CN113508838B - 含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有挤压乳清蛋白‑菊粉复合物的发酵乳，属于生物技术领域。所述发酵乳是采用向原料乳中添加挤压乳清蛋白‑菊粉复合物进行制备。本发明通过在发酵乳中添加挤压乳清蛋白‑菊粉复合物，可改善和提高常规发酵乳的硬度、粘附性、保水性和粘稠度等品质特性，以及提高发酵乳的感官接受度，并可促进乳酸菌的生长代谢，使发酵后的挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳乳酸菌活菌数维持在较高水平；另外，本发明还利用主成分分析的方法确定了能最大程度改善挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳综合品质的最优菊粉添加比例，制备得到的挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳可以满足广大消费者的需求，具有广阔的市场前景。

Description

含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳及其制备方法。
背景技术
发酵乳作为一种营养价值高的发酵制品，在世界范围内受到消费者的广泛欢迎。其质地是影响消费者接受度的重要因素。其中，硬度、保水性和粘度等特性在质地中起着至关重要的作用。当发酵乳出现乳清分离的现象时，它的质地会受到影响。添加乳清蛋白、菊粉等成分能形成更坚实的发酵乳质地，是一种减少发酵乳中乳清析出的首选技术。
乳清蛋白具有多样化的功能特性，通常可以作为乳化剂、增稠剂、胶凝剂等广泛用于食品加工。而经挤压预处理后的乳清蛋白二级和三级结构发生变化，促进蛋白质分子的展开，提高了其保水性、粘度等功能特性。菊粉作为一种功能性植物多糖，由于其具有多种生理功能，如降低血糖、调节肠道微生物菌群等，常被用作一种益生元、糖和脂肪替代品、增稠剂等。虽然现有技术中存在，发酵乳中使用乳清蛋白和/或菊粉的情况，但是两者都是单独起到提高粘度、保水性或者调节肠道的功能，对于发酵乳硬度、保水性和粘度等特性整体上的改变并没有明显的作用，目前也并没有关于乳清蛋白与菊粉之间是否存在相互影响，以及两者复合添加后是否对发酵乳的粘稠度、保水性以及其他品质产生影响的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，在发酵乳中添加挤压乳清蛋白和菊粉复合物，明显改善和提高常规发酵乳的硬度、粘附性、保水性和粘稠度等品质特性，以及提高发酵乳的感官接受度，并可促进乳酸菌的生长代谢，使发酵后的挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳乳酸菌活菌数维持在较高水平，可以满足广大消费者的需求，具有广阔的市场前景。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳，所述发酵乳采用向原料乳中添加挤压乳清蛋白-菊粉复合物进行制备。
优选的是，所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物与所述原料乳的质量体积比为(1.0-3.5)：100。
优选的是，所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物中所述菊粉占总量的5％-15％。
本发明还提供一种所述的含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将乳清蛋白低温下挤压后，与菊粉混合制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
步骤2：向原料乳中添加所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物、蔗糖，混合搅拌均匀，得到物料A；
步骤3：将所述物料A预热、均质、杀菌、冷却，得到发酵基质；
步骤4：向所述发酵基质中加入发酵剂，灌装，再保温发酵，发酵终止，得到物料B；
步骤5：将所述物料B冷却，再冷藏即得发酵乳。
优选的是，步骤1中，制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物具体包括以下步骤：
S1：将乳清蛋白在45-55℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到的挤压乳清蛋白，然后冷冻干燥，并研磨成粉；
S2：将粉状的乳清蛋白与菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并搅拌，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物。
优选的是，S2中所述菊粉按照菊粉和挤压乳清蛋白总质量的5％-20％添加。
优选的是，步骤2中，所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物与所述原料乳的质量体积比为(1.0-3.5):100；
所述蔗糖与所述原料乳的质量体积比为(3-9):100；
搅拌时间为15-30min。
优选的是，步骤3中，预热温度为50-65℃，预热5-10min；
均质压力为15-25MPa；
巴氏杀菌温度为90-95℃，杀菌10-15min；
发酵基质冷却至40-42℃。
优选的是，步骤4中，按照质量体积计，向所述发酵基质中添加质量百分数为0.41‰的发酵剂；
保温发酵温度为40-42℃，发酵时间为4.5-6.0h。
