變性淀粉對酸性乳飲料稠度和穩(wěn)定性的影響

王蘇，張景彬，孫澤森，張飛龍

（河北兄弟伊蘭食品科技股份有限公司，石家莊050800）

0 引言

我國有著悠久的淀粉使用歷史，淀粉按原料分為薯類淀粉、谷類淀粉、豆類淀粉。變性淀粉是在天然淀粉的基礎(chǔ)上，通過物理、化學(xué)和酶等手段改變其性質(zhì)，使其符合應(yīng)用需求。變性淀粉除具有增稠、凝膠、保水等作用外，還具有天然淀粉不具備的抗剪切、耐熱、耐酸堿、易糊化等優(yōu)良特性[1-2]。

目前，變性淀粉已在我國食品行業(yè)有廣泛的應(yīng)用[3-10]，已有變性淀粉在酸奶、番茄醬、肉制品[11]、沙司[12]的應(yīng)用報道[13,15-21]。傳統(tǒng)酸性乳飲料口感偏爽滑，稠厚型酸性乳飲料制及穩(wěn)定性評價方法較少[22-24]。本文主要對變性淀粉在乳飲料中的增稠作用以及其對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響進行探討，通過對比不同添加量，不同廠家變性淀粉以及不同生產(chǎn)工藝，結(jié)合德國引進的穩(wěn)定性測定儀器（LUM I）[22]，對產(chǎn)品穩(wěn)定性進行分析，最終得出變性淀粉在酸乳飲料中增稠最適添加量，以及關(guān)鍵工藝控制點，旨在為酸乳飲料增加口感厚實度提供一定的參考。

1 實驗

1.1 材料與儀器

生牛乳，變性淀粉（羥丙基二淀粉磷酸酯，4個不同生產(chǎn)廠家），菌種。

復(fù)配增稠劑，白砂糖，無水檸檬酸，復(fù)配甜味劑，食用香精。

電子天平，TDL-80-2B離心機，DVP-202AY黏度計，s20p pH計，動態(tài)穩(wěn)定性分析儀（Fuge100）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

發(fā)酵奶制作：鮮奶升溫至60～65℃，一遍均質(zhì)，均質(zhì)壓力18～20 M Pa。均質(zhì)后的鮮奶升溫殺菌，95℃（300 s），降溫至42℃，接菌發(fā)酵，接菌量為200 U/t，酸度為80～100°T，終止發(fā)酵，1 300r/m in，攪拌5 m in，破乳，降溫至4℃。

終產(chǎn)品制作：穩(wěn)定劑和白砂糖在400 g熱水化料20～25 m in，水溫75-85℃，保證穩(wěn)定劑充分溶解；料液降溫至25℃以下，加入發(fā)酵奶350 g（終產(chǎn)品以蛋白1.0 g/100 m L計），攪拌15 m in；25℃攪拌調(diào)酸，調(diào)節(jié)pH值為4.20～4.40，定容至1 000 m L；將料液18～20M Pa一遍均質(zhì)；灌裝至250m L玻璃瓶中，水浴巴氏殺菌，95℃（15m in），冷卻至30℃以下。

1.2.2 酸度測定

參照GB541334-2010測定方法[25]。

1.2.3 黏度測定

用Brook field黏度計測定樣品黏度。

1.2.4 穩(wěn)定性測定

樣品穩(wěn)定性采用動態(tài)穩(wěn)定性分析儀測定。掃描光頻為840 nm；離心轉(zhuǎn)速為4 000 r/m in；掃描光強為1倍；溫度為25℃；掃描間隔為30 s/次；掃描次數(shù)為255；掃描時間為2 h 7 m in。

1.2.5 離心沉淀率測定

體積法。取10m L樣品，轉(zhuǎn)速為3 000 r/m in離心10m in，在燈光下觀察沉淀量。

1.2.6 產(chǎn)品穩(wěn)定性分析方法

采用德國LUM Gm bH公司LUM Fuge100穩(wěn)定性分析儀進行產(chǎn)品穩(wěn)定性實驗。穩(wěn)定性分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。樣品池為LUM-2 mm PC管，形狀近似為長方體，底面積0.8 cm×0.2 cm，高8 cm，根據(jù)儀器要求樣品池加樣量高度須低于2.5 cm，即最大體積容量為0.4m L。穩(wěn)定性分析儀轉(zhuǎn)速為4 000 r/m in，溫度（25.0±0.1）℃。實驗過程中，采用軟件分析透光率，判斷產(chǎn)品的穩(wěn)定性[22]。

圖1 穩(wěn)定性分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.7 數(shù)據(jù)分析方法

SPSS 19.0數(shù)據(jù)分析軟件

2 結(jié)果與分析

2.1 均質(zhì)溫度對酸性乳飲料黏度的影響

變性淀粉添加量為1.0%，UHT（121℃15 s）殺菌工藝，進行不同均質(zhì)溫度應(yīng)用驗證，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同均質(zhì)溫度對產(chǎn)品黏度影響

由圖2可以看出，均質(zhì)溫度對酸性乳飲料黏度影響較小。根據(jù)方差分析得出，不同均質(zhì)溫度產(chǎn)品黏度差異性不顯著，這是因為在前期均質(zhì)過程中淀粉顆粒未糊化，產(chǎn)品黏度的上升是由于淀粉在后期殺菌過程中糊化膨脹所致，前期的均質(zhì)溫度不影響淀粉顆粒的完整度，因此不同均質(zhì)溫度下產(chǎn)品黏度差異不大。

