酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響因素

李曉

摘 要：酸奶是通過(guò)發(fā)酵制得的一種乳制品，因其兼具營(yíng)養(yǎng)和美味兩大特性而深受人們的喜愛。但在酸奶生產(chǎn)中，凝膠穩(wěn)定性低一直是行業(yè)面臨的關(guān)鍵技術(shù)缺陷，這不僅會(huì)造成乳清分離，影響酸奶的感官品質(zhì)，同時(shí)會(huì)降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，深入了解各因素對(duì)酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響，對(duì)提高酸奶的生產(chǎn)品質(zhì)具有重要意義。本文重點(diǎn)探討了原料固形物、均質(zhì)化、熱處理以及發(fā)酵劑對(duì)凝膠穩(wěn)定性的影響，以期為酸奶生產(chǎn)中酸奶質(zhì)地的改善和凝膠穩(wěn)定性的提高提供理論參考。

關(guān)鍵詞：酸奶；凝膠；穩(wěn)定性；影響因素

Factors Affecting the Stability of Yogurt Gelation

LI Xiao

（College of Food Science and Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology， Zhengzhou 450064， China）

Abstract： Yogurt is a kind of dairy product made by fermentation. It is loved by people because of its two characteristics of nutrition and delicious. However， in the production of yogurt， low gel stability has been a key technical defect faced by the industry， which will not only cause whey separation， affect the sensory quality of yogurt， but also reduce the nutritional value. Therefore， it is of great significance to understand the influence of various factors on the stability of yogurt gel to improve the production quality of yogurt. In this paper， the effects of raw material solids， homogenization， heat treatment and starter on the stability of yogurt were discussed in order to provide theoretical reference for improving the texture of yogurt and the stability of gel in yogurt production.

Keywords： yogurt; gelation; stability; influencing factors

酸奶是一種通過(guò)發(fā)酵制得的乳制品，它富含多種維生素及礦物質(zhì)，同時(shí)具有獨(dú)特風(fēng)味和口感。酸奶凝膠是指酸奶中的大分子物質(zhì)在一定條件下相互作用，形成內(nèi)部含有大量液體的特殊網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其影響酸奶的硬度、黏附性、內(nèi)聚性、彈性膠黏性和保水性等特性[1]，并為酸奶提供了獨(dú)特的質(zhì)地與口感。然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，酸奶凝膠往往容易因固形物含量及種類、生產(chǎn)工藝、發(fā)酵等因素的影響而出現(xiàn)脫水及乳清分離現(xiàn)象，從而降低酸奶品質(zhì)和消費(fèi)者的接受度。同時(shí)也會(huì)因水溶性物質(zhì)的損失而降低其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，深入了解生產(chǎn)過(guò)程中不同因素對(duì)酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響并加以控制，對(duì)提高酸奶品質(zhì)具有重要意義。本文探討了原料固形物、均質(zhì)化、熱處理以及發(fā)酵劑對(duì)凝膠穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響及控制措施，旨在為提高酸奶生產(chǎn)過(guò)程中的凝膠穩(wěn)定性提供理論依據(jù)，促進(jìn)我國(guó)酸奶生產(chǎn)行業(yè)更好、更快地發(fā)展。

1 不同因素對(duì)酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響

1.1 固形物

酸奶凝膠被認(rèn)為是一個(gè)可以結(jié)合液相的三維網(wǎng)絡(luò)，其微觀結(jié)構(gòu)是由蛋白質(zhì)基質(zhì)和嵌入其中的大分子物質(zhì)組成。原料中固形物的含量及種類顯著影響三維結(jié)構(gòu)，從而影響酸奶凝膠的穩(wěn)定性[2]。有報(bào)道指出，將酸奶的總固形物含量提高約14%（w/w），可以大大減少乳清的析出，增強(qiáng)凝膠的硬度和口感[3]。蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑是酸奶總固形物的重要來(lái)源，因此，下文重點(diǎn)討論蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑對(duì)酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響。

1.1.1 蛋白質(zhì)

乳清蛋白濃縮物（Whey Protein Concentrate，WPC）含有34%～88%的蛋白質(zhì)，是乳清通過(guò)超濾和干燥制成的。將WPC添加到牛奶中，可以產(chǎn)生更致密的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，并使酪蛋白和乳清蛋白之間產(chǎn)生良好的交聯(lián)。同時(shí)，由于乳清蛋白粉具有高生物價(jià)和高利用率等營(yíng)養(yǎng)功能，被廣泛應(yīng)用于酸奶中。由于高含量的乳清粉會(huì)導(dǎo)致不良的乳清味道和明顯的顆粒感，其在酸奶中的添加量應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。BITARAF等[4]研究指出添加0.6%～4.0%（w/w）的乳清蛋白濃縮物，可明顯提高凝膠的穩(wěn)定性，且能使酸奶保持良好的口感和質(zhì)地。另外，在生產(chǎn)WPC時(shí)，處理?xiàng)l件不當(dāng)可能會(huì)影響其增強(qiáng)凝膠穩(wěn)定性的作用。因此，在制備WPC時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理和乳清的酸度，避免產(chǎn)品顆粒粗大和異質(zhì)性紋理的增多。

