菊粉炼乳制备工艺研究

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　　摘要 [目的]确定菊粉炼乳生产工艺并优化其生产条件。 [方法]在传统的炼乳加工工艺（即在牛奶中加入白砂糖均质后浓缩至原体积的30%～40%得到炼乳）基础上，以菊糖代替白砂糖进行浓缩，得到一款口感细腻、甜度适中但不影响营养价值的菊粉炼乳。再以感官品质为指标，通过单因素试验和L9（3）3正交试验确定最佳工艺条件。[结果]当浓缩温度为60 ℃、浓缩时间为90  min、菊粉添加量为8%时，所得炼乳口感最佳，此时蛋白质含量为17.14%，脂肪含量为20.79%，水分含量为35.31%。[结论]采用该工艺制备的菊粉炼乳口感细腻，甜度适中，较之市场常见的全脂甜炼乳更符合当代消费者需求。
　　关键词 菊粉;炼乳;工艺优化
　　中图分类号 TS 252 文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）16-0168-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.047
　　Research on the Preparation Technology of Inulin Condensed Milk
　　ZHU Jia-wen，ZHANG Yan-zhen，WANG Fei et al （Qinghai Light Industry Institute Co.，Ltd.， Xining， Qinghai 810000）
　　Abstract [Objective]To obtain production technique of inulin condensed milk and optimize the production conditions. [Method] On the basis of the traditional condensed milk processing technology what is adding sugar to milk and concentrating it to 30%-40% of the original volume to get condensed milk， inulin was used to be instead of sugar to get a condensed milk with delicate taste and moderate sweetness without affecting nutritional value.With sensory quality as the index， the optimal process conditions were determined by single factor test and L9（33） orthogonal test. [Result]The results showed that： when the concentration temperature was 60 ℃， the concentration time was 90  min， and the addition amount of inulin was 8%， the condensed milk tasted the best. At this time， the protein content was 17.14%， the fat content was 20.79%， and the water content was 35.31%. [Conclusion]Inulin condensed milk prepared by this process has fine taste and moderate sweetness， it’s more in line with the needs of contemporary consumers than all-fat sweetened condensed milk.
　　Key words Inulin;Condensed milk;Technology optimization
　　作者簡介 朱嘉文（1996—），女，青海海东人，实习研究员，从事食品检测与研发研究。
　　收稿日期 2020-01-07
　　
　　炼乳是将牛乳浓缩至原体积30%～40%的乳制品，按是否加糖分为甜炼乳和淡炼乳。其中，甜炼乳是在牛乳中加入10%～16%的蔗糖，均质后进行浓缩得到，已被广泛应用于乳饮料、糖果、糕点等食品加工业中。相较于淡炼乳，甜炼乳更便于储存，营养价值高，深受广大消费者青睐。但由于其蔗糖含量高，不适于婴幼儿群体及糖尿病患者长期大量服用，更不符合当今时代消费者对于低糖低能量的要求。