优选的是，步骤5中，物料B冷却至20-35℃；4℃冷藏24h。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明所添加的乳清蛋白是经过挤压预处理后的，挤压预处理提高了蛋白的保水性、粘度等功能特性，与菊粉复合添加到发酵乳中，极大的改善了挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳的硬度、粘附性、保水性、粘度等特性。具体表现在：与未经过本发明技术处理的发酵乳相比，本发明制备得到的含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的硬度值提高了约3.6倍，即从16.44g增加至59.37g；粘附性绝对值提高了约4.0倍，即从|-78.07|增加至|-310.96|；保水性从50.16％提高到69.34％，增加了约1.4倍；稠度指数从0.92Pa·sn增加至42.60Pa·sn，提高了约46.3倍。
(2)本发明制备得到的含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳从感官品质上看，制得的发酵乳稳定性好，品质高，口感细腻，酸甜适中，组织状态和发酵乳风味均较好，说明菊粉与挤压乳清蛋白复合添加于发酵乳中是开发功能性发酵乳的良好选择。与未经过本发明技术处理的发酵乳相比，本发明制备得到的含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳乳酸菌活菌数增加了71.43％，并且随着储藏时间的延长，乳酸菌活菌数依旧维持在较高水平(≥107)。因此，本发明制备得到的发酵乳能够满足广大消费者的需求，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI表面疏水性的影响；
图2为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI乳化活性的影响；
图3为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI乳化稳定性的影响；
图4为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI起泡能力的影响；
图5为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI泡沫稳定性的影响；
图6为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI凝胶硬度的影响；
图7为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI凝胶保水性的影响；
图8为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI表观粘度的影响；
图9为不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI剪切应力的影响；
图10为添加0％菊粉的未经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图11为添加5％菊粉的未经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图12为添加10％菊粉的未经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图13为添加15％菊粉的未经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图14为添加0％菊粉的经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图15为添加5％菊粉的经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图16为添加10％菊粉的经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图17为添加15％菊粉的经挤压预处理的WPI放大倍数为5000倍的微观结构图；
图18为储藏第1天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳表观粘度的变化情况；
图19为储藏第7天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳表观粘度的变化情况；
图20为储藏第14天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳表观粘度的变化情况；
图21为储藏第1天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳剪切应力的变化情况；
图22为储藏第7天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳剪切应力的变化情况；
图23为储藏第14天时，添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳剪切应力的变化情况；
图24为添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳PC1和PC2的主成分载荷图和得分图；
图25为添加不同比例菊粉与挤压/未挤压WPI复合物的发酵乳PC1、PC2的得分和总体得分趋势图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
实施例1
一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的制备方法，包含以下步骤：
