搅拌型酸奶的加工工艺.docx

1、搅拌型酸奶的加工工艺ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 酶水解法低乳糖牛乳的生产系（院）名称： 生物与食品工程学院 专业班级： 07食品质量与安全(1)班 学生姓名： 杨帅 施芳芳 张燕燕 寇正威 指导教师姓名： 杜 磊 指导教师职称： 讲 师 2010年 5月酶水解法低乳糖牛乳的生产专业班级：07食品质量与安全(1)班 学生姓名：杨 帅 施芳芳 张燕燕 寇正威指导教师：杜 磊 职称：讲 师摘要世界上相当一部分人有乳糖不耐症，因此生产低乳糖牛乳满足不同人群的营养需求。本文以新鲜的牛乳为原料，采用酶水解法降低牛乳中乳糖含量，生产水解率在70%80%间的低乳糖牛乳。通过阐

2、述不仅使人们整体了解酶水解法低乳糖的生产，而且能够把握各个加工要点。摘要太少关键词：加工工艺 低乳糖牛乳 酶水解 乳糖水解率引言牛奶是迄今为止人们从自然界中所能够获得的最接近完美的一种食物，它不仅能够给人们提供身体及大脑生长发育所需要的优质的动物蛋白质、乳脂肪和维生素等，而且还是人体补钙的最佳选择。牛奶是一种营养最全面、最容易消化吸收的天然食品，随着人们生活水平的不断提高，饮用牛奶已不再是婴幼儿及体弱者的专有食品，越来越多的人开始喝牛奶。新修订的中国居民膳食指南1中明确要求中国居民应“每天吃奶类、豆类及其制品”，强调“一人一天一杯奶”(250mL) 2。世界卫生组织已把人均消费量列为衡量一个国

3、家人民生活水平的主要指标。然而国内外大量的临床调查研究数据结果显示，由于种族、气候以及遗传等诸多因素的影响，会造成相当一部分人的体内缺乏乳糖酶，这样就会使得牛奶中所特有的乳糖不能在小肠中消化和吸收而直接被转运到大肠，并在大肠菌群的作用下引起发酵和水解，造成肠管内水和二氧化碳等气体的大量积累，并刺激肠粘膜从而导致人体出现了诸如腹胀、肠鸣、气多、肠痉挛以及腹泻等一系列的乳糖不耐症状的发生。从而影响了这部分人群对于牛奶的食用3。这是一个普遍性的问题，尤其是亚洲人有80%90%的人有所谓的乳糖不耐症4。一般水解70%80%的乳糖即可解决乳糖不耐症的问题5。因此，研制优质低乳糖含量的牛奶对人体健康，尤其

4、是亚洲人的健康有重大意义。1.低乳糖牛奶介绍乳糖酶，又称乳糖酶，又称半乳糖苷酶，或D半乳糖苷半乳糖水解酶，它的作用是在特定的条件下水解D半乳糖苷键，将乳糖水解成D葡萄糖和D半乳糖，乳糖酶同时也具有半乳糖苷的转移作用，能把半乳糖连接到乳糖上，生成低聚半乳糖，作为一种益茵作用因子而用于功能性食品的开发。乳糖酶是一种白色粉末，无嗅无味，溶解后是一种浅棕色的液体，是一种无毒副作用的生物酶制利，已由FDA、FCC、WHO/FA0和JACFA等权威机构评审确定为安全物质，国际生化编号为EC.3.2.1.23，CAS编号为9031112。我国卫生部已于1998年10月同意将其列入食品添加剂卫生使用标准GB-

5、2760之中，允许在食品工业生产中使用6。全脂牛奶中约30%的热量是由乳糖提供的。乳糖是牛奶的主要成分，其在牛奶中的比例为3.6%5.5%，平均为4.6%7。它是一种双糖，因为分子太大，不能被人体直接吸收，需要在小肠中乳糖酶的作用下分解成葡萄糖和半乳糖，然后再被人体吸收8。而且乳糖酶仅仅是对牛奶中的乳糖进行酶解，并没有改变其他营养成分，它非但不会降低牛奶的营养功能，反而能避免牛奶中蛋白质及钙、磷、铁等矿物元素的流失，提高牛奶的营养价值9。低乳糖牛奶的水解率是衡量其乳糖水解度的重要指标，水解率愈高水解愈彻底，牛奶中乳糖含量愈低。因此对牛奶中的乳糖进行水解是生产低乳糖牛奶极其重要的工艺10。2.低

