全 文 ：第 １４卷第 １期
２０１６年 １月
生 物 加 工 过 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ １４ Ｎｏ １
Ｊａｎ ２０１６
ｄｏｉ：１０ ３９６９ ／ ｊ ｉｓｓｎ １６７２－３６７８ ２０１６ ０１ ０１２
收稿日期：２０１４－１２－０５
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＤ２８Ｂ０７）
作者简介：廖文艳（１９８４—），女，江西丰城人，研究方向：乳制品研究与开发；刘振民（联系人），教授级高工，ｌｉｕｚｈｅｎｍｉｎ＠ ｂｒｉｇｈｔｄａｉｒｙ．ｃｏｍ
一种无稳定剂褐色乳酸菌饮料的研究
廖文艳，徐致远，刘振民
（光明乳业股份有限公司技术中心 乳业生物技术国家重点实验室，上海 ２００４３６）
摘 要：常规乳酸菌饮料通常使用果胶、羧甲基纤维素钠等稳定剂维持产品的稳定性，否则产品在货架期内容易出
现蛋白质沉淀、分层等不稳定现象。 本文中，笔者通过单因素和正交试验，以粒径为指标，研究了蛋白质含量、发酵
时间和葡萄糖含量对乳酸菌饮料稳定性的影响。 研究结果表明：当蛋白质质量分数为 ０ ９％、发酵时间为 ６０ ｈ、葡
萄糖添加量为 ８％时，乳酸菌饮品稳定性最佳。
关键词：乳酸菌稳定剂；蛋白质含量；发酵时间；葡萄糖
中图分类号：ＴＳ２７５ ４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１６）０１－００６１－０４
Ａ ｌｏｗ ｌａｃｔｏｓｅ ｂｒｏｗｎ ｙｏｇｈｕｒｔ ｄｒｉｎｋｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ
ＬＩＡＯ Ｗｅｎｙａｎ，ＸＵ Ｚｈｉｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｚｈｅｎｍｉｎ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｄａｉｒｙ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｂｒｉｇｈｔ Ｄａｉｒｙ ＆ Ｆｏｏｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｕａｌｌｙ， ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｅｃｔｉｎ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｙｏｇｈｕｒｔ ｄｒｉｎｋｓ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ａｐｐｅａｒ ｓｏｍｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｎ ｓｈｅｌｆ
ｌｉｆｅ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｒｏｔｅｉｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｌｕｃｏｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ
ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ
ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ０ ９％，ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ６０ ｈ，ａｎｄ ｇｌｕｃｏｓｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ８％，ｔｈｅ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｙｏｇｈｕｒｔ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ； ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ； ｇｌｕｃｏｓｅ
褐色乳酸菌饮料是将乳或乳制品以干酪乳
杆菌或副干酪乳杆菌发酵后作为主要原料，配以
辅料和水，经过调酸、均质、冷却、灌装而成的饮
料 ［１ ２］ 。 富含的乳酸菌可以改善肠微生态环境，
促进肠胃的正常运动，具有良好的润肠通便作
用 ［３］ 。 养乐多、味全、蒙牛等公司都先后推出褐
