明膠用量及其與卡拉膠復配對奶凍品質的影響

郭元博，王思婷，張 成，薛 婧，龍 肇

中南林業科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙 410000

0 引言

奶凍是一種凝膠型半固態乳制品，形態晶瑩、口感細膩、營養豐富，廣受消費者喜愛。奶凍由牛奶加入親水性膠體凝固成型，因各類膠體的凝膠性質不同，奶凍的質構、水析率和感官品質等都會因膠體的類別和添加量而變化[1]。研究表明，單一膠體形成的凝膠均有一定缺陷，如明膠在低濃度下難以在室溫下形成穩定凝膠結構，卡拉膠形成的凝膠脆性大、彈性小等[2～4]。

較大的膠體添加量可以保證凝膠食品良好的形態和口感[5]，但可能對風味有一定掩蓋[6]。謝禮文等[7]對南酸棗果凍工藝進行優化，發現隨著親水膠體的添加量增大，析水率緩慢降低，但感官品質則呈現先提升后降低的情況。不少學者在關于凝膠食品工藝的研究中也發現膠體添加量會影響風味，并且復配膠體時的配比變化，對凝膠的質地及產品風味都有一定的影響[8～13]。試驗選取明膠、卡拉膠這兩種食品常見膠體為研究對象，考察明膠添加量及兩種膠體復配對奶凍品質的影響，為食品生產中凝膠劑的使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

全脂奶粉，恒天然商貿（上海）有限公司；白砂糖，市售；明膠，河南萬邦化工科技有限公司；卡拉膠，鄭州明瑞化工產品有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 奶凍的制備

稱取全脂奶粉50 g、白砂糖25 g以及適量的親水性膠體（明膠、卡拉膠）混勻，75 ℃水浴攪拌30 min使其充分溶解。將混合均勻的奶凍液罐裝至100 mL布丁瓶中（每瓶90 g液體），密封。90 ℃下滅菌30 min后快速冷卻于4 ℃冷藏。工藝流程如下[14～16]。

圖1 奶凍工藝流程圖

1.2.2 親水性膠體的使用對奶凍品質的影響

（1）不同明膠添加量奶凍的制備按

1.2.1 中配料，分別加入0.9%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%（w/v）的明膠。

（2）卡拉膠-明膠復配奶凍的制備

在1.2.2（1）的試驗結果上，選取合適的膠體總添加量，用一定量的卡拉膠替代明膠，得到卡拉膠占比為0%、1%、2%、4%、7%、10%、15%的卡拉膠-明膠復配膠體奶凍，冷藏備用。

1.2.3 奶凍質構特性測定

參考張秋會等[17]的方法。采用質構儀測定冷藏第1天和第7天奶凍的質構特性，包括硬度、咀嚼度、回復性、內聚性、彈性。并按表1設定質構測量參數。

表1 質構儀測定條件

1.2.4 水析率的測定

奶凍于4 ℃冷藏7～16 天后，倒出奶凍表面析出水分，稱重。用以下公式計算水析率：水析率（%）=析水質量/奶凍質量×100%。

1.2.5 感官評價

參考唐蕾[19]的方法，在光線良好的地方觀察奶凍的色澤和凝膠成型情況，鑒別氣味，品嘗口感及后味情況，根據表2對第1天和第7天奶凍的感官品質作出評價。

表2 奶凍感官評價指標

1.2.6 數據處理

所有試驗均重復3次，結果取平均值，計算標準偏差。

2 結果與討論

2.1 明膠添加量對奶凍品質的影響

2.1.1 明膠添加量對奶凍質構特性的影響

明膠添加量對奶凍質構特性的影響見表3。由表中可看出，隨著明膠添加量增大，貯藏過程中奶凍硬度與咀嚼度都逐漸增大，彈性、回復性和內聚性逐漸減小。增大明膠添加量使得溶液中膠體粒子增多，形成的凝膠網絡結構更加致密，因此硬度和咀嚼度提高。隨著貯存天數的增加，凝膠中的水部分流失，溶質濃度的增大協同增強了膠體粒子間的疏水相互作用及氫鍵作用力，凝膠強度發生微弱提高[20，21]。但凝膠強度提升，強相互作用的增強，導致奶凍失去了部分黏彈態的柔性和回復性。

表3 明膠添加量對奶凍質構特性的影響

2.1.2 明膠添加量對奶凍持水性的影響

不同明膠添加量下奶凍分別冷藏7 天和16 天時水析率變化如圖2所示，可看出明膠添加量越大水析率越低，明膠用量低于1.8%時水析率隨添加量增大呈大幅降低趨勢，明膠用量高于1.8%時水析率隨添加量增大而降低的趨勢較為平緩。且添加量越大，貯藏期間水析率變化越小。這是因為加入較多明膠時，奶凍中水分子被明膠所形成的堅固凝膠網絡包裹。