6、乳糖牛奶的加工工艺及操作要点低乳糖牛奶一般加工工艺为：牛奶验收离心净乳标准化巴氏杀菌冷却降温加酶水解配料脱气高压均质超高温杀菌冷却灌装成品2.1牛奶的验收要生产高质量的产品，必须选择质量优良的原料乳。乳品厂在收购鲜乳时，应对原料乳的质量严格要求并进行检验。检验的主要内容包括：感官检验、酒精试验、滴定酸度和抗菌素残留检验。2.1.1感官检验品质优良的原料乳具有新鲜牛乳的风味和特有的香气，是乳白色或稍带黄色的均匀胶体溶液，检验人员可通过看、闻，进行初步判断。2.1.2酒精试验和滴定酸度酒精试验可检查乳中蛋白质的稳定性。该检验与酒精浓度有关，一般以72%浓度（容量浓度）的中性酒精与原料乳等量混合，摇

7、匀，无凝块出现为标准。正常牛乳的滴定酸度不高于18T，不会出现凝块。通过酸度测定可鉴别原料乳的新鲜度，了解乳中微生物污染情况。新鲜牛乳的滴定酸度为1618T。为了合理利用原料乳和保证产品质量，一般用于制造淡炼乳、超高温灭菌乳的原料乳用75%以上的酒精试验；用于制造乳粉的原料乳，用68%的酒精试验（酸度不得超过20T）。酸度不超过22T的原料乳还可用于制造奶油，但风味较差。酸度超过22T的原料乳，只能用于制造工业用的干酪素、乳糖等产品。2.1.3抗菌素残留检验 该项目在验收用于生产发酵乳的原料乳中必须特别重视，因为用于发酵乳生产的乳酸菌对许多抗菌素极为敏感。测定方法是在试管中加入9ml鲜乳，经8

8、0水浴加热5min，冷却至37以下，加入1ml嗜热链球菌液，经37水浴培养2h后，加入TTC0.3ml，再经37水浴30min。未显色者为抗生素残留阳性，显色为阴性或可疑，同时应做阳性和阴性的对照。总之，原料乳必须是优质新鲜牛乳，不含抗生素和抑菌物质，酸度为16180T，72%酒精实验成阴性，其它指标符合我国生鲜牛乳的收购标准,即GB6914-1986的相关标准,全脂奶粉应符合GB5410-1999中的相关要求11。生鲜牛乳具有下述情况之一的不得收购：第一，牛乳颜色有变化，呈红色、绿色、或显著黄色者；第二，牛乳中有肉眼可见杂质者；第三，牛乳中有凝块或者絮状沉淀者；第四，牛乳中含有畜舍味、苦味、

9、霉味、臭味、涩味、煮沸味及其他异味者；第五，产前15d内的胎乳或者产后7d内的初乳；第六，用抗生素或者其他任何有影响的药物治疗期间的母牛所生产的牛乳和停药后3d内的牛乳；第七，添加有防腐剂、抗生素和其他任何有碍食品卫生的牛乳12。2.2离心净乳净乳是去除乳中存在的各种机械杂质并减少微生物的数量。常用的方法有过滤法和离心法，净乳温度为2030。简单的粗滤，在受奶槽上装过滤网并铺上多层纱布，也可以在输送乳的管道中连接一个过滤筒。滤布或过滤筒通常在连续过滤500010000L牛乳后，更换清洗、灭菌。离心净乳是乳品生产中最适宜也最常用的方法。离心净乳机不仅能去除乳中的机械杂质，还能除去乳中的乳腺体细胞

