穩(wěn)定劑在含乳飲料加工中的應(yīng)用*

李向東，劉佳，于麗華，梅芳，王蔭榆

1(光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，200436)2(嘉吉北京應(yīng)用研發(fā)中心，北京，102206)3(北京市福萊氏食品有限公司，北京，100016)

穩(wěn)定劑在含乳飲料加工中的應(yīng)用*

李向東1，劉佳2，于麗華3，梅芳1，王蔭榆1

1(光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，200436)2(嘉吉北京應(yīng)用研發(fā)中心，北京，102206)3(北京市福萊氏食品有限公司，北京，100016)

研究了高酯果膠(HMP)、水溶性大豆多糖(SSPS)和羧甲基纖維素鈉(CMC)等穩(wěn)定劑于發(fā)酵型含乳飲料中的應(yīng)用。結(jié)果表明:HMP、SSPS和CMC 3種穩(wěn)定劑提高產(chǎn)品黏度的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS，產(chǎn)品的穩(wěn)定性依次是CMC＞SSPS＞HMP，添加量為0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP的產(chǎn)品趨于穩(wěn)定。通過正交試驗(yàn)確定了HMP、SSPS和CMC復(fù)配穩(wěn)定劑的添加量分別是0.13%、0.20%、0.10%。用復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)的含乳飲料粒徑分布變化不大，離心沉淀率較小，產(chǎn)品無沉淀和絮凝出現(xiàn)，具有很好的穩(wěn)定作用，可以應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

高酯果膠(HMP)，水溶性大豆多糖(SSPS)，羧甲基纖維素鈉(CMC)，穩(wěn)定性，含乳飲料

含乳飲料按照加工工藝的不同可以分為配制型和發(fā)酵型2種。配制型含乳飲料是以乳或乳制品為原料，加入水、白砂糖、甜味劑、酸味劑等的一種或幾種調(diào)制而成的飲料，其中蛋白質(zhì)含量≥10 mg/g。發(fā)酵型含乳飲料是以牛乳為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，部分乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，蛋白質(zhì)發(fā)生部分降解產(chǎn)生多種呈味成分，再添加白砂糖、穩(wěn)定劑、有機(jī)酸等物質(zhì)經(jīng)調(diào)制加工成的色、香、味俱佳的功能性飲料。

含乳飲料以營養(yǎng)豐富、風(fēng)味芳香受到廣大消費(fèi)者的喜愛，但在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，易出現(xiàn)絮狀、分層、沉淀等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了消費(fèi)者對此類產(chǎn)品的接受程度。要提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，關(guān)鍵問題是解決牛乳中酪蛋白在酸性條件下的穩(wěn)定性，而這一點(diǎn)可通過添加穩(wěn)定劑來實(shí)現(xiàn)［1－2］。本文以生牛乳為原料，分別添加高酯果膠(HMP)、水溶性大豆多糖(SSPS)和羧甲基纖維素鈉(CMC)等穩(wěn)定劑于發(fā)酵型含乳飲料中進(jìn)行單體和復(fù)配試驗(yàn)，測定其在發(fā)酵型含乳飲料中的粒徑分布、離心沉淀率、黏度等指標(biāo)，以期從微觀上研究添加不同穩(wěn)定劑對含乳飲料理化性質(zhì)的影響，為綜合評價(jià)穩(wěn)定劑對含乳飲料的穩(wěn)定效果提供理論和生產(chǎn)依據(jù)［3］。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

生牛乳，光明乳業(yè)股份有限公司;嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)和保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus)，丹尼斯克(中國)有限公司;高酯果膠和羧甲基纖維素鈉，喬富企業(yè)有限公司食品配料分公司;水溶性大豆多糖，福建省泉州市味博食品有限公司;檸檬酸，欣融實(shí)業(yè)有限公司;白砂糖，北京糖業(yè)有限公司。

