CN114375993B - 复合胶体及其制备方法和应用、发酵乳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能够控制酸度的复合胶体及其制备方法和应用，以及包括该复合胶体的发酵乳及其制备方法。所述复合胶体包括碱土金属碳酸盐和包埋所述碱土金属碳酸盐的复合胶层；其中，所述复合胶层由环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶形成。本发明的复合胶体能够延缓发酵乳保质期产酸或中和所产生的乳酸，进而控制发酵乳保质期内的酸度。
Description
技术领域
本发明属于乳制品领域，具体涉及一种能够控制酸度的复合胶体及其制备方法和应用，以及包括该复合胶体的发酵乳及其制备方法。
背景技术
发酵乳是指以生牛(羊)乳或乳粉为原料，经杀菌、发酵后制成的pH值降低的产品，通常所添加的发酵剂为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌(德氏乳杆菌保加利亚亚种)等，其主要代谢机制是乳糖经半乳糖苷透性酶或磷酸转移酶的作用进入乳酸菌微生物细胞，经β-半乳糖苷酶水解成葡萄糖和半乳糖，再经糖酵解等途径代谢产酸，其pH在4.5左右时，产品风味口感较好。
但由于发酵乳产品在贮存、售卖、流通环节中，温度变化加大，微生物仍能不断利用糖代谢产酸，使得产品在保质期后酸较为严重，影响产品品质。因此，需要解决保质期延缓产酸或者中和所产生的乳酸，进而控制保质期产品酸度的问题。
目前，通常采用二次配料工艺将发酵乳与碳酸钙或碳酸镁混合，以实现延缓保质期产品酸度的降低。但二次配料工艺工业化生产复杂，且成本较高，性价比低，同时由于碳酸钙或碳酸镁直接加入，在加入后便开始与产品中乳酸反应，因此在保质期内酸度控制能力有限，且不够智能化。如采用一次配料工艺直接将碳酸钙或碳酸镁加入，将大幅延长发酵时间，影响保质期内的产品口感。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够控制酸度的复合胶体，通过复合胶层包埋碱土金属碳酸盐的包埋结构，在发酵乳pH降低至4.0以下时，释放该碱土金属碳酸盐，对发酵乳在保质期内的酸度实现动态调节，同时实现一次配料工艺，并保证发酵乳的口感。
根据本发明的一个方面，提供一种能够控制酸度的复合胶体，包括碱土金属碳酸盐和包埋所述碱土金属碳酸盐的复合胶层；其中，所述复合胶层由环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶形成。
优选地，所述碱土金属碳酸盐与所述复合胶层的质量比为(1.5-2):(75-240)。
优选地，基于所述复合胶体的总质量，卡拉胶、黄原胶、环糊精或壳聚糖的质量百分含量分别为：0.05-0.8％，0.25-1％和5-10％。
优选地，所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种。
优选地，所述复合胶体是平均粒径为1-20μm的包埋颗粒。
根据本发明的另一个方面，提供一种制备能够控制酸度的复合胶体的方法，包括以下步骤：
将环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶溶解于水中，形成复合胶溶液；
将碱土金属碳酸盐悬浮在水中，形成碱土金属碳酸盐悬浊液；
将所述复合胶溶液与所述碱土金属碳酸盐悬浊液混合，使得所述复合胶溶液包埋所述碱土金属碳酸盐，形成包埋液；
将所述包埋液造粒，形成复合胶体包埋颗粒。
优选地，基于所述复合胶体的总质量，卡拉胶、黄原胶、环糊精或壳聚糖的质量百分含量分别为：0.05-0.8％，0.25-1％和5-10％。
优选地，所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种。
优选地，所述碱土金属碳酸盐悬浊液中碱土金属碳酸盐的质量百分比为1.5-2％，所述复合胶溶液中复合胶的质量百分比为5-12％。
优选地，所述复配胶溶液与所述碱土金属碳酸盐悬浊液的质量比为15-20:1。
根据本发明的又一个方面，提供一种发酵乳，包括上述复合胶体。
优选地，基于所述发酵乳的总质量，所述复合胶体的含量为0.01-0.02％。
根据本发明的又一个方面，提供一种制备发酵乳的方法，包括以下步骤：
根据上述方法制备复合胶体；