酪蛋白粉也常被用于增加酸奶固形物含量的產(chǎn)品之一，由脫脂牛奶制成，包括酸性酪蛋白（凝乳酪蛋白）、酪蛋白酸鹽和酪蛋白水解物等類型。酸奶中添加酪蛋白粉可增加蛋白質(zhì)含量，增強(qiáng)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的親水性能，提高凝膠黏度，從而降低酸奶的乳清析出。與其他乳蛋白成分相比，酪蛋白酸鈉會(huì)使酸奶擁有更高的黏度、結(jié)實(shí)性和更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，酪蛋白粉的添加量并非越多越好。SOUMAYA等[5]研究表明酪蛋白的最佳添加量為1%～2%（w/w），添加量過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致凝膠過(guò)于堅(jiān)硬，酸奶稠度過(guò)高。

1.1.2 穩(wěn)定劑

穩(wěn)定劑主要是指膠體類物質(zhì)，特別是親水膠體，被廣泛用于各種食品中，以改善結(jié)構(gòu)性能，延長(zhǎng)保質(zhì)期。穩(wěn)定劑用于酸奶的生產(chǎn)則可有效抑制乳清分離，這是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)易與水結(jié)合，減少液體基質(zhì)的流動(dòng)，從而增加黏性和凝膠強(qiáng)度[6]。因此，添加適量的穩(wěn)定劑可以改善酸奶的質(zhì)地、外觀、口感等特性。食品工業(yè)中常見的穩(wěn)定劑包括淀粉、卡拉膠、菊粉、果膠、甲基纖維素衍生物，如羧甲基纖維素、阿拉伯膠等。下文重點(diǎn)研究淀粉、卡拉膠以及菊粉對(duì)凝膠穩(wěn)定性的影響。

淀粉是由多個(gè)葡萄糖分子通過(guò)α-1，4糖苷鍵和α-1，6糖苷鍵連接而成。淀粉顆粒膨脹引起的黏度增強(qiáng)可以提高酸奶凝膠結(jié)構(gòu)的保水性，提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，淀粉的添加還能改善低脂酸奶的質(zhì)地與口感。淀粉根據(jù)其來(lái)源不同，可分為多種類型。其中，玉米淀粉因其成本較低一直被用作酸奶中的增稠劑和脂肪替代品。然而，近年來(lái)，隨著人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求的提升，其他植物來(lái)源的淀粉也在不斷被開發(fā)和使用，如葛根淀粉、木薯淀粉、水山藥淀粉和馬鈴薯淀粉[7]。

卡拉膠是從紅色食用海藻中提取的硫酸多糖，常被作為凝膠劑、增稠劑和穩(wěn)定劑用于酸奶生產(chǎn)?？ɡz根據(jù)硫酸酯基在不同位置上的比例不同，被分為3種類型，即卡帕、阿歐塔和萊姆達(dá)。不同類型的卡拉膠具有不同的流變特性。作為一種陰離子羥基膠體，卡拉膠可與蛋白質(zhì)表面上的正電荷相互作用，提供穩(wěn)定的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增加酸奶凝膠的黏度和保水能力。有研究表明將不超過(guò)0.05%的卡拉膠加入酸奶，可顯著促進(jìn)凝膠的形成[8]。但在使用時(shí)，由于陽(yáng)離子會(huì)限制卡拉膠和酪蛋白的相互作用，阻止其發(fā)揮作用，因此建議在使用時(shí)，適當(dāng)添加半乳甘露聚糖，如瓜爾膠和刺槐豆膠，以降低陽(yáng)離子帶來(lái)的影響。

菊粉是一種食品穩(wěn)定劑且具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于酸奶的生產(chǎn)。菊粉由果糖基單元和一個(gè)末端的葡萄糖基單元構(gòu)成，是一種可溶性膳食纖維。作為酸奶凝膠穩(wěn)定劑，菊粉的羥基對(duì)水的吸附作用使其能夠形成一種穩(wěn)定的高持水性凝膠，甚至可以代替酪蛋白網(wǎng)絡(luò)而在酸奶中存在。有研究表明，菊粉可以顯著提高低脂酸奶的黏度，改善凝膠的質(zhì)地，同時(shí)減少乳清分離現(xiàn)象的發(fā)生[9]。此外，與短鏈菊粉相比，長(zhǎng)鏈菊粉具有更好的結(jié)合能力，可減少凝膠脫水，改善酸奶的質(zhì)地和口感。