LS13320粒徑分析儀，美國 Beckman Coulter公司;R180型數(shù)顯黏度計(jì)，德國ProRheo公司;APV1000型均質(zhì)機(jī)，丹麥APV公司;FW3D型高速攪拌器，德國Ika Labortechnik公司;pH計(jì)，瑞士Metrohm公司;TDL－40B型冷凍離心機(jī)，上海一恒科技有限公司;電子分析天平，德國Sartorius公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)酵型含乳飲料生產(chǎn)工藝

白砂糖+穩(wěn)定劑+凈化水→混合、循環(huán)攪拌(65～70℃、15～20 min)→殺菌(125～130℃、3～5s)→冷卻降溫(20～30℃)→與40%的酸乳混合(鮮牛乳→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷卻→冷藏)→乳化調(diào)酸(10%檸檬酸溶液)→均質(zhì)(65～70℃、18～20 MPa)→冷卻→無菌灌裝→包裝→檢驗(yàn)→成品

1.2.2 黏度的測定

在室溫(20℃)下，用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)直接測定，使用1號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為30r/min，測定時(shí)間為10s，重復(fù)測定3次，取其平均值。

1.2.3 離心沉淀率的測定

以離心管取待測樣品30mL，并測定樣品質(zhì)量m0后，放入離心機(jī)，以3 000 r/min離心15 min后，取出離心管，靜置10 min后，除去上清液，測殘余物的質(zhì)量m。每個(gè)樣品進(jìn)行3次平行測定，取平均值。離心沉淀率按下式計(jì)算:WHC/%=(m/m0)×100。

1.2.4 粒徑的測定［4－5］

用激光粒徑分析儀器測定含乳飲料粒徑分布情況。開機(jī)后設(shè)定測定條件;在室溫下，放入分散介質(zhì)和被測樣品(懸浮狀溶液);啟動(dòng)超聲發(fā)生器使樣品充分分散;啟動(dòng)循環(huán)泵進(jìn)行測量;測量結(jié)束，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.5 感官評鑒方法

在含乳飲料常溫貯藏120 d后，邀請10位有乳品品鑒經(jīng)驗(yàn)的專家和10位普通消費(fèi)者組成評鑒小組，對含乳飲料的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)計(jì)分，采用百分制評分法，分?jǐn)?shù)越高，表示越貼近產(chǎn)品的最佳特征。感官評鑒指標(biāo)見表1。

表1 感官評鑒指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 穩(wěn)定劑的含量對發(fā)酵型含乳飲料穩(wěn)定性的影響

HMP、SSPS和CMC都是陰離子多糖，除了以增加黏度來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性外，它們主要通過和在等電點(diǎn)以下帶正凈電荷的酪蛋白發(fā)生絡(luò)合作用，吸附在酪蛋白的表面形成保護(hù)膜，利用它們之間的靜電排斥力或空間位阻作用防止酪蛋白的聚集沉淀，從而提高含乳飲料產(chǎn)品的穩(wěn)定性［6－7］。

在發(fā)酵型含乳飲料中分別加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的 HMP、SSPS和 CMC，測定其黏度和離心沉淀率，如圖1和圖2所示。

由圖1可知，隨著添加量的增加，3種單體的黏度都有不同程度的提高，其中黏度提高的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS。

根據(jù) Stocks定律［V0=D2(ρs－ ρ)g/18η］，其中V0，沉降速率，m/s;D，顆粒粒徑，m;ρs，流體密度，kg/m3;ρ，顆粒密度，kg/m3;η，黏度，(mPa·s)。由Stocks定律可知體系黏度的升高可降低微粒的沉降速率，由此可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

