瓊脂復配開發酸性乳飲料穩定劑的研究

赫慧敏，張秋俊，倪輝，3，4，洪清林，郭東旭，肖安風，3，4，*

（1.集美大學食品與生物工程學院，福建廈門361021；2.綠新（福建）食品有限公司，福建漳州363100；3.福建省海洋功能食品工程技術研究中心，福建廈門361021；4.廈門市海洋功能食品重點實驗室，福建廈門361021）

瓊脂能夠提高酸奶的粘度，增加酸奶的結實性。由于瓊脂不能完全彌補相關產品的品質缺陷，商業中常與果膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸丙二醇酯、瓜爾豆膠、改性淀粉等增稠穩定劑復配后才應用于酸性乳飲料。通過復配發揮增稠穩定劑的協同作用，既提高了產品的品質又降低了生產成本。楊洋等[1]研究瓊脂、果膠與羥丙基二淀粉磷酸酯3種穩定劑復配，根據凝固型酸奶穩定性優化了瓊脂、果膠和羥丙基二淀粉磷酸酯的配比為 0.07∶0.10∶0.12（質量濃度比）。

酸性乳飲料是以牛乳為主要原料，一種品質均一、清香醇正，酸甜適口且集營養與保健于一體的液態飲料。隨著我國居民生活水平的不斷提高，人們消費飲料的觀念正在從嗜好型向營養保健型轉變，因而開發研制酸性乳飲料的市場潛力很大，社會效益顯著。目前全國各地市場上出現很多此類飲料備受消費者的青睞。由于生產條件的限制和技術力量的局限，產品的貨架期較短，因而大多廠家只能小規模的進行生產和銷售，制約了酸性乳飲料的發展。

基于酸性乳飲料是以發酵乳或人工調酸的乳溶液為原料制備的一大類飲料制品，其呈酸性，乳濃度低，所以在生產過程中需要加入一定量的穩定劑。目前，用于酸乳生產的穩定劑有瓊脂、變性淀粉、明膠、果膠、卡拉膠、刺槐豆膠、瓜爾豆膠、角叉菜膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及復配穩定劑。相關研究表明，羧甲基纖維素鈉在酸性條件下與帶正電荷的酪蛋白發生靜電作用，從而避免蛋白顆粒間的聚合作用[2-3]。高酯果膠可以有效的穩定酸牛奶制品并改善它的口感、風味[4-5]。此外，在進行預試驗時，發現將黃原膠添加進入乳飲料后會出現白色絲狀物質并且滅菌后酸乳組織呈豆花狀，這說明在適用范圍內黃原膠無法穩定酪蛋白，這與丁甜等、姚晶等的試驗結果一致[5-6]。因此，本試驗選擇瓊脂、羧甲基纖維素鈉和高脂果膠進行試驗，以酸性乳飲料的離心沉淀率為指標優化復配穩定劑配方。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

瓊脂：福建省綠麒食品膠體有限公司；奶粉（新西蘭全脂奶粉）、蔗糖、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、高脂果膠、檸檬酸、單甘脂、六偏磷酸鈉（均為食品級）：廈門唯康食品科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 酸性乳飲料的制備工藝流程

全脂奶粉復原→穩定劑干混均勻→溶解、混合→乳化→冷卻→調酸→乳化→分裝→殺菌→冷卻

主要工藝要點如下：

全脂奶粉復原：4%的全脂奶粉在50℃～55℃的熱水中分散溶解復原45min。

穩定劑干混均勻：穩定劑與6%的蔗糖、0.03%的單甘脂、0.02%的六偏磷酸鈉干基混合均勻。（以上添加量為總飲料的質量比）

加熱溶解：將混合均勻的穩定劑在80℃水中用10 000 r/min的轉速剪切分散1min，之后與復原乳混合均勻。

乳化：將充分混合的料液預熱到60℃～65℃，在20MPa～22MPa的壓力下均質5min。

冷卻：用冷卻水快速將料液冷卻至20℃以下。

調酸：用5%的檸檬酸溶液，在攪拌狀態下緩慢逐滴加入酸液將料液pH調整至4.0。

殺菌：將料液在90℃下水浴保溫10min，冷卻至室溫保藏。

1.2.2 單種穩定劑用量對酸性乳飲料穩定性的影響

分別在乳飲料中添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%和0.40%（質量分數）的單一穩定劑，4℃～6℃下冷藏一周后進行離心沉淀率測定。

