微晶纖維素體系與乳化體系對(duì)奶茶凍融穩(wěn)定性及品質(zhì)影響的研究

敖曉林，周 洋，李 赫，楊召俠，王 琪，張子賀，胡長(zhǎng)利

(1今麥郎飲品股份有限公司，北京 101500；2北京再益生物科技有限公司，北京 101500；3北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048)

隨著消費(fèi)者對(duì)于奶茶的創(chuàng)新度、風(fēng)味、口感方面的要求持續(xù)升級(jí)，一些常見的食品生產(chǎn)用原料也出現(xiàn)在奶茶配方中，如可以提升奶茶粘度的麥芽糊精[1]、羧甲基纖維素鈉(CMC)[2]等，以及可以產(chǎn)生懸浮作用并同時(shí)增加稠厚度的微晶纖維素等[3]。本研究以PET瓶裝奶茶為模型，對(duì)微晶纖維素(MCC)體系與乳化體系奶茶進(jìn)行-18℃凍融測(cè)試，系統(tǒng)研究了2種穩(wěn)定體系下經(jīng)過(guò)凍融的奶茶的理化、微生物指標(biāo)以及粒度的變化，同時(shí)對(duì)凍融前后的樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并對(duì)凍融前后樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為奶茶的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉、脫脂奶粉，新西蘭恒天然有限公司；阿薩姆紅茶，杭州浙大百川生物食品技術(shù)有限公司；植脂末，山東大樹達(dá)孚特膳食品有限公司；復(fù)配穩(wěn)定劑A(MCC體系)，DuPont Nutrition(Thailand)Ltd；復(fù)配增稠乳化劑B(乳化體系)，嘉吉亞太食品系統(tǒng)(北京)有限公司。試驗(yàn)所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

懸臂式攪拌器(EUROSTAR40)、高速乳化分散機(jī)(T50)，德國(guó)IKA；均質(zhì)機(jī)(APV1000)，德國(guó)APV；數(shù)顯折光儀(RX-5000α)，ATAGO愛拓；紫外分光光度計(jì)(GENESYS 180)，美國(guó)賽默飛ThermoFisher；穩(wěn)定性分析儀(TURBSICAN LABs)，法國(guó)Formulaction；激光粒度分布儀(Mastersizer 3000)，馬爾文帕納科Malvern Panalytical；UHT管式殺菌機(jī)，PowerPoint。

1.3 方法

1.3.1 奶茶工藝流程 工藝流程：溶奶→溶膠→奶膠混合→均質(zhì)1→添加茶湯→添加小料→定容→均質(zhì)2→殺菌→灌裝。

1.3.2 操作要點(diǎn) (1)溶奶：奶粉：水比例為1:10，水溫50～55℃，對(duì)奶粉進(jìn)行溶解，溶解時(shí)間10 min。(2)溶膠:穩(wěn)定劑與水比例為1:5，水溫75～80℃，剪切機(jī)轉(zhuǎn)速5 000 r/min，快速剪切10～15 min。(3)奶膠混合與均質(zhì):將奶粉溶液和穩(wěn)定劑溶液進(jìn)行混合，攪拌10～15 min。水浴加熱至60～65℃，均質(zhì)機(jī)一級(jí)均質(zhì)壓力250 bar、二級(jí)均質(zhì)壓力50 bar，均質(zhì)1次。(4)調(diào)配與定容:將料液進(jìn)行混合，添加小料，進(jìn)行定容。(5)均質(zhì)、殺菌與灌裝:將調(diào)配液預(yù)熱至60～65℃，均質(zhì)機(jī)一級(jí)壓力250 bar、二級(jí)壓力50 bar，均質(zhì)1次；(133±1)℃殺菌60 s；殺菌后的料液在無(wú)菌室中接入到無(wú)菌瓶?jī)?nèi)，得到成品。

1.3.3 奶茶凍融測(cè)試方法 將成品置于-18℃條件下冷凍12 h后，置于室溫條件下解凍24 h，完成1次凍融實(shí)驗(yàn)，2次凍融測(cè)試與1次凍融條件一致。

1.3.4 奶茶理化指標(biāo)的測(cè)定 對(duì)奶茶凍融前后的理化指標(biāo)均按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)試。

