鈣添加劑和穩(wěn)定劑對高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響

姚玉才+黃自蘇+周劍忠+相桂林+王英

摘要：研究不同鈣劑、不同鈣劑用量、不同穩(wěn)定劑、不同穩(wěn)定劑用量與復合穩(wěn)定劑對高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響。結果表明：不同鈣劑對液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響不同，其中乳鈣是一種優(yōu)良的鈣劑，當其用量為2.0 g/L（以鈣元素質量計）時，放置190 d后體系仍能保持穩(wěn)定性；不同穩(wěn)定劑提高高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的能力不同，使用復合穩(wěn)定劑能夠顯著提高高鈣液態(tài)奶的穩(wěn)定性；當卡拉膠用量為1.8 g/L、單硬脂酸甘油酯用量為1.7 g/L、微晶纖維素用量為2.2 g/L時，高鈣液態(tài)奶的離心沉淀率為0.69%，乳析率為0.86%；未加復合穩(wěn)定劑的高鈣液態(tài)奶的離心沉淀率為1.63%，乳析率為2.18%。研究結果為高鈣液態(tài)奶產(chǎn)品品質的提升提供技術支持。

關鍵詞：高鈣液態(tài)奶；鈣添加劑；穩(wěn)定劑；穩(wěn)定性

中圖分類號： TS252.1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0156-03

鈣是人體中含量最豐富的礦物質，也是構成骨骼的主要成分，因此鈣被稱為人體的生命金屬。人體內99%的鈣存在于骨骼和牙齒中；其余1%則存在于人體的血液、軟組織、細胞外液中，這些少量的鈣在很多生理機能中發(fā)揮著重要作用，如血液凝固、肌肉的收縮與舒張、神經(jīng)沖動傳遞、細胞壁的通透性、酶的活性等[1-4]。

目前，無論在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，人們均有不同程度的缺鈣情況，這已成為世界性的健康問題。隨著人們對健康重視程度的增加，補鈣成為生活中的關注焦點之一。牛奶是一種富含鈣質的日常補鈣產(chǎn)品，在液態(tài)奶中添加不同的鈣劑以提高液態(tài)奶的含鈣量，進而提升補鈣功效，這是乳業(yè)生產(chǎn)的方向之一。但鈣劑的加入會影響液態(tài)奶體系的穩(wěn)定性，在貨架期內產(chǎn)生沉淀、分層等不良現(xiàn)象。高鈣液態(tài)奶的生產(chǎn)關鍵技術之一是如何保持牛奶中酪蛋白的熱穩(wěn)定性，而影響酪蛋白熱穩(wěn)定性的主要因素之一是牛奶中鈣的存在狀態(tài)。在高鈣液態(tài)奶的設計及生產(chǎn)過程中，鈣劑的種類和添加量是主要的控制指標。

大量研究表明，在液態(tài)奶、乳飲料、果汁飲料的加工過程中，殼聚糖、果膠、卡拉膠、微晶纖維素等能夠提高體系的穩(wěn)定性[5-10]。本研究選擇骨質磷酸鈣、天然乳鈣、納米碳酸鈣、乳酸鈣等為鈣劑，選擇微晶纖維素、卡拉膠、單硬脂酸甘油酯為高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定劑，主要探討不同鈣添加劑及其不同添加量對高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響，同時考察不同穩(wěn)定劑和復合穩(wěn)定劑對高鈣液態(tài)奶體系穩(wěn)定性的影響，以期為高鈣液態(tài)奶產(chǎn)品的開發(fā)提供技術支持。

1材料與方法

1.1材料

鈣劑包括納米碳酸鈣（Ca2+含量40%）、乳鈣（Ca2+含量24.5%）、乳酸鈣（Ca2+含量13%）、骨質磷酸鈣（Ca2+含量40%）。穩(wěn)定劑包括微晶纖維素、卡拉膠、單硬脂酸甘油酯。脫脂乳粉、白砂糖，市售。

1.2儀器與設備

SIGMA3K-15型臺式冷凍離心機，NDJ-8型旋轉式黏度計，JHG-Q54-P60型高壓均質機，BSA124S-CW型電子天平，TOMY-SX-500型高壓滅菌器。

1.3試驗方法

1.3.1不同鈣劑對液態(tài)奶體系穩(wěn)定性的影響

將納米碳酸鈣、乳鈣、乳酸鈣、骨質磷酸鈣4種鈣劑按1.5 g/L（以鈣元素質量計）的添加量加入10%脫脂乳粉液體中，經(jīng)膠體磨和高壓均質機（20～22 MPa）處理，加熱煮沸后冷卻靜置，觀察酪蛋白凝固上浮和沉淀情況，選取無酪蛋白凝固上浮和沉淀少者作為進一步試驗的鈣劑。

