(xiàn)差異化。

高蛋白酸奶除可以在加工技術(shù)上創(chuàng)新，也可以在質(zhì)構(gòu)和功能等方面延伸。突破類似于奶酪的半固態(tài)外觀，將其細(xì)分為飲用型、布丁型產(chǎn)品等；益生菌和益生元的協(xié)同作用在腸道健康領(lǐng)域擁有巨大潛力，可以在高蛋白酸奶中添加功能性益生菌和膳食纖維，使其在營養(yǎng)價(jià)值上高于傳統(tǒng)希臘酸奶的標(biāo)準(zhǔn)。