瓊脂復(fù)配開發(fā)酸性乳飲料穩(wěn)定劑的研究

赫慧敏，張秋俊，倪輝，3，4，洪清林，郭東旭，肖安風(fēng)，3，4，*

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門361021；2.綠新（福建）食品有限公司，福建漳州363100；3.福建省海洋功能食品工程技術(shù)研究中心，福建廈門361021；4.廈門市海洋功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門361021）

瓊脂能夠提高酸奶的粘度，增加酸奶的結(jié)實(shí)性。由于瓊脂不能完全彌補(bǔ)相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)缺陷，商業(yè)中常與果膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸丙二醇酯、瓜爾豆膠、改性淀粉等增稠穩(wěn)定劑復(fù)配后才應(yīng)用于酸性乳飲料。通過復(fù)配發(fā)揮增稠穩(wěn)定劑的協(xié)同作用，既提高了產(chǎn)品的品質(zhì)又降低了生產(chǎn)成本。楊洋等[1]研究瓊脂、果膠與羥丙基二淀粉磷酸酯3種穩(wěn)定劑復(fù)配，根據(jù)凝固型酸奶穩(wěn)定性優(yōu)化了瓊脂、果膠和羥丙基二淀粉磷酸酯的配比為 0.07∶0.10∶0.12（質(zhì)量濃度比）。

酸性乳飲料是以牛乳為主要原料，一種品質(zhì)均一、清香醇正，酸甜適口且集營養(yǎng)與保健于一體的液態(tài)飲料。隨著我國居民生活水平的不斷提高，人們消費(fèi)飲料的觀念正在從嗜好型向營養(yǎng)保健型轉(zhuǎn)變，因而開發(fā)研制酸性乳飲料的市場潛力很大，社會效益顯著。目前全國各地市場上出現(xiàn)很多此類飲料備受消費(fèi)者的青睞。由于生產(chǎn)條件的限制和技術(shù)力量的局限，產(chǎn)品的貨架期較短，因而大多廠家只能小規(guī)模的進(jìn)行生產(chǎn)和銷售，制約了酸性乳飲料的發(fā)展。

基于酸性乳飲料是以發(fā)酵乳或人工調(diào)酸的乳溶液為原料制備的一大類飲料制品，其呈酸性，乳濃度低，所以在生產(chǎn)過程中需要加入一定量的穩(wěn)定劑。目前，用于酸乳生產(chǎn)的穩(wěn)定劑有瓊脂、變性淀粉、明膠、果膠、卡拉膠、刺槐豆膠、瓜爾豆膠、角叉菜膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及復(fù)配穩(wěn)定劑。相關(guān)研究表明，羧甲基纖維素鈉在酸性條件下與帶正電荷的酪蛋白發(fā)生靜電作用，從而避免蛋白顆粒間的聚合作用[2-3]。高酯果膠可以有效的穩(wěn)定酸牛奶制品并改善它的口感、風(fēng)味[4-5]。此外，在進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)將黃原膠添加進(jìn)入乳飲料后會出現(xiàn)白色絲狀物質(zhì)并且滅菌后酸乳組織呈豆花狀，這說明在適用范圍內(nèi)黃原膠無法穩(wěn)定酪蛋白，這與丁甜等、姚晶等的試驗(yàn)結(jié)果一致[5-6]。因此，本試驗(yàn)選擇瓊脂、羧甲基纖維素鈉和高脂果膠進(jìn)行試驗(yàn)，以酸性乳飲料的離心沉淀率為指標(biāo)優(yōu)化復(fù)配穩(wěn)定劑配方。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

瓊脂：福建省綠麒食品膠體有限公司；奶粉（新西蘭全脂奶粉）、蔗糖、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、高脂果膠、檸檬酸、單甘脂、六偏磷酸鈉（均為食品級）：廈門唯康食品科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 酸性乳飲料的制備工藝流程