1.3.2不同鈣量對液態(tài)奶體系穩(wěn)定性的影響

將“1.3.1”節(jié)篩選出的鈣劑分別按照0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L（以鈣元素質量計）添加至10%脫脂乳粉液體中，高壓均質后，測定其離心沉淀率、乳析率、絮凝情況，研究不同鈣劑濃度對高鈣液態(tài)奶體系穩(wěn)定性的影響。

取100 g高鈣液態(tài)奶加入離心管中，于3 000 r/min條件下離心20 min，棄上清，稱沉淀質量，按下式計算離心沉淀率：

[JZ]離心沉淀率=沉淀質量/100×100%。

取100 g高鈣液態(tài)奶加入離心管中，于3 000 r/min條件下離心20 min，取乳脂層并稱其質量，按下式計算乳析率：

[JZ]乳析率=乳脂層質量/100×100%。

將制備好的高鈣奶分別置于常溫下保存，定期對其進行目測，觀察絮凝開始的時間、形成部位、形成的狀態(tài)、發(fā)展速度。

1.3.3不同穩(wěn)定劑及其不同用量對高鈣奶穩(wěn)定性的影響

將微晶纖維素分別按照0.00%、0.05%、0.10%、015%、020%、0.25%、0.30%的量加入10%脫脂乳粉液體（乳鈣添加濃度為1.5 g/L，以鈣元素質量計）中，經(jīng)高壓均質機（20～22 MPa）處理，考察不同穩(wěn)定劑用量對高鈣奶穩(wěn)定性的影響。

將卡拉膠分別按照0.00%、0.05%、0.10%、0.15%、020%、0.25%、0.30%的量加入10%脫脂乳粉液體（乳鈣添加濃度為1.5 g/L，以鈣元素質量計）中，經(jīng)高壓均質機（20～22 MPa）處理，考察不同穩(wěn)定劑用量對高鈣奶穩(wěn)定性的影響。

將單硬脂酸甘油酯分別按照0.00%、0.05%、0.10%、015%、0.20%、0.25%、0.30%的量加入10%脫脂乳粉液體（乳鈣添加濃度為1.5 g/L，以鈣元素質量計）中，經(jīng)高壓均質機（20～22 MPa）處理，考察不同穩(wěn)定劑用量對高鈣奶穩(wěn)定性的影響。

1.3.4穩(wěn)定劑配方優(yōu)化

以微晶纖維素、卡拉膠、單硬脂酸甘油酯作為正交試驗中的3個因素，選用L9（34）正交設計表進行試驗，以離心沉淀率和乳析率為考察指標，確定穩(wěn)定劑的最優(yōu)配方。

1.3.5統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件分析試驗數(shù)據(jù)并制圖。

2結果與分析

2.1不同鈣劑對液體牛奶穩(wěn)定性的影響

一般來說，鮮牛乳中含有豐富的鈣，鈣含量為1 mg/mL左右。但針對人體普遍缺鈣的問題，乳品生產(chǎn)商會在乳品中加入不同鈣劑以提高產(chǎn)品的鈣含量，提升產(chǎn)品的補鈣功效。鈣添加劑主要有2種類型，即分子鈣劑和離子鈣劑，不同鈣劑對液體牛奶的穩(wěn)定性具有不同影響。由表1可知，在鈣添加量相同的條件下，天然乳鈣和納米碳酸鈣對液體牛奶的穩(wěn)定性影響最小，而添加了骨質磷酸鈣和乳酸鈣的液體牛奶中有少量沉淀產(chǎn)生，特別是乳酸鈣，在液體牛奶表面有酪蛋白凝固上浮現(xiàn)象?？梢?，納米碳酸鈣和天然乳鈣是優(yōu)良的鈣添加劑，本研究選擇它們作為鈣添加劑。