圖1 不同添加量的穩(wěn)定劑對含乳飲料黏度的影響

圖2 不同添加量的穩(wěn)定劑對含乳飲料離心沉淀率的影響

穩(wěn)定劑可以穩(wěn)定酪蛋白除了有一定的電荷密度外，還因?yàn)槠浞肿渔湵容^柔順，如CMC作為線性多糖其分子鏈比較柔軟，所以和酪蛋白相互作用時(shí)在酪蛋白表面形成一層比較薄的保護(hù)膜從而穩(wěn)定酪蛋白;果膠的分子鏈也十分柔軟，但因?yàn)槠渲ф湵容^多和酪蛋白作用時(shí)在酪蛋白表面形成的保護(hù)膜比較厚，所以其對酪蛋白具有更好的穩(wěn)定性。

離心沉淀率是評測含乳飲料長期穩(wěn)定性的另一可靠指標(biāo)。離心沉淀率越大，產(chǎn)品越不穩(wěn)定;反之，離心沉淀率越小，產(chǎn)品越穩(wěn)定。由圖2可知，添加量為0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP產(chǎn)品趨于穩(wěn)定，產(chǎn)品的穩(wěn)定性依次是CMC＞SSPS＞HMP。水溶性大豆多糖的穩(wěn)定效果優(yōu)于果膠是因?yàn)樵诘蚿H值時(shí)，由于兩者分子結(jié)構(gòu)的不同，水溶性大豆多糖帶有少量的電荷和較長的中性支鏈，與酪蛋白發(fā)生吸附后，其中性支鏈會(huì)提供較強(qiáng)的相互作用［8］。

2.2 復(fù)配穩(wěn)定劑對發(fā)酵型含乳飲料穩(wěn)定性的影響

在大量預(yù)試驗(yàn)和單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交表，對HMP、SSPS和CMC進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，最后根據(jù)產(chǎn)品的離心沉淀率確定最佳添加量，其因素水平見表2。

表2 復(fù)配穩(wěn)定劑的因素水平表

用DPS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析，復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。由極差分析可以看出，影響含乳飲料穩(wěn)定性的因素主次順序是HMP(A)＞SSPS(B)＞CMC(C)，優(yōu)化組合為A2B3C2，即HMP添加量為0.13%水平，SSPS添加量為0.20%水平，CMC添加量為0.10%水平。為驗(yàn)證所選穩(wěn)定劑的可靠性和重復(fù)性，進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。

表3 復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)結(jié)果

為確定試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，對復(fù)配穩(wěn)定劑進(jìn)行了方差分析，結(jié)果見表4。從表4中可以看出，HMP和SSPS對含乳飲料穩(wěn)定性的影響達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，CMC對含乳飲料穩(wěn)定性的影響不顯著(P＞0.05)。

表4 復(fù)配穩(wěn)定劑的方差分析表

2.3 穩(wěn)定劑在貯藏期間對發(fā)酵型含乳飲料體系的影響

對不同穩(wěn)定劑在發(fā)酵型含乳飲料中進(jìn)行貯藏穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。由Stocks定律可知，除了黏度之外，含乳飲料的粒徑分布也是影響粒子沉降速率的一個(gè)重要因素，含乳飲料的粒徑越小，其穩(wěn)定性越高。分別用HMP、SSPS、CMC單體和復(fù)配穩(wěn)定劑應(yīng)用于發(fā)酵型含乳飲料中，產(chǎn)品在貯藏120d后利用激光粒度分析儀進(jìn)行產(chǎn)品粒徑分布，測定結(jié)果如圖3所示。濃度為0.3%SSPS、0.4%HMP和復(fù)配穩(wěn)定劑的粒徑為0.4～3μm，粒徑較小，0.3%SSPS和0.4%HMP的平均粒徑在1.2μm左右，復(fù)配穩(wěn)定劑的平均粒徑在0.8μm左右;濃度為0.2%的CMC粒徑為0.4～10μm，粒徑較大，平均粒徑在3μm左右?？梢?，復(fù)配穩(wěn)定劑粒徑分布變化不大，表明其能夠較好的穩(wěn)定含乳飲料中的酪蛋白，此時(shí)體系已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 穩(wěn)定劑對含乳飲料平均粒徑的影響

