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為什麼不同國家、不同廠牌的牛奶喝起來都不一樣呢?

Photo credit: Cathy, Sam, Max and Mai via Flickr

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文/吳藝璐|中興大學動物科學系學士生

牛乳是少數營養完全的食品之一,含有豐富的脂肪、蛋白質及其他營養分,造成牛奶風味口感不同的原因有很多,從乳牛本身的品種、飼料、營養、管理方式、加工….等等都是影響因子,接下來就讓我們從加工方面為大家簡單地來來做介紹吧!

如前文《為什麼台灣的牛奶比國外的還濃醇香?》,所提到的,台灣鮮乳主要以UHT熱處理條件殺菌,那大家一定會有一個很大的疑問:既然都是使用UHT(ultra-high temperature, 135~150℃,2~10s)殺菌條件,為什麼有些品牌稀、有些品牌喝起來又那麼濃厚呢?

這是由於乳品廠會在鮮乳製作的過程中進行「標準化」,將乳脂肪進行調整,讓消費者喝到的每瓶牛奶口感都是相同的,不會有這瓶比較濃、這瓶比較稀而造成消費者對廠商的負面印象。(註一)而每個廠牌標準化的脂肪含量當然不一定都一樣,目前台灣乳牛生乳乳脂肪平均含量約在3.7~3.8%左右(張菊犁,2007),鮮乳中乳脂肪含量調整越高,口感則相對較滑順、濃厚。

有些國外廠牌及國內鮮乳的乳脂肪含量相同,為什麼喝起來的口感和台灣不太一樣呢?

其實每個國家的標準及國情都不同,以UHT熱處理為例,通常設定的條件為135~150℃,2~10秒。而在如此高溫條件下,時間長短若僅差一點便會造成加熱效果顯著的差異。除了熱處理條件不同,加工方式不同當然也會影響牛奶的風味——板式加熱還是管式加熱?直接加熱還是間接加熱(註二)?

另外,使用哪種均質方法也都會有一定程度的影響。均質會將乳脂肪球打成小顆粒,使脂肪球均勻分散在牛奶中。均質機主要利用高壓來將乳脂肪球打小,作用原理就類似汽車的汽缸,而不同的均質閥設計可能會造成打出來的乳脂肪顆粒大小不同,均一度也不同,當脂肪球顆粒越小,口感當然也就越綿密。

UHT奶經過高溫滅菌處理後會產生許多「cooked」和「flat」風味,不被國外消費者接受,主要是由蛋白質變性、梅納反應或脂肪氧化所產生的物質。

Phto credit: Jill via Flickr

Photo credit: Jill via Flickr

再來談談前文所提及的梅納反應 (Maillard reaction)吧!

以UHT熱處理的鮮乳,會造成牛奶具有加熱焦味及濃厚味道(cooked and flat flavors)(註三),梅納反應便參與其中。梅納反應為一種非酵素性的褐化反應,在牛乳的加熱過程中,乳糖以及其前身物:葡萄糖及半乳糖,會與蛋白質中鹼性胺基酸(主要為離胺酸)之胺基進行梅納反應,形成各種不同的風味物質,然而這是外國人較不能接受的口味,他們認為這種濃純香反而是不好的,屬於off-flavor,因此反而致力於將牛奶中的這些風味去除,讓牛奶比較甜、稀(Meunier-Goddik and Sandra, 2011)。

另外,常常與梅納反應搞混的焦糖化 (caramelization),也是參與改變乳風味的一份子。焦糖化亦屬於非酵素性的褐化反應,與梅納反應不同的是它並非醣類與胺基酸反應,而是醣類本身在高溫環境下裂解(Pyrolysis,指在無氧狀態下高溫分解),醣的結構會被打散,產生一些香氣分子,而散發出特殊的焦糖味,不過由於牛奶加熱時間短暫,焦糖化產物並非主要影響乳風味的物質。

除了加工過程,產品的保存期間風味也會逐漸改變唷!

製作好的鮮奶在儲存期間中,氧氣、明亮的光線或金屬離子等因素可能會使脂肪或蛋白質等成分氧化(註四)。此外,當大家把開封後的牛奶放入冰箱,常常會覺得再拿出來喝的牛奶會有「冰箱味」(聞起來有點像濕掉的厚紙板),這種奇怪的味道除了因為牛奶很容易附著異味外,還有來自空氣中氧氣的氧化作用等。

因此!包裝材料的不同,如紙盒(refrigerated carton, shelf-stable carton等)、鋁箔包與塑膠瓶(高密度聚乙烯,high-density polyerhylene, HDPE)的差別等,也會影響鮮乳風味(Aardt, Duncan, Marcy, Long, and Hackney; 2001),若要長期保存,如滅菌乳(保久乳)及目前各大賣場所販賣的ESL奶(extended shelf life milk),為了防止外面的水及光線進入,並確保密封完全,其包裝即經過設計、使用多重材質包裝,減少微生物入侵的機會,以達到延長保存期限與風味的目的。也會使用其他的惰性氣體(如氮氣)來充填,以減少氧化的機會。

影響牛奶風味的因素數也數不完,變數有千千萬萬種!若要細細講,光梅納反應的部分就可以出一本書了!但不管喜歡哪種廠牌的風味或口感,目前市面上貼著鮮乳標章的「XX鮮乳」,且成分標示著100%生乳,一定都是經過政府把關,民眾可以安心飲用的健康鮮乳!

