酸奶凝膠穩(wěn)定性的影響因素

李 曉

（鄭州科技學(xué)院 食品科學(xué)與工程學(xué)院，河南鄭州 450064）

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(lèi)、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(guān)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guān)、口感等特性。食品工業(yè)中常見(jiàn)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(lèi)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(kāi)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(lèi)型，即卡帕、阿歐塔和萊姆達(dá)。不同類(lèi)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?，促進(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(lèi)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(mǎn)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。