全脂奶粉復(fù)原→穩(wěn)定劑干混均勻→溶解、混合→乳化→冷卻→調(diào)酸→乳化→分裝→殺菌→冷卻

主要工藝要點(diǎn)如下：

全脂奶粉復(fù)原：4%的全脂奶粉在50℃～55℃的熱水中分散溶解復(fù)原45min。

穩(wěn)定劑干混均勻：穩(wěn)定劑與6%的蔗糖、0.03%的單甘脂、0.02%的六偏磷酸鈉干基混合均勻。（以上添加量為總飲料的質(zhì)量比）

加熱溶解：將混合均勻的穩(wěn)定劑在80℃水中用10 000 r/min的轉(zhuǎn)速剪切分散1min，之后與復(fù)原乳混合均勻。

乳化：將充分混合的料液預(yù)熱到60℃～65℃，在20MPa～22MPa的壓力下均質(zhì)5min。

冷卻：用冷卻水快速將料液冷卻至20℃以下。

調(diào)酸：用5%的檸檬酸溶液，在攪拌狀態(tài)下緩慢逐滴加入酸液將料液pH調(diào)整至4.0。

殺菌：將料液在90℃下水浴保溫10min，冷卻至室溫保藏。

1.2.2 單種穩(wěn)定劑用量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

分別在乳飲料中添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%和0.40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的單一穩(wěn)定劑，4℃～6℃下冷藏一周后進(jìn)行離心沉淀率測定。

1.2.3 瓊脂、CMC-Na與高脂果膠復(fù)配比例的優(yōu)化

固定穩(wěn)定劑的添加總量為0.60%[7-8]，以酸性乳飲料離心沉淀率為指標(biāo)，按照表1的濃度梯度利用Minitab軟件進(jìn)行極端頂點(diǎn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)方案如表2。

表1 單一穩(wěn)定劑濃度梯度Table1 The concentration of single stabilizers %

表2 混料試驗(yàn)方案（穩(wěn)定劑總添加量為0.60%）Table2 The design ofm ixtureexperim ent（totalam ountof stabilizer is0.60%）

1.2.4 分析測定方法

1.2.4.1 離心沉淀率測定

精確取10mL酸性乳飲料于10mL的離心管中，然后4 000 r/min離心30min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀物重量，按照式（1）計(jì)算離心率，每個樣測定3次取其平均值為該樣品的離心沉淀率[7，9-10]。

離心率/%=（沉淀物重量/10mL酸乳飲料重量）×100（1）

1.2.4.2 粘度測定

將酸性乳飲料于25℃條件下用1號轉(zhuǎn)子60 r/min測定粘度，每個樣測定3次取其平均值即為樣品粘度[11]。

1.2.4.3 感官評價

按照《中國乳制品工業(yè)行業(yè)規(guī)范—酸牛乳感官質(zhì)量評鑒細(xì)則》由10名專業(yè)人士組成鑒評小組，對制作出的酸奶進(jìn)行感官（包括色澤、滋味氣味、組織狀態(tài)）評價[12]，評價表如表 3。

表3 酸奶感官評價表Table3 Sensory evaluation of yogurt

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)為3次平行試驗(yàn)的平均值，用Excel軟件處理平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，SPSS軟件進(jìn)行顯著性分析，采用Minitab軟件進(jìn)行回歸分析和混料模型分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨CMC-Na的添加量的變化如圖1。

圖1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.1 The influenceof the concentration of CMC-Na on the stability of acidm ilk beverage

圖1 表明，隨CMC-Na添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小，添加羧甲基纖維素鈉的量達(dá)到0.15%時離心沉淀率最高，這是由于架橋絮凝現(xiàn)象，此時添加的羧甲基纖維素鈉的量不足以充分結(jié)合酪蛋白。這種情況下兩個或兩個以上的酪蛋白與一分子CMC-Na連接，從而促進(jìn)了聚集沉降的發(fā)生，使沉淀率升高，隨著CMC-Na添加量的增加，沉淀率下降，當(dāng)CMC-Na的添加量達(dá)到0.20%后，隨濃度的增加，沉淀率基本保持平穩(wěn)，可以推測CMC-Na對酪蛋白的穩(wěn)定性存在極限結(jié)合值，在此濃度后體系趨于穩(wěn)定[6，13-14]。因此，CMC-Na的適宜添加量為0.20%～0.40%。

