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黃原膠和發酵劑對酸乳流變學特性的影響

發布日期:2015-05-18 21:33:45
觸變性
近些年來,酸乳生產廠家了保證產品的質 量,常常在觸變性配料中經常加入增稠劑,使酸乳更加 粘稠和細膩。但是增稠劑的添加量往往是隨機和 經驗性的,并且對產品質量的評價往往是從感官 方面。食品流變學是研究食品在力的作用下變形 的科學。酸乳是一種復雜的流體,影響其流變學特 性的因素很多'如非脂乳固體和脂肪含量,發酵劑 的種類及發酵溫度等都會對酸乳的流變學特性產 生影響。目前,在我國關于酸乳流變學特性的研究 還不多。有關的研究報道表明在酸乳的發酵過程 中,乳酸菌分泌產生的胞外多糖利用其自身形成的 空間位壘,干擾酪蛋白之間的相互鏈接方式,動態 的影響酪蛋白微球立體網狀結構的構建,進而影響凝膠結構的形成氣因而在酸乳的生產過程中,添加 多糖類食品添加劑也會對酸乳的凝膠結構和流變 學特性產生一定的影響。而對其影響的探究將對酸 乳品質的改善具有一定的理論指導作用。
 
黃原膠(Xanthan Gum)是由植物的細菌性病 害甘藍黑腐病菌一黃單胞菌dant/iomowas Campeseris)在特定的培養基、pH值、通氧量及溫 度下代謝而獲得的一種胞外多糖膠質,是一種多 功能的生物高分子聚合物。因其能通過控制產品 的流變學行為而顯著改善食品的質地、口感、外 觀而被作為添加劑廣泛應用于食品中' 本試驗 通過在原料乳中添加不同量的黃原膠并采用不 同的發酵劑進行發酵,得到酸乳。進而研究不同 樣品在不同剪切速率和剪切時間下的黏度變化, 并試從微觀結構上對其進行了解釋。從而為多糖 類增稠劑的應用及產品質量的評價提供一定的 理論指導。
 
1材料與方法1.1酸乳的生產原料乳中加入不同含量(〇。〇%、〇。1%、〇。2%、 0.3%)的黃原膠,65 X均質,95 ^下滅菌5 min, 冷卻至43丈,然后分別加人保加利亞乳桿菌、嗜 熱鏈球菌及二者的混合發酵劑,接種量3%。所用 的菌種由本研究室提供,混合菌種按嗜熱鏈球菌 和保加利亞乳桿菌1:1的比例加入。接種后分裝, 42弋條件下發酵,當酸度達到80 °T B寸取出,放入 4 的冰箱中,后熟24 h后進行檢測。
 
1.2主要的儀器和設備YXQG02型手提式電熱壓力蒸汽消毒器(山 東安得醫療科技有限公司);美國BROOKFIELD DV- UI+流變儀;電熱恒溫培養箱(龍口市電爐制 造廠);RME 100S高剪切混合乳化機(啟東市長 江機電有限公司);1.3試驗方法剪切應力和表觀黏度的測定在20尤下進行, 轉子轉速變化范圍是0-240 r/min,先升速后降 速。取時間間隔為8 s,每次測定重新更換樣品。
 
恒溫(20 ^),恒速(16 r/min)下進行,測定4 個樣品的剪切應力和表觀黏度隨時間的變化,測 定時間是5 min。
 
2結果與分析2.1不同菌種發酵對酸乳流變學特性的影響恒溫、恒速條件下,不同菌種發酵的酸乳的 剪切應力隨時間的變化見圖1。
 
圖1剪切應力隨時間的變化趨勢圖圖1的測定結果顯示,這三種酸乳的剪切應 力和表觀黏度都是隨著剪切速率的增加而降低, 并且都能夠很好的遵循對數方程。但是從剪切應 力和表觀黏度的大小來看,混合菌種的剪切應力 和表觀黏度值比單一菌株發酵酸乳的值都要大。 這說明單一菌株的發酵效果不如混合菌種的發 酵效果好。酸乳樣品的剪切應力隨剪切速率的變 化曲線見圖2。
 
圖2為變速剪切下不同菌種發酵酸乳樣品 的剪切應力與表觀黏度測定結果,這-種酸乳樣 品都能夠形成觸變環。說明這三種都是觸變性流 體。觸變性是指某體系在攪動或其它機械作用 下,其黏度或剪切應力隨時間變化的一種流變現 象。在外切力作用下,若體系的黏度隨剪切時間 的延長而下降,靜止后又恢復,即具有時間因素 的切稀現象,稱為正觸變性;反之,若體系的黏度 t升,靜止后又恢復,即具有時間因素的切稠現 象,稱為負觸變性。當一個特定體系可先后出現 正觸變性和負觸變性特征,稱之為復合觸變性141。 圖I顯示酸乳樣品的黏度隨剪切時間的延長而 逐漸降低,結合圖2的測定結果可以看出,說明 這幾種酸乳都是正觸變性流體。
 
