復配穩定劑在清爽型酸性含乳飲料中的 應用研究

◎ 金瑩瑩，徐向英，翟耀琨

（鄭州康暉食品科技有限公司，河南 鄭州 450000）

清爽型酸性含乳飲料黏度低于10-2Pa·s，在其生產過程中對原料、工藝設備要求極其嚴格，如果不注重細節，就會造成產品在貨架期內出現析水、沉淀等質量問題[1]，因此需要添加復配添加劑來提高體系的穩定性，主要包括食用膠體、乳化劑、磷酸鹽等。膠體種類眾多，一般選用與酪蛋白可以發生結合的膠體，主要有羧甲基纖維素鈉（CMC）[2]、果膠、大豆多糖[3]、黃原膠、海藻酸丙二醇酯（PGA）及高酰基結冷膠[4]等。適合于該體系的乳化劑有單甘酯、聚甘油脂肪酸酯等，根據大量實驗證明[5]，乳化劑在飲料中的添加量一般不超過0.1%。酸性含乳飲料一般添加磷酸鹽螯合游離的鈣離子以提高體系的穩定性[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

奶粉，新西蘭恒天然集團；CMC、高?；Y冷膠、黃原膠、磷酸鹽和乳化劑，均為市售食品級。白砂糖、甜蜜素、山梨酸鉀、檸檬酸、乳酸和檸檬酸鈉，均為市售食品級。

1.2 儀器與設備

JJ-1精密增力電動攪拌器（金壇市城東新瑞儀器廠）、PHS-3C型數字pH計（上海偉業儀器廠）、HH-6數顯恒溫水浴鍋（上海高致精密儀器有限公司）、JRJ300-SH型數顯剪切乳化攪拌機（常州恒隆儀器有限公司）、高壓均質機（北京同和友德科技有限公司）、DH6000Ⅱ電熱恒溫培養箱（北京德世科技有限公司）及高速離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司）。

1.3 試驗配方

含乳飲料配方：脫脂奶粉3%、白砂糖6%～8%、CMC 0.35%、黃原膠0.02%、高?；Y冷膠0.01%、磷酸鹽0.06%、檸檬酸0.25%、乳酸0.25%、檸檬酸鈉0.06%、山梨酸鉀0.04%及乳化劑0.025%。

1.4 工藝流程

含乳飲料生產流程如圖1所示[7]。

圖1 含乳飲料生產工藝流程圖

1.5 穩定性的測定

在10 mL離心管中，精確加入配制好的乳飲料 10 mL，然后在4 000 r·min-1的離心機中離心7 min，測定頂部浮層的厚度，然后棄去上部溶液，準確稱取沉淀物重量，按式（1）計算沉淀率[8]。

1.6 實驗方法

1.6.1 酸性乳飲料配制

（1）乳粉前處理。乳粉的復原一般按120 g乳粉溶解于880 g純凈水的比例，并用50～55 ℃的純凈水攪拌或剪切溶解5 min后，靜置水合30 min以上。

（2）穩定劑的溶解。穩定劑和5～8倍質量的白砂糖預先攪拌均勻，緩慢撒入已開啟的剪切乳化機內，水溫保持80～85 ℃，剪切5～10 min。完全溶解后加入剩余的白砂糖、甜蜜素和防腐劑。

（3）穩定劑溶液與奶液的混合。溶解好的穩定劑溶液降溫至30 ℃以下再與奶液混合，溫度降的越低后期產品穩定性越好。

（4）加酸。配制濃度低于10%的酸溶液緩慢加入溫度已降至30 ℃以下的上述混合液中。一般檸檬酸鈉等緩沖鹽類一起配制到酸溶液中，加酸后應立即定容并攪拌15 min以上。

（5）均質。均質使微粒粒徑保持在一定的范圍內，考慮到本實驗所用膠體的性質，設定均質溫度60～65 ℃，均質壓力18～20 MPa。

（6）滅菌。巴氏殺菌80～90℃，15～20 min，或超高溫瞬時滅菌115～121 ℃，4～15 s。

1.6.2 穩定劑單因素試驗

分別添加不同比例的CMC（0.15%、0.25%、0.35%、0.45%和0.55%）、黃原膠（0.005%、0.015%、0.025%、0.035%和0.045%）、高?；Y冷膠（0.002%、0.005%、0.010%、0.015%和0.020%）進行酸性含乳飲料的調配，然后進行離心沉淀。

