玉米飲料穩定劑的研究

朱建宇，羅 云，王憲青，崔 浩，陳妹楊，張 燕

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319）

玉米，一年生禾本科高大草本植物，原產于南美洲，后傳至西班牙。玉米是廣泛消費的谷物，主要用途包括食品、飼料、纖維和燃料，是除小麥和水稻外的主要栽培作物，占世界糧食總產量的70%以上[1-2]。于16 世紀引入我國[3-5]，是我國主要的農業作物之一，其含有淀粉、蛋白質、脂肪、纖維素等多種營養成分。此外，還含有豐富的鈣、鐵、鎂、硒、維生素、胡蘿卜素、不飽和脂肪酸等[6-9]。

在古代瑪雅時期，人們會在舉辦儀式時飲用玉米制作的發酵飲料[10]。如今，玉米汁飲料多汁多糖、風味濃郁，消費者最能接受的是奶油色到淺黃色的玉米飲料[11]，為玉米加工提供了新的研究思路。甜玉米汁是一種營養健康的中性飲料，是類胡蘿卜素飲料中首選的原型維A 的天然來源[12]，同時避免了以籽粒形式食用時，可能存在的果皮塞牙、咀嚼費力等缺點，給幼兒及老年消費者帶來便利[13]，成為了一種新型保健飲料。但是，由于玉米中含有豐富的蛋白質、糖類、淀粉及膳食纖維等大分子物質，在生產加工過程中不僅需要盡可能地保留玉米本身的營養成分，還要解決玉米汁易發生的沉淀分層的問題[3]。為了改善此類問題，通過使用復配穩定劑，以海藻酸鈉、魔芋膠、三聚磷酸鈉3 種穩定劑配合用來達到使玉米汁飲料狀態的穩定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜玉米粒、白砂糖，購自當地市場；海藻酸鈉，河南明瑞食品添加劑有限公司提供；魔芋膠，湖北強森魔芋科技有限公司提供；三聚磷酸鈉，上海申光使用化學品有限公司提供；一水檸檬酸，河南明瑞食品添加劑有限公司提供。

1.2 儀器

HH-4 型數顯恒溫水浴鍋，蘇州威爾實驗用品有限公司產品；SG2 型pH 計，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產品；JJ-2B 型組織搗碎勻漿機，金壇市白塔新寶儀器廠產品；AR153CN 型電子天平，奧豪斯儀器（上海） 有限公司產品；Cence 湘儀L-240 型離心機Eppendorf 公司產品。

1.3 工藝流程

玉米加熱預煮→打漿過濾→膠體磨→糊化→調配→高壓均質→加熱滅菌→成品。

2 操作要點

2.1 制漿

將玉米粒置于100 ℃的鍋內蒸煮15 min。將煮好的玉米加入4 倍水后用組織粉碎機粉碎，用細紗布過濾2 次，得到濾液[14]。然后將濾液倒入膠體磨精磨5 min。

2.2 滅酶糊化

將玉米液放入保溫罐中加熱至85 ℃，煮制5 min，保溫10 min，破壞氧化酶，有利于穩定色澤、改善組織和風味，使得飲料的口感更加醇厚[15]。

2.3 調配

將水、白砂糖、檸檬酸、玉米漿加入調配缸中進行調配。白砂糖需用溫水融化過濾后添加，添加的質量分數為6%；檸檬酸調酸，用質量濃度為0.1 g/100 mL 檸檬酸溶液調節pH 值到5.3，高速剪切機以轉速10 000 r/min 進行剪切，使溶液混合均勻、透亮均一，無浮粉[3]。分別加入不同質量分數的膠體（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%）。

2.4 均質

將混合液冷卻至65 ℃，利用均質機進行高壓均質（40 MPa）。

2.5 加熱滅菌

將均質后的玉米飲料裝入錐形瓶中（250 mL/瓶），加蓋后殺菌（殺菌溫度90 ℃，時間30 min） 后自然冷卻。

3 分析方法

含甜玉米漿的飲料在食品懸浮液中產生大量可沉淀顆粒。水膠體是一種親水聚合物，廣泛應用于食品體系中，因為水膠體具有改變流變性能、提供黏度改性、形成凝膠結構或穩定懸浮顆粒等特性[16]。

3.1 檢測指標及其方法

3.1.1 懸浮穩定性

取玉米汁飲料樣品上清液10 mL，以轉速4 500 r/min離心15 min，取上清液于波長550 nm 處測定離心前（A2） 和離心后（A1） 的吸光度（OD值），以蒸餾水作為空白，計算懸浮穩定性[17-18]，每個樣品重復3 次試驗。