(1)挤压乳清蛋白-菊粉复合物的制备：将乳清蛋白在45℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到的挤压乳清蛋白进行冷冻干燥，并研磨成粉，再与5％添加比例(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)的菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并磁力搅拌2小时，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
(2)向原料乳中加入质量百分数为1％的挤压乳清蛋白-菊粉复合物(即挤压乳清蛋白-菊粉复合物：原料乳的质量体积比为1mg：100mL)、3％的蔗糖(即蔗糖：原料乳的质量体积比为1mg：100mL)，混合搅拌均匀15分钟，得到物料A；
(3)将物料A在50℃下预热5分钟，然后15MPa均质，再90℃巴氏杀菌10分钟，最后冷却至40℃，得到发酵基质；
(4)向发酵基质中加入0.35‰(w/v)的发酵剂(即发酵剂：发酵基质的质量体积比为0.35mg：1000mL)，然后灌装，再40℃保温发酵1.5小时，发酵终止，得到物料B；
(5)将物料B冷却至20℃，再4℃冷藏24小时即得含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳。
实施例2
一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的制备方法，包含以下步骤：
(1)挤压乳清蛋白-菊粉复合物的制备：将乳清蛋白在50℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到的挤压乳清蛋白进行冷冻干燥，并研磨成粉，再与15％添加比例(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)的菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并磁力搅拌2小时，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
(2)向原料乳中加入2％的挤压乳清蛋白-菊粉复合物(即挤压乳清蛋白-菊粉复合物：原料乳的质量体积比为2mg：100mL)、7％的蔗糖(即蔗糖：原料乳的质量体积比为7mg：100mL)，混合搅拌均匀20分钟，得到物料A；
(3)将物料A在55℃下预热5分钟，然后20MPa均质，再93℃巴氏杀菌12分钟，最后冷却至42℃，得到发酵基质；
(4)向发酵基质中加入0.41‰(w/v)的发酵剂(即发酵剂：发酵基质的质量体积比为0.41mg：1000mL)，然后灌装，再42℃保温发酵5.5小时，发酵终止，得到物料B；
(5)将物料B冷却至30℃，再4℃冷藏24小时即得挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳。
实施例3
一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的制备方法，包含以下步骤：
(1)挤压乳清蛋白-菊粉复合物的制备：将乳清蛋白在55℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到的挤压乳清蛋白进行冷冻干燥，并研磨成粉，再与20％添加比例(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)的菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并磁力搅拌2小时，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
(2)向原料乳中加入3.5％的挤压乳清蛋白-菊粉复合物(即挤压乳清蛋白-菊粉复合物：原料乳的质量体积比为3.5mg：100mL)、9％的蔗糖(即蔗糖：原料乳的质量体积比为9mg：100mL)，混合搅拌均匀20分钟，得到物料A；
(3)将物料A在65℃下预热10分钟，然后25MPa均质，再95℃巴氏杀菌15分钟，最后冷却至42℃，得到发酵基质；
(4)向发酵基质中加入0.45‰(w/v)的发酵剂(即发酵剂：发酵基质的质量体积比为0.45mg：1000mL)，然后灌装，再42℃保温发酵6小时，发酵终止，得到物料B；
(5)将物料B冷却至35℃，再4℃冷藏24小时即得挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳。
实施例4
1)按照实施例2的制备方法，比对不同的菊粉添加比例对挤压预处理乳清蛋白(WPI)表面疏水性的影响
2)表面疏水性的测定
将蛋白样品用磷酸盐缓冲液(pH7.0，浓度为0.01mol/L)稀释到0.2-1.0mg/mL，取20μL ANS溶液(浓度为8mmol/L)加入到4mL的稀释蛋白样品中，振荡混合并在暗处反应15min。设定激发波长为390nm，发射波长为470nm，狭缝宽度为5nm。测得的荧光强度作为纵坐标、蛋白浓度为横坐标，进行线性回归分析，得到的初始斜率作为蛋白样品的表面疏水性。
将菊粉添加到经过50℃挤压预处理WPI中，研究了不同的菊粉添加比例(0％、5％、10％、15％，g/g，菊粉/菊粉和挤压WPI的总固体质量的比值)对经过挤压预处理WPI和对照组WPI的表面疏水性的影响。
如图1所示，当添加5％的菊粉时，挤压WPI和WPI的表面疏水性都增加了，且与未添加的相比，分别增加了17.48％、23.48％；但随着菊粉添加比例(5-15％)的增加而逐渐降低。从整体上看，经过挤压预处理的WPI具有更高的表面疏水性。这是因为挤压过程中，在高压及高剪切力的作用下，蛋白内部部分疏水性氨基酸暴露，导致蛋白表面疏水性增加。
实施例5
1)按照实施例2的制备方法，比对不同菊粉添加比例对挤压预处理WPI乳化特性的影响
2)乳化特性的测定
