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黄原胶和发酵剂对酸乳流变学特性的影响

发布日期:2015-05-18 21:33:45
触变性
近些年来,酸乳生产厂家了保证产品的质 量,常常在触变性配料中经常加入增稠剂,使酸乳更加 粘稠和细腻。但是增稠剂的添加量往往是随机和 经验性的,并且对产品质量的评价往往是从感官 方面。食品流变学是研究食品在力的作用下变形 的科学。酸乳是一种复杂的流体,影响其流变学特 性的因素很多'如非脂乳固体和脂肪含量发酵剂 的种类及发酵温度等都会对酸乳的流变学特性产 生影响。目前,在我国关于酸乳流变学特性的研究 还不多。有关的研究报道表明在酸乳的发酵过程 中,乳酸菌分泌产生的胞外多糖利用其自身形成的 空间位垒,干扰酪蛋白之间的相互链接方式,动态 的影响酪蛋白微球立体网状结构的构建,进而影响凝胶结构的形成气因而在酸乳的生产过程中,添加 多糖类食品添加剂也会对酸乳的凝胶结构和流变 学特性产生一定的影响。而对其影响的探究将对酸 乳品质的改善具有一定的理论指导作用。
 
黄原胶(Xanthan Gum)是由植物的细菌性病 害甘蓝黑腐病菌一黄单胞菌dant/iomowas Campeseris)在特定的培养基、pH值、通氧量及温 度下代谢而获得的一种胞外多糖胶质,是一种多 功能的生物高分子聚合物。因其能通过控制产品 的流变学行为而显着改善食品的质地、口感、外 观而被作为添加剂广泛应用于食品中' 本试验 通过在原料乳中添加不同量的黄原胶并采用不 同的发酵剂进行发酵,得到酸乳。进而研究不同 样品在不同剪切速率和剪切时间下的黏度变化, 并试从微观结构上对其进行了解释。从而为多糖 类增稠剂的应用及产品质量的评价提供一定的 理论指导。
 
1材料方法1.1酸乳的生产原料乳中加入不同含量(〇。〇%、〇。1%、〇。2%、 0.3%)的黄原胶,65 X均质,95 ^下灭菌5 min, 冷却至43丈,然后分别加人保加利亚乳杆菌、嗜 热链球菌及二者的混合发酵剂,接种量3%。所用 的菌种由本研究室提供,混合菌种按嗜热链球菌 和保加利亚乳杆菌1:1的比例加入。接种后分装, 42弋条件下发酵,当酸度达到80 °T B寸取出,放入 4 的冰箱中,后熟24 h后进行检测。
 
1.2主要的仪器和设备YXQG02型手提式电热压力蒸汽消毒器(山 东安得医疗科技有限公司);美国BROOKFIELD DV- UI+流变仪;电热恒温培养箱(龙口市电炉制 造厂);RME 100S高剪切混合乳化机(启东市长 江机电有限公司);1.3试验方法剪切应力和表观黏度的测定在20尤下进行, 转子转速变化范围是0-240 r/min,先升速后降 速。取时间间隔为8 s,每次测定重新更换样品。
 
恒温(20 ^),恒速(16 r/min)下进行,测定4 个样品的剪切应力和表观黏度随时间的变化,测 定时间是5 min。
 
2结果与分析2.1不同菌种发酵对酸乳流变学特性的影响恒温、恒速条件下,不同菌种发酵的酸乳的 剪切应力随时间的变化见图1。
 
图1剪切应力随时间的变化趋势图图1的测定结果显示,这三种酸乳的剪切应 力和表观黏度都是随着剪切速率的增加而降低, 并且都能够很好的遵循对数方程。但是从剪切应 力和表观黏度的大小来看,混合菌种的剪切应力 和表观黏度值比单一菌株发酵酸乳的值都要大。 这说明单一菌株的发酵效果不如混合菌种的发 酵效果好。酸乳样品的剪切应力随剪切速率的变 化曲线见图2。
 
图2为变速剪切下不同菌种发酵酸乳样品 的剪切应力与表观黏度测定结果,这-种酸乳样 品都能够形成触变环。说明这三种都是触变性流 体。触变性是指某体系在搅动或其它机械作用 下,其黏度或剪切应力随时间变化的一种流变现 象。在外切力作用下,若体系的黏度随剪切时间 的延长而下降,静止后又恢复,即具有时间因素 的切稀现象,称为正触变性;反之,若体系的黏度 t升,静止后又恢复,即具有时间因素的切稠现 象,称为负触变性。当一个特定体系可先后出现 正触变性和负触变性特征,称之为复合触变性141。 图I显示酸乳样品的黏度随剪切时间的延长而 逐渐降低,结合图2的测定结果可以看出,说明 这几种酸乳都是正触变性流体。
 