色乳饮料。 褐色乳酸菌饮料在货架期内容易出
现沉淀、絮凝等现象 ［４－５］ 。 为解决此类问题，当前
主流的方法是在产品中加入稳定剂，常用的有羧
甲基纤维素钠、果胶、大豆多糖等，其中大豆多糖
应用较为广泛 ［６－１０］ 。 然而受近几年频发的违法
使用添加剂事件的影响，消费者对增稠剂、香精、
色素、防腐剂等添加剂十分敏感，迫切需要最少
配料、健康的发酵乳制品。 目前就该类产品通过
不加稳定剂而使产品在货架期内保持良好的稳
定体的研究还很少。 本文中，笔者针对褐色乳酸
菌饮品制作工艺，以粒径分析为判断指标，探讨
蛋白含量、发酵时间以及葡萄糖添加量对最终产
品稳定性的影响，以期为研究褐色活性乳酸菌饮
品的稳定性提供理论参考。
１ 材料与方法
１ １ 材料与仪器
脱脂奶粉、白砂糖，上海光明乳业牧场；葡萄
糖、干酪乳杆菌，丹尼斯克（中国）有限公司。
３０３Ａ－２型电热恒温培养箱、恒温水浴锅，山东
省龙口市电炉制造厂；ＡＰＶ １０００ 型高压均质机，丹
麦 ＡＰＶ 公司；ＫＡＴ２５ 型高速组织分散机，德国 ＩＫＡ
公司。
１ ２ 实验方法
１ ２ １ 发酵乳的制备
脱脂奶粉、葡萄糖和水混合，４５ ℃搅拌 ３０ ｍｉｎ，
然后 ９０～９５ ℃杀菌 ５ ｍｉｎ，之后 ９０～９５ ℃保温 ２ ｈ，
冷却，３５～３７ ℃发酵 ７２ ｈ，破乳后搅拌均匀，冷却至
４～１０ ℃ ［３－４］。
１ ２ ２ 褐色乳酸菌饮料的制备
根据国家标准 ＧＢ ／ Ｔ ２１７３２ 的要求，蛋白质指
标＞０ ７％，添加的发酵乳基料根据产品所要求蛋白
质质量分数而定，酸度调节剂调 ｐＨ至 ３ ７。
质量分数 １２％白砂糖和水混合，５０ ℃溶解，９５
℃杀菌 ５ ｍｉｎ，冷却到 １５ ～ ２５ ℃，加入发酵乳基料，
搅拌 １０～１５ ｍｉｎ使其均匀，调酸、均质，１０ ～ ２０ ℃灌
装，入 ２～６ ℃冷库冷藏［３－４］。
１ ２ ３ 粒径分析方法
通过样品的 Ｄ 值（０ ９），即 ９０％粒径的上限值
来比较样品的稳定性［４］。
粒径分析仪参数设置：遮光度 １１ １，分析模式
为通用球行，分散溶剂为水。
２ 结果与讨论
２ １ 蛋白质添加量对粒径的影响
无稳定剂添加的乳酸菌饮品，其产品稳定性主
要是依靠酪蛋白之间的静电排斥作用，蛋白质含量
会影响蛋白质分子之间的作用力，使得蛋白质分子
之间有分散或者聚集的趋势。 根据蛋白质质量分
数为 ０ ７％、０ ９％、１ １％、１ ３％和 １ ５％取相应基
料，发酵 ７２ ｈ，热处理 ２ ｈ，葡萄糖添加量 ８％（质量
分数），按照 １ ２ １ 节和 １ ２ ２ 节制备待测样品，用
粒径分析仪测定样品的粒径，研究蛋白质添加量对
粒径的影响，结果如图 １所示。
由图 １可知：蛋白质的质量分数由 ０ ７％增加至
０ ９％，粒径呈线性变小；而后随着蛋白质质量分数
增加，粒径呈线性增大的趋势。 综合可知，蛋白质
图 １ 蛋白质添加量对粒径的影响
Ｆｉｇ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ
质量分数 ０ ９％为临界点。 这可能是因为，在蛋白质
含量较低的时候，蛋白质 ｐＨ 值较低，带正电荷，蛋
白质之间的静电作用力可以克服蛋白质分子的重
力，呈稳定状态。 但是，当蛋白质质量分数增加到
一定的程度后，继续升高会使得单位体积的蛋白质
分子太多，蛋白质分子结构不能充分展开，分子间
的作用力变小，蛋白质分子呈聚集的趋势，最终影
响产品的粒径大小。
２ ２ 发酵时间对粒径的影响
干酪乳杆菌在发酵时可分泌胞外蛋白酶将蛋
白质分解为小颗粒分子。 在低 ｐＨ 的环境中，通过
小分子蛋白质分子表面的正电荷斥力达到体系稳
定的目的。 根据蛋白质量分数 １ １％取相应基料，
热处理 ２ ｈ，葡萄糖添加量 ８％（质量分数），分别将
发酵时间控制为 ２４、４８、７２、９６和 １２０ ｈ，制备得到待
测样品，用粒径分析仪测定样品的粒径，比较不同
发酵时间对粒径的影响，结果见图 ２。
图 ２ 发酵时间对粒径的影响
Ｆｉｇ ２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ
由图 ２可知：发酵时间从 ２４ ｈ 延长至 ７２ ｈ，粒
径呈线性下降的趋势；当时间继续延长时，粒径大
小差异不明显。 这可能是因为微生物在生长过程
中需要经过适应期、对数期、稳定期以及衰亡期。
２６ 生 物 加 工 过 程 第 １４卷
随着发酵时间的延长，干酪乳杆菌逐渐进入对数
期，快速增长，酪蛋白水解酶分泌旺盛，能快速将酪
蛋白分解成小分子，之后干酪乳杆菌进入稳定期，
进而进入衰亡期，酪蛋白水解酶的分解越来越少，
对酪蛋白的分解能力变弱。 单纯增加发酵时间不
能进一步促进蛋白分解成小分子。 考虑到发酵时