1.3.5 奶茶菌落總數(shù)的測(cè)定 按照GB 4789.2—2022《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》中的方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.6 奶茶茶多酚含量的測(cè)定 按照GB/T 21733—2008《茶》內(nèi)附錄A中的方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.7 奶茶平均粒徑的測(cè)定 使用Mastersizer 3000激光粒度分布儀對(duì)奶茶的粒徑分布進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量結(jié)束后讀取Dx10、Dx50、Dx90值，分別表示10%、50%、90%的顆粒在該粒徑以下及體系整體平均粒徑。

1.3.8 奶茶的感官評(píng)價(jià) 參考 GB 10221.4—2012《感官分析術(shù)語(yǔ)建立評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》，以組織狀態(tài)、色澤、滋味及口感4個(gè)方面作為評(píng)分依據(jù)，由20名專業(yè)人員對(duì)凍融前后的奶茶樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)(表1)。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.9 奶茶的穩(wěn)定性測(cè)試及分析 使用法國(guó)Formulaction的TURBSICAN LABs穩(wěn)定性分析儀對(duì)奶茶樣品及凍融后樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定樣品掃描時(shí)間為6 h、掃描間隔1 min、溫度25℃。

1.3.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 所有試驗(yàn)均進(jìn)行3次平行測(cè)試，采用Origin 8.5對(duì)圖形進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯著性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 奶茶理化指標(biāo)結(jié)果分析

由表2可知，經(jīng)過(guò)2次凍融后，不論是MCC穩(wěn)定體系還是乳化體系，奶茶的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、pH、Brix以及咖啡因含量均無(wú)顯著變化(P>0.05)，組間也無(wú)顯著差異(P>0.05)。有研究表明，蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì)會(huì)因低溫條件而產(chǎn)生變性，但基本不會(huì)被破壞[4]，這是經(jīng)過(guò)凍融后奶茶蛋白質(zhì)、脂肪含量無(wú)明顯變化的主要原因。經(jīng)過(guò)凍融后的可溶性固形物并未受到實(shí)質(zhì)性的破壞，且整個(gè)體系的酸堿性也不會(huì)被影響，因此pH、Brix無(wú)顯著變化。凍融實(shí)驗(yàn)在-18℃條件下進(jìn)行，環(huán)境內(nèi)的各類氧化酶、水解酶會(huì)被鈍化，同時(shí)酶的活性會(huì)被抑制，從而維持了咖啡因這類化合物的含量趨于穩(wěn)定[5]。

表2 奶茶凍融前后理化指標(biāo)結(jié)果

2.2 奶茶微生物結(jié)果分析

由表3可知，2種不同穩(wěn)定體系的奶茶，經(jīng)過(guò)凍融后，其微生物指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。有研究表明，生活飲用水的保存溫度、時(shí)長(zhǎng)以及溫度和時(shí)長(zhǎng)的雙因素交互作用均對(duì)微生物指標(biāo)的測(cè)定有顯著影響(P<0.05)，其中時(shí)長(zhǎng)影響更大[6]。奶茶經(jīng)過(guò)UHT后，其微生物已基本被殺死。后期的凍融實(shí)驗(yàn)在較短時(shí)間內(nèi)完成，在包裝完好的情況下，奶茶不會(huì)因冷凍而被污染，冷凍狀態(tài)下的微生物不具備快速繁殖的條件[7]。

表3 奶茶凍融前后微生物檢測(cè)結(jié)果

2.3 奶茶茶多酚含量結(jié)果分析

由圖1可知，乳化體系、MCC體系奶茶樣品的茶多酚含量無(wú)顯著差異；隨著凍融次數(shù)增加，茶多酚含量呈降低趨勢(shì)(P<0.05)，但仍在國(guó)標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖1 奶茶凍融前后茶多酚含量結(jié)果

