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基础研究 Journal of Dairy Science and Technology 2023,Vol.46 No.2 8 不同市售膜处理牛乳发酵差异比较研究王 磊（上海乳业生物工程技术研究中心，乳业生物技术国家重点实验室，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436）摘 要：对2 种市售膜处理牛乳及市售未经膜处理牛乳，通过加糖与不加糖作为对照进行发酵，以发酵时间、发酵前后糖类含量变化、黏度、质构及持水性为分析指标，对比不同市售膜处理牛乳的发酵差异性。结果表明：与对照组相比，经膜处理后牛乳蛋白含量越高，发酵时间越长；糖类含量分析表明，超滤提高了乳糖的消耗率，而纳滤导致葡萄糖的消耗率大幅下降，即使添加外源糖消耗率也无法显著提高；黏度分析表明，膜处理牛乳发酵后黏度显著高于对照组牛乳发酵后黏度，但抗剪切性变差；质构分析表明，膜处理牛乳发酵后硬度及咀嚼性显著高于对照组；持水性分析表明，经膜处理的牛乳发酵后持水性更高。关键词：膜处理；超滤；纳滤；发酵；质构；黏度Differences in Fermentation Characteristics of Commercial Ultrafiltrated and Nanofiltrated Milk and Ultrafiltrated Milk WANG Lei(Shanghai Engineering Research Center of Dairy Biotechnology,State Key Laboratory of Dairy Biotechnology,Dairy Research Institute,Bright Dairy and Food Co.Ltd.,Shanghai 200436,China)Abstract:The differences in fermentation characteristics of commercial ultrafiltrated and nanofiltreated milk,ultrafiltrated milk and untreated milk with and without added sugar were compared in terms of fermentation time,and changes in lactose and glucose contents before and after fermentation,viscosity,texture,and water-holding capacity(WHC).The results showed that compared to untreated milk,the higher the protein content of membrane treated milk,the longer the fermentation time.The consumption rate of lactose was increased by ultrafiltration,while nanofiltration led to a significant decrease in the consumption rate of glucose,which could not be significantly increased even with the addition of sugars.The viscosity of membrane treated milk after fermentation was significantly higher than that of the untreated control,but the shear resistance was worse.Texture profile analysis(TPA)showed that the hardness and chewiness of membrane treated milk after fermentation were significantly higher than those of the control.The WHC of membrane treated milk after fermentation was higher.Keywords:membrane treatment;ultrafiltration;nanofiltration;fermentation;texture;viscosityDOI:10.7506/rykxyjs1671-5187-20221213-073中图分类号：TS252.42 文献标志码：A 文章编号：1671-5187（2023）02-0008-05引文格式：王磊.不同市售膜处理牛乳发酵差异比较研究J.乳业科学与技术,2023,46(2):8-12.DOI:10.7506/rykxyjs1671-5187-20221213-073.http:/WANG Lei.Differences in fermentation characteristics of commercial ultrafiltrated and nanofiltrated milk and ultrafiltrated milkJ.Journal of Dairy Science and Technology,2023,46(2):8-12.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/rykxyjs1671-5187-20221213-073.http:/收稿日期：2022-12-13基金项目：上海市国资委企业创新发展和能级提升项目（2022013）作者简介：王磊（1992）（ORCID:0000-0002-9173-8099），男，工程师，硕士，研究方向为乳制品深加工。