根据Pearce和Kinsella的比浊法测定蛋白样品的乳化特性。首先将3mL 0.5mg/mL的蛋白样品溶液和1mL豆油混合在一起，然后使用高速乳化机以10000rpm的速度均质乳化2min。然后，分别从管底吸取50μL乳状液放置0min和10min后，立即与5mL 0.1％的SDS溶液混合，在500nm处记录吸光度。以0.1％的SDS溶液作为试剂空白。乳化活性(EAI，m2/g)和乳化稳定性(ESI，％)采用以下公式计算：
Figure BDA0003154660660000071
其中A0表示乳状液放置0min后测定的吸光度，D表示稀释倍数100，φ表示乳状液的油相体积分数0.25，C表示乳化前蛋白质溶液的浓度(mg/mL)，T表示浊度2.303。
Figure BDA0003154660660000072
其中A0表示乳状液放置0min后测定的吸光度，A10表示在乳状液放置10min后测定的吸光度。
将菊粉添加到经过50℃挤压预处理WPI中，研究了不同的菊粉添加比例(0％、5％、10％、15％，g/g，菊粉/菊粉和挤压WPI的总固体质量的比值)对经过挤压预处理WPI和对照组WPI的乳化活性和乳化稳定性的影响分别如图2和图3所示。
由图2可以看出，低浓度的菊粉对乳清蛋白的乳化活性影响并不显著，随着菊粉添加比例的增加，乳清蛋白的乳化活性增加，但是添加了10％和15％菊粉的乳清蛋白乳化活性没有显著性差异(P>0.05)。与未添加菊粉的挤压蛋白相比，添加了15％菊粉的挤压蛋白的乳化活性增加了4.57％。说明菊粉的添加改善了蛋白的乳化活性。从整体上看，随着菊粉添加比例的增加，经过挤压预处理的乳清蛋白的乳化活性均显著高于未挤压的乳清蛋白。
图3显示了菊粉对挤压预处理的WPI/未挤压的WPI的乳化稳定性的影响。与乳化活性结果类似，随着菊粉添加比例的增加，乳清蛋白的乳化稳定性增加，尤其当菊糖添加比例为15％时，挤压预处理的乳清蛋白乳化稳定性提高了8.98％。这可能是菊粉含量的增加，使得溶液的粘度增大，因此抑制了蛋白的流动性而有利于稳定性。
实施例6
1)按照实施例2的制备方法，比对不同菊粉添加比例对挤压预处理WPI起泡特性的影响
2)起泡特性的测定
根据Jiang等人的方法进行适当修改来测定蛋白样品的起泡能力和泡沫稳定性。将浓度为10mg/mL的15mL样品溶液(V)加入到100mL体积的量筒中，然后使用高速乳化机进行均质乳化(10000rpm均质2min)。均质结束后，立即在0min记录泡沫的体积(V0)。将混合物静置30min后，记录泡沫的体积(V30)。使用以下公式计算起泡能力和泡沫稳定性：
Figure BDA0003154660660000081
Figure BDA0003154660660000082
将菊粉添加到经过50℃挤压预处理WPI中，研究了不同的菊粉添加比例(0％、5％、10％、15％，g/g，菊粉/菊粉和挤压WPI的总固体质量的比值)对经过挤压预处理WPI和对照组WPI的起泡能力和泡沫稳定性的影响分别如图4和图5所示。
从图4和图5中可以看出，随着菊粉添加比例的增加，蛋白的起泡能力和泡沫稳定性都呈现上升的趋势。当菊粉添加比例为15％时，挤压预处理的WPI起泡能力和泡沫稳定性最大，分别为126.57％、76.17％；与未添加菊粉的挤压WPI相比，起泡能力和泡沫稳定性分别增加了8.39％、15.69％。说明菊粉的添加有利于改善蛋白的起泡特性。另外，在没有添加菊粉时，经过挤压预处理的蛋白具有比未挤压的蛋白更高的起泡能力和泡沫稳定性，分别增加了137.79％和22.15％。经过挤压的蛋白质分子可以更快的扩散吸附到气-液界面，达到界面后，可迅速伸展和重排，并且通过分子之间的相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的吸附膜，从而增加其起泡特性。
实施例7
1)按照实施例2的制备方法，比对不同菊粉添加比例对挤压预处理WPI凝胶特性的影响
2)凝胶特性的测定
凝胶强度：将样品用去离子水配制成80mg/mL蛋白浓度的溶液，然后在95℃水浴加热30min，加热结束后迅速冷却至室温，最后在4℃下储存24h，即成凝胶。
使用TA.XT.plus质构分析仪来测定样品凝胶的硬度，采用P/0.5S探头进行测试，每组样品均测试了三次。
测试参数设置为：测前、测试、测后速度分别为2mm/s、1mm/s、1mm/s，测试距离5mm，触发力5g，两次压缩间隔时间5s。
凝胶保水性：取小块样品凝胶放于50mL离心管(M1)中并称量总重(M2)，然后将凝胶以4000g的速度离心15min，并弃去上清液。离心管和残留物质的总重量记录为M3。因此，凝胶保水性用以下公式计算：
Figure BDA0003154660660000091
将菊粉添加到经过50℃挤压预处理WPI中，研究了不同的菊粉添加比例(0％、5％、10％、15％，g/g，菊粉/菊粉和挤压WPI的总固体质量的比值)对经过挤压预处理WPI和对照组WPI的凝胶质构和凝胶保水性的影响分别如图6和图7所示。
由图6可知，当菊粉添加比例从0％增加到15％时，经过挤压预处理的WPI凝胶硬度由36.95g降低到30.46g。这表明菊粉阻碍了混合凝胶内部结构的连接，并且混合凝胶中的相互作用很容易被破坏。当菊粉添加比例相同时，经过挤压预处理的WPI具有更低的硬度。另外，通过图7可以看出，凝胶保水性的变化趋势与凝胶硬度的变化趋势相反。当菊粉添加比例从0％增加到15％时，经过挤压预处理的WPI凝胶保水性由51.61％增加至55.16％。这说明菊粉的添加，使得凝胶的保水性增加但是硬度降低，类似于“水凝胶”，而经过挤压预处理的WPI“水凝胶”效果更明显。另外，粘附在蛋白表面的菊粉会通过氢键与水结合，填充在网络的空隙中，提高了凝胶的保水性。
实施例8
1)按照实施例2的制备方法，比对不同菊粉添加比例对挤压预处理WPI静态流变性的影响
2)静态流变性的测定