茶多酚的主要成分為黃烷酮類、花色素類、黃酮醇類、花白素類、酚酸和縮酚酸類6類化合物[8]。在奶茶的加工、儲(chǔ)藏過(guò)程中，由于生化成分的相互作用，茶會(huì)出現(xiàn)明顯的渾濁現(xiàn)象，即茶乳酪[9]。在凍融過(guò)程中，由于冰晶的形成導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂肪、茶多酚等大分子物質(zhì)相互擠壓，茶多酚內(nèi)的茶黃素會(huì)與蛋白質(zhì)相互作用，誘發(fā)茶乳酪的形成[10]，這是茶多酚含量下降的最主要原因。其次，不同的多酚類物質(zhì)會(huì)與不同的蛋白質(zhì)之間由于親和力的差異而發(fā)生不同的選擇性結(jié)合，如氫鍵作用、靜電吸附、疏水作用及共價(jià)鍵作用等[11]，也可使奶茶體系在凍融過(guò)程中產(chǎn)生更為明顯的體系渾濁與沉淀。MCC體系凍融后無(wú)論是體系崩潰情況還是絮凝情況，均較乳化體系嚴(yán)重，這是凍融后二者之間茶多酚含量出現(xiàn)顯著差異的主要原因。

2.4 奶茶平均粒徑結(jié)果分析

由表4可知，MCC體系、乳化體系奶茶的樣品，其粒徑分布結(jié)果基本一致，無(wú)顯著差異；MCC體系的奶茶樣品經(jīng)過(guò)1次凍融后，乳液粒徑顯著增大，2次凍融結(jié)果與1次凍融無(wú)顯著差異。乳化體系的奶茶樣品經(jīng)過(guò)1次凍融后，乳液的粒徑也顯著增大，2次凍融結(jié)果與1次凍融無(wú)顯著差異，但1、2次凍融結(jié)果均與MCC體系存在顯著差異。粒徑分布可以對(duì)粒子的沉降速率產(chǎn)生明顯的影響，粒子越小，體系的沉降速率越緩慢[12]。經(jīng)過(guò)1次凍融后，MCC體系奶茶的粒徑分布情況發(fā)生變化，體系內(nèi)粒子粒度增大，這是其產(chǎn)生明顯絮凝和分層的主要原因[13]。由于MCC不溶于水的特性，導(dǎo)致其體系經(jīng)過(guò)冷凍后，水分子間因冷凍產(chǎn)生冰晶，融化后冰晶又遭到破壞，最終導(dǎo)致體系崩潰，產(chǎn)生絮凝、聚結(jié)或局部聚結(jié)、乳析以及沉降等情況[14]。奶茶屬O/W(水包油)型乳液，乳化體系內(nèi)的單、雙甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等能更充分地對(duì)體系內(nèi)的脂肪進(jìn)行乳化，使奶茶的O/W結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。有研究表明，20%的油相形成的O/W乳液，在慢速冷凍下其凍融穩(wěn)定性會(huì)更好[15]，這是乳化體系奶茶粒徑分布沒有發(fā)生巨大變化的主要原因。

表4 奶茶凍融前后平均粒徑結(jié)果

2.5 奶茶感官評(píng)價(jià)結(jié)果分析

圖2表明，MCC體系和乳化體系奶茶的樣品，在感官評(píng)價(jià)中獲得的分?jǐn)?shù)均在80～90分之間，無(wú)顯著差異。經(jīng)過(guò)1、2次凍融的奶茶樣品，乳化體系感官得分均顯著高于MCC體系。從組內(nèi)差異上看，MCC體系的樣品感官得分顯著高于凍融1次的樣品，凍融1次樣品的感官得分顯著高于凍融2次的樣品；而乳化體系未凍融奶茶的感官得分顯著高于凍融1、2次的樣品，凍融1、2次樣品的感官得分無(wú)顯著差異(P>0.05)。MCC體系奶茶樣品經(jīng)過(guò)凍融后，其顏色較為均勻。含乳制品經(jīng)過(guò)凍融后，由于產(chǎn)生絮凝組織狀態(tài)會(huì)無(wú)法恢復(fù)[16]，搖勻后其組織狀態(tài)較為粗糙，且產(chǎn)生一定的粉感和顆粒感，凍融2次后，感官變得更加不可接受。乳化體系奶茶樣品經(jīng)過(guò)凍融后，搖勻后其組織狀態(tài)較均一，無(wú)上浮和明顯沉淀，順滑、細(xì)膩程度較好，因此得分較高。

圖2 奶茶凍融前后感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.6 奶茶穩(wěn)定性結(jié)果分析