2.2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨高酯果膠的添加量的變化如圖2所示。

圖2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.2 The influenceof the concentration of pectin on the stability of acidm ilk beverage

由圖2可知，隨著高酯果膠添加量的增加，離心沉淀率不斷減小，當(dāng)高酯果膠的添加量達(dá)到0.15%后酸性乳飲料的沉淀量趨于穩(wěn)定。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要是高酯果膠添加量在較低水平時，酪蛋白微粒大部分裸露在外部，存在部分正電荷，酪蛋白相互凝聚形成大微粒而產(chǎn)生沉淀，當(dāng)高酯果膠的量足以將所有酪蛋白都包裹住以后，就能有效阻礙酪蛋白微粒間凝膠沉淀，此時，沉淀量趨于穩(wěn)定[4，11，13-15]。因此，高酯果膠的適宜添加量為0.15%～0.40%。

2.3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

酸性乳飲料離心沉淀率隨瓊脂的添加量的變化如圖3所示。

圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性，無法穩(wěn)定帶正電荷的酪蛋白，酪蛋白之間形成大的蛋白質(zhì)微粒；在此情況下，隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，因此沉淀量增大[16-17]。

圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性，無法穩(wěn)定帶正電荷的酪蛋白，酪蛋白之間形成大的蛋白質(zhì)微粒；在此情況下，隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，因此沉淀量增大[16-17]。

圖3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.3 The influenceof the concentration of agar on the stability of acidm ilk beverage

2.4 極端頂點(diǎn)混料試驗(yàn)結(jié)果分析

選擇瓊脂、CMC-Na和高脂果膠三者復(fù)配，酸性乳飲料穩(wěn)定劑混料試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 酸性乳飲料穩(wěn)定劑混料試驗(yàn)結(jié)果Table4 The resultsofm ixtureexperim entof acidm ilk beverage stabilizer

由表4可知7號試驗(yàn)組的離心沉淀率最低，其原因主要是該試驗(yàn)組中CMC-Na和高酯果膠含量較高，它們均能較好穩(wěn)定酪蛋白；6號試驗(yàn)的粘度最高，該組試驗(yàn)中瓊脂的添加量較高，是由于瓊脂是已知的凝膠強(qiáng)度最高的凝膠形成劑；所有試驗(yàn)的感官評分均在85分以上，且差異較小，說明不同比例穩(wěn)定劑組合對感官影響較小。酸性乳飲料粘度混合曲面圖見圖4。

由圖4知，瓊脂、CMC-Na和高酯果膠3種穩(wěn)定劑對酸性乳飲料的粘度均有貢獻(xiàn)，其中，瓊脂對粘度的貢獻(xiàn)最大，其次是CMC-Na和高脂果膠。酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖見圖5。

圖4 酸性乳飲料粘度混合曲面圖Fig.4 Blend surfaceof acidm ilk beverageviscosity

圖5 酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖Fig.5 Blend surfaceof acidm ilk beverage precipitation rate

由圖5可知，CMC-Na和高脂果膠對酸性乳飲料的離心沉淀率影響均不顯著，瓊脂對酸性乳飲料的離心沉淀率的貢獻(xiàn)顯著高于前兩者。該結(jié)果說明對于酸性乳飲料的穩(wěn)定性，瓊脂的影響比CMC-Na和果膠大。通過回歸分析得到離心沉淀率與3種穩(wěn)定劑（X1、X2、X3為混料試驗(yàn)方案中3種穩(wěn)定劑，添加比例如表2）添加量的關(guān)系為：y=660.2X1+12.3X2-15.4X3-924.5X1X2（R2=94.75，調(diào)整R2=91.60）。通過響應(yīng)優(yōu)化器求解得出沉淀率最小解為：瓊脂，0.016；CMC-Na，0.356；果膠，0.629（穩(wěn)定劑的總添加量為0.60%），即三者的比例為1.6∶35.6∶62.8（質(zhì)量濃度比）。在此條件下，離心沉淀率預(yù)測值為0，進(jìn)行6次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，見表5。