1.2 均質(zhì)化

酸奶生產(chǎn)通常包括原料均質(zhì)化、熱處理、接種和冷卻等流程，其中均質(zhì)化是酸奶生產(chǎn)中對(duì)凝膠影響較大的因素之一。均質(zhì)是指通過(guò)高壓力將乳液壓入小孔，破壞脂肪微粒，減小體積的過(guò)程。經(jīng)過(guò)均質(zhì)的脂肪，表面更易結(jié)合蛋白質(zhì)，更易被納入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而能夠增強(qiáng)凝膠的保水性和穩(wěn)定性，提升酸奶的口感。在生產(chǎn)酸奶時(shí)，通常使用高壓雙級(jí)均質(zhì)或單級(jí)均質(zhì)。而在增加有效固形物的條件下，酸奶則可以在較低的壓力下實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，使用其他技術(shù)如高強(qiáng)度超聲結(jié)合均質(zhì)化，可顯著降低脂肪微粒的尺寸，增強(qiáng)酸奶凝膠的黏度及保水能力。

1.3 熱處理

酸奶生產(chǎn)過(guò)程中的熱處理旨在改變牛奶成分（尤其改變?nèi)榍宓鞍滋匦裕┮约皻缬泻ξ⑸铮龠M(jìn)發(fā)酵菌的生長(zhǎng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚榍宓鞍椎淖冃栽鰪?qiáng)并與酪蛋白微粒緊密結(jié)合，從而降低疏水性，增加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持水能力以及凝膠穩(wěn)定性。NAGAOKA等[10]研究發(fā)現(xiàn)，熱處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度過(guò)高，酸奶凝膠的形成速度會(huì)顯著加快，但穩(wěn)定性弱，易析出乳清。而在85 ℃、30 min和95 ℃、5 min的熱處理?xiàng)l件下，酸奶凝膠的形成時(shí)間較短且凝膠強(qiáng)度較大，具有較高的穩(wěn)定性。

1.4 發(fā)酵劑

發(fā)酵是酸奶生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其中發(fā)酵劑的選擇對(duì)酸奶凝膠的穩(wěn)定性具有較大影響。在酸奶發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵劑的主要作用是將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸而使pH下降，最終形成穩(wěn)定的凝膠。發(fā)酵劑的產(chǎn)酸量及速度是影響凝膠形成的重要因素。然而，近幾年隨著對(duì)發(fā)酵劑研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)不同發(fā)酵劑的代謝方式及產(chǎn)物對(duì)酸奶凝膠的穩(wěn)定性具有顯著影響。例如，在發(fā)酵期間，較高蛋白水解活性的發(fā)酵劑可明顯破壞凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加凝膠脫水及乳清分離發(fā)生的概率。而產(chǎn)生胞外多糖的發(fā)酵劑可以有效改善酸奶凝膠的品質(zhì)。胞外多糖可作為天然增稠劑，使酸奶凝膠具有更均勻的結(jié)構(gòu)和更多隨機(jī)分布的小孔洞，從而顯著增強(qiáng)酸奶凝膠的穩(wěn)定性[11]。目前已發(fā)現(xiàn)并投入使用的此類發(fā)酵劑包括乳酸乳球菌、德氏乳桿菌和唾液鏈球菌等。

2 結(jié)語(yǔ)

酸奶生產(chǎn)中的凝膠穩(wěn)定性對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)地、保質(zhì)期和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要的影響。本文研究了不同因素對(duì)酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響。原料中的固形物，如乳清蛋白及酪蛋白含量的增加可在一定程度上增強(qiáng)酸奶凝膠的穩(wěn)定性，但需要控制添加量；穩(wěn)定劑的使用也可增加固形物含量，改善酸奶的結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；均質(zhì)化和熱處理可以增強(qiáng)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和脂肪球的分散性，提高凝膠的穩(wěn)定性；在酸奶發(fā)酵過(guò)程中，適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵劑可以提高酸奶的凝膠穩(wěn)定性，同時(shí)代謝產(chǎn)生胞外多糖的發(fā)酵劑有助于提升凝膠品質(zhì)，利于酸奶生產(chǎn)。綜上所述，深入研究影響酸奶凝膠穩(wěn)定性的因素并加以利用，對(duì)提高酸奶品質(zhì)具有重要意義，有助于滿足消費(fèi)者需求，同時(shí)促進(jìn)酸奶生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

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