大豆多糖在調配型酸性乳飲料中的應用

邵丹丹，華欲飛，孔祥珍

(江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

大豆多糖在調配型酸性乳飲料中的應用

邵丹丹，華欲飛，孔祥珍

(江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

通過改變調配型酸性乳飲料的調酸工藝之及調酸以后的處理，確定了大豆多糖 SSPS(soluble soybean polysaccharide)作為穩定劑的最佳工藝參數。結果表明，蛋白質含量為1.5%的脫脂酸性乳飲料在SSPS添加量為0.6%，5℃調酸，攪拌速度為1000r/min，均質壓力為30MPa下，SSPS對酸性乳飲料的穩定性最好，沉淀率最低。

大豆多糖，酸性乳飲料，穩定性

可溶性大豆多糖(soluble soybean polysaccharide，SSPS)是以大豆或大豆粕為原料，經過脫脂、提取、純化、滅菌、干燥等工藝生產的，由半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖酸、鼠李糖、海藻糖、木糖以及葡萄糖等分子通過1，4－糖苷鍵、1，6－糖苷鍵相連而成的水溶性多糖。大豆多糖(SSPS)屬于酸性多糖，結構類似于果膠，含有由半乳糖醛酸組成的酸性糖主鏈和阿拉伯糖基組成的中性糖側鏈，其分子量范圍在5000～1000000之間［1］。SSPS可溶解于熱或者冷水中而不產生凝膠，且溶液不會受到酸、熱、鹽類太大的影響，具有良好的膠著性和薄膜形成特性，氣泡的泡沫穩定性、乳化以及乳化穩定性，可使酸性條件下乳品保持體系穩定［2］。酸性乳飲料是以鮮奶或復原奶為主要原料，添加甜味劑、穩定劑、香精和色素等輔料，利用活性菌進行乳酸發酵或者直接添加果汁、食品酸等輔助原料調配制備的含乳飲料［3］。酸性乳飲料以其獨特的口感獲得市場的認可，但牛乳中酪蛋白在酸化過程中在pH接近等電點時會產生沉淀，影響酸乳的質量。添加穩定劑來提高酸乳飲料穩定性是有效手段之一，目前國內市場上使用最多的穩定劑是羧甲基纖維素(CMC)。牛乳中的酪蛋白能夠在體系中保持穩定，是因為膠粒之間的靜電排斥和空間位阻作用的結果。在酸性條件下，酪蛋白膠粒傾向于聚集而使體系失去穩定性［4］。而SSPS是陰離子多糖，可以通過與在等電點以下帶正電荷的酪蛋白發生絡合作用，吸附在酪蛋白表面形成保護膜，利用他們的空間位阻來防止酪蛋白聚集沉淀，從而提高酸性乳飲料的穩定性［5］。大豆多糖的阿拉伯多糖和半乳聚糖構成的中性支鏈多糖是穩定酸性乳體系的主要成分。當大豆多糖吸附到酪蛋白表面后，較長的中性支鏈能夠提供良好的空間穩定作用［6］。目前我國市場上應用最多的穩定劑是羧甲基纖維素(CMC)以及果膠［7］，SSPS在日本已有很好的應用，但在中國研究較少。CMC粘度大，而果膠價格相對過高，以大豆多糖作為穩定劑的酸性乳飲料具有穩定效果好、粘度低、口感清爽等特點，作為一種新型的穩定劑，受到人們的關注［8］。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

脫脂乳粉(蛋白質 33.4%、脂肪 0.8%、乳糖54.1%、礦物質7.9%、水分3.8%) 新西蘭進口;可溶性大豆多糖 自制，豆渣經堿處理和酸處理后，取上層清液濃縮后噴霧干燥為粉末，其中總糖79.6%、蛋白質5%、脂肪0.38%、水分8.7%、灰分5.9%;蔗糖 市售;檸檬酸 試劑。

pH計 Mettler－Toledo儀器有限公司;90型磁力攪拌器 上海瀘西儀器分析廠;Himac CR21GⅡ型冷凍離心機 日本HITACHI公司;UV－2100紫外可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;S3500激光粒度分析儀 美國Microtrac公司;AH－Basic均質機 ATS工業系統有限公司