间太长影响生产效率，从粒径大小出发，发酵时间
控制在 ７２ ｈ即可。
２ ３ 葡萄糖添加量对粒径的影响
根据蛋白质量分数 １ １％取相应基料，热处理
时间 ２ ｈ，发酵 ７２ ｈ，分别将葡萄糖添加量控制为 ０、
２％、４％、６％和 ８％，制备得到待测样品，用粒径分析
仪测定样品的粒径，研究不同葡萄糖添加量对粒径
的影响，结果见图 ３。
图 ３ 葡萄糖添加量对粒径的影响
Ｆｉｇ ３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｌｕｃｏｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ
由图 ３可知：随着葡萄糖添加量的增加，产品粒
径逐渐变小。 这可能是因为在其他条件不变的情
况下，随着葡萄糖添加量增多，产品中可溶性固形
物增加，糖水密度变大，蛋白质大分子密度不变，蛋
白质大分子在溶液中悬浮性越好，沉降速度变慢，
分子间的聚集趋势减缓，使得粒径随着葡萄糖含量
的增加变小。
２ ４ 正交试验分析三因素对产品的感官评价的影响
选择蛋白质添加量、发酵时间、葡萄糖含量为
正交试验的三因素，并设置 ３个水平，以粒径为响应
值进行三因素三水平正交试验。 正交试验方案及
结果见表 １和表 ２，使用 ＳＰＳＳ 软件对正交试验结果
进行方差分析，结果见表 ３。
由表 ２ 极差分析可知，影响粒径大小从主到次
的因素排序为 Ｂ、Ｃ、Ａ，即发酵时间、葡萄糖添加量、
蛋白质含量。 由方差分析结果可知，在 ０ ０５ 水平
下，Ｂ因素对粒径的影响极显著；因素 Ｃ和因素 Ａ对
粒径大小的影响不显著。
通过表 ２ 直观分析以及表 ３ 方差分析，最佳工
艺条件为 Ａ１Ｂ２Ｃ３，即蛋白质添加量为 ０ ９％，发酵时
间为 ６０ ｈ，葡萄糖添加量 ８％。
表 １ Ｌ９（３３） 正交试验方案及结果
Ｔａｂｌｅ １ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
试验号
Ａ
ｗ（蛋白
质） ／ ％
Ｂ
发酵时
间 ／ ｈ
Ｃ
ｗ（葡萄糖）
／ ％
粒径 ／
μｍ
１ －１（０ ９） －１（４８） －１（４） ５ ５０
２ －１（０ ９） ０（６０） ０（６） ２ ３５
３ －１（０ ９） １（７２） １（８） １ ６９
４ ０（１ １） －１（４８） ０（６） ５ ６１
５ ０（１ １） ０（６０） １（８） １ ９６
６ ０（１ １） １（７２） －１（４） ３ ２５
７ １（１ ５） －１（４８） １（８） ５ ７０
８ １（１ ５） ０（６０） －１（４） ４ １０
９ １（１ ５） １（７２） ０（６） ２ ６５
表 ２ 极差分析
Ｔａｂｌｅ ２ Ｒａｎｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
误差源 Ａ Ｂ Ｃ
Ｋ１ ９ ５４ １６ ８１ １２ ８５
Ｋ２ １０ ８２５ ８ ４１５ １０ ６１
Ｋ３ １２ ４５ ７ ５９ ９ ３５５
Ｒ ２ ９１ ９ ２２ ３ ４９５
表 ３ 方差分析结果
Ｔａｂｌｅ ３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
方差来源 离差平方和 自由度 均方 Ｆ值 显著性
Ａ １ ４２ ２ ００ ０ ７１ ４ １６
Ｂ １７ ３５ ２ ００ ８ ６８ ５０ ９４ ∗∗
Ｃ ２ ０９ ２ ００ １ ０４ ６ １４
３ 结论
蛋白质质量分数、发酵时间和葡萄糖质量分数
对粒径均有影响。 随着蛋白质质量分数的增加，粒
径先变小，当蛋白质质量分数超过 ０ ９％，粒径不变
小反而增加；随着发酵时间的延长，粒径逐渐变小，
当发酵时间超过 ７２ ｈ，粒径变化差异不明显；随着的
３６ 第 １期 廖文艳等：一种无稳定剂褐色乳酸菌饮料的研究
葡萄糖添加量的增加，粒径越来越小。 以粒径大小
为响应值，蛋白质质量分数、发酵时间和葡萄糖添
加量为三因素进行正交试验，结果表明葡萄糖添加
量 ０ ９％、发酵时间６０ ｈ、葡萄糖添加量 ８％这一组合
条件下，乳酸菌饮料稳定性最好。
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ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｏｆ ｍａｉｎ ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
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（责任编辑 荀志金）
４６ 生 物 加 工 过 程 第 １４卷