1.2.3 瓊脂、CMC-Na與高脂果膠復配比例的優化

固定穩定劑的添加總量為0.60%[7-8]，以酸性乳飲料離心沉淀率為指標，按照表1的濃度梯度利用Minitab軟件進行極端頂點設計，試驗方案如表2。

表1 單一穩定劑濃度梯度Table1 The concentration of single stabilizers %

表2 混料試驗方案（穩定劑總添加量為0.60%）Table2 The design ofm ixtureexperim ent（totalam ountof stabilizer is0.60%）

1.2.4 分析測定方法

1.2.4.1 離心沉淀率測定

精確取10mL酸性乳飲料于10mL的離心管中，然后4 000 r/min離心30min，棄去上清液，準確稱取沉淀物重量，按照式（1）計算離心率，每個樣測定3次取其平均值為該樣品的離心沉淀率[7，9-10]。

離心率/%=（沉淀物重量/10mL酸乳飲料重量）×100（1）

1.2.4.2 粘度測定

將酸性乳飲料于25℃條件下用1號轉子60 r/min測定粘度，每個樣測定3次取其平均值即為樣品粘度[11]。

1.2.4.3 感官評價

按照《中國乳制品工業行業規范—酸牛乳感官質量評鑒細則》由10名專業人士組成鑒評小組，對制作出的酸奶進行感官（包括色澤、滋味氣味、組織狀態）評價[12]，評價表如表 3。

表3 酸奶感官評價表Table3 Sensory evaluation of yogurt

1.2.5 數據統計方法

試驗數據為3次平行試驗的平均值，用Excel軟件處理平均值和標準偏差，SPSS軟件進行顯著性分析，采用Minitab軟件進行回歸分析和混料模型分析。

2 結果與討論

2.1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨CMC-Na的添加量的變化如圖1。

圖1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩定性的影響Fig.1 The influenceof the concentration of CMC-Na on the stability of acidm ilk beverage

圖1 表明，隨CMC-Na添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小，添加羧甲基纖維素鈉的量達到0.15%時離心沉淀率最高，這是由于架橋絮凝現象，此時添加的羧甲基纖維素鈉的量不足以充分結合酪蛋白。這種情況下兩個或兩個以上的酪蛋白與一分子CMC-Na連接，從而促進了聚集沉降的發生，使沉淀率升高，隨著CMC-Na添加量的增加，沉淀率下降，當CMC-Na的添加量達到0.20%后，隨濃度的增加，沉淀率基本保持平穩，可以推測CMC-Na對酪蛋白的穩定性存在極限結合值，在此濃度后體系趨于穩定[6，13-14]。因此，CMC-Na的適宜添加量為0.20%～0.40%。

2.2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨高酯果膠的添加量的變化如圖2所示。

圖2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩定性的影響Fig.2 The influenceof the concentration of pectin on the stability of acidm ilk beverage

由圖2可知，隨著高酯果膠添加量的增加，離心沉淀率不斷減小，當高酯果膠的添加量達到0.15%后酸性乳飲料的沉淀量趨于穩定。產生該現象的原因主要是高酯果膠添加量在較低水平時，酪蛋白微粒大部分裸露在外部，存在部分正電荷，酪蛋白相互凝聚形成大微粒而產生沉淀，當高酯果膠的量足以將所有酪蛋白都包裹住以后，就能有效阻礙酪蛋白微粒間凝膠沉淀，此時，沉淀量趨于穩定[4，11，13-15]。因此，高酯果膠的適宜添加量為0.15%～0.40%。