2.2不同鈣劑添加量對液體牛奶穩(wěn)定性的影響

鈣劑的添加對液態(tài)奶的穩(wěn)定性具有一定影響，但不同鈣劑因其性質不同，對穩(wěn)定性的影響也不同。由圖1、圖2可知，隨著鈣劑添加量的增加，對體系穩(wěn)定性的影響增大，離心沉淀率、乳析率均隨著鈣劑添加量的增大而提高，但不同鈣劑的影響不同。天然乳鈣的添加量在0.5～2.0 g/L范圍內時，液體乳的離心沉淀率和乳析率變化不明顯；當鈣劑添加量大于2.0 g/L時，液體乳的離心沉淀率和乳析率呈明顯提高趨勢。納米碳酸鈣的添加量在0.5～1.5 g/L范圍內時，液體乳的離心沉淀率和乳析率變化不明顯；當鈣劑添加量大于 1.5 g/L 時，液體乳的離心沉淀率和乳析率呈明顯快速提高的趨勢。從乳析率的變化來看，2種鈣的添加量在0.5～2.0 g/L 范圍內時，乳析率改變不大；當納米碳酸鈣的添加量高于 2.0 g/L 時，乳析率明顯提高?？梢?，添加少量鈣對液體乳的穩(wěn)定性具有明顯影響，同時可提高乳的補鈣功能。

2.3不同穩(wěn)定劑及其不同用量對液態(tài)牛奶穩(wěn)定性的影響

由于高鈣液態(tài)牛奶中加入大量的鈣，易導致體系不穩(wěn)定、底部產(chǎn)生沉淀、上下分層等問題，造成產(chǎn)品品質下降，這是高鈣奶生產(chǎn)中的重點問題之一。本研究選擇微晶纖維素、卡拉膠、單硬脂酸甘油酯作為高鈣液態(tài)奶的穩(wěn)定劑，探討穩(wěn)定劑的不同添加量對高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響。由圖3可知，離心沉淀率隨著微晶纖維素添加量的增加而降低，當其添加量高于0.20%時，離心沉淀率降低減緩；對乳析率的影響結果顯示，乳析率隨著微晶纖維素添加量的增加呈降低趨勢；微晶纖維素添加量對乳析率的影響小于對離心沉淀率的影響。綜合考慮，微晶纖維素的添加量選擇0.20%。

由圖4可知，離心沉淀率隨著卡拉膠含量的增加而降低，當其含量高于0.15%時，離心沉淀率降幅減緩；對乳析率的影響結果顯示，乳析率隨著卡拉膠添加量的增加呈降低趨勢；卡拉膠添加量對乳析率的影響小于對離心沉淀率的影響。綜合考慮，卡拉膠的添加量選擇0.15%。

2.4不同穩(wěn)定劑組合對液體牛奶穩(wěn)定性的影響

根據(jù)單因素試驗結果設計正交試驗的因素和水平，以離心沉淀率和感官評分作為考察指標，按照表3進行試驗，試驗

結果及極差分析結果見表4。

由表4可知，3個因素單硬脂酸甘油酯、微晶纖維素、卡拉膠的用量對高鈣液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響大小為微晶纖維素>卡拉膠>單硬脂酸甘油酯，最佳組合為A1B3C3；對高鈣液態(tài)奶乳析率的影響大小為單硬脂酸甘油酯>微晶纖維素>卡拉膠量，最佳組合為A3B3C1?？ɡz用量對乳析率的影響小于離心沉淀率，因此選取A1；單硬脂酸甘油酯用量對離心沉淀率和乳析率的影響一致，因此選取B3；微晶纖維素用量對離心沉淀率的影響較大，因此選取C3。本試驗的較優(yōu)條件為A1B3C3，即使用卡拉膠1.8 g/L、單硬脂酸甘油酯1.7 g/L、微晶纖維素2.2 g/L。

2.5驗證試驗

按照所得復合穩(wěn)定劑的條件加入高鈣液態(tài)奶中，重復3次。經(jīng)驗證，其離心沉淀率為0.69%，乳析率為0.86%；未添加穩(wěn)定劑的高鈣液態(tài)牛奶離心沉淀率為1.63%，乳析率為2.18%。

3結論

隨著人們對健康越來越關注，乳品的補鈣功能已成為乳業(yè)生產(chǎn)中的亮點，高鈣液態(tài)奶的穩(wěn)定性是體現(xiàn)產(chǎn)品品質的關鍵因素。本試驗對鈣劑和穩(wěn)定劑對液態(tài)奶穩(wěn)定性的影響進行了多方面的研究，結果表明：在本試驗選擇的幾種鈣添加劑

中，天然乳鈣是乳品中優(yōu)良的鈣添加劑，添加量為2.0 g/L（以鈣元素質量計）時，體系穩(wěn)定性仍能保持190 d；在高鈣液態(tài)奶中，復合使用卡拉膠（1.8 g/L）、單硬脂酸甘油酯（1.7 g/L）、微晶纖維素（2.2 g/L）時，能夠明顯提高體系的穩(wěn)定性，其離心沉淀率為0.69%，乳析率為0.86%，而未添加穩(wěn)定劑的高鈣液態(tài)牛奶離心沉淀率為1.63%，乳析率為218%。

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