试验设计

 原料：生乳；95%低聚木糖粉；牛磺酸；全脂乳粉；脱脂乳粉；白砂糖；耐酸CMC；高酯果胶；PGA（海藻酸丙二醇酯）；黄原胶；海藻酸钠；卡拉胶；瓜尔豆胶；乳酸；柠檬酸；酒石酸；安赛蜜；磷酸二氢钠；焦磷酸钠；六偏磷酸钠；食用香精；三聚磷酸钠。

 工艺流程：

 酸乳的制备：生乳→过滤→预热（60~70℃）→均质→杀菌保温（95℃，5 min）→冷却（43℃）→一次性干菌接种发酵（41℃）→搅拌和冷却→酸乳（酸度85~95°T）。

 乳化稳定剂及低聚木糖和牛磺酸的溶解工艺：处理水→预热（60-70℃）→加白砂糖、低聚木糖、牛磺酸、增稠剂和柠檬酸等研磨溶解→过滤→冷却→混合液。

 杀菌型乳酸菌乳饮料的制备工艺：初始原料（酸乳、配料混合液）→混合→调酸→预热均质→UHT杀菌和冷却→无菌灌装→检验→成品。

 单一增稠剂的选择：可供选择用作为乳酸菌乳饮料的增稠剂有高酯果胶、耐酸CMC、PGA、黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠和瓜尔豆胶，将以上每种增稠剂均按添加量0.2%、0.3%、0.4%分别加入到产品中，比较产品的组织状态、稳定性及口感。

 复合增稠剂的选择：根据单一增稠剂的实验结果选择5种增稠剂进行复配试验，试验水平依次为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%。

 乳化剂的选择：乳酸菌饮料需要O/W型（HLB>9）的乳化剂，选用蔗糖酯（HLB=15）和蒸馏单甘酯（HLB=3.7）复配，进行二因素二水平的正交试验（表1）。

 螯合剂的选择：牛乳中含钙离子较多（125 mg/100mL脱脂乳），牛乳中的酪蛋白主要以酪蛋白酸钙的形式存在，生成的游离酪蛋白影响产品的稳定性，故选用不同的螯合剂对钙离子进行螯合，所选螯合剂有10%焦磷酸钠、20%磷酸二氢钠、20%六偏磷酸钠、10%三聚磷酸钠，添加量分别均为0.1%、0.2%、0.3%。

 酸度调节剂的选择：为改善乳酸菌乳饮料的风味，调整糖酸比使之适合大多数人的嗜好，需要加入一定量的甜味剂和酸度调节剂，在添加白砂糖的基础上调酸；乳酸酸味柔和，配以适量的柠檬酸和酒石酸以增加舒爽的味道，试验多种酸度调节剂（乳酸、酒石酸、柠檬酸）以不同比例混合加入测试成品酸度及口感。

 测试乳酸菌乳饮料的稳定性的测定方法：取5 mL样品装入5 mL离心管中，以2000 r/min转速离心10 min，用721分光光度计在760~780 nm波长下，用1 cm比色皿测定离心前后的吸光值，定义稳定系数R=A后/A前，R值越大则溶液越稳定。

试验结果

（1）增稠剂的选择

 单一增稠剂的选择：由表2可知，在PGA、耐酸CMC、高酯果胶、黄原胶和瓜尔豆胶中，果胶效果最好、PGA等次之，但从经济角度来看，果胶和PGA的价格远远高于其他三种增稠剂，在五种增稠剂中，CMC价格最便宜但口感有轻微的涩味，因此需要降低CMC的用量，以减少口味涩感，但同时需要添加其他的增稠剂，以增加体系的稳定性。

 复配增稠剂的选择：根据表2结果，选五种增稠剂进行复配试验，试验水平为0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，结果显示，表3中的三个组合稳定效果较理想，对其进行比较试验，同时考虑复配后的经济性。

 由表3可知，采用2号试验配比较好，不仅价格便宜，而且其粘稠度适中，稳定性较好。

（2）乳化剂对稳定效果的影响

 由表4可知，乳化剂的效果关系为A>B，混合乳化剂的最好组合为A2B2，即蔗糖酯0.06%，单甘酯0.04%，计算亲水亲油平衡值HLBAB=15x0.6+3.7x0.4=10.48>9，HLB值大于10，分类属O/W水包油型乳浊液，可形成稳定的乳状分散体。

（3）低聚木糖牛磺酸乳酸菌乳饮料配方的确定

 根据已往生产实际和上述研究结果，确定乳酸菌饮料的基本配方为酸乳35%，白砂糖6%，复合乳化稳定剂0.5%，乳酸香精0.06%，安赛蜜0.018%。

 低聚木糖添加量的确定：低聚木糖的成人推荐量为0.7 g/d，乳酸菌饮料饮用量按500 mL/d计，添加量在0.14 g/100mL为宜；儿童推荐量为0.5 g/d，按500 mL/d计，添加量在0.1 g/100mL为宜。

 牛磺酸添加量的确定：营养学家建议向胎儿、婴儿补充牛磺酸，孕妇和产妇最佳日补充量为20 mg；牛磺酸作为一种食品添加剂，其用量有一定的限制，我国《食品营养强化剂使用卫生标准》中规定其使用范围和使用量分别为乳制品、婴幼儿食品及谷类制品使用0.3~0.5 g/kg，饮料和软饮料则为0.1~0.5 g/kg，因此，牛磺酸在乳饮料中的添加量在0.02 g/100mL为宜。

 酸度调节剂的选择：经试验得知，乳酸添加量为0.02%，酒石酸与柠檬酸添加量亦为0.02%时的产品口感较好，此时，pH值为3.8~4.0，产品酸度在0.4%~0.5%之间。

 螯合剂的选择：由表5可知，添加一定量的螯合剂有利于提高酪蛋白在酸性条件下的稳定性，其中以添加磷酸二氢钠的螯合效果最佳。

试验结论

 本文通过研究杀菌型低聚木糖牛磺酸乳酸菌乳饮料的生产工艺，确认了低聚木糖在人体双歧杆菌增殖中是最好的益生元之一，最后确定了低聚木糖牛磺酸杀菌型乳酸菌乳饮料的生产最佳稳定配方，配方为：发酵酸乳35%，白砂糖6%，磷酸二氢钠0.3%，耐酸性CMC 0.15%，95%的低聚木糖0.1%，黄原胶0.1%，果胶0.1%，蔗糖酯0.06%，乳酸香精0.06%，瓜尔豆胶0.05%，单甘酯0.04%，牛磺酸0.02%，乳酸0.02%，柠檬酸0.02%，酒石酸0.02%，安赛蜜0.018%，所生产的乳酸菌乳饮料发酵风味浓郁，口感清爽，洁白细腻，产品符合国家含乳饮料标准GB/T 21732-2008，成品在酸性常温条件下保存半年以上仍然稳定性良好。

参考资料：

余保宁.杀菌型低聚木糖牛磺酸乳酸菌乳饮料的研制[J].中国奶牛,2011(24):56-59.