10、和某些微生物。离心净乳一般设在粗滤之后、冷却之前。2.3标准化标准化的目的是保证牛乳中含有规定的最低脂肪含量，以便满足不同的消费者的需求。当然这里指的是半脱脂乳和标准化乳，而脱脂乳是一种稀奶油分离产品，原则上无需标准化。各国牛乳标准化的要求有所不同，我国的国家标准规定全脂乳的脂肪含量为3.1%，部分脱脂乳1.0%2.0%，脱脂巴氏杀菌乳为0.5%。标准化的操作是按照多去少补的原则进行，在贮乳罐中添加稀奶油或在标准化机中连续进行2.4巴氏杀菌鲜乳在处理工程中受到许多微生物的污染(其中80%为乳酸菌)。巴氏杀菌必须完全杀死治病微生物，同时还应该杀死能影响产品味道和保质期的酶类和其他微生物。巴氏杀菌

11、有初次杀菌、低温长时巴氏杀菌、高温短时巴氏杀菌和超巴氏杀菌。但是此步骤采用高温短时巴氏杀菌(7275，1520s)13进行预杀菌，为以后的加工做准备。2.5加酶水解2.5.1酶水解法概述酶水解法即利用外源性的乳糖酶将乳糖降解为易被人体吸收利用的单糖。该法水解条件温和，产物简单，口感好，不会破坏乳中的其它营养成分。迄今为止，酶水解法是最安全、实用、有效的生产低乳糖牛乳的方法。酶水解法处理低乳糖牛乳的加工方式：在产品进行热处理前，将乳糖酶加入到经巴氏杀菌后并冷却至酶作用的最佳温度的牛乳中，待乳糖酶在此温度下作用一段时间，达到所要求的乳糖水解度后，再将产品进行灭菌处理，然后在产品灌装前按一定比例将乳

12、糖酶加入到产品中。在产品贮存过程中，乳糖酶将牛乳中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。其优点是设备投资低，缺点是酶作用时很容易受到微生物的污染，而且酶作用时间较难控制。同时由于乳糖分解后转变为还原型的葡萄糖和半乳糖，在灭菌处理时由于美拉德反应产品容易出现褐变，从而影响产品的感官质量14。2.5.2乳糖酶添加量的确定乳糖酶作为一种高效生物催化剂，其最适pH值为6.66.8，但其催化效果还和浓度有着很大的关系。在38的酶解给定温度条件下，特选择3000NLU/L、1500 NLU/L、750NLU/L三个浓度的添加量分别进行实验，其结果是乳糖水解率均达到70%以上时所需要的酶解时间依次为2 h、3 h、5

13、 h。所以，从最终产品的成本、卫生安全性以及生产效率等角度作综合考虑，在生产中所用乳糖酶的添加量应以1500 NLU/L为佳15。2.5.3酶解温度时间的确定乳糖酶的催化效果除与其添加量有关外，还与酶解温度及时间等有着很大的关系。按照1500NLU/L的加入量向牛奶中添加乳糖酶，实验测得其在4、10、20、30、38、45的酶解温度条件下乳糖的水解率均达到70以上时所需要的时间依次为14 h、8 h、6 h、4 h、3 h、10 h。因此，在乳糖酶的添加量为1500 NLU/L的条件下，从最终产品的安全角度考虑，酶解的温度时间应选择4，14h，但在实际生产中，在卫生安全有保障的前提条件下。若从

14、生产效率的角度考虑，酶解的温度时间也可考虑选择38，3 h。所以加酶水解的最佳条件可设为pH6.8，酶的添加量为1500NLU/L，酶解温度38，酶解时间3h，此时乳糖水解率可达75.2%16。2.6均质均质是指对脂肪球进行适当的机械处理，把它们分散成更细小的微粒，均匀一致地分散在乳中。均质处理可使乳中脂肪球的直径平均缩小到原来的1/10，均质乳中的脂肪球数量大约比未经处理的乳中多1万倍，这些小颗粒上浮速度极慢，因此，经过均质处理的牛乳很稳定。均质时牛乳以较高的压力被送入阀座与均质机头之间的间隙，液体通常以100400m/s的速度通过窄小的环隙，均质就在这1015s中发生。牛乳的均质温度一般采