E-mail:近年来，乳品市场规模不断扩大，2022年预计将达5 000 亿元。截至2022年11月份，我国乳制品产量2 848.9 万t，同比增长2.8%，前三季度较2021年同期相比增速放缓1。随着消费者健康意识的不断提高，愈发重视乳品的品质和营养。新的消费趋势带给了乳品企业更多的发展机遇。膜技术在乳品工业中有广泛应用，其具有操作简单、能耗低、效率高等特点，且加工温度低，对乳品中9 2023,Vol.46 No.2 乳业科学与技术 基础研究的营养元素和热敏成分破坏较少2-3。以压力为推动力的膜根据可截流的相对分子质量大小，将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜4，在乳品中应用最广。微滤膜主要应用于除菌5-6、蛋白分级7-8和脂肪分级9-10，超滤膜主要应用于浓缩蛋白11，纳滤膜主要应用于脱盐12-13和去除乳糖14-15，反渗透膜主要应用于干物质的浓缩16。膜技术虽已在乳品工业中具有广泛应用，但发酵前膜处理对发酵造成的影响却鲜有研究。发酵前膜处理能够直接、灵活地对牛乳进行物理组分改变，避免了发酵后因酸乳浓稠的质地而限制膜应用的情况，因此具有更广泛的应用场景。本研究通过对市售的膜处理物理浓缩高蛋白牛乳、膜处理物理去乳糖牛乳进行发酵，同时以普通巴氏杀菌乳及乳品工业化生产风味发酵乳时一般需要额外添加白砂糖2 种牛乳作为对照，评估市售膜处理牛乳发酵后的差异性，旨在为行业新产品开发提供理论依据及数据支持。1 材料与方法1.1 材料与试剂未经膜处理的市售牛乳1为巴氏杀菌乳（蛋白含量3.1 g/100mL、脂肪含量3.5 g/100mL、碳水化合物含量4.8 g/100mL，配料为生牛乳）、经过超滤及纳滤处理的市售牛乳2（蛋白含量5.3 g/100mL、脂肪含量4 g/100mL、碳水化合物含量3.4 g/100mL，配料为生牛乳、乳糖酶）、经过超滤处理的市售牛乳3（蛋白含量6.0 g/100mL、脂肪含量1.5 g/100mL、碳水化合物含量6.5 g/100mL，配料为生牛乳）上海市内超市；Fast 1.0发酵菌种 丹尼斯克（中国）有限公司；白砂糖 广西上上糖业有限公司；葡萄糖标准品（纯度99.5%）、乳糖标准品（纯度99.5%）美国Sigma公司。1.2 仪器与设备TE612-L电子天平 德国Sartorius公司；iCinac酸化监控仪 法国KPM分析集团；WNB45恒温水浴锅 北京五洲东方科技发展有限公司；PHS-25数显pH计 上海理达仪器厂；3-18KS冷冻离心机 北京博劢行仪器有限公司；303A-2电热恒温培养箱 美墨尔特（上海）贸易有限公司；IKARW20高速搅拌机 德国IKA公司；TA.XT Plus质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司；1200高效液相色谱仪 美国安捷伦科技有限公司；安东帕MCR302流变仪 奥地利Anton Paar公司。1.3 方法1.3.1 样品制备市售牛乳1、市售牛乳2、市售牛乳3分别经水浴加热至95 保温5 min，随后立即冷却至42，加入Fast 1.0发酵菌种（添加量1106 CFU/mL），并在42 下发酵，以pH 4.6为发酵终点17，分别制得对照组、NF组、UF组酸乳。市售牛乳2预热至4045，加入6 g/100mL白砂糖，混合510 min，经水浴加热至95 保温5 min，随后立即冷却至42，加入Fast 1.0发酵菌种（添加量1106 CFU/mL），并在42 下发酵，以pH 4.6为发酵终点，制得T组酸乳。1.3.2 发酵时间的监测用酸化监控仪监测对照组、NF组、UF组、T组酸乳的发酵时间。发酵前对酸化监控仪的pH探头进行校准。发酵过程中每隔5 min读取一次样品pH值。1.3.3 发酵前后糖类含量的变化根据GB 5009.82016食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定18，采用高效液相色谱法测定市售牛乳1、市售牛乳2、加白砂糖后未发酵的市售牛乳2、市售牛乳3，以及对应酸乳的乳糖、葡萄糖及蔗糖含量。乳糖消耗量、乳糖消耗率、乳糖和蔗糖发酵时转化成葡萄糖的含量、葡萄糖消耗量及葡萄糖消耗率分别按照式（1）（5）计算。?/?g/100 g?L0?L1（1）?/%?100L0?L1L0（2）式中：L0为发酵前乳糖含量/（g/100 g）；L1为发酵后乳糖含量/（g/100 g）。MgMlMgMs?/?g/100 g?L?S0?S1?（3）式中：L为乳糖消耗量/（g/100 g）；Mg为葡萄糖相对分子质量（180.6）；Ml为乳糖相对分子质量（342.3）；S0为发酵前蔗糖含量/（g/100 g）；S1为发酵后蔗糖含 量/（g/100 g）；Ms为蔗糖相对分子质量（342.3）。?/?g/100 g?G?G0?G1（4）?/%?G?G0?G1G?G0?100（5）式中：G为发酵前葡萄糖含量/（g/100 g）；G0为葡萄糖转化含量/（g/100 g）；G1为发酵后葡萄糖含 量/（g/100 g）。1.3.4 发酵后样品动态黏度特性测定将酸乳样品在10 下保持30 min，采用流变仪分析10、0.1300.0 s1剪切速率下与黏度的关系，取前100 个点的数据。1.3.5 发酵后样品质构测定用质构仪测定酸乳的质构特性。参考沈壮19的方法并加以改进。采用TPA模式，探头型号为A/BE d40，探头速率5.00 mm/s，探头2 次测定间隔时间5.00 s，测定距离5 mm，触发力5 g。基础研究 Journal of Dairy Science and Technology 2023,Vol.46 No.2 10 1.3.6 发酵后样品乳清析出率测定称取破乳后的样品25 g，10、2 000g离心15 min后去除上层乳清，称量剩余样品质量，乳清析出率按照式（6）计算20。?/%?m0?m1m0?100（6）式中：m0为初始样品质量/g；m1为剩余样品质量/g。1.4 数据处理质构数据利用Exponent软件处理；使