菊糖的脂肪替代性在脱脂牛奶中的应用

王文佳，温 瑞，熊政委，董 全，2*

（1.西南大学 食品科学学院，重庆 400715；2.西南大学 国家食品科学与工程实验教学示范中心，重庆 400715）

脱脂牛奶是指采用离心或加热等方式处理全脂牛奶得到的脂肪含量＜1%的牛奶。脱脂牛奶虽具有低脂肪高蛋白的特点，但因缺乏脂肪导致口感过于单薄在中国市场认可度不高。

菊糖（inulin）又名菊粉、土木香粉，作为植物的一种贮存性多糖，主要存在于菊芋、菊苣和大丽花等植物中[1]。菊糖能够改善肠道菌群、增强免疫、降低血脂、促进新陈代谢[2]、促进矿物质的吸收、并能够加强先天免疫功能[3]，因此广泛应用于药品和保健品中[4]。菊糖具有独特的脂肪替代性，可以使食物兼具低脂的特性和脂肪的细化口感，已被广泛应用于食品中（如巧克力[5]、蜂糕[6]等）。有关研究显示，菊糖的脂肪替代性与加入量有密切关系[7]，但用于脱脂牛奶中的研究还鲜有报道。本实验研究菊糖应用于脱脂牛奶中时，脂肪替代性与加入量的关系，旨在为改善脱脂牛奶的感官特性提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜牛乳：市售；菊糖：广州市泽玉生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Discovery HR-1流变仪：上海曲晨机电技术有限公司；JJ0.3/25均质机：廊坊市安次区汇通机械厂；5810型台式大容量高速离心机：德国艾本德股份公司；FA2004B型电子天平：上海精天电子仪器厂；100-1 000μL Dragomed移液枪：大龙医疗设备（上海）有限公司；KjelFlex-360全自动凯氏定氮仪：瑞士步琦有限公司；pHS-4C酸度计：成都世纪方舟科技有限公司；Hunterlab D25色差仪：美国Hunterlab 公司；BCD-217VCZ型冰箱：河南新飞电器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 菊糖脱脂牛奶制备工艺流程及操作要点

原料乳验收→过滤、净化→离心→杀菌→冷却→添加菊糖→均质→灌装→检验→常温储藏或冷藏

工艺操作要点：

离心：以5 500r/min离心25min制备出脂肪含量低于1%的脱脂牛奶；

杀菌：将脱脂牛奶和原料乳分别进行巴氏杀菌65℃、30min[8]；

冷却：静置，冷却至常温；

添加菊糖：菊糖按50g/L、60g/L、70g/L、80g/L的添加量分别加入到脱脂乳及原料乳中，并适度搅拌使其完全溶解；

均质：将脱脂乳及原料乳在20MPa的条件下，均质1～2次[9]。

1.3.2 脂肪含量的测定

按照国标GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》中的方法进行测定。

1.3.3 pH的测定

pH值用pHS-4C酸度计进行测定。

1.3.4 持水性的测定

取15～20g的样品，在10℃的条件下，10 000r/min离心30min，倾去上清层，使离心管保持倒置状态下静置10min[10]，然后称沉淀物的质量，按下式计算脱脂牛奶的持水性。

1.3.5 黏度的测定

用Discovery HR-1流变仪对试样进行测定。选用60mm不锈钢锥板，选用flow Ramp模式，剪切速率设为（0.1～100s-1）[11]，温度设为20℃，在60s内匀速上升。研究样品黏度随剪切速率的变化规律。

1.3.6 色泽的测定

用Hunterlab D25色差仪进行测定，样品色泽采用国际照明协会（commission international de l'eclairage，CIE）制定的亮度（L*）、红/绿颜色参数（a*）、黄/蓝颜色参数（b*）数值来反映。

1.3.7 感官品质的评价[12]

评定指标为牛奶的色泽、气味、滋味、组织形态，参与评定的人数为30人，取平均分作为感官评价的结果，牛乳感官评分标准（满分100分）见表1。

表1 牛奶感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of milk

2 结果与分析

2.1 菊糖对脱脂牛奶黏度的影响

菊糖添量对脱脂牛奶黏度的影响见图1。由图1可知，牛奶的黏度随着剪切速率的增大而降低，在同一剪切速率的条件下，菊糖添加量为80g/L的样品黏度最高，其次是全脂牛奶和菊糖添加量为70g/L的样品。这是由于全脂牛奶中蛋白质、脂肪等构成了复杂的、相对稳固的分散体系，其中脂肪是影响其黏度的主要因素之一[13]。处理样品的黏度随着菊糖添加量的增加而增加，这是由于菊糖具有脂肪替代性[14]。当菊糖添加量为70g/L时，处理样品的黏度最接近全脂牛奶黏度，在黏度方面能最大程度地达到模拟全脂牛奶的目的。

图1 菊糖添加量对脱脂牛奶黏度的影响Fig .1 Effect of different inulin addition on the milk viscosity