15、用高压均质(70，18MPa)17。均质效果可以通过测定均质指数来检查。方法如下放:取250ml均质乳样品在46下贮存48h，然后分别测定上层(容量的1/10)和下层(容量的9/10)乳中含脂率F上%和F下%，按如下公式计算均质指数： 均质指数=100(F上%F下%)/F上%一般均质乳的均质指数应在110的范围内。2.7超高温杀菌低乳糖牛奶是将乳糖酶解为葡萄糖和半乳糖，在热处理过程中会发生美拉德反应，即加重了褐变，严重影响制品的质量。褐变速度受温度的影响较大，温度越高，褐变速度越快。温度每提高10，反映的速度大约增加35倍。乳糖在高温条件下焦糖反应是造成乳制品褐变的另一种反映类型。糖在温度超过

16、100发生分解反应形成褐色，即所谓的焦糖化反应。通过实验证明：在95、105、115的灭菌条件下，产品质量受美拉德反应和焦糖化反应影响不大，品质可以接受。但是95灭菌条件下，杀菌效果达不到国家标准。综上所述，试验选出的低乳糖牛奶的最佳灭菌条件：温度为105，时间为5min18。2.8冷却降温 经超高温杀菌后的牛奶应迅速降温至30以下，防止牛奶发生美拉德反应，从而影响其感官质量19。2.9低乳糖牛奶水解率的测定2.9.1未酶解牛奶样品的处理及测定在20下准确称取未酶解牛奶样品10g至250ml容量瓶中，分别加入20%的醋酸铅溶液4ml及草酸钾磷酸二氢钠缓冲溶液4ml，最后用蒸溜水定容至其刻度并摇

17、匀，静置后过滤备用。用移液管准确移取25ml的上述滤液于250ml的容量瓶中，加入l滴0.1%的甲基橙水溶液、5%的氟化钠溶液0.5ml、0.1mol/L的单质碘的标准溶液25ml。再加入0.1mol/L的氢氧化钠溶液37.5ml，盖紧瓶塞并用水密封后置于黑暗处30min，然后再加入0.5mol/L的盐酸溶液8ml，1%的淀粉指示剂0.5ml，摇匀后再用0.1mol/L的硫代硫酸钠的标准溶液滴定溶液呈现出淡粉色，这时所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的毫升数为V1。2.9.2酶解后牛奶中醛糖含量的测定低乳糖牛奶样品的处理及其醛糖的测定同2.9.1相同，测得硫代硫酸钠的消耗量V2。2.9.3低乳糖牛奶水

18、解率的计算低乳糖牛奶水解率为：=(Ms V1Ms V2)/( M1V0Ms V1)100%在该计算公式中：M s表示硫代硫酸钠的标准溶液的物质的量的浓度；M1表示单质碘的标准溶液的物质的量的浓度；V0表示在每次进行测定时所准确移取的单质碘的标准溶液的毫升数；V1表示在每次进行未酶解牛奶滤液的滴定时所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的毫升数；V2表示在每次进行低乳糖牛奶滤液的滴定时所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的毫升数20。生产出来的低乳糖牛奶，经过检测其水解率在70%80%之间，则产品合格，可以出厂。3.总结 本文通过对低乳糖牛奶及其加工工艺操作要点的阐述，使人们进一步了解了低乳糖牛奶的营养价值及其对乳糖

19、不耐症人群所具有的特殊功能。生产低乳糖牛奶的方法多种多样，例如物理法生产低乳糖牛乳、酶水解法生产低乳糖牛乳、基因工程技术生产低乳糖牛乳等。其中，酶水解法的水解条件温和，产物简单，口感好，不会破坏乳中的其它营养成分。迄今为止，酶水解法是最安全、实用、有效的生产低乳糖牛乳的方法。酶解法降低牛奶中乳糖含量的加工工艺因其科学实用性将得到认可。利用酶水解法生产的低乳糖牛乳不仅解决乳糖不耐症患者的乳品消费问题，而且在发酵乳制品中、浓缩乳及炼乳中、奶粉中、冷冻乳中、乳清加工和烘焙食品中都广泛应用。参考资料：1 中国营养学会.中国居民膳食指南M.北京：中国轻工业出版社，1997：162 郑宝东.低乳糖乳工艺的

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