将所述复合胶体与原料乳以及可选的其它助剂一次配料，得到料液；
将所述料液进行均质、杀菌和发酵。
优选地，基于所述发酵乳的总质量，所述复合胶体的添加量为0.01-0.02％。
优选地，所述均质在55-70℃，30-40/160-180bar下进行。
优选地，所述杀菌在90-100℃下进行270-330s。
根据本发明的又一个方面，提供上述能够控制酸度的复合胶体的应用，用于动态调节发酵乳的酸度。
优选地，所述复合胶体用于在贮存流通期间动态调节所述发酵乳的酸度。
根据本发明的复合胶体在pH值4.0以上时，在水中或乳中以颗粒形式存在，不水解，但在pH值4.0以下时，在体系中自动水解释放中和物质，提升产品酸度，并且pH值升高后使颗粒不再释放中和物质，从而达到对产品酸度的动态调整，同时不影响产品口感及生产工艺。
具体实施方式
为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本发明的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式。
本发明目的是提供一种控制发酵乳保质期酸度的方法，从而改善发酵乳产品的保质期品质，其主要的思路是将发酵乳微生物在保质期内产品的乳酸中和，进而降低产品酸度。
为此，本发明提供了一种能够控制酸度的复合胶体，包括碱土金属碳酸盐和包埋碱土金属碳酸盐的复合胶层。其中，复合胶层由环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶形成，优选环糊精、卡拉胶和黄原胶。上述碱土金属碳酸盐可为碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种，优选为碳酸钙。
碱土金属碳酸盐与复合胶层的质量比可为(1.5-2):(75-240)，优选(1.5-2):(85-200)，更优选(1.5-2):(95-180)，进一步优选(1.5-1.8):(100-165)，例如1.5:112，1.6:125，1.7:132，1.5:148，1.7:156，1.8:160。
基于复合胶体的总质量，卡拉胶的质量百分含量为0.05-0.8％，优选0.15-0.6％，更优选0.25-0.5％；黄原胶的质量百分含量为0.25-1％，优选0.45-0.8％，更优选0.5-0.7％；环糊精或壳聚糖的质量百分含量分别为：5-10％，优选6.2-8.6％，更优选6.5-8％。
上述复合胶体是平均粒径为1-20μm的包埋颗粒，优选3-18μm，更优选5-14μm，进一步优选7-12μm，例如8μm，10μm。
为了实现本发明，首先，需控制复配胶体能够在发酵乳正常pH条件(大于pH 4.0)下颗粒不溶解破坏；第二，包埋颗粒大小不影响发酵乳产品口感；第三，发酵乳产品在贮存期间酸度升高，pH值降低至4及以下时，包埋层水解，释放碳酸钙或碳酸镁，与发酵乳中乳酸中和，使酸度降低，pH值升高，从而控制发酵乳产品的酸度。由于pH值升高控制减少卡拉胶水解释放包埋芯材，实现动态调节pH值，且保证中和反应产生的二氧化碳在可接受范围内，不引起产品胀包。
根据本发明，还提供一种制备能够控制酸度的复合胶体的方法，包括以下步骤：
将环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶溶解于水中，形成复合胶溶液；
将碱土金属碳酸盐悬浮在水中，形成碱土金属碳酸盐悬浊液；
将复合胶溶液与碱土金属碳酸盐悬浊液混合，使得复合胶溶液包埋碱土金属碳酸盐，形成包埋液；
将包埋液造粒，形成复合胶体包埋颗粒。
碱土金属碳酸盐悬浊液中碱土金属碳酸盐的质量百分比为1.5-2％，优选1.8％，复合胶溶液中复合胶的质量百分比为5-12％，优选6-10％，更优选8％。
复配胶溶液与碱土金属碳酸盐悬浊液的质量比为15-20:1，优选17-19:1，更优选18.5:1。
根据一个具体实施方式，碱土金属碳酸盐颗粒的制备如下：
将卡拉胶0.05％-0.8％、黄原胶0.25％-1％、β-环糊精或壳聚糖5％-10％复配溶解于80℃水中搅拌30min，以15-20:1比例加入质量为1.5-2％碳酸钙或碳酸镁悬浊液，使其充分作用40min。该步骤为发明的关键，首先通过了胶体的复配达到了包埋与酸反应的中和物质，同时实现在pH值高于4.0时在水中或乳中以颗粒形式存在，不水解，但在pH值4.0以下，体系自动水解释放中和物质，提升产品酸度，pH值升高后使颗粒不再释放中和物质，实现产品酸度的动态调整，且不影响产品口感及生产工艺。