圖3a、3b、3c分別為乳化體系樣品、乳化體系凍融1次樣品、乳化體系凍融2次樣品；圖3d、3e、3f分別為MCC體系樣品、MCC體系凍融1次樣品、MCC體系凍融2次樣品。由圖3a、3b、3c可以看出，乳化體系樣品底部背散射光ΔBS通量呈現(xiàn)不規(guī)則變化，經(jīng)過(guò)1次凍融后，底部背散射光ΔBS增大，說(shuō)明經(jīng)過(guò)凍融后的樣品底部產(chǎn)生了沉淀[17]，經(jīng)過(guò)2次凍融后，ΔBS顯著增大。乳化體系樣品頂部的背散射光ΔBS較大，說(shuō)明體系頂部有較強(qiáng)的顆粒聚集現(xiàn)象[18]，經(jīng)過(guò)1次凍融后，頂部的背散射光ΔBS顯著變小，說(shuō)明其經(jīng)過(guò)凍融后產(chǎn)生乳析現(xiàn)象[19]，2次凍融后背散射光ΔBS繼續(xù)變小，乳析現(xiàn)象加劇。在凍融過(guò)程中，乳化體系樣品中間部分背散射光ΔBS通量無(wú)明顯的波動(dòng)，說(shuō)明其整個(gè)體系中間部分仍十分穩(wěn)定[20]。乳化體系內(nèi)，乳化劑對(duì)乳液內(nèi)蛋白、脂肪有較好的牽制效果，經(jīng)過(guò)冷凍，能較大程度避免這類大分子物質(zhì)受冰晶生長(zhǎng)影響，從而避免分子間作用力被破壞[21]，這是乳化體系奶茶較為穩(wěn)定的最主要原因。由圖3d、3e、3f可以看出，MCC體系樣品底部背散射光ΔBS情況與乳化體系基本一致，經(jīng)過(guò)1次凍融后，底部背散射光ΔBS明顯變小，說(shuō)明底部顆粒出現(xiàn)上浮趨勢(shì)[22]，經(jīng)過(guò)2次凍融后，底部背散射光ΔBS呈增大趨勢(shì)，可能是因?yàn)轶w系內(nèi)顆粒沉浮較為劇烈所致[23]。MCC體系樣品頂部的背散射光ΔBS較小，說(shuō)明體系頂部呈現(xiàn)析出的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)1次凍融后，頂部的背散射光ΔBS明顯增強(qiáng)，說(shuō)明體系出現(xiàn)顆粒上浮的現(xiàn)象，猜測(cè)是浮油所致，經(jīng)過(guò)2次凍融后，頂部的背散射光ΔBS基本不變。MCC體系初始樣品中間部分背散射光ΔBS通量較為均一，經(jīng)過(guò)1次凍融的樣品，中間部分背散射光ΔBS通量呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)趨勢(shì)，說(shuō)明凍融后的體系出現(xiàn)較嚴(yán)重的絮凝現(xiàn)象[24]，2次凍融后絮凝現(xiàn)象略有加劇，這與2.4中粒徑的檢測(cè)結(jié)果基本一致。經(jīng)過(guò)冷凍后，隨著冰晶不斷生長(zhǎng)，MCC與水子間的結(jié)構(gòu)被冰晶擠壓而受到破壞[25]，從而影響整個(gè)體系的穩(wěn)定性，這也是MCC被稱為假塑性凝膠劑的主要原因[26]。通過(guò)比較，經(jīng)過(guò)凍融后的樣品，乳化體系穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于MCC體系的穩(wěn)定性。

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3 結(jié)論

本研究表明，在相同凍融條件及凍融次數(shù)下，MCC體系與乳化體系奶茶的理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)無(wú)顯著性差異，說(shuō)明凍融對(duì)奶茶的理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)沒有影響；乳化體系奶茶凍融后的感官得分較高，且茶多酚的損失優(yōu)于MCC體系。經(jīng)過(guò)凍融后，MCC體系奶茶粒徑變化情況及整體穩(wěn)定性較乳化體系差，粒徑測(cè)試結(jié)果和穩(wěn)定性分析結(jié)果高度吻合，能相互驗(yàn)證。綜合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在奶茶配方、蛋白、脂肪含量一致的情況下，乳化體系制作的奶茶整體穩(wěn)定性優(yōu)于MCC體系。本實(shí)驗(yàn)可為奶茶的加工與應(yīng)用方面提供參考。