玉米飲料穩(wěn)定劑的研究

朱建宇，羅 云，王憲青，崔 浩，陳妹楊，張 燕

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

玉米，一年生禾本科高大草本植物，原產(chǎn)于南美洲，后傳至西班牙。玉米是廣泛消費(fèi)的谷物，主要用途包括食品、飼料、纖維和燃料，是除小麥和水稻外的主要栽培作物，占世界糧食總產(chǎn)量的70%以上[1-2]。于16 世紀(jì)引入我國(guó)[3-5]，是我國(guó)主要的農(nóng)業(yè)作物之一，其含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等多種營(yíng)養(yǎng)成分。此外，還含有豐富的鈣、鐵、鎂、硒、維生素、胡蘿卜素、不飽和脂肪酸等[6-9]。

在古代瑪雅時(shí)期，人們會(huì)在舉辦儀式時(shí)飲用玉米制作的發(fā)酵飲料[10]。如今，玉米汁飲料多汁多糖、風(fēng)味濃郁，消費(fèi)者最能接受的是奶油色到淺黃色的玉米飲料[11]，為玉米加工提供了新的研究思路。甜玉米汁是一種營(yíng)養(yǎng)健康的中性飲料，是類(lèi)胡蘿卜素飲料中首選的原型維A 的天然來(lái)源[12]，同時(shí)避免了以籽粒形式食用時(shí)，可能存在的果皮塞牙、咀嚼費(fèi)力等缺點(diǎn)，給幼兒及老年消費(fèi)者帶來(lái)便利[13]，成為了一種新型保健飲料。但是，由于玉米中含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、淀粉及膳食纖維等大分子物質(zhì)，在生產(chǎn)加工過(guò)程中不僅需要盡可能地保留玉米本身的營(yíng)養(yǎng)成分，還要解決玉米汁易發(fā)生的沉淀分層的問(wèn)題[3]。為了改善此類(lèi)問(wèn)題，通過(guò)使用復(fù)配穩(wěn)定劑，以海藻酸鈉、魔芋膠、三聚磷酸鈉3 種穩(wěn)定劑配合用來(lái)達(dá)到使玉米汁飲料狀態(tài)的穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜玉米粒、白砂糖，購(gòu)自當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)；海藻酸鈉，河南明瑞食品添加劑有限公司提供；魔芋膠，湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司提供；三聚磷酸鈉，上海申光使用化學(xué)品有限公司提供；一水檸檬酸，河南明瑞食品添加劑有限公司提供。

1.2 儀器

HH-4 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司產(chǎn)品；SG2 型pH 計(jì)，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產(chǎn)品；JJ-2B 型組織搗碎勻漿機(jī)，金壇市白塔新寶儀器廠產(chǎn)品；AR153CN 型電子天平，奧豪斯儀器（上海） 有限公司產(chǎn)品；Cence 湘儀L-240 型離心機(jī)Eppendorf 公司產(chǎn)品。

1.3 工藝流程

玉米加熱預(yù)煮→打漿過(guò)濾→膠體磨→糊化→調(diào)配→高壓均質(zhì)→加熱滅菌→成品。

2 操作要點(diǎn)

2.1 制漿

將玉米粒置于100 ℃的鍋內(nèi)蒸煮15 min。將煮好的玉米加入4 倍水后用組織粉碎機(jī)粉碎，用細(xì)紗布過(guò)濾2 次，得到濾液[14]。然后將濾液倒入膠體磨精磨5 min。

2.2 滅酶糊化

將玉米液放入保溫罐中加熱至85 ℃，煮制5 min，保溫10 min，破壞氧化酶，有利于穩(wěn)定色澤、改善組織和風(fēng)味，使得飲料的口感更加醇厚[15]。