采用本领域的常规工艺，将上述悬浊液进行喷雾干燥造粒，同时控制粒径在1-20μm左右。
根据本发明，还提供一种发酵乳，包括上述复合胶体。基于发酵乳的总质量，复合胶体的含量为0.01-0.02％。
本发明提供一种制备发酵乳的方法，包括以下步骤：
根据上述方法制备复合胶体；
将复合胶体与原料乳以及可选的其它助剂一次配料，得到料液；
将上述料液进行均质、杀菌和发酵。
在上述方法中，均质在55-70℃，30-40/160-180bar下进行；杀菌在90-100℃下进行270-330s。
根据一个具体实施方式，发酵乳制备：(行业常规工艺)
1)对原料奶进行标准化处理；
2)将白砂糖、稳定剂添加到原料乳中，定容、循环搅拌20-30min；
3)对步骤2)所得混合物料进行脱气、均质和杀菌；
4)冷却至40℃-43℃，加入发酵剂及碳酸钙或碳酸镁颗粒；
5)发酵4-8小时，发酵至pH 4.5-4.6制得发酵乳。
6)发酵后发酵乳可破乳添加水果再制品和/或谷物制品等。
进一步地，在上述方法中，均质时，均质压力为30-40/160-180bar；杀菌时，杀菌温度为95±5℃/300s。
用于发酵乳制备的发酵剂、稳定剂可采用发酵乳领域中常用的发酵剂和稳定剂。发酵剂例如可为保加利亚乳杆菌和/或嗜热链球菌。稳定剂例如可为淀粉、琼脂、果胶中的一种或多种。
本发明还提供上述能够控制酸度的复合胶体的应用，用于动态调节发酵乳的酸度，特别是用于在贮存流通期间动态调节发酵乳的酸度。
综上所述，本发明采用包埋技术利用复配的卡拉胶将碳酸钙或碳酸镁包埋喷雾干燥造粒至1-20μm。发酵时与发酵剂一起加入，发酵过程及贮藏过程中，碳酸钙或碳酸镁处于包埋状态而未被释放，当发酵乳在贮存流通期间，由于微生物代谢产酸使pH降低4.0以下，卡拉胶由于不耐酸而水解，释放包埋的碳酸钙或碳酸镁，pH越低水解程度越大，释放碳酸钙或碳酸镁越多，与乳酸反应中和程度越大，从而酸度降低，pH升高，实现动态调节酸度，改善产品保质期酸度，解决实现了一次配料的问题。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。
实施例
实施例1
一、碳酸钙颗粒的制备
将卡拉胶4g、黄原胶0.5g、β-环糊精80g溶解于水1000g中，在80℃下搅拌30min。取950g与50g 2％碳酸钙悬浊液混合搅拌40min，喷雾造粒，得到平均粒径为1-20μm的碳酸钙包埋颗粒。
二、碳酸钙包埋颗粒的水解特性
将以上制得的碳酸钙包埋颗粒15g分别加入100g pH 4.5、pH 4.0、pH 3.5水溶液中密封，分别在4h、8h、16h观察胀包情况，并测定pH值，结果如下表1所示。
表1
实验结果表明，碳酸钙包埋颗粒在pH值为4.5水溶液下无水解情况，溶液pH值基本无变化；碳酸钙包埋颗粒在pH值为4.0水溶液下有少量颗粒水解，导致溶液pH值有略微变化；碳酸钙包埋颗粒在pH值为3.5水溶液下有颗粒水解，溶液pH值不断升高。
实施例2
一、1000kg发酵乳的原料配方如下：
原料乳 920kg
白砂糖 70kg
淀粉 3kg
琼脂 0.5kg
果胶 0.5kg
保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌 0.2kg
碳酸钙颗粒 0.15kg
水余量
二、发酵乳的制备
1)配料：将原料乳牛奶加热到55℃，加入白砂糖、淀粉、琼脂、果胶，定容、循环搅拌30min；
2)净化脱气：对步骤1)物料进行净化和脱气处理；
3)均质：将经过净化脱气处理的物料加热到65℃，在160～180bar的压力下进行均质处理；
4)杀菌：杀菌要求90～100℃/300s；
5)冷却：将杀菌后的混合物料冷却至40-43℃；
6)发酵：添加发酵剂，同时添加碳酸钙颗粒，搅拌均匀后使物料在40-43℃下静置保温发酵4-8h至pH 4.5-4.6；
7)冷却、灌装：将发酵乳破乳，冷却至15-25℃下灌装；
8)冷藏：将灌装得到的产品置于0～5℃的环境冷藏。
对比例1
一、1000kg发酵乳的原料配方如下：
原料乳 920kg，
白砂糖 70kg，
淀粉 3kg
琼脂 0.5kg
果胶 0.5kg
保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌 0.2kg