将不同菊粉添加比例的蛋白复合物溶于去离子水，得到蛋白浓度为40mg/mL的样品溶液，使用RST流变仪进行流变学的测定。测定过程中温度控制在25℃，剪切速率范围为0.1-100s-1，记录剪切应力和表观粘度的数值。利用Power Law模型来表示样品的流动行为。以对数剪切应力对对数剪切速率作曲线，并进行线性拟合，然后根据以下幂律方程来获得流动行为指数n和稠度指数K，二者用作样品粘度变化的验证参数。
logτ＝log K+n logγ
其中τ表示剪切应力(Pa)，K表示稠度指数(Pa·sn)，γ表示剪切速率(s-1)，n表示流动行为指数。
将菊粉添加到经过50℃挤压预处理WPI中，研究了不同的菊粉添加比例(0％、5％、10％、15％，g/g，菊粉/菊粉和挤压WPI的总固体质量的比值)对经过挤压预处理WPI和对照组WPI的静态流变学的影响。具体试验结果见图8、图9和表1。
由图8可以看出，所有样品的表观粘度都随着剪切速率的增加而降低。这表明样品剪切稀释化，为假塑性流体。剪切速率的增加引起样品网络结构的破坏，从而降低了粘度。添加菊粉后，样品显示出更高的表观粘度，并且随着添加比例的增加而增加。当添加15％的菊粉时，经过挤压预处理的WPI具有最高的表观粘度。这可能是由于菊粉与蛋白之间相互作用形成的复合物影响了蛋白的表观粘度。
根据幂律模型(图9)拟合得到的稠度指数K和流动行为指数n的变化如表1所示。由表1可知，所有样品的n值都小于1，证明样品是属于假塑性流体。另外，稠度指数K值越大、流动行为指数n值越小，说明样品的流动性越差，粘稠度越高。因此，随着菊粉添加比例的增加，稠度指数K值显著增加(P＜0.05)，说明菊粉的添加使蛋白的粘稠度增加。稠度指数表现出与表观粘度相似的趋势。同样，经过挤压预处理的WPI的稠度系数K值显著高于未挤压的WPI，说明挤压预处理同样会增加蛋白的粘稠度。
表1不同菊粉添加比例对挤压预处理的WPI稠度指数和流动行为指数的影响
Figure BDA0003154660660000101
Figure BDA0003154660660000111
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
实施例9
1)按照实施例2的制备方法，比对不同菊粉添加比例对挤压预处理WPI微观结构的影响
2)微观结构的测定
使用钨灯丝扫描电子显微镜在5kV的加速电压下观察2000倍蛋白样品微观结构的变化。在观察之前，使用离子溅射仪将蛋白样品镀金。具体试验结果见图10-图17。
由图可以看出，未经挤压处理的WPI主要是球状结构(图10)，而经过挤压预处理后，蛋白主要是块状结构(如图14所示)。另外，随着菊粉添加比例的增加，经过挤压预处理的蛋白相互连接在一起，形成含有许多孔隙的类似于蜂窝状的网状结构；而未经挤压处理的蛋白则形成类似于片层的网状结构。当添加10％和15％的菊粉时，蛋白的微观结构没有显著差异。蛋白质和菊粉在连接区边界通过氢键连接并发生了疏水相互作用，导致具有高交联度的凝胶网络的形成。
实施例10挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间滴定酸度和pH的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳滴定酸度的测定，参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》进行滴定酸度的测定。
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳pH的测定，方法如下：
使用pH计测定发酵乳的pH值。测定前用磷酸盐缓冲液校准pH计，测定时将探头没入样品中，待数值稳定后记录。每个样品重复3次。
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间滴定酸度和pH的影响，具体试验结果见表2和表3。
表2挤压乳清蛋白-菊粉复合物中菊粉添加比例对发酵乳储藏期间滴定酸度的影响
Figure BDA0003154660660000112
Figure BDA0003154660660000121
注：表中同列(或行)小写(或大写)字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
表3挤压乳清蛋白-菊粉复合物中菊粉添加比例对发酵乳储藏期间pH的影响
Figure BDA0003154660660000122
Figure BDA0003154660660000131
注：表中同列(或行)小写(或大写)字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
由表2和表3可知，在储藏期间内，每个发酵乳样品的滴定酸度都随着储藏期的延长而逐渐增加(P<0.05)，而pH值则呈降低的趋势(P<0.05)。并且与添加未挤压处理WPI与菊粉复合的发酵乳相比，添加挤压预处理WPI与菊粉复合的发酵乳滴定酸度要显著性增加(P<0.05)。另外，在相同的储藏期内，添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳具有最大的滴定酸度和最小的pH值。具体来看，储藏第1天时，与空白对照(无任何添加)相比，添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳的滴定酸度增加了23.27％。
实施例11挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间保水性的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳保水性的测定，方法如下：
吸取20g的待测样品放入50mL离心管(离心管重量记为M1)中，并记录总重M2。然后以2795g的转速在4oC下离心20分钟后，除去上清液，记录剩余物和离心管的总重M3，发酵乳的保水性根据下式计算：
Figure BDA0003154660660000132
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间保水性的影响，具体试验结果见表4。