1.2 實驗方法

1.2.1 酸性乳飲料的制備［9］a.準確稱取9.0g脫脂乳粉(酸乳飲料蛋白質含量為1.5%)，溶解于40℃的去離子水中，置于磁力攪拌器上攪拌水合30min，攪拌速度為1000 r/m in，而后均質25MPa。

b.準確稱取16g蔗糖和比例范圍為0.1%～0.7%的SSPS，干混均勻，溶解在60℃熱水中，冷卻、待用。

c.將復原乳和蔗糖及SSPS穩定劑溶液混合均質，用 10%檸檬酸調酸，均質，水浴鍋滅菌: 85℃、30m in。

1.2.2 不同調酸溫度對脫脂酸乳穩定性的影響 調酸溫度不同控制的實驗條件為:調酸溫度分別為5、10、15、20、25、30℃，調酸攪拌速度700 r/m in，均質壓力為40MPa，SSPS添加量為0.5%。計算其沉淀率、穩定系數和粒徑分布情況。

1.2.3 不同的攪拌速度對脫脂酸乳穩定性的影響調酸攪拌速度不同控制的實驗條件為:調酸攪拌分別為 100、400、700、1000、1300 r/m in，調酸溫度為5℃，均質壓力為40MPa，SSPS添加量為0.5%。計算其沉淀率、穩定系數和粒徑分布情況。

1.2.4 不同的均質壓力對脫脂酸乳穩定性的影響均質壓力不同控制的實驗條件為:均質壓力分別為0、10、20、30、40、50、60MPa，調酸溫度為5℃，調酸攪拌速度為1000 r/m in，SSPS添加量為0.5%。計算其沉淀率、穩定系數和粒徑分布情況。

1.2.5 不同的SSPS添加量對脫脂酸乳穩定性的影響 SSPS添加量不同控制的實驗條件為:SSPS添加量分別為 0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%，調酸溫度為5℃，調酸攪拌速度為1000r/min，均質壓力為30MPa。計算其沉淀率、穩定系數和粒徑分布情況。

1.2.6 離心沉淀率的測定［10］取潔凈的離心管一只，稱重m0，加入10g酸性乳飲料，稱重m1。在轉速為4000 r/m in，溫度20℃下離心20min，棄去上清液，倒置10m in，準確稱取沉淀物和離心管的重量m2，按式(1)計算沉淀率。

1.2.7 穩定系數的測定［11］將酸性乳飲料以及離心后上層清液稀釋100倍，在610nm下測定吸光度，按式(2)計算穩定系數。

1.2.8 粒徑分布測定［12］利用S3500激光粒度分析儀來測樣品的粒徑分布情況。S3500激光粒度分析儀是利用了多個激光源的光束投射通過一竄粒子束后產生的散射現象的原理，由眾多粒子散射后的光的方向及光量被一個光敏檢測器陣列測得，然后由M icrotrac軟件得出分析結果。激光源波長為780nm，檢測限為:0.01～2000μm。測試參數如下:蛋白質的折光指數為1.59，水的折射率為1.33。

1.2.9 統計分析方法 采用Excel和SAS軟件對實驗數據進行統計學分析，其中每組實驗有三個平行(n=3)。

2 結果與討論

2.1 不同調酸溫度對脫脂酸乳穩定性的影響

由圖1和圖2可知，調酸溫度為5℃時，離心沉淀率和穩定系數分別為0.32%和0.4，粒徑分布范圍在0.1～1μm;當溫度達到30℃時，離心沉淀率和穩定系數則達到7.6%和0.036，粒徑分布范圍則在19～100μm。由圖中可知，隨著調酸溫度的增大，沉淀率增大，穩定系數減小，粒徑分布增大，即穩定性是隨著溫度的升高而降低的。原因是酪蛋白與穩定劑SSPS之間的作用力可能是隨著溫度的升高而削弱的，同時酪蛋白粒子屬于膠體分散體系，要進行布朗運動，溫度高，則粒子之間的碰撞頻率就大，也會導致粒子的聚集沉淀，穩定性降低［13］。

圖1 不同調酸溫度下脫脂酸乳的沉淀率及穩定系數Fig.1 Effect of acidification temperature on the precipitation quantity and stability coefficient for acidified skimmed milk beverage

2.2 調酸時不同的攪拌速度對脫脂酸乳穩定性的影響

由圖3可知，在100～1000r/min時，沉淀率是從0.55%減小到0.52%，穩定系數從0.4增大到0.6，沉淀率減小，穩定系數增加，但變化不是很大;同時由圖4可以看出，100～1000 r/min的粒徑分布變化差別也很小，說明在這個區間內，隨著攪拌速度的增大，穩定性增大，但是增大的幅度很小。當攪拌速度達到1300r/min的時候，沉淀率由 0.5%上升到了0.94%，穩定系數由0.6降到0.2，粒徑分布也變大，穩定性明顯減小。由此推測并不是攪拌速度越大，穩定性越好。因為攪拌速度可能會影響到酪蛋白膠束粒子表面吸附的溶劑分子水化層，攪拌速度太大，剪切力過大，破壞了水化層，那么酪蛋白膠束彼此之間碰撞的阻礙變小，會導致穩定性降低。故而，調酸攪拌速度為1000 r/m in是最為理想的。