2.3 調(diào)配

將水、白砂糖、檸檬酸、玉米漿加入調(diào)配缸中進(jìn)行調(diào)配。白砂糖需用溫水融化過(guò)濾后添加，添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%；檸檬酸調(diào)酸，用質(zhì)量濃度為0.1 g/100 mL 檸檬酸溶液調(diào)節(jié)pH 值到5.3，高速剪切機(jī)以轉(zhuǎn)速10 000 r/min 進(jìn)行剪切，使溶液混合均勻、透亮均一，無(wú)浮粉[3]。分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的膠體（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%）。

2.4 均質(zhì)

將混合液冷卻至65 ℃，利用均質(zhì)機(jī)進(jìn)行高壓均質(zhì)（40 MPa）。

2.5 加熱滅菌

將均質(zhì)后的玉米飲料裝入錐形瓶中（250 mL/瓶），加蓋后殺菌（殺菌溫度90 ℃，時(shí)間30 min） 后自然冷卻。

3 分析方法

含甜玉米漿的飲料在食品懸浮液中產(chǎn)生大量可沉淀顆粒。水膠體是一種親水聚合物，廣泛應(yīng)用于食品體系中，因?yàn)樗z體具有改變流變性能、提供黏度改性、形成凝膠結(jié)構(gòu)或穩(wěn)定懸浮顆粒等特性[16]。

3.1 檢測(cè)指標(biāo)及其方法

3.1.1 懸浮穩(wěn)定性

取玉米汁飲料樣品上清液10 mL，以轉(zhuǎn)速4 500 r/min離心15 min，取上清液于波長(zhǎng)550 nm 處測(cè)定離心前（A2） 和離心后（A1） 的吸光度（OD值），以蒸餾水作為空白，計(jì)算懸浮穩(wěn)定性[17-18]，每個(gè)樣品重復(fù)3 次試驗(yàn)。

3.1.2 離心沉淀率

將玉米飲料樣品靜置24 h，移取10 mL 成品于離心管中，準(zhǔn)確稱定樣品質(zhì)量（m2），以轉(zhuǎn)速6 000 r/min離心30 min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱量沉淀物質(zhì)量（m1），每個(gè)樣品進(jìn)行3 次測(cè)定，離心沉淀率取平均值。離心沉淀率數(shù)值越小，說(shuō)明飲料的穩(wěn)定性越好[19-21]。

4 結(jié)果與分析

4.1 海藻酸鈉對(duì)玉米飲料穩(wěn)定性的影響

海藻酸鈉添加量的確定見(jiàn)圖1。

圖1 海藻酸鈉添加量的確定

由圖1 所知，隨著海藻酸鈉添加量逐漸增加，玉米飲料的懸浮穩(wěn)定性先上升后下降，離心沉淀率先下降后上升，在海藻酸鈉添加量達(dá)到0.05%時(shí)，沉淀率達(dá)到最小值，懸浮穩(wěn)定性達(dá)到最大值。海藻酸鈉是一種親水性聚合物，其分子具有微觀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能吸收大量水分，對(duì)水分子有很強(qiáng)的作用力，能夠使膠體大分子分散在液相體系中，增加體系的黏稠度，但在飲料中用量過(guò)大時(shí)也會(huì)使飲料穩(wěn)定性下降[22-24]。因此，海藻酸鈉最佳添加量為0.05%。

4.2 魔芋膠對(duì)玉米飲料穩(wěn)定性的影響

魔芋膠添加量的確定見(jiàn)圖2。

圖2 魔芋膠添加量的確定

由圖2 可知，隨著魔芋膠添加量的逐漸增加，玉米飲料的懸浮穩(wěn)定性先上升后下降，離心沉淀率先下降后上升，當(dāng)魔芋膠添加量為0.020%時(shí)，懸浮穩(wěn)定性最高，離心沉淀率最低。魔芋膠是一種增稠劑，加入少量時(shí)能增加飲料的黏稠度，提高飲料的穩(wěn)定性。在水中溶解時(shí)會(huì)很快地吸水溶脹，形成結(jié)塊，所以添加量不宜過(guò)大[16]。因此，玉米飲料中魔芋膠最佳添加量為0.020%。