表4挤压乳清蛋白-菊粉复合物中菊粉添加比例对发酵乳储藏期间保水性的影响
Figure BDA0003154660660000133
Figure BDA0003154660660000141
注：表中同列(或行)小写(或大写)字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
由表4可知，储藏第1天时，随着菊粉添加比例的增加，发酵乳的保水性逐渐增加(P<0.05)。当添加15％菊粉与挤压WPI复合物时，发酵乳有最高的保水性，比空白组和添加了15％菊粉与未挤压WPI复合物的发酵乳保水性分别增加了38.24％和3.77％。并且添加挤压预处理WPI的发酵乳保水性要高于添加未挤压处理WPI与菊粉复合的发酵乳保水性。
随着储藏时间的延长，所有发酵乳样品的保水性呈现降低的变化趋势，至第14天时，添加了复合物的发酵乳样品保水性没有显著性差异(P>0.05)，但是均大于空白对照组发酵乳。
实施例12挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳质构的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳质构的测定，方法如下：
使用TA.XT.plus质构分析仪来测定发酵乳的硬度和粘附性，采用A/BE-d35探头进行测试，每组样品均测试了三次。
测试参数设置为：测前、测试、测后速度分别为2mm/s、1mm/s、2mm/s，测试距离10mm，触发力5g，两次压缩间隔时间5s。
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳质构的影响，具体试验结果见表5。
表5挤压乳清蛋白-菊粉复合物中菊粉添加比例对发酵乳质构的影响
Figure BDA0003154660660000151
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
发酵乳的质地也是衡量发酵乳品质的重要指标之一，其中粘附性表示用来克服发酵乳表面和质构探头表面之间的吸引力所作的功，负的力值说明发酵乳对质构探头的附着性，即力的绝对值越大，发酵乳粘性越大，当质构探头上拉时黏在其上的发酵乳越多，表明发酵乳越粘稠。
由表5可知，随着菊粉添加比例的增加，所有发酵乳样品的硬度和粘附性绝对值都呈现逐渐增加的趋势(P<0.05)。添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳有最大的硬度和粘附性，为59.37g和-310.96g·s，比空白对照、只添加挤压WPI、添加15％菊粉与未挤压处理WPI复合物发酵乳的硬度和粘附性绝对值分别增加了261.13％、298.31％；52.74％、31.30％；2.50％、13.77％。
实施例13挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳感官评价的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳感官评价的测定，方法如下：
参照GB 19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》中对发酵乳感官特性的要求，设定了五项感官评价因子，即色泽(10分)、气味(25分)、滋味(15分)、口感(20分)、组织状态(30分)。随机选取5人进行感官评价培训，除进行系统的理论培训外，还需对评价人员的感官灵敏度和语言描述进行强化培训，提高他们觉察和描述感官刺激的能力。经品尝后，立即用清水漱口并间隔15分钟后再进行品尝。每个评定成员单独打分，不相互交流讨论。具体感官评分见表6。
表6发酵乳感官评价标准
Figure BDA0003154660660000161
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳感官评价的影响，具体试验结果见表7。
表7挤压乳清蛋白-菊粉复合物中菊粉添加比例对发酵乳感官评价的影响
Figure BDA0003154660660000162
Figure BDA0003154660660000171
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
由表7可知，挤压WPI与菊粉复合物的添加会显著影响发酵乳的气味、滋味、口感、组织状态和总分(P<0.05)，对色泽则没有显著性影响(P>0.05)。从气味方面来看，菊粉和蛋白的添加赋予了发酵乳浓郁的发酵乳气味和奶香味，导致得分高于空白组发酵乳的得分。从滋味和口感方面来看，当添加5％菊粉-挤压WPI复合物时，发酵乳细腻、酸甜适中、口感爽滑，感官品质较好，感官评分最高；而当菊粉的添加比例逐渐增加时，发酵乳的粘稠度和硬度变大、有颗粒感，发酵乳过于稠厚，适口性略差，导致发酵乳的滋味和口感得分降低。从组织状态来看，空白对照组发酵乳有乳清析出和少量凝块，而添加挤压WPI与菊粉复合物的发酵乳质地均匀、表面光滑、略有乳清析出。并且添加挤压WPI与菊粉复合物的发酵乳的组织状态得分要显著高于添加未挤压WPI与菊粉复合物的发酵乳，说明经过挤压处理的WPI能够形成具有立体结构的凝胶网络体系，改善发酵乳的组织状态。综合来看，添加5％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳有最高的总分。
实施例14挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间乳酸菌活菌数的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳乳酸菌活菌数的测定，方法如下：