2.3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨瓊脂的添加量的變化如圖3所示。

圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性，無法穩定帶正電荷的酪蛋白，酪蛋白之間形成大的蛋白質微粒；在此情況下，隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現凝膠現象，因此沉淀量增大[16-17]。

圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性，無法穩定帶正電荷的酪蛋白，酪蛋白之間形成大的蛋白質微粒；在此情況下，隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現凝膠現象，因此沉淀量增大[16-17]。

圖3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩定性的影響Fig.3 The influenceof the concentration of agar on the stability of acidm ilk beverage

2.4 極端頂點混料試驗結果分析

選擇瓊脂、CMC-Na和高脂果膠三者復配，酸性乳飲料穩定劑混料試驗結果見表4。

表4 酸性乳飲料穩定劑混料試驗結果Table4 The resultsofm ixtureexperim entof acidm ilk beverage stabilizer

由表4可知7號試驗組的離心沉淀率最低，其原因主要是該試驗組中CMC-Na和高酯果膠含量較高，它們均能較好穩定酪蛋白；6號試驗的粘度最高，該組試驗中瓊脂的添加量較高，是由于瓊脂是已知的凝膠強度最高的凝膠形成劑；所有試驗的感官評分均在85分以上，且差異較小，說明不同比例穩定劑組合對感官影響較小。酸性乳飲料粘度混合曲面圖見圖4。

由圖4知，瓊脂、CMC-Na和高酯果膠3種穩定劑對酸性乳飲料的粘度均有貢獻，其中，瓊脂對粘度的貢獻最大，其次是CMC-Na和高脂果膠。酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖見圖5。

圖4 酸性乳飲料粘度混合曲面圖Fig.4 Blend surfaceof acidm ilk beverageviscosity

圖5 酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖Fig.5 Blend surfaceof acidm ilk beverage precipitation rate

由圖5可知，CMC-Na和高脂果膠對酸性乳飲料的離心沉淀率影響均不顯著，瓊脂對酸性乳飲料的離心沉淀率的貢獻顯著高于前兩者。該結果說明對于酸性乳飲料的穩定性，瓊脂的影響比CMC-Na和果膠大。通過回歸分析得到離心沉淀率與3種穩定劑（X1、X2、X3為混料試驗方案中3種穩定劑，添加比例如表2）添加量的關系為：y=660.2X1+12.3X2-15.4X3-924.5X1X2（R2=94.75，調整R2=91.60）。通過響應優化器求解得出沉淀率最小解為：瓊脂，0.016；CMC-Na，0.356；果膠，0.629（穩定劑的總添加量為0.60%），即三者的比例為1.6∶35.6∶62.8（質量濃度比）。在此條件下，離心沉淀率預測值為0，進行6次平行驗證試驗，見表5。

表5 酸性乳飲料優化穩定劑驗證試驗結果Table5 Theverification resultsof theoptim ized stabilizer of acid m ilk beverage

獲得的離心沉淀率為1.45%，驗證試驗結果均落在y±1.70（1.70為9組混料試驗離心沉淀率試驗值與預測值的標準偏差）范圍內，可知回歸方程的擬合性較好，準確性較高。此外，酸性乳飲料的粘度適中，穩定性較好，感官指標優良。

3 結論

隨CMC-Na添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小；隨高酯果膠添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率不斷減小；隨瓊脂添加量的增加，酸性乳飲料離心沉淀率不斷增高。以離心沉淀率為指標，優化酸性乳飲料穩定劑的配方得到瓊脂、CMC-Na和高酯果膠的配比為1.6∶35.6∶62.8（質量濃度比），在此條件下酸性乳飲料的離心沉淀率1.45%，粘度 15.4mPa·s、感官評分 90。

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