圖1 明膠添加量對奶凍水析率的影響

2.1.3 明膠添加量對奶凍感官品質的影響

表4顯示了不同明膠添加量下奶凍感官品質變化，可以看出明膠添加量對奶凍的外觀與口感得分有著明顯的影響，對風味與后味得分的影響較小。隨著明膠添加量增大，奶凍的外觀品質逐漸提高，在2.1%時達最高，且貯藏過程中基本未發生劣變。后味與口感的得分變化趨勢相似，明膠用量低于2.1%時得分隨添加量增大而提高，在2.4%時有所下降。但在貯藏第7天，明膠添加量0.9%～1.8%的奶凍口感有所提升，而繼續添加至2.1%和2.4%得分輕微下降，可能是貯藏過程中部分水的析出，造成氫鍵作用增強使凝膠的硬度增大，較高的硬度導致口感得分降低。風味得分隨著添加量增大呈現先提高后降低的趨勢，在1.8%與2.1%達到最高得分，其中添加量為2.4%時，可能是明膠與乳蛋白、乳糖、脂肪等發生過密交聯而對風味物質產生了包埋作用，使得風味得分發生了較明顯的降低[22]。從感官總分來看，添加2.1%明膠的鮮奶凍的感官品質最好，但在貯藏7 天后添加1.8%明膠的奶凍的感官品質最好。

表4 明膠添加量對奶凍感官品質的影響

因此，結合質構特征與水析率結果綜合考慮，1.8%的明膠添加量可以在保證奶凍品質的同時節約一定的經濟成本。

2.2 卡拉膠-明膠復配對奶凍品質的影響

2.2.1 卡拉膠-明膠復配對奶凍質構特性的影響

固定膠體總濃度為1.8%，加入0%、1%、2%、4%、7%、10%、15%的卡拉膠替代部分明膠，考察二者復配對奶凍質構特性的影響，結果見表5。

表5 卡拉膠替代度對奶凍質構性質的影響

表5中可以看出隨著卡拉膠比例的增大，奶凍的硬度與咀嚼性隨之提高，均在15%替代度時達到最高值，可能是強凝膠的卡拉膠網絡形成，凝膠結構得到強化，卡拉膠比例提高分子的交聯程度加深。加入卡拉膠后，奶凍彈性無明顯變化是由于卡拉膠的比例較低，交聯網絡依然以明膠凝膠為主體，所以彈性并未發生明顯的降低。隨著卡拉膠比例增大，回復性持續降低，當卡拉膠的替代度高于7%時回復性降低的趨勢大幅減緩。2%卡拉膠替代度時奶凍內聚性在減小，但在4%時達到最大值，在此基礎上繼續提高卡拉膠替代度內聚性下降。整體看來，卡拉膠與明膠的復配中，卡拉膠的替代度越大復配凝膠的強度越強，可能是卡拉膠中的帶負電的基團與明膠中的正電基團發生靜電相互作用令兩種膠體粒子相互緊密交聯[23]，形成更牢固的凝膠網絡。伴隨著卡拉膠替代度增大，凝膠網絡中出現卡拉膠膠粒間的交聯[24]。因此卡拉膠凝膠脆性較大的缺點逐漸顯露，回復性和內聚性下降，并且這種現象在貯藏7 天后更為明顯。

2.2.2 卡拉膠-明膠復配對奶凍持水性的影響

從圖2中可以看出，卡拉膠比例增大，水析率呈現先減小后增大的趨勢，從7%開始，水析率主見上升。其中添加了卡拉膠的奶凍貯存7 天后有3組（4%、7%、10%）較未添加的更為優良，并且在貯藏16 天后時這3組依然優于未添加組，可以認為在這3 個添加量下有助于提高明膠凝膠的持水力?？梢钥闯鲈诳ɡz組分增多時，其凝膠結構開始逐漸影響奶凍整體品質狀況。

圖2 卡拉膠比例對奶凍水析率的影響

2.2.3 卡拉膠-明膠復配對奶凍感官品質的影響

不同卡拉膠替代度的奶凍在感官方面分成較為明顯的兩部分，替代度≤4%的低替代度組中在貯藏過程中外觀分數有所提高，而替代度≥7%的高替代度組的外觀分數基本不隨貯藏發生變化。低替代度組的奶凍中明膠主導的凝膠網絡在貯藏中失水較多改善了硬度，所以其外觀與口感得分提高。高替代組有較多的卡拉膠，卡拉膠是紅藻類植物提取膠體，其特有味道的顯露導致奶凍風味的下降。從感官總分來看，含低比例卡拉膠的奶凍得分更高，其中4%的感官品質最好。

在卡拉膠-明膠復配膠體中，7%卡拉膠比例形成的膠體品質更好；4%卡拉膠比例有較好的感官品質，但凝膠性能存在些許的不足。因此從生產實際來看，7%卡拉膠比例的卡拉膠-明膠制得的奶凍膠為優良。

3 結論

表6 卡拉膠比例對奶凍感官品質的影響

（1）隨著明膠添加量增大，奶凍的硬度、咀嚼性顯著增大，回復性減弱，對貯藏過程中的持水力有較大程度的改善。感官品質上，明膠添加量主要影響奶凍的外觀和口感，對風味及后味的影響較小。綜合考慮，1.8%明膠添加量的奶凍品質最好。

（2）卡拉膠-明膠復配可以改善單一使用明膠奶凍的品質。少量的卡拉膠與明膠復配后可改善其感官品質，增大卡拉膠替代度后會導致奶凍變硬變脆且感官品質明顯下降。因此，4%卡拉膠比例的卡拉膠-明膠復配膠體可以制得品質較好的奶凍。