　　菊粉是由2～10个单糖分子通过糖苷键聚合而成的低聚糖[1]，广泛存在于植物、细菌及真菌中[2]，呈白色粉末状固体，易吸湿，易溶于水，质量分数在35%以上易形成凝胶，属于一种可溶性的膳食纤维，具有多种对人体有益的生理功能，如降压、降脂、降血糖等[3]。同时还具有增殖双歧杆菌的作用，可以改善肠道菌群，抑制病原菌的生长，促进矿物质的吸收[4]。菊粉口感细腻，味道中性，含糖量低且甜味清爽，其甜度是蔗糖的30%～40%，常被用作蔗糖代替品，用于香肠、饮料、乳制品等的制作[5-6]。目前，菊粉在食品加工领域已得到广泛应用，既可满足消费者的需求，还可用来开发新型健康食品。笔者以菊粉代替蔗糖，加入牛乳进行浓缩，并以感官评分为指标，设计单因素试验和L9（33）正交试验，确定菊粉炼乳生产工艺并优化其生产条件，旨在
　　制备一款口感细腻、甜度适中且具有营养保健功能的菊粉炼乳。
　　1 材料与方法
　　1.1 原辅材料及设备
　　1.1.1 原料。菊粉，由凡秘能特种糖业有限公司提供;牛奶，由青海天露乳业有限责任公司提供。 　　1.1.2 试剂。石油醚、浓硫酸、盐酸、硼酸、NaOH溶液、硫酸铜、硝酸钾等，均为分析纯。
　　1.1.3 主要设备。旋转蒸发仪，凯式定氮仪，消化炉，脂肪测定仪，恒温烘干箱，高压均质机，无菌灌装机。
　　1.2 方法
　　1.2.1 菊粉炼乳的制备工艺流程。菊粉炼乳工艺流程如图1所示。
　　 具体操作要点如下：
　　1.2.1.1 预热杀菌。将验收过的原料牛乳进行加热杀菌，利用板框加热器在130～140 ℃进行超高温瞬时杀菌3～7 s，采用直接蒸汽加热法进行预热杀菌，该步骤分为2个阶段：第1阶段为预热阶段，将5 ℃牛乳与热水换热至80 ℃进行预热，并将预热后的牛乳进行脱气处理;第2阶段为杀菌阶段，将预热乳与热蒸汽直接混合换热至140 ℃进行杀菌，得到超高温瞬时杀菌乳。
　　1.2.1.2 分步冷却。将“1.2.1.1”中第2阶段所得的超高温瞬时杀菌乳进行分步冷却，具体如下：140 ℃杀菌乳与冷凝水换热至81 ℃;将81 ℃灭菌乳与冷凝水换热至20～25 ℃;将冷却乳进行分流，合格乳进入下一步操作，不合格乳经水冷却回到奶槽。
　　1.2.1.3 混料均质。在“1.2.1.2”所得的牛乳中，加入一定量的菊粉，采用高压均质机进行均质，使菊粉与原料乳混合后得到的混合乳在高压下通过均质阀，使流液通过均质阀的流速增至140～160 m/s，混合乳在其高压泵与均质阀的作用下剪切至细小均匀的微粒，达到均匀状态。
　　1.2.1.4 真空浓缩。将“1.2.1.3”所得的混合原料乳置于旋转蒸发仪中进行浓缩处理，在适宜的浓缩温度下，经旋转蒸发仪蒸发浓缩一定时间，得到菊粉炼乳。
　　1.2.1.5 无菌灌装。在无菌状态下，利用经CIP清洗系统洗涤过的清洗罐将菊粉炼乳进行无菌灌装。
　　1.2.2 菊粉炼乳制备工艺优化。该研究以牛奶为原料，经预热杀菌后，分步冷却，加入菊粉进行混料均质、真空浓缩等步骤，得到菊粉炼乳。笔者设计单因素试验和L9（33）正交试验，探究不同浓缩时间、浓缩温度及菊粉添加量对菊粉炼乳感官品质的影响，确定菊粉炼乳制备的最佳工艺条件。
　　1.2.3 菊粉炼乳的感官评价。菊粉炼乳感官评定分析小组由10名成员组成（年龄20～35岁，5男5女），评价人员根据ISO 8589（2007）《感官分析 试验室设计的一般导则》[7]标准培训。试验在（21±1） ℃的感官评估室进行。通过小组领导调节，小组成员观察、品尝菊粉炼乳进行打分评定，评分标准根据为《RHB 301—2004 全脂加糖炼乳感官质量评鉴细则》[8]。每个小组成员对每个样品进行3次评估，具体评价细则見表1。
　　1.2.4 营养成分的检测。该研究主要检测菊粉炼乳相关指标，所采用的检测指标和方法如下：
　　1.2.4.1 水分。按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[9]进行检测。
　　1.2.4.2 脂肪。按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[10]进行检测。
　　1.2.4.3 蛋白质。按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[11]进行检测。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同条件对菊粉炼乳感官品质的影响 基本工艺条件设置为添加8%菊粉在60 ℃下浓缩90 min，再选取菊粉炼乳制备过程中的浓缩温度、浓缩时间及菊粉添加量3个因素进行单因素试验，探究其对菊粉炼乳感官评价的影响。