2.2 變性淀粉添加量對酸性乳飲料黏度的影響

變性淀粉添加量梯度驗證實驗，殺菌工藝分別為巴氏殺菌工藝（95℃15 m in）和UHT（121℃15 s），UHT（115℃15 s），結(jié)果如圖3所示。由圖3可以得出以下結(jié)論，在巴氏殺菌（95℃15 m in）、UHT（121℃15 s）以及UHT（115℃15 s）工藝中，隨著變性淀粉添加量的增加，酸性乳飲料的黏度逐漸增大。同樣添加量下，UHT（115℃）工藝酸性乳飲料黏度小于巴氏殺菌工藝，UHT（115℃）工藝酸性乳飲料產(chǎn)品黏度小于UHT（121℃）工藝，說明殺菌強度對產(chǎn)品最終黏度有影響，殺菌強度越大，產(chǎn)品黏度越低。這是因為，高強度殺菌造成穩(wěn)定劑中膠體一定程度的衰減，影響產(chǎn)品凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，最終降低產(chǎn)品黏度。

圖3 不同殺菌工藝下添加變性淀粉梯度實驗

圖譜分析結(jié)果如圖4所示。圖4中，縱坐標為透光率變化值，橫坐標由左至右依次為離心管頂部、中部以及底部，樣品在4 000 r/m in的高速離心下，每隔30 s進行一次光譜掃描，在2 h07 m in時間內(nèi)，共掃描255次，得出以上圖譜，從圖譜中可以看出樣品中顆粒遷移速度和方向，從而判斷產(chǎn)品穩(wěn)定性。變性淀粉添加量越大，整體透光率變化越小，說明變性淀粉的增加有利于提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，UHT（121℃15 s）以及UHT（115℃15 s）與巴氏殺菌工藝（95℃10m in）結(jié)果一致，圖譜未顯示。酸性乳飲料中添加變性淀粉后，經(jīng)均質(zhì)殺菌工藝，淀粉顆粒完全糊化，糊化后的淀粉顆粒較大，鑲嵌在乳飲料體系蛋白質(zhì)分子與膠體形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)之間，導(dǎo)致產(chǎn)品黏度增大。在穩(wěn)定性分析過程中，由于產(chǎn)品黏度的增大，根據(jù)斯托克斯定律，顆粒沉降速率與產(chǎn)品黏度呈負相關(guān)，產(chǎn)品沉降速率降低，在同一位點，透光率減小，產(chǎn)品穩(wěn)定性增加。

圖4 不同淀粉添加量穩(wěn)定性圖譜

2.3 不同廠家變性淀粉對酸性乳飲料黏度的影響

采用四個不同生產(chǎn)廠家同種變性淀粉進行應(yīng)用驗證，添加量為1.5%（由2.2得出），UHT（121℃15 s）實驗結(jié)果如圖5和圖6所示。

圖5 不同廠家變性淀粉對酸性乳飲料黏度的影響

圖6中，（a）、（b）、（c）、（d）分別代表A廠家、B廠家、C廠家、D廠家。由圖5可以看出，添加不同廠家變性淀粉，淀粉均為交聯(lián)耐剪切淀粉，黏度差距不大，D黏度較低，A、B、C廠家產(chǎn)品口感稠厚，D廠家產(chǎn)品口感厚實度較差，并且在圖譜分析中圖6，不同廠家變性淀粉整體透光率變化較小，在45 d觀察期內(nèi)，37℃除D產(chǎn)品（一個月觀察期內(nèi)發(fā)絮）外，產(chǎn)品穩(wěn)定性正常（析水≤2mm，無沉淀）。因此，不同廠家同種變性淀粉，對產(chǎn)品黏度和觀察期內(nèi)產(chǎn)品穩(wěn)定性有不同影響。這是由于不同廠家變性淀粉加工工藝不同，導(dǎo)致變性淀粉交聯(lián)度以及取代度不同，淀粉糊化后顆粒大小不一致，在應(yīng)用過程中，淀粉顆粒的耐熱性、耐酸性以及耐剪切性有一定差異，從而導(dǎo)致觀察期內(nèi)產(chǎn)品穩(wěn)定性不同[1-4]。因此，乳品企業(yè)在變性淀粉應(yīng)用時應(yīng)考慮不同廠家淀粉帶來的產(chǎn)品品質(zhì)差異。

3 結(jié)論

通過實驗結(jié)果分析可知，在酸性乳飲料體系中添加交聯(lián)度較高，耐剪切的變性淀粉可以顯著提高產(chǎn)品的黏度，改善產(chǎn)品穩(wěn)定性。結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備實際要求，變性淀粉添加量不宜過大，添加量過多前期化料不充分，管路輸送力不夠，影響生產(chǎn)的連續(xù)進行，推薦稠厚型酸性乳飲料中變性淀粉的適宜添加量為1.5%。不同的殺菌工藝對產(chǎn)品黏度有影響，產(chǎn)品中膠體受高溫作用衰減，產(chǎn)品的凝膠結(jié)構(gòu)會被破壞，殺菌強度增大，產(chǎn)品黏度會有一定程度的降低，因此可以根據(jù)對產(chǎn)品不同黏度需求選擇合適的殺菌工藝。均質(zhì)溫度對淀粉顆粒完整性無太大影響，產(chǎn)品黏度的增加由淀粉顆粒糊化后膨脹引起，因此在一定范圍內(nèi)改變均質(zhì)溫度，產(chǎn)品黏度變化不大。不同廠家來源的變性淀粉，由于原料來源和加工工藝不同，導(dǎo)致的淀粉顆粒大小，取代度以及交聯(lián)度不同，對產(chǎn)品黏度和穩(wěn)定性影響不同。因此酸乳飲料企業(yè)在生產(chǎn)過程中，除了控制產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝外，還需要對不同廠家來源變性淀粉進行適當(dāng)篩選。

圖6 不同廠家變性淀粉應(yīng)用穩(wěn)定性圖譜

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