参照GB 4789.35-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》进行保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌活菌数的测定。
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间乳酸菌活菌数的影响，具体试验结果见表8。
表8菊粉添加比例对发酵乳储藏期间乳酸菌活菌数的影响
Figure BDA0003154660660000181
Figure BDA0003154660660000191
注：表中同列(或行)小写(或大写)字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
由表8可知，所有发酵乳样品中的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌总活菌数在储藏期间内始终高于国标(GB 19302-2010)中规定的发酵乳活菌数(大于1×106CFU/mL)，并且均随着储藏时间的延长而逐渐降低，但第1天和第7天的活菌数没有显著性差异(P>0.05)。添加未挤压WPI和挤压预处理WPI发酵乳的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌活菌数高于空白对照组(P<0.05)，并且添加挤压预处理WPI更有利于嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的增殖。当添加15％菊粉与挤压WPI复合物时，发酵乳中存活的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌活菌数最多。
实施例15挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间静态流变性的影响
挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳静态流变性的测定，方法如下：
将不同菊粉添加比例的蛋白复合物发酵乳按照实施例8的测定方法进行测定。
在实施例2的基础上，改变菊粉添加比例为0、5、10、15％(g/g，菊粉/菊粉和挤压乳清蛋白的总固体质量的比值)条件下，所得到的挤压乳清蛋白-菊粉复合物对发酵乳储藏期间静态流变性的影响，具体试验结果见图18-图23和表9-表11。
发酵乳的流变性是指发酵乳在外力作用下，流动性和形变随剪切速率和剪切应力的变化而表现出的性质，主要是剪切速率和表观粘度、剪切速率和剪切应力之间的联系。因此可以用来确定发酵乳的流体类型和评价发酵乳的粘性等。
如图18-图20所示，所有样品均表现出随着剪切速率的增加，表观粘度逐渐减小的剪切稀释化结果。样品表现出这种负相关性被认为是假塑性流体，由图21-图23曲线的凹向也可知这一点。随着菊粉添加比例的增加，表观粘度呈增加的趋势。并且添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳具有更高的表观粘度。对于不同的储藏时间，样品都表现出相同的趋势。但是，随着储藏时间的延长，所有样品的表观粘度都有所降低。
根据幂律模型(图21-图23)拟合得到的稠度指数K和流动行为指数n的变化，如表9-表11所示。首先，所有样品的n值都小于1，说明样品属于假塑性流体。随着菊粉添加比例的增加，稠度指数K值逐渐增加(P<0.05)，说明发酵乳的粘稠度增加。添加挤压WPI的发酵乳与添加未挤压WPI的发酵乳相比，储藏第1天时，稠度系数K值没有显著性差异(P>0.05)，但是随着储藏时间的延长，添加挤压WPI发酵乳的稠度系数K值降低的程度低，还保留较高的粘稠度。添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳在各个储藏期均有最大的稠度系数K值，说明发酵乳的粘稠度最高，流动性最差。
表9菊粉添加比例对发酵乳储藏第1天时稠度指数和流动行为指数的影响
Figure BDA0003154660660000201
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
表10菊粉添加比例对发酵乳储藏第7天时稠度指数和流动行为指数的影响
Figure BDA0003154660660000202
Figure BDA0003154660660000211
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
表11菊粉添加比例对发酵乳储藏第14天时稠度指数和流动行为指数的影响
Figure BDA0003154660660000212
注：表中同列小写字母相同代表差异不显著(P>0.05)，不相同代表差异显著(P<0.05)。
实施例16
利用主成分分析的方法，确定能最大程度改善挤压乳清蛋白与菊粉复合发酵乳综合品质的最优菊粉添加比例。
主成分分析方法，具体如下：
使用Origin 2017(OriginLab Corporation，Northampton，MA，USA)对储藏第1天的发酵乳的感官评价、酸度、pH、保水性、质构、活菌数、流变性(稠度指数)等特性进行主成分分析。
主成分分析是指将多个参数通过线性变换以选出较少个(通常是两个主成分)重要参数的一种多元降维分析方法。通过研究发现，前两个主成分的方差贡献率分别为77.88％和13.81％，累计方差贡献率达91.69％，说明PC1(第一主成分)和PC2(第二主成分)两个主成分可以反映原始变量的全部信息。具体试验结果见图24和图25。