表5 酸性乳飲料優(yōu)化穩(wěn)定劑驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table5 Theverification resultsof theoptim ized stabilizer of acid m ilk beverage

獲得的離心沉淀率為1.45%，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果均落在y±1.70（1.70為9組混料試驗(yàn)離心沉淀率試驗(yàn)值與預(yù)測值的標(biāo)準(zhǔn)偏差）范圍內(nèi)，可知回歸方程的擬合性較好，準(zhǔn)確性較高。此外，酸性乳飲料的粘度適中，穩(wěn)定性較好，感官指標(biāo)優(yōu)良。

3 結(jié)論

隨CMC-Na添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小；隨高酯果膠添加量的增加，酸性乳飲料的離心沉淀率不斷減??；隨瓊脂添加量的增加，酸性乳飲料離心沉淀率不斷增高。以離心沉淀率為指標(biāo)，優(yōu)化酸性乳飲料穩(wěn)定劑的配方得到瓊脂、CMC-Na和高酯果膠的配比為1.6∶35.6∶62.8（質(zhì)量濃度比），在此條件下酸性乳飲料的離心沉淀率1.45%，粘度 15.4mPa·s、感官評分 90。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊洋,高航,段艷珠.響應(yīng)面法對凝固型酸奶穩(wěn)定劑的優(yōu)化[J].糧食與食品工業(yè),2014,21(6):50-53

[2]張建.羧甲基纖維素鈉及其在酸性乳飲料中的應(yīng)用:重慶力宏精細(xì)化工有限公司乳品應(yīng)用服務(wù)中心 第八屆中國國際食品添加劑和配料展覽會暨第十一屆全國食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)展示會學(xué)術(shù)論文集[C].上海:中國食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)協(xié)會,2004:4

[3]周新平,權(quán)紅梅.乳酸菌飲料專用型CMC的應(yīng)用[J].乳業(yè)科學(xué)與技術(shù),2004,27(1):20-22

[4]張燕.果膠在發(fā)酵型酸性乳飲料中的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2002,28(12):45-47

[5]姚晶.穩(wěn)定劑對酸性乳飲料的穩(wěn)定作用[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2008

[6]丁甜,趙正濤,李全陽.調(diào)配型酸乳飲料中最優(yōu)穩(wěn)定劑的選擇[J].飲料工業(yè),2012,15(2):37-40

[7]李黨國,潘超然,劉晶,等.酸性含乳飲料穩(wěn)定性研究[J].食品工業(yè)科技,2008,29(3):108-111

[8]孫明日,趙軍,趙山林,等.酸性乳飲料穩(wěn)定性的研究[J].中國乳品工業(yè),1999(1):19-23

[9]劉麗,蔡云升.調(diào)配型酸乳飲料穩(wěn)定劑及其穩(wěn)定性的研究[J].食品工業(yè)科技,2003,24(5):63-65

[10]羅玲泉.穩(wěn)定劑的復(fù)配對酸乳飲料穩(wěn)定性的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2008,34(9):163-167

[11]王麗穎,付莉.復(fù)合穩(wěn)定劑對調(diào)配型酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(32):15871-15872

[12]李向東,劉佳,于麗華,等.穩(wěn)定劑在含乳飲料加工中的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2010(12):76-79

[13]姚晶,孟祥晨.羧甲基纖維素鈉及酸性乳飲料加工工藝對其穩(wěn)定性及粒徑分布的影響[J].中國乳品工業(yè),2008,36(7):40-43

[14]嚴(yán)瑞暄,嚴(yán)瑞.水溶性高分子[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998:113-115

[15]PerezG I,MaraveiD V,Trbovich AM,etal.Identification ofpotassium-dependentand-independentcomponentsof theapoptoticmachinery inmouseovarian germ cellsand granulosa cells.[J].Biology ofReproduction,2000,63(5):1358-1369

[16]紀(jì)明侯.海藻化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004:1997:6-10

[17]Asano Y.Interaction between casein and carboxymethylcellulose(CMC)in the acidic condition[J].Agricultural&Biological Chemistry,1970,34(1):102-107