3.1.2 離心沉淀率

將玉米飲料樣品靜置24 h，移取10 mL 成品于離心管中，準確稱定樣品質量（m2），以轉速6 000 r/min離心30 min，棄去上清液，準確稱量沉淀物質量（m1），每個樣品進行3 次測定，離心沉淀率取平均值。離心沉淀率數值越小，說明飲料的穩定性越好[19-21]。

4 結果與分析

4.1 海藻酸鈉對玉米飲料穩定性的影響

海藻酸鈉添加量的確定見圖1。

圖1 海藻酸鈉添加量的確定

由圖1 所知，隨著海藻酸鈉添加量逐漸增加，玉米飲料的懸浮穩定性先上升后下降，離心沉淀率先下降后上升，在海藻酸鈉添加量達到0.05%時，沉淀率達到最小值，懸浮穩定性達到最大值。海藻酸鈉是一種親水性聚合物，其分子具有微觀的網狀結構，能吸收大量水分，對水分子有很強的作用力，能夠使膠體大分子分散在液相體系中，增加體系的黏稠度，但在飲料中用量過大時也會使飲料穩定性下降[22-24]。因此，海藻酸鈉最佳添加量為0.05%。

4.2 魔芋膠對玉米飲料穩定性的影響

魔芋膠添加量的確定見圖2。

圖2 魔芋膠添加量的確定

由圖2 可知，隨著魔芋膠添加量的逐漸增加，玉米飲料的懸浮穩定性先上升后下降，離心沉淀率先下降后上升，當魔芋膠添加量為0.020%時，懸浮穩定性最高，離心沉淀率最低。魔芋膠是一種增稠劑，加入少量時能增加飲料的黏稠度，提高飲料的穩定性。在水中溶解時會很快地吸水溶脹，形成結塊，所以添加量不宜過大[16]。因此，玉米飲料中魔芋膠最佳添加量為0.020%。

4.3 三聚磷酸鈉對玉米飲料穩定性的影響

三聚磷酸鈉添加量的確定見圖3。

圖3 三聚磷酸鈉添加量的確定

由圖3 可知，隨著三聚磷酸鈉添加量的增加，玉米飲料沉淀率先下降后上升，懸浮穩定性先上升后下降，當三聚磷酸鈉添加量為0.11%時，離心沉淀率最小，懸浮穩定性最高，所以在此區間內三聚磷酸鈉的最佳添加量為0.11%。當三聚磷酸鈉添加量過多時，會與飲料中的蛋白質發生作用形成難溶物，使體系穩定性降低。因此，玉米飲料中三聚磷酸鈉的最佳添加量為0.11%。

4.4 穩定劑的復配對玉米飲料穩定性的影響

由圖1 ～圖3 可知，當海藻酸鈉添加量為0.05%，魔芋膠添加量為0.02%，三聚磷酸鈉添加量為0.11%時，均可使玉米飲料有效的保持穩定性，但是1 周后會在不同程度上出現分層現象。所以需要將這些單一的穩定劑進行復配，從而進一步提高玉米飲料的穩定性。復配穩定劑是現在玉米汁飲料生產加工時的第一選擇，但復配穩定劑需要隨著產品的種類、酸堿度等性質及時進行更改，對工業化生產造成一定的影響。同時，只有恰當比例的復配穩定劑才會達到最佳效果，首先選用L9（34）正交試驗表對試驗進行設計，以離心沉淀率和懸浮穩定性作為指標來評價效果，確定出最優的組合。

L9（34）正交試驗因素與水平設計見表1，正交試驗結果分析見表2，沉淀率方差分析見表3，懸浮穩定性方差分析見表4。

表1 L（934）正交試驗因素與水平設計/ %

表2 正交試驗結果分析

表3 沉淀率方差分析

表4 懸浮穩定性方差分析

由表2 可知，極差RA=0.024、RB=0.025、RC=0.002，各因素對沉淀率的影響主次順序為B＞A＞C，最優組合為A2B2C3。由表3 可知，因素A、B、C對玉米飲料離心沉淀率的影響均未達到顯著水平。

由表2 和4 可知，各因素對懸浮穩定性的影響主次順序為B＞A＞C，最優組合為A2B3C3。A、B對玉米飲料懸浮穩定性的達到了顯著水平，而C未達到顯著水平。

將正交試驗2 個指標所得的最佳因素水平組合進行試驗驗證，測得A2B2C2組的離心沉淀率為0.167%，懸浮穩定性為0.874%；A2B3C3組合的離心沉淀率為0.152%，懸浮穩定性為0.936%，效果最好。因此，選擇海藻酸鈉添加量0.05%，魔芋膠添加量0.025%，三聚磷酸鈉添加量0.12%能有效保持玉米飲料的穩定性。

5 結論

通過試驗綜合得出，選擇海藻酸鈉添加量0.05%，魔芋膠添加量0.025%，三聚磷酸鈉添加量0.12%能有效保持玉米飲料的穩定性。