復(fù)合增稠劑對凝固型原味酸奶質(zhì)地及微觀結(jié)構(gòu)的影響

趙新淮，王 微

（乳品科學(xué)教育部重點實驗室，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

食品增稠劑是一類能改善食品物理特性、提高食品黏稠度或改變食品凝膠特性的食品添加劑，常見的食品增稠劑主要有果膠、明膠、海藻酸鈉、卡拉膠、黃原膠、槐豆膠、羧甲基纖維素、變性淀粉等。在酸奶中使用增稠劑，可以防止或改善酸奶產(chǎn)品常常出現(xiàn)的黏稠度低、組織狀態(tài)粗糙、乳清析出等不良現(xiàn)象。但不同增稠劑的性能不同，在改善酸奶品質(zhì)方面存在一定的差異，單純使用某種增稠劑往往不能完全達(dá)到預(yù)期目的，如果對增稠劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合、復(fù)配，可能會產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng)，從而避免單一增稠劑添加量過大而導(dǎo)致的酸奶質(zhì)地、風(fēng)味、口感等負(fù)面影響[1]。由于增稠劑的復(fù)配可以產(chǎn)生不同于單一增稠劑的性質(zhì)[2]，因此復(fù)合增稠劑在酸奶的生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用[3]。

近年來國內(nèi)對食品微觀結(jié)構(gòu)研究逐漸興起，利用透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等儀器設(shè)備，可以對食品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以此來揭示食品的質(zhì)地特征與微觀結(jié)構(gòu)之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，從中可以獲得許多有價值的結(jié)論。為此，本研究利用掃描電子顯微鏡和質(zhì)構(gòu)儀，研究食品增稠劑組合卡拉膠與槐豆膠、果膠與海藻酸鈉、明膠與果膠復(fù)配后在凝固型原味酸奶中的應(yīng)用效果，為復(fù)配增稠劑在原味酸奶中的應(yīng)用提供初步的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮全脂牛乳來自本地奶牛養(yǎng)殖廠。脫脂乳粉購自黑龍江龍丹乳業(yè)。所用的直投式發(fā)酵劑為法國羅地亞公司產(chǎn)品，由嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌混合而成。食糖、各種增稠劑等購自食品添加劑商店。其他所用化學(xué)試劑為分析純。

主要儀器和設(shè)備：TA.XT PLUS質(zhì)構(gòu)儀（美國TA公司）；GYB40-10S高壓均質(zhì)機（上海華東高壓均質(zhì)機廠）；ES-2030型冷凍干燥儀（日本日立公司）；E-1010型離子濺射儀（日本日立公司）；S-3400N型掃描電子顯微鏡（日本日立公司）。

1.2 方法

1.2.1 凝固型原味酸奶的制備

取新鮮全脂牛乳預(yù)熱至55℃，添加脫脂乳粉使總?cè)楣绦挝锖窟_(dá)12.4%～13.0%（W/W）。添加食糖與增稠劑的混合物，充分?jǐn)嚢柚寥芙?，然后均質(zhì)處理（20 MPa）、90℃殺菌5 min；冷卻到42～43℃，按照使用說明接種發(fā)酵劑，分裝后于42℃發(fā)酵4～5 h；酸奶樣品放入4℃冰箱保存，2 d后進(jìn)行分析。

1.2.2 質(zhì)地分析

選用A/BE探頭、直徑為35 mm的壓力盤。測定參數(shù)設(shè)置：下降速度與測試速度為1.0 mm·s-1，提升速度為10.0 mm·s-1，測試深度30.0 mm，記錄探入過程中所需的應(yīng)力。探入過程中的最大峰值為硬度，探頭回縮過程中的負(fù)峰值為內(nèi)聚性，曲線的負(fù)值區(qū)域代表黏度。每個樣品重復(fù)測定4次。

1.2.3 保水性測定

測定酸奶保水性時，吸取5 mL、4℃的樣品放入刻度離心管中，以4 000 r·min-1的速度離心20 min，1 min之后讀數(shù)。酸奶的乳清析出率用離心后乳清體積的百分?jǐn)?shù)表示[4]。

1.2.4 酸奶微觀結(jié)構(gòu)的分析

挑取酸奶中心的凝塊，于4℃溫度條件下固定在2.5%（W/W）的戊二醛溶液中3 h以上；用pH 7.2的磷酸緩沖液清洗2次，每次10 min；樣品在液氮中迅速冷凍，然后捶擊使之自然斷裂；分別用50%、70%、90%、100%（V/V）乙醇梯度脫水，每次10 min；用叔丁醇置換乙醇，然后利用叔丁醇進(jìn)行冷凍干燥，最后采用離子濺射方法鍍金[5]。通過掃描電子顯微鏡對制備好的樣品進(jìn)行分析、觀察，得到相應(yīng)的掃描電子顯微鏡照片。