圖2 不同調酸溫度下脫脂酸乳的粒徑分布Fig.2 Particle size distribution of acidified skimmed milk beverage at the different acidification temperature

圖3 不同調酸攪拌速度下脫脂酸乳的沉淀率及穩定系數Fig.3 Effect of stirring rate on the precipitation quantity and stability coefficient for acidified skimmed milk beverage

圖4 不同調酸攪拌速度下脫脂酸乳的粒徑分布Fig.4 Particle size distribution of acidified skimmed milk beverage at the different stirring rate

2.3 調酸時不同的均質壓力對脫脂酸乳穩定性的影響

在圖5和圖6中，均質壓力為30MPa時，沉淀率和穩定系數分別為0.59%和0.77，樣品穩定性最好;在0～30MPa時的穩定性隨壓力增大而呈升高的趨勢。從粒徑分布圖上分析，在0～20MPa，樣品的粒徑幾乎平均分布在0.1～1μm和10～100μm這兩個范圍內;當均質壓力達到30MPa后，樣品的粒徑全部分布在0.1～1μm之間，說明30MPa的均質壓力達到的剪切力能夠破碎10～100μm的粒子，使之變小。在均質壓力為30MPa時，樣品的沉淀率為0.59%，當均質壓力為40～60MPa，沉淀率有小幅度的升高，分別為0.69%、0.84%和0.61%，說明剪切力過大可能會破壞酪蛋白以及大豆多糖通過空間位阻形成的聚集體［14］，造成穩定性有小幅度的下降。

圖5 不同均質壓力下脫脂酸乳的沉淀率及穩定系數Fig.5 Effect of homogeneous pressure on the precipitation quantity and stability coefficient for acidified skimmed milk beverage

圖6 不同均質壓力下脫脂酸乳的粒徑分布Fig.6 Particle size distribution of acidified skimmed milk beverage at the different homogeneous pressure

2.4 不同的SSPS添加量對脫脂酸乳穩定性的影響

由圖7和圖8可以看出，SSPS添加量為0.6%時，穩定性最好，沉淀率和穩定系數分別為0.27%和0.70;SSPS添加量從0.1%增加至0.6%時，沉淀率逐漸降低，在0.6%達到最低，整體的趨勢是隨著SSPS添加量的提高穩定性逐漸增強;從粒徑分布圖上看出，SSPS添加量為0.3%、0.4%和0.5%時，在10～100μm有部分分布，其中添加量0.3%在10～100μm之間的比例達到32.18%;當SSPS達到0.6%時，粒徑分布全部集中在0.1～1μm;說明當SSPS達到0.6%時，SSPS濃度已足夠高，能夠吸附在酪蛋白的表面，表現出良好的穩定性。

3 結論

由實驗結果可知，蛋白質含量為1.5%的酸性乳飲料要達到穩定作用，最佳工藝參數為添加0.6% SSPS，低溫5℃調酸，1000 r/min攪拌速度，30MPa均質;從粒徑分布圖來看，SSPS添加量、調酸溫度以及均質壓力對穩定性的影響相對較大，而調酸攪拌速度的影響相對較小。

圖7 不同SSPS添加量下脫脂酸乳的沉淀率及穩定系數Fig.7 Effect of the concentration of SSPS on the precipitation quantity and stability coefficient for acidified skimmed milk beverage

圖8 不同SSPS添加量下脫脂酸乳的粒徑分布Fig.8 Particle size distribution of acidified skimmed milk beverage at the different concentration of SSPS

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Application of soluble soybean polysaccharide on the stabilization of acidified m ilk beverage

SHAO Dan－dan，HUA Yu－fei，KONG Xiang－zhen
(School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi214122，China)

The op timum p rocessing param eters for a stab le acid ified m ilk beverage were ob tained by app lication of solub le soybean polysaccharide(SSPS)as a stabilizer followed by pH ad justment.The result showed that add ition of 0.6%，SSPS followed by acid ification at 5℃，1000r/m in stirring rate and homogenized at 30MPa，acid ified m ilk skimmed beverage w ith 1.5%p rotein achieved the best stabilization effec t and the least sed iment rate.

SSPS;acid ified m ilk beverage;stabilization

TS275.4

B

1002－0306(2012)12－0325－04

2011－08－29

邵丹丹(1986－)，女，碩士研究生，研究方向:糧食、油脂與植物蛋白。