4.3 三聚磷酸鈉對(duì)玉米飲料穩(wěn)定性的影響

三聚磷酸鈉添加量的確定見(jiàn)圖3。

圖3 三聚磷酸鈉添加量的確定

由圖3 可知，隨著三聚磷酸鈉添加量的增加，玉米飲料沉淀率先下降后上升，懸浮穩(wěn)定性先上升后下降，當(dāng)三聚磷酸鈉添加量為0.11%時(shí)，離心沉淀率最小，懸浮穩(wěn)定性最高，所以在此區(qū)間內(nèi)三聚磷酸鈉的最佳添加量為0.11%。當(dāng)三聚磷酸鈉添加量過(guò)多時(shí)，會(huì)與飲料中的蛋白質(zhì)發(fā)生作用形成難溶物，使體系穩(wěn)定性降低。因此，玉米飲料中三聚磷酸鈉的最佳添加量為0.11%。

4.4 穩(wěn)定劑的復(fù)配對(duì)玉米飲料穩(wěn)定性的影響

由圖1 ～圖3 可知，當(dāng)海藻酸鈉添加量為0.05%，魔芋膠添加量為0.02%，三聚磷酸鈉添加量為0.11%時(shí)，均可使玉米飲料有效的保持穩(wěn)定性，但是1 周后會(huì)在不同程度上出現(xiàn)分層現(xiàn)象。所以需要將這些單一的穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配，從而進(jìn)一步提高玉米飲料的穩(wěn)定性。復(fù)配穩(wěn)定劑是現(xiàn)在玉米汁飲料生產(chǎn)加工時(shí)的第一選擇，但復(fù)配穩(wěn)定劑需要隨著產(chǎn)品的種類(lèi)、酸堿度等性質(zhì)及時(shí)進(jìn)行更改，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)造成一定的影響。同時(shí)，只有恰當(dāng)比例的復(fù)配穩(wěn)定劑才會(huì)達(dá)到最佳效果，首先選用L9（34）正交試驗(yàn)表對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以離心沉淀率和懸浮穩(wěn)定性作為指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)效果，確定出最優(yōu)的組合。

L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果分析見(jiàn)表2，沉淀率方差分析見(jiàn)表3，懸浮穩(wěn)定性方差分析見(jiàn)表4。

表1 L（934）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/ %

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

表3 沉淀率方差分析

表4 懸浮穩(wěn)定性方差分析

由表2 可知，極差RA=0.024、RB=0.025、RC=0.002，各因素對(duì)沉淀率的影響主次順序?yàn)锽＞A＞C，最優(yōu)組合為A2B2C3。由表3 可知，因素A、B、C對(duì)玉米飲料離心沉淀率的影響均未達(dá)到顯著水平。

由表2 和4 可知，各因素對(duì)懸浮穩(wěn)定性的影響主次順序?yàn)锽＞A＞C，最優(yōu)組合為A2B3C3。A、B對(duì)玉米飲料懸浮穩(wěn)定性的達(dá)到了顯著水平，而C未達(dá)到顯著水平。

將正交試驗(yàn)2 個(gè)指標(biāo)所得的最佳因素水平組合進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)得A2B2C2組的離心沉淀率為0.167%，懸浮穩(wěn)定性為0.874%；A2B3C3組合的離心沉淀率為0.152%，懸浮穩(wěn)定性為0.936%，效果最好。因此，選擇海藻酸鈉添加量0.05%，魔芋膠添加量0.025%，三聚磷酸鈉添加量0.12%能有效保持玉米飲料的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)綜合得出，選擇海藻酸鈉添加量0.05%，魔芋膠添加量0.025%，三聚磷酸鈉添加量0.12%能有效保持玉米飲料的穩(wěn)定性。