圖3為表觀黏度隨剪切速率的變化趨勢圖, 這3種酸乳的表觀黏度在升速過程中都是隨著 剪切速率的增加而降低。在降速過程中,表觀黏 度隨著剪切速率的增大而增大。并且混合菌種發 酵的酸乳的平均黏度比單一菌種發酵的酸乳要 大,并且嗜熱鏈球菌發酵酸乳的平均黏度比保加 利亞乳桿菌發酵酸乳的黏度大。這與圖1的測定 結果相吻合。
 
BOUZAR等人的研究報道表明,牛乳經過發 酵后黏度增加是由于酪蛋白的凝集和保加利亞 乳桿菌和嗜熱鏈球菌產生的胞外多糖(EPS)多聚 物作為增稠劑、膠凝劑增加了發酵乳的黏度[51。嗜 熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌在發酵過程種具有 互利共生關系保加利亞乳桿菌在乳中代謝生成 的氨基酸可以刺激嗜熱鏈球菌的生長,而嗜熱鏈 球菌在代謝過程中產生的甲酸可以促進保加利 亞乳桿菌的生長1W!1。因此混合發酵劑發酵的酸乳 的平均剪切應力和表觀黏度值要比單一發酵劑 的發酵酸乳的大。而嗜熱鏈球菌發酵酸乳的平均 剪切應力和表觀黏度值比保加利亞乳桿菌發酵 酸乳的值要大。初步估計,這是由于這兩種酸乳 在發酵過程中產生的EPS的不同造成的。
 
2.2黃原膠對酸乳流變學特性的影響圖4為原料乳中添加不同量的黃原膠,采用 混合發酵劑發酵所得的酸乳剪切應力隨時間的 變化趨勢圖。
 
100 ? y = -3.2602Ln(x) + 19.7212R2 - 0.8518°2070120170220270 0剪切時間/s圖4C黃原膠添加量圖4混合菌種發酵酸乳剪切應力隨時間的變化趨勢圖圖4的測定結果同圖1A相比,剪切應力和 表觀黏度值都是隨著剪切時間的增加而逐漸降 低,但添加黃原膠后,其剪切應力和表觀黏度平 均值反而比未添加黃原膠的要小。同時,加入量 0.1%和0.2%的兩個樣品在受到剪切時其表觀黏 度和剪切應力變化出現波浪式起伏,這可能是其 結構不均勻造成的。
 
8 6 4 2^ 8 6 4 2 0*d/^a5ft100150200剪切速率/,圖5混合茴種發酵酸乳剪切應力隨剪切速率的變化趨勢圖圖5的測定結果表明,添加黃原膠后發酵的 酸乳仍然是一種觸變性流體。怛從剪切應力值的 平均大小來看,加入黃原膠后會變小。閣5的測 定結果與之相符合。這與我們預先猜想的結果不 一致的,這是由于黃原膠的加人影響r正常酸乳 凝膠結構的形成而造成的。單一發酵劑發酵的效 果與之相同。
 
圖6混合茴種發酵酸乳表觀黏度隨剪切速率的變化趨勢圖酸乳的制作就是牛乳中的酪蛋白在乳酸菌 形成的乳酸作用下,相互凝集構成立體網狀結構 的過程。在酸乳凝膠形成的過程中,由乳酸菌代 謝產生的胞外多糖被緩慢而均勻的分泌出來,這 些多糖與酪蛋白之間是相斥的,因此會產生空間 位壘效應,這種效應是由無到有逐漸增大的[21。因 此,我們可以推出額外加人的黃原膠分子同酪蛋 白分子間也具有空間位壘效應。并且這種效應是 一開始就有的。黃原膠分子側鏈葡萄糖醛酸基帶 負電荷'因此,在發酵的初始階段,黃原膠分子 同酪蛋白分子間由于靜電作用而相互排斥,并且 黃原膠分子自身在介質中也會形成網絡結構,這 種網絡結構影響了酪蛋白的凝集。黃原膠的添加 量較低時,這種網絡結構所形成的網孔會越大并 ft越不均勻。隨著黃原膠濃度的增加,所形成的 網孔會越來越小,此時形成的酷蛋白凝集體也會變 得越來越小。因而會導致表觀黏度和和剪切應力的 降低。因此會出現圖4、圖5和圖6所示結果。
 
3結論(1)單一發酵劑和混合發酵劑發酵的酸乳都 是正觸變性流體,混合發酵劑的發酵效果比單一 發酵劑的效果好。嗜熱鏈球菌發酵的酸乳的黏度 比保加利亞乳桿菌發酵酸乳的表觀黏度大。說明 這兩種發酵劑在發酵過程中產生了不同的EPS。
 
(2)添加黃原膠后,酸乳的剪切應力和表觀 黏度反而會降低。
 
(3)黃原膠分子會通過空間位壘作用影響酪 蛋白的凝集,并目。添加量越大,所形成的網絡結 構的網孔越小,所形成的酪蛋白凝集體也越來越 小。
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