水余量
二、发酵乳的制备
1)配料：将牛奶加热到55℃，加入白砂糖、稳定剂等，定容、循环搅拌30min；
2)净化脱气：对步骤1)物料进行净化和脱气处理；
3)均质：将经过净化脱气处理的物料加热到65℃，在160～180bar的压力下进行均质处理；
4)杀菌：杀菌要求90～100℃/300s；
5)冷却：将杀菌后的混合物料冷却至40-43℃；
6)发酵：添加发酵剂，搅拌均匀后使物料在40-43℃下静置保温发酵4-8h至pH4.5-4.6；
7)冷却、灌装：将发酵乳破乳，冷却至15-25℃下灌装；
8)冷藏：将灌装得到的产品置于0～5℃的环境冷藏。
将实施例2和对比例1所得产品为样品分别放置于4℃和25℃条件下进行保质期风味、组织状态观察，结果如下表2所示：
表2
从表2中可以看出，实施例2在4℃和25℃条件下贮存，产品组织状态细腻，风味浓郁，在保质期内酸甜比均协调，对比例1在4℃条件下贮存与实施例2无明显差异，但在25℃条件下贮存，保质期后期，产品口感尖酸，影响产品品质。
将实施例2和对比例1所得产品为样品进行保质期pH监测，观察贮藏期间酸度变化，pH结果如下表3所示：
表3
从表3中可以看出，实施例2在保质期4℃和25℃条件下贮存，pH值变化均在可接受范围之内，不影响产品口感；对比例1在4℃条件下贮存与实施例2差异不明显，但在25℃条件下贮存，保质期酸度上升较快，pH值变化很大，影响产品风味口感。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种能够控制酸度的复合胶体，其特征在于，包括碱土金属碳酸盐和包埋所述碱土金属碳酸盐的复合胶层；其中，所述复合胶层由环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶形成，
基于所述复合胶体的总质量，卡拉胶、黄原胶、环糊精或壳聚糖的质量百分含量分别为：0.05-0.8%，0.25-1%和5-10%，
所述碱土金属碳酸盐与所述复合胶层的质量比为(1.5-2):(75-240)，
所述复合胶体是平均粒径为1-20μm的包埋颗粒。
2.根据权利要求1所述的复合胶体，所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种。
3.一种制备能够控制酸度的复合胶体的方法，其特征在于，所述复合胶体是权利要求1或2所述的，所述方法包括以下步骤：
将环糊精或壳聚糖与卡拉胶、黄原胶溶解于水中，形成复合胶溶液；
将碱土金属碳酸盐悬浮在水中，形成碱土金属碳酸盐悬浊液；
将所述复合胶溶液与所述碱土金属碳酸盐悬浊液混合，使得所述复合胶溶液包埋所述碱土金属碳酸盐，形成包埋液；
将所述包埋液造粒，形成复合胶体包埋颗粒，
基于所述复合胶体的总质量，卡拉胶、黄原胶、环糊精或壳聚糖的质量百分含量分别为：0.05-0.8%，0.25-1%和5-10%，
所述碱土金属碳酸盐悬浊液中碱土金属碳酸盐的质量百分比为1.5-2%，所述复合胶溶液中复合胶的质量百分比为5-12%。
4.根据权利要求3所述的方法，所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的方法，所述复配胶溶液与所述碱土金属碳酸盐悬浊液的质量比为15-20:1。
6.一种发酵乳，其特征在于，包括根据权利要求1或2所述的复合胶体，
基于所述发酵乳的总质量，所述复合胶体的含量为0.01-0.02%。
7.一种制备发酵乳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据权利要求3至5中任一项所述的方法制备复合胶体；
将所述复合胶体与原料乳以及可选的其它助剂一次配料，得到料液；
将所述料液进行均质、杀菌和发酵，
基于所述发酵乳的总质量，所述复合胶体的添加量为0.01-0.02%。
8.根据权利要求7所述的方法，所述均质在55-70℃，30-40/160-180bar下进行。
9.根据权利要求7所述的方法，所述杀菌在90-100℃下进行270-330s。
10.根据权利要求1或2所述的能够控制酸度的复合胶体的应用，用于动态调节发酵乳的酸度。
11.根据权利要求10所述的应用，所述复合胶体用于在贮存流通期间动态调节所述发酵乳的酸度。
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