備註

  • 註一:不過也有少數廠商及牧場以不調整做為賣點,如義美、柳營等的成分無調整鮮乳。
  • 註二:間接加熱為生乳透過板式或是管式熱交換器來加熱,相較於蒸氣噴灑的直接加熱法,間接加熱其到達目標溫度的時間較緩慢,因此牛奶處在高溫的時間長,易產生不好的風味。
  • 註三:梅納反應會形成各種不同的風味物質——梅納丁(Melanoidins,由梅納反應所產生之物質總稱),如苯甲醛(benzaldehyde)、丙烯醛(acrolein)、麥芽醇(maltol)、聯乙醯(diacetyl)、乙醛(acetaldehyde)、異丁醛(isobutanal)、1-丁醇(1-butanol)、2-甲基丁醛(2-methylbutanal)、3-甲基丁醛(3-methylbutanal)等等,其中聯乙醯(diacetyl)被認為是造成”heated” flavor的主要風味物質(Zabbia et al., 2012.)。
    除了梅納反應外,UHT奶加工過程中會產生許多風味物質,而外國人所不愛的「加熱臭」(cooked flavor)主要是由乳清蛋白變性產生的含硫化合物所引起,但這些風味物質會在儲存過程中消散,此時,甲基酮及aliphatic aldehydes會隨著時間增加,而轉變為stale flavor,這些都是國外消費者不能接受的味道。
    乳風味依照Shipe et al. (1978)分為四類:

    1. cooked or sulfurous: 在較嚴苛的加熱條件下所產生的風味物質。起初認為硫化氫為主要引起cooked flavor的化學分子,但近幾年發現,二甲基硫(dimethyl sulphide)及甲基硫醇(methanethiol)可能才是造成此風味的最主要因素,與梅納反應無關。
    2. heated or rich: 由牛乳中乳糖及半乳糖與胺基酸相互作用,經由梅納反應所產生的風味,其反應機制及產物還尚未完全清楚明瞭。
    3. caramelized: 焦糖味,經過加熱處理後,由醣類分子本身氧化而產生的特殊風味。
    4. scorched: 即所謂的「焦味」。

    通常由加熱引起的乳風味改變決定於加熱時間和達到目標溫度的時間、儲存時間的長短和板式熱交換處理器的數量等。

  • 註四:牛奶營養豐富、成分複雜,其中包含不飽和脂肪酸,若受到單態氧(Singlet oxygen)刺激,便會造成脂肪自氧化反應啟動,使牛奶產生酸敗味(主要為酮類、醛類),可能因子包括光照、酵素、金屬離子、放射線或過氧化物等。以金屬離子為例,這些離子藉由分解氫過氧化物,使脂肪自己不斷氧化,由於無論是氧化或還原的金屬離子都可以分解氫過氧化物 (hydroperoxide),因此只要出現很少量的銅離子,便會造成反應不斷循環發生(Brien and Connor; 2011)。

參考資料

  • 陳彥伯。2014。乳品加工學講義。中興大學動物科學系。
  • 張菊犁。2007。近十年台灣荷蘭牛性能改良(DHI)回顧與展望。新竹畜試所。
  • Aardt M. van, S. E. Duncan, J. E. Marcy, T. e. Long, and C. R. Hackney, 2001. Effectiveness of Poly(ethylene terephthalate) and High-Density Polyethylene in Protection of Milk Flavor. J. Dairy Sci. 84,1341-1347.
  • Attabi et al., 2009. Volatile Sulphur Compounds in UHT milk. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 49: 28.
  • Cadwallader et al. 2007. Flavor of dairy products. American Chemical Society Press. Washington DC, USA.
  • Clark et al., 2009. The sensory evaluation of dairy products. Second edition. Page 73 fluid milk and cream products. Springer Science+Business press, Germany.
  • Meunier-Goddik and Sandra, 2011. Liquid milk products: pasteurized milk. Elsevier Ltd.Meunnier-Goddik L., 2011. Liquid milk products | Liquid Milk Products: Pasteurized Milk. Encyclopedia of Dairy Sciences (Second edition) Pages 274-280.
  • O’Brien N. M. and T. P. O’Conner, 2011. Milk Lipids | Lipid Oxidation. Encyclopedia of Dairy Sciences (Second edition) Pages 716-720.
  • Peterson et al., 2007. In Flavor of Dairy Product. Page 253 effect of processing technology and phenolic chemistry on ultra-high temperature bovine milk flavor quality. ACS symposium series, Washington DC.
  • Zabbia et al., 2012. Undesirable sulphur and carbonyl flavor compounds in UHT milk: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 52: 21.
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