　　2.1.1 浓缩温度。为探究浓缩温度对菊粉炼乳感官品质的影响，在不同温度下对菊粉炼乳进行浓缩处理，其温度梯度设置为45、50、55、60、65 ℃，其他处理条件同基本工艺流程，以最终炼乳感官品质为指标，确定最适的浓缩温度，结果如图2所示。
　　 由图2可知，当浓缩时间为90 min、菊粉添加量为8%时，改变浓缩温度，其感官评分在60 ℃时出现峰值。当温度小于60 ℃时，在同样的浓缩时间及温度下，炼乳过稀，黏度小而水分含量大，牛乳气味平淡;而当温度大于60 ℃，则极易破坏牛乳稳定性，发生溢奶现象，造成巨大损失，无法完成加工工艺。因此，该试验选择60 ℃为最适浓缩温度。
　　2.1.2 浓缩时间。为探究浓缩时间对菊粉炼乳感官品质的影响，对菊粉炼乳进行不同时间的浓缩处理，其时间梯度设置为30、60、90、120、150 min，其他处理条件同基本工艺流程，以最终炼乳感官品质为指标，确定最适的浓缩时间，结果如图3所示。
　　 由图3可知，当浓缩时间低于90 min时，炼乳过稀，不易成型，稳定性较差，有细小沉淀物;而当浓缩时间超过90 min时，炼乳则过于浓稠，产生黏壁现象。因此，选择90 ℃为最佳浓缩时间。
　　2.1.3 菊粉添加量。为探究菊粉添加量对菊粉炼乳感官品质的影响，添加不同含量菊粉，并对菊粉炼乳进行浓缩处理，其添加量梯度设置为6%、8%、10%、12%、14%，其他处理条件同基本工艺流程，以最终炼乳感官品质为指标，确定最适添加量，结果如图4所示。
　　 由图4可知，菊粉添加量对炼乳感官品质具有较明显的影响，尤其对甜度的影响最为显著。当菊粉添加量为8%时，具有明显奶香味，甜度适中;而当菊粉添加量大于8%时，甜度过重，有明显发腻感觉。因此，选择菊粉添加量为8%。
　　2.2 正交试验 以综合感官评分为指标，利用正交试验方法进行试验设计，研究浓缩温度、浓缩时间以及菊粉添加量3个因素对菊粉炼乳感官品质的影响，以确定最佳的工艺条件。正交试验的因素水平及结果见表2、3。
　　 由表3可以看出，RC>RB>RA，即3个因素的主次关系为 C>B>A，表明影响菊粉炼乳感官品质的主次因素为菊粉添加量>浓缩时间>浓缩温度。对正交试验得出的最佳配比A2B2C1，设平行样3组，选择10人按照表1评分细则对试验产品进行感官评价，结果表明：A2B2C1组所得炼乳甜度适中，甜味纯正，具有明显且浓郁的奶香味，组织细腻，质地均匀，无乳糖沉淀或脂肪上浮，黏度适中呈叠带状，色泽均匀有光泽。 　　2.3 炼乳营养成分的测定 在最佳工艺条件下，即当浓缩温度为60 ℃、浓缩时间为90 min、菊粉添加量为8%时，制备得到菊粉炼乳，测定该炼乳的营养成分含量，并将其与雀巢炼乳进行比较，结果如图5所示。
　　 由图5可知，该研究制备所得的菊粉炼乳蛋白质含量为17.14%，脂肪含量为20.79%，高于市场常见的雀巢全脂原味炼乳;而水分含量为35.31%，低于雀巢炼乳。这是因为该研究所得菊粉炼乳浓缩时间较长，产品较为黏稠，该产品甜度适中，无明显发腻感。
　　3 结论
　　该试验研究了菊粉炼乳的加工工艺，并对其进行优化，制备得到一款更能满足婴幼儿、中老年及糖尿病患者群体需求的菊粉炼乳，较之市场常见全脂甜炼乳，该炼乳口感细腻，甜度适中，更符合当代消费者需求。
　　（1）菊粉炼乳制备工艺为将验收过的生牛乳进行分阶段预热、超高温杀菌，并分步冷却，添加适量菊粉后均质至均匀稳定状态，后采用旋转蒸发仪进行真空浓缩一定时间，得到菊粉炼乳，并将其无菌灌装得到炼乳成品。
　　（2）经工艺优化，得到制备炼乳的最佳工艺条件为浓缩温度60 ℃，浓缩时间90 min，菊粉添加量为8%。其中，菊粉添加量为影响菊粉炼乳感官品质的主要因素，其次是浓缩时间，最后是浓缩温度。
　　（3）经测定比较，发现该研究制备的菊粉炼乳蛋白质含量及脂肪含量高于市场常见炼乳，而水分含量较低。但因菊粉炼乳所添加的菊糖本身甜度为蔗糖的30%～40%，因此，在不大量减少糖分添加量的情況下，其甜度更适宜大众口味，且不影响其他营养成分含量。
　　参考文献
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　　[9] 中华人民共和国国家卫和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中水分的测定：RHB 301—2004[S].北京：中国标准出版社，2017.
　　[10] 国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中脂肪的测定：GB 5009.6—2016[S].北京：中国标准出版社，2017.
　　[11] 国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定：GB 5009.5—2016[S].北京：中国标准出版社，2017.
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