貯藏期間，不同穩(wěn)定劑在含乳飲料中離心沉淀率的變化如圖4所示。

圖4 離心沉淀率在貯藏期間的變化

由圖4可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，含乳飲料的離心沉淀率逐漸變大。在常溫貯藏120d后，0.3%SSPS的離心沉淀率為0.46%，0.4%HMP的離心沉淀率為0.49%，復(fù)配穩(wěn)定劑的離心沉淀率為0.42%，體系較穩(wěn)定;而0.2%CMC的離心沉淀率為0.62%，體系不穩(wěn)定，產(chǎn)品中有沉淀和絮凝出現(xiàn)。

由圖5可以看出，含乳飲料在貯藏120 d后，以復(fù)配穩(wěn)定劑、0.3%SSPS和0.4%HMP制作的產(chǎn)品無絮凝、無沉淀、色澤均勻、酸甜適宜，添加大豆多糖的產(chǎn)品口感較清爽。

圖5 含乳飲料感官特性的屬性剖面圖

3 結(jié)論

(1)對HMP、SSPS和CMC 3種穩(wěn)定劑控制發(fā)酵型含乳飲料穩(wěn)定性進(jìn)行單因素試驗(yàn)，通過測定其黏度和離心沉淀率得知，提高黏度的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS，產(chǎn)品的穩(wěn)定性依次是 CMC＞SSPS＞HMP，添加量為0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP的產(chǎn)品趨于穩(wěn)定。

(2)對HMP、SSPS和CMC進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，根據(jù)產(chǎn)品的離心沉淀率確定最佳添加量分別為0.13%、0.20%、0.10%。通過常溫貯藏試驗(yàn)得知，用復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)的含乳飲料粒徑分布變化不大，離心沉淀率較小，產(chǎn)品無沉淀和絮凝出現(xiàn)，具有很好的穩(wěn)定作用;添加0.3%SSPS和0.4%HMP穩(wěn)定劑對含乳飲料也具有較好的穩(wěn)定作用，酸甜適宜、口感清爽。由于復(fù)配穩(wěn)定劑可以明顯降低單一穩(wěn)定劑的添加量，在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到生產(chǎn)成本的因素，在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，建議采用復(fù)配穩(wěn)定體系進(jìn)行生產(chǎn)。

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The Application of Stabilizer Blends in Milk Beverage Production

Li Xiang-dong1，Liu Jia2，Yu Li-hua3，Mei Fang1，Wang Yin-yu1
1(State Key Laboratory of dairy Biotechnology，Technology Center，Bright Dairy ＆ Food Co.，Ltd，Shanghai 200436，China)2(Cargill Beijing Application Center，Beijing，102206，China)3(Beijing Fresh Food Co.，Ltd，Beijing 100016，China)

The application of different levels of high-ester pectin(HMP)，soluble soybean polysaccharide(SSPS)and sodium carboxymethyl cellulose(CMC)as the stabilizer in fermented milk beverage was studied in this paper.The results showed that the ability to increase the viscosity of the three stabilizers was as follows:CMC＞ HMP＞ SSPS.The stability of the product was followed by CMC＞ SSPS＞ HMP，and the product tended to be stable with the dosage of 0.2%CMC，0.3%SSPS and 0.4%HMP.By orthogonal test，the dosages of compound stabilizer HMP，SSPS，and CMC were respectively 0.13%，0.20%and 0.10%.After adding the compound stabilizers，there was little distribution change of the milk beverage＇s particle size.The centrifugal sedimentation rate was relatively small，precipitation and flocculation did not occur to the product.The compound stabilizers had a good stabilizing effect and could be applied to industry.

high-ester pectin(HMP)，soluble soybean polysaccharide(SSPS)，sodium carboxymethyl cellulose(CMC)，stability;milk beverage

碩士，工程師。

*國家“十一五”科技支撐計(jì)劃(No.2006BAD04A14)

2010－09－02，改回日期:2010－10－08