2.2 菊糖对脱脂牛奶持水性的影响

分别取300mL样品，分别考察50g/L、60g/L、70g/L、80g/L的菊糖添加量对脱脂牛奶、对照和全脂牛奶的持水性的影响，在10℃的条件下，10 000r/min离心30min，静置30min后，结果见图2。由图2可知，各脱脂样品的持水性均比对照样和全脂牛奶高，这是因为菊糖较易溶于水，且膳食纤维可以使牛奶具有更高的黏度[15]，从而增加了其持水性。菊糖添加量≥60g/L，脱脂牛奶持水性均有所提高。

图2 菊糖添加量对脱脂牛奶持水性的影响Fig.2 Effect of different inulin addition on the water holding capacity of milk

2.3 菊糖对脱脂牛奶pH的影响

菊糖添加量对脱脂牛奶pH的影响见图3。由图3可知，各脱脂样品的pH值均比全脂牛奶低，且不同菊糖添加量对脱脂牛奶pH的影响不显著。这是因为牛奶脱脂后，原本稳定的分散系被打破，氢离子游离出来，使得pH值降低。加入不同量的菊糖后，脱脂牛奶的pH值均略有升高，这种现象在酸奶中同样被检测到。造成这种现象的原因是菊糖对pH值具有一定的缓冲作用，从而使其pH值略微升高[16]，接近全脂牛奶的pH值。其中70g/L和80g/L的菊糖添加量的pH值最接近于全脂牛奶。

图3 菊糖添加量对脱脂牛奶pH值的影响Fig.3 Effect of different inulin addition on the milk pH

2.4 菊糖对脱脂牛奶色泽的影响

菊糖添加量对色泽的影响见表2。由表2可知，各脱脂样品的色泽均比全脂牛奶暗。这是因为牛奶的乳白色来自酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光的不规则反射，其折射率和乳固体的含量存在比例关系。所以，牛奶脱脂后乳固体的含量减少，对光的不规则反射量减少[17]，导致色泽变暗。加入不同量的菊糖后，脱脂牛奶的颜色均略微变白。这是因为菊糖本身呈白色[18]，对脱脂牛奶起到一定的色泽改善作用。但当添加量增大至80g/L后，脱脂牛奶的白度不再增加，由此可见菊糖对于牛奶颜色的影响是有限的。当菊糖添加量为70g/L时，处理样品L*值更接近于全脂牛奶，在色泽方面更能达到模仿全脂牛奶的目的。

表2 菊糖添加量对牛奶色泽的影响Table 2 Effect of different inulin addition on the milk color

2.5 菊糖对脱脂牛奶感官品质的影响

菊糖添加量对脱脂牛奶感官评分的影响见表3。由表3可知，菊糖的添加改善了脱脂牛奶的滋味和组织状态，但是气味评分均低于比全脂牛奶。脱脂牛奶的滋味随着菊糖添加量的增加而逐渐变好，当菊糖添加量为70g/L时，综合得分为71.7分，滋味最好。此时的样品醇香可口，组织均匀。当菊糖添加量超过70g/L时，脱脂牛奶的滋味反而有所下降，主要原因在于商业菊糖中带有少许双糖而具有甜味[19]。过度添加使得脱脂牛奶的甜度过高，从而导致综合得分降低，故菊糖添加量为70g/L的脱脂牛奶感官最佳。

表3 菊糖添加量对脱脂牛奶感官评分的影响Table 3 Effect of different inulin addition on the sensory evaluation of milk

3 结论

菊糖能够增大脱脂牛奶的黏度和持水性，改善其组织状态和感官品质，而对其色泽、气味、pH值影响较小。在同一剪切速率的条件下，脱脂牛奶的黏度随着菊糖添加量的增多而增加，在菊糖添加量为70g/L时，其黏度最接近于全脂牛奶。在菊糖添加量≥60g/L时脱脂牛乳的持水性最好。菊糖能够改善脱脂牛奶的组织状态和感官品质，在菊糖添加量为70g/L时，感官评分最高。因此，在保证菊糖的脂肪替代性的条件下，考虑到菊糖甜味的可接受度，推荐菊糖在脱脂牛乳中的添加量为70g/L。

[1]李 洁，韩 睿.雅致放射毛霉YYS-15 菌株产菊粉酶发酵条件的研究[J].中国酿造，2013，32（5）：51-54.

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[3]CEREZUELA R,CUESTA A,MESEGUER J,et al.Effects of dietary inulin and heat-inactivated Bacillus subtilis on gilthead seabream (Sparus aurata L.) innate immune parameters[J].Benef Microbes,2012,3(1):77-81.

[4]熊政委，董 全.菊糖的生理功能和在食品中应用的研究进展[J].食品工业科技，2012，33（20）：351-354.

[5]ROGER P A,EMMANUEL O A,KOEN D.Optimization of inulin and polydextrose mixtures as socrose replacers during sugar-free chocolate manufacture-Rheological,microstructure and physical quality characteristics[J].J Food Eng,2014,126(10):35-42.

[6]RODRÍGUEZ-GARCÍA J,PUIG A,SALVADOR A,et al.Optimization of a sponge cake formulation with inulin as fat replacer:structure,physicochemical,and sensory properties[J].J Food Sci,2012,77(2):189-197.