图3为表观黏度随剪切速率的变化趋势图, 这3种酸乳的表观黏度在升速过程中都是随着 剪切速率的增加而降低。在降速过程中,表观黏 度随着剪切速率的增大而增大。并且混合菌种发 酵的酸乳的平均黏度比单一菌种发酵的酸乳要 大,并且嗜热链球菌发酵酸乳的平均黏度比保加 利亚乳杆菌发酵酸乳的黏度大。这与图1的测定 结果相吻合。
 
BOUZAR等人的研究报道表明,牛乳经过发 酵后黏度增加是由于酪蛋白的凝集和保加利亚 乳杆菌和嗜热链球菌产生的胞外多糖(EPS)多聚 物作为增稠剂、胶凝剂增加了发酵乳的黏度[51。嗜 热链球菌和保加利亚乳杆菌在发酵过程种具有 互利共生关系保加利亚乳杆菌在乳中代谢生成 的氨基酸可以刺激嗜热链球菌的生长,而嗜热链 球菌在代谢过程中产生的甲酸可以促进保加利 亚乳杆菌的生长1W!1。因此混合发酵剂发酵的酸乳 的平均剪切应力和表观黏度值要比单一发酵剂 的发酵酸乳的大。而嗜热链球菌发酵酸乳的平均 剪切应力和表观黏度值比保加利亚乳杆菌发酵 酸乳的值要大。初步估计,这是由于这两种酸乳 在发酵过程中产生的EPS的不同造成的。
 
2.2黄原胶对酸乳流变学特性的影响图4为原料乳中添加不同量的黄原胶,采用 混合发酵剂发酵所得的酸乳剪切应力随时间的 变化趋势图。
 
100 ? y = -3.2602Ln(x) + 19.7212R2 - 0.8518°2070120170220270 0剪切时间/s图4C黄原胶添加量图4混合菌种发酵酸乳剪切应力随时间的变化趋势图图4的测定结果同图1A相比,剪切应力和 表观黏度值都是随着剪切时间的增加而逐渐降 低,但添加黄原胶后,其剪切应力和表观黏度平 均值反而比未添加黄原胶的要小。同时,加入量 0.1%和0.2%的两个样品在受到剪切时其表观黏 度和剪切应力变化出现波浪式起伏,这可能是其 结构不均匀造成的。
 
8 6 4 2^ 8 6 4 2 0*d/^a5ft100150200剪切速率/,图5混合茴种发酵酸乳剪切应力随剪切速率的变化趋势图图5的测定结果表明,添加黄原胶后发酵的 酸乳仍然是一种触变性流体。怛从剪切应力值的 平均大小来看,加入黄原胶后会变小。阁5的测 定结果与之相符合。这与我们预先猜想的结果不 一致的,这是由于黄原胶的加人影响r正常酸乳 凝胶结构的形成而造成的。单一发酵剂发酵的效 果与之相同。
 
图6混合茴种发酵酸乳表观黏度随剪切速率的变化趋势图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,相互凝集构成立体网状结构 的过程。在酸乳凝胶形成的过程中,由乳酸菌代 谢产生的胞外多糖被缓慢而均匀的分泌出来,这 些多糖与酪蛋白之间是相斥的,因此会产生空间 位垒效应,这种效应是由无到有逐渐增大的[21。因 此,我们可以推出额外加人的黄原胶分子同酪蛋 白分子间也具有空间位垒效应。并且这种效应是 一开始就有的。黄原胶分子侧链葡萄糖醛酸基带 负电荷'因此,在发酵的初始阶段,黄原胶分子 同酪蛋白分子间由于静电作用而相互排斥,并且 黄原胶分子自身在介质中也会形成网络结构,这 种网络结构影响了酪蛋白的凝集。黄原胶的添加 量较低时,这种网络结构所形成的网孔会越大并 ft越不均匀。随着黄原胶浓度的增加,所形成的 网孔会越来越小,此时形成的酷蛋白凝集体也会变 得越来越小。因而会导致表观黏度和和剪切应力的 降低。因此会出现图4、图5和图6所示结果。
 
3结论(1)单一发酵剂和混合发酵剂发酵的酸乳都 是正触变性流体,混合发酵剂的发酵效果比单一 发酵剂的效果好。嗜热链球菌发酵的酸乳的黏度 比保加利亚乳杆菌发酵酸乳的表观黏度大。说明 这两种发酵剂在发酵过程中产生了不同的EPS。
 
(2)添加黄原胶后,酸乳的剪切应力和表观 黏度反而会降低。
 
(3)黄原胶分子会通过空间位垒作用影响酪 蛋白的凝集,并目。添加量越大,所形成的网络结 构的网孔越小,所形成的酪蛋白凝集体也越来越 小。
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