2 結(jié)果與分析

2.1 增稠劑的復(fù)配與凝固型酸奶的質(zhì)地變化

2.1.1 增稠劑復(fù)配比例與酸奶黏度、乳清析出率對酸奶品質(zhì)的影響

將選定的增稠劑進(jìn)行組合，并按一定比例依次復(fù)配后應(yīng)用于原味酸奶的制作，然后對酸奶樣品進(jìn)行黏度和保水性的分析，確定增稠劑組合的復(fù)配比例對酸奶品質(zhì)的影響作用，結(jié)果見圖1～3。按一定比例將卡拉膠與槐豆膠、果膠與海藻酸鈉復(fù)配組合，其比例為1：9～9：1，在酸奶樣品中的最終添加量為0.1%（W/W），酸奶樣品的黏度和乳清析出率均隨復(fù)配比例的變化而發(fā)生變化。酸奶樣品的黏度隨增稠劑復(fù)配比例的增大表現(xiàn)為先增加后減小，而乳清析出率則隨復(fù)配比例的增大表現(xiàn)為先減小后增大。這兩組增稠劑復(fù)配組合對凝固型酸奶樣品的質(zhì)地、乳清析出率存在一個最佳的復(fù)配比例，分別為：卡拉膠與槐豆膠的復(fù)配比例為4：6，果膠與海藻酸鈉的復(fù)配比例為5：5。在這兩個比例下，兩種增稠劑組合使得酸奶樣品具有較高的黏度和最低的乳清析出率。而明膠與果膠的復(fù)配組合應(yīng)用于酸奶樣品后，酸奶樣品的黏度和乳清析出率出現(xiàn)不規(guī)則的變化，尤其是乳清析出率的變化；但是整體分析來看，明膠與果膠的復(fù)配比例為2：8時效果較好。

2.1.2 復(fù)配增稠劑組合對酸奶質(zhì)地的影響

在優(yōu)選出的增稠劑組合、復(fù)配比例下，將其在兩個不同水平下添加應(yīng)用于凝固型原味酸奶，分析、比較添加不同增稠劑組合對酸奶樣品的質(zhì)地影響，與不添加增稠劑的酸奶對照樣進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表1所示。

可以看出，將卡拉膠與槐豆膠按4：6的復(fù)配使用于凝固型原味酸奶，與酸奶對照樣相比，對酸奶樣品的質(zhì)地產(chǎn)生顯著的改善作用，尤其是乳清析出率降低了30%或73%，兩種增稠劑表現(xiàn)出明顯的協(xié)同增效作用；原因可能在于二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有一定的互補性。槐豆膠是以甘露糖為主鏈的半乳甘露聚糖，平均每相隔四個毗連的甘露糖殘基鍵就有一個半乳糖殘基支鏈，但半乳糖單位的分布非常不規(guī)則，使得一些甘露糖殘基上帶有較多的半乳糖支鏈，而另一些片段上則沒有支鏈；卡拉膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)則可與這段較長的未取代的甘露糖殘基相結(jié)合，產(chǎn)生附加的交聯(lián)以增強其凝膠強度[6]。因此卡拉膠與槐豆膠之間的作用有效的抑制酸奶樣品的脫水收縮，添加卡拉膠與槐豆膠復(fù)合增稠劑的凝固型原味酸奶樣品表現(xiàn)出良好的質(zhì)地特性。不過，總體上看卡拉膠與槐豆膠復(fù)合增稠劑添加量為0.1%時的應(yīng)用效果，優(yōu)于添加量為0.15%的應(yīng)用效果。

圖1 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）與卡拉膠與槐豆膠（總濃度0.1%，W/W）復(fù)配比例的關(guān)系Fig.1 Effects of ratios of carrageenan to carob gum on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

圖2 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）隨果膠與海藻酸鈉（總濃度0.1%，W/W）復(fù)配比例的關(guān)系Fig.2 Effects of ratios of pectin to alginate on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

圖3 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）隨明膠與果膠（總濃度0.1%，W/W）復(fù)配比例的關(guān)系Fig.3 Effects of ratios of gelatin to pectin on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

表1 復(fù)合增稠劑對凝固型酸奶樣品質(zhì)地的影響Table1 Effects of combined thickeners on the texture of set-plain yoghurt samples