1.6.3 穩定劑的復配試驗

將對產品穩定性起決定作用的3個關鍵的膠體作為研究對象，為找到3種相互作用的膠體之間最恰當的比例，分別設計3個不同的因素水平進行正交試驗。正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單一穩定劑對清爽型酸性含乳飲料體系穩定性的影響

2.1.1 CMC對清爽型酸性含乳飲料體系穩定性的影響

由圖2可以看出，CMC的添加量在0.15%～0.35%時，離心沉淀率隨CMC的添加量的增大而減??；CMC的添加量在0.35%～0.55%時，離心沉淀率趨于穩定。因為要求清爽型酸性含乳飲料的口感要清爽，產品黏度不能高，所以選擇離心沉淀率最小，添加量為0.35%為CMC的最優添加量。

2.1.2 黃原膠對清爽型酸性含乳飲料體系穩定性的影響

由圖3可以看出，黃原膠的添加量在0.005%～0.025%時，離心率隨黃原膠的添加量的增大而減小；黃原膠的添加量在0.025%～0.045%時，離心沉淀率隨著黃原膠添加量的增大而增大，選擇離心沉淀率最小，添加量為0.25%為黃原膠的最優添加量。

圖2 CMC對清爽型酸性含乳飲料體系的影響圖

圖3 黃原膠對清爽型酸性含乳飲料體系的影響圖

2.1.3 高?；Y冷膠對清爽型酸性含乳飲料體系穩定性的影響

由圖4可以看出，高?；Y冷膠的添加量在0.002%～0.01%時，離心率隨高?；Y冷膠的添加量的增大而減小；高?；Y冷膠的添加量在0.01%～0.02%時，離心沉淀率隨著高?；Y冷膠添加量的增大而增大，選擇離心沉淀率最小，添加量為0.01%為高?；Y冷膠的最優添加量。

圖4 高酰基結冷膠對清爽型酸性含乳飲料體系的影響圖

2.2 復配穩定劑對清爽型酸性含乳飲料體系穩定性的影響

由表2實驗結果可知，當穩定劑的配比為A2B1C2，即CMC的添加量為0.35%、黃原膠為0.02%、高?；Y冷膠為0.01%時，沉淀量最小，說明這幾種膠體的量搭配最合適，產品貨架期內穩定性最好。根據結果進行極差R數據分析，3種穩定劑對產品穩定性影響的大小為A＞B＞C，即羧甲基纖維素鈉影響最大，黃原膠次之，高酰基結冷膠影響最小。

表2 正交試驗結果表

2.3 穩定劑成本比較

在選擇膠體時，不僅要考慮到產品的穩定性、口感清爽度，還要考慮到生產成本。大豆多糖、果膠、PGA等適用于清爽型酸性含乳飲料的陰離子型膠體單價都比較貴，很難得到廣泛應用，經過成本計算比較（表3），A2B1C2膠體組合計算成本偏低，應用效果穩定性好，做出來的酸性含乳飲料口感清爽。

表3 成本比較表

2.4 產品質量標準

黏度：小于20 MPa·s；色澤：乳白色或略帶乳黃色，色澤均勻一致；滋味和氣味：具有奶味、乳酸等協調的酸乳味，酸甜適口，口感清爽，均勻流暢無黏舌感，無異味；組織狀態：均勻無析水、無分層、無雜質；貨架保質期：常溫6個月以上。

3 結論

通過正交實驗，三種穩定劑對產品穩定性影響的大小為A＞B＞C，即CMC影響最大，黃原膠次之，高?；Y冷膠影響最小。確定穩定劑的配比：CMC的添加量為0.35%、黃原膠為0.02%、高酰基結冷膠為0.01%，此時產品離心沉淀率最低，感官品質最佳，產品穩定性效果最好，口感最清爽，成本價格最低。