由图24可以看出，与PC1相关的指标为：色泽、气味、组织状态、酸度、保水性、活菌数、硬度和稠度指数；与PC2相关的指标为：滋味、口感和pH。第一象限内的样品添加10％菊粉与WPI复合物的发酵乳和添加5％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳的特征是滋味、气味、酸度、粘附性、保水性和活菌数；第二象限内的样品只添加未挤压处理WPI的发酵乳、添加5％菊粉与WPI复合物的发酵乳和只添加挤压处理WPI的发酵乳的特征是口感和pH；而空白对照样品则分在第三象限内，没有任何的属性特征；第四象限内的样品添加15％菊粉与WPI复合物的发酵乳、添加10％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳和添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳的特征是硬度、稠度指数、组织状态和色泽。因此，可以看出不同的样品与不同的特征指标相关。
由图25可以看出，添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳在PC1中的分数最高，表明添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳可以有效的改善与PC1相关的指标，尤其是硬度、稠度指数、组织状态和色泽等指标；添加5％菊粉与WPI复合物的发酵乳在PC2中的分数最高，则表明添加5％菊粉与WPI复合物的发酵乳可以有效的改善与PC2相关的指标，尤其是口感和pH等指标。从总得分的趋势可以看出，添加15％菊粉与挤压WPI复合物的发酵乳具有最高的得分。说明从整体上来看，添加15％菊粉与挤压WPI复合物能最大程度的改善发酵乳的综合品质。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳，其特征在于，所述发酵乳采用向原料乳中添加挤压乳清蛋白-菊粉复合物进行制备，所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物与所述原料乳的质量体积比为(1.0-3.5)：100；所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物中所述菊粉占总量的5％-15％；
所述发酵乳的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将乳清蛋白在低温下挤压后，与菊粉混合制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
步骤2：向原料乳中添加所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物、蔗糖，混合搅拌均匀，得到物料A；
步骤3：将所述物料A预热、均质、杀菌、冷却，得到发酵基质；
步骤4：向所述发酵基质中加入发酵剂，灌装，再保温发酵，发酵终止，得到物料B；
步骤5：将所述物料B冷却，再冷藏即得发酵乳；
所述步骤1中，制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物具体包括以下步骤：
S1：将乳清蛋白在45-55℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到挤压乳清蛋白，然后冷冻干燥，并研磨成粉；
S2：将粉状的乳清蛋白与菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并搅拌，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物。
2.一种含有挤压乳清蛋白-菊粉复合物的发酵乳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将乳清蛋白低温下挤压后，与菊粉混合制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物；
步骤2：向原料乳中添加所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物、蔗糖，混合搅拌均匀，得到物料A；
步骤3：将所述物料A预热、均质、杀菌、冷却，得到发酵基质；
步骤4：向所述发酵基质中加入发酵剂，灌装，再保温发酵，发酵终止，得到物料B；
步骤5：将所述物料B冷却，再冷藏即得发酵乳；
所述步骤1中，制备挤压乳清蛋白-菊粉复合物具体包括以下步骤：
S1：将乳清蛋白在45-55℃的挤压温度下进行挤压预处理，得到挤压乳清蛋白，然后冷冻干燥，并研磨成粉；
S2：将粉状的乳清蛋白与菊粉在室温下溶于去离子水进行复合，并搅拌，然后将复合溶液冷冻干燥，并研磨成粉，即得挤压乳清蛋白-菊粉复合物。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中所述菊粉按照菊粉和挤压乳清蛋白总质量的5％-15％添加。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述挤压乳清蛋白-菊粉复合物与所述原料乳的质量体积比为(1.0-3.5):100；
所述蔗糖与所述原料乳的质量体积比为(3-9):100；
搅拌时间为15-30min。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，预热温度为50-65℃，预热5-10min；
均质压力为15-25MPa；
巴氏杀菌温度为90-95℃，杀菌10-15min；
发酵基质冷却至40-42℃。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，向所述发酵基质中添加质量百分数为0.35-0.45‰的发酵剂；
保温发酵温度为40-42℃，发酵时间为4.5-6.0h。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5中，物料B冷却至20-35℃；4℃冷藏24h。
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