將果膠與海藻酸鈉按5：5的比例復(fù)配使用后，與酸奶對照樣相比，也可以有效的改善凝固型原味酸奶的質(zhì)地，尤其是硬度與黏度，并且0.15%（W/W）的添加量下效果更顯著。但是，果膠與海藻酸鈉組合對乳清析出率的降低作用只有13%～17%，明顯地不如卡拉膠與槐豆膠組合?？紤]到酸奶如果過黏、過稠對口感可能產(chǎn)生的不良影響，所以卡拉膠與槐豆膠組合比果膠與海藻酸鈉組合更具有生產(chǎn)上的應(yīng)用價值。另外，明膠和果膠組合在2：8的比例下應(yīng)用于酸奶樣品，與酸奶對照樣相比，對酸奶質(zhì)地的影響作用效果不佳，雖然酸奶樣品的硬度、黏度和內(nèi)聚性與酸奶對照樣無明顯區(qū)別，但是，酸奶樣品的乳清析出率卻顯著增加，即有更多的乳清析出。這是因為在酸性條件下，果膠帶有負(fù)電荷，而明膠帶正電荷，果膠與明膠之間的相互作用既阻礙明膠自己單獨形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時也減弱果膠與酪蛋白粒子之間的相互作用，結(jié)果導(dǎo)致凝固型酸奶樣品的質(zhì)地劣化。故此明膠和果膠組合在2：8下不能對酸奶樣品的質(zhì)地產(chǎn)生改善作用。

2.2 凝固型酸奶的微觀結(jié)構(gòu)觀察與分析

利用掃描電子顯微鏡，對凝固型原味酸奶對照樣、添加卡拉膠與槐豆膠復(fù)合增稠劑的凝固型原味酸奶樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的分析，以確認(rèn)所選擇出的復(fù)配增稠劑對酸奶樣品質(zhì)地的影響作用模式，觀察結(jié)果如圖版Ⅰ所示。

圖版I 凝固型原味酸奶（a）和添加復(fù)配增稠劑（b）凝固型原味酸奶的微觀結(jié)構(gòu)PlateI Microstructure of set-plain yoghurt without(a)or with(b)combined thickeners addition observed by SEM

圖版Ⅰ-a可以清晰地觀察到，在對照樣酸奶中酪蛋白粒子簇形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些簇是由一些裸露的、大小不同的球形酪蛋白粒子堆積而成，幾乎沒有形成連續(xù)的鏈狀結(jié)構(gòu)，因此酸奶具有較低的硬度、黏度和低保水性（即乳清容易析出）。而在添加卡拉膠與槐豆膠復(fù)合增稠劑后，酸奶形成堅固、均一、連續(xù)、致密的空間結(jié)構(gòu)，沒有游離末端（見圖版Ⅰ-b），因此，這是一種空間穩(wěn)定性高的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。正如流變學(xué)分析的那樣，這種結(jié)構(gòu)能夠賦予酸奶較高的硬度、黏度，尤其是有效地降低酸奶的脫水收縮作用。由于凝固型原味酸奶的質(zhì)地與其微結(jié)構(gòu)之間，存在一種必然的相關(guān)性[7]。復(fù)合增稠劑正是通過影響對酸奶的微觀結(jié)構(gòu)（即空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）的改善，而最終顯著地影響酸奶產(chǎn)品的品質(zhì)。

3 結(jié)論

通過研究復(fù)合增稠劑組合、比例對凝固型原味酸奶質(zhì)地、乳清析出的影響，確定卡拉膠與槐豆膠組合的復(fù)配比例為4：6、果膠與海藻酸鈉組合的復(fù)配比例為5：5、明膠與果膠組合的復(fù)配比例為2：8時效果較好。在這些組合、比例下，卡拉膠與槐豆膠復(fù)配組合表現(xiàn)出最好的協(xié)同增效作用，對酸奶的質(zhì)地、保水性產(chǎn)生顯著的改善作用；果膠與海藻酸鈉復(fù)配組合對酸奶的質(zhì)地和保水性也有改善作用，而明膠與果膠復(fù)配組合對酸奶質(zhì)地的改善作用很小且導(dǎo)致保水性下降。微觀結(jié)構(gòu)分析表明，卡拉膠與槐豆膠復(fù)配組合可以在酸奶中形成連續(xù)、均勻、致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終改善酸奶樣品的品質(zhì)。

[1]羅玲泉.單純形格子配料法復(fù)配攪拌型酸乳增稠劑研究[J].食品科技,2008,33(9):121-123.

[2]周愛梅,郝淑賢,劉欣,等.海藻酸鈉-高甲氧基果膠復(fù)合體系凝膠特性的研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,24(4):75-78.

[3]Lucey J A.Cultured dairy products:An overview of their gelation and textureproperties[J].International Journal of Dairy Technology,2004,57(2/3):77-84.

[4]Celik S,Bakirci I.Some properties of yoghurt produced by adding mulberry pekmez(concentrated juice)[J].International Journal of Dairy Technology,2003,56(1):26-29.

[5]馬力,張國棟,謝林.酸凝乳超微結(jié)構(gòu)的電鏡觀察[J].食品科學(xué),2004,25(1):63-64.

[6]胡國華.功能性食品膠[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[7]Hassan A N,Ipsen R,Janzen T,et al.Microstructure and rheology of yogurt made with cultures differing only in their ability to produce exopolysaccharides[J].Journal of Dairy Science,2003,86(5):1632-1638.