食品添加劑在酸奶凝固過程中的應用研究

隨著乳制品工業(yè)的快速發(fā)展，酸奶產品種類日益豐富，消費者對產品品質的要求不斷提高。食品添加劑作為現(xiàn)代食品工業(yè)不可或缺的組成部分，在酸奶生產過程中發(fā)揮著重要作用。本文系統(tǒng)分析了不同類型添加劑的特性及其作用機理，探討了天然及合成添加劑在酸奶凝固過程中的功能差異及作用機制，以期為提升產品品質、優(yōu)化生產工藝提供參考。

一、食品添加劑概述

（一）定義與特性

食品添加劑是指為改善食品品質和色、香、味，或為防腐和加工工藝需要而加入食品中的人工合成或者天然物質。GB 2760—2024《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》規(guī)定，食品添加劑具有非營養(yǎng)性、安全性、必要性和有效性等基本特征。在酸奶生產過程中，食品添加劑的應用應嚴格遵循安全性評價體系，確保其殘留量符合國家標準要求，同時應針對不同工藝環(huán)節(jié)和品質需求，選擇特定功能的添加劑，以達到預期的改良效果。只要在安全使用范圍內，添加劑能有效提升產品品質、延長保質期、優(yōu)化加工工藝，且對人體無害。

（二）主要類別

按照功能分類，食品添加劑主要包括抗氧化劑、防腐劑、乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑。在酸奶生產中，常用的增稠穩(wěn)定劑包括卡拉膠、黃原膠、果膠等多糖類物質；乳化劑主要使用單甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等；防腐劑則采用山梨酸鉀、苯甲酸鈉等。

按照來源分類，食品添加劑可分為天然添加劑和人工合成添加劑，前者主要源自動植物組織或微生物發(fā)酵產物，后者則通過化學方法制備。目前，現(xiàn)代食品工業(yè)趨向于使用天然食品添加劑，以滿足消費者對食品安全和健康的需求。

（三）提取與制備方法

天然食品添加劑的提取方法包括溶劑提取法、超臨界萃取法、膜分離技術等。溶劑提取主要采用水、乙醇等極性溶劑，通過調控溫度、pH等工藝參數(shù)，實現(xiàn)對目標物質的選擇性分離。超臨界萃取是利用超臨界流體的特殊性質，在溫和條件下提取活性物質，具有選擇性強、環(huán)境友好的優(yōu)勢。膜分離技術則主要通過不同孔徑和材質的膜，實現(xiàn)組分的精確分離。在添加劑的制備過程中，應建立完善的質量控制體系，嚴格控制工藝參數(shù)，確保產品的純度、活性以及質量穩(wěn)定、可控。

二、食品添加劑在酸奶凝固過程中的作用機理

食品添加劑在酸奶凝固過程中的作用機理主要包括三方面，分別為凝固網絡形成機理、凝固體系穩(wěn)定機理，以及凝固質地調控機理。這三種機理相互作用、相互影響，共同決定了最終產品的品質特性。

（一）凝固網絡形成機理

1.蛋白質交聯(lián)作用。食品添加劑主要通過靜電和疏水兩種方式參與酸奶凝固過程中的蛋白質交聯(lián)作用。在酸化過程中，隨著pH降低至酪蛋白等電點附近，添加劑分子會與蛋白質表面的帶電基團發(fā)生靜電作用，形成分子間架橋。疏水基團的暴露，可促進蛋白質分子間形成疏水相互作用，增強凝膠網絡結構的穩(wěn)定性。穩(wěn)定劑類添加劑通過與蛋白質分子表面的活性基團結合，可形成多點交聯(lián)，提高蛋白質分子間的結合力，最終構建起三維網狀結構，這種交聯(lián)作用顯著影響了凝膠強度和保水性。

2.膠體穩(wěn)定作用。膠體穩(wěn)定作用主要體現(xiàn)在添加劑對蛋白質膠體系統(tǒng)的調控上。添加劑通過改變蛋白質膠體顆粒表面的電荷分布，可增加空間位阻效應，防止蛋白質分子過度聚集。其中，親水性添加劑可在蛋白質顆粒表面形成水化層，增強膠體系統(tǒng)的穩(wěn)定性；多糖類添加劑可形成網狀結構包裹蛋白質膠體，防止其沉降或分層。同時，添加劑分子也能調節(jié)膠體系統(tǒng)的黏度和流變特性，優(yōu)化凝膠網絡的微觀結構，增強體系的均勻性和穩(wěn)定性。研究表明，羧甲基纖維素鈉等親水性添加劑能顯著提高膠體系統(tǒng)的Zeta電位絕對值，增強顆粒間的靜電排斥作用，從而有效防止蛋白質的聚集沉降。

3.水分結合能力。添加劑對酸奶凝固體系的水分結合能力源自其分子結構中的親水基團。羧基、羥基等極性基團可通過氫鍵作用與水分子結合，形成水合層，而多糖類添加劑具有較強的持水能力，能在蛋白質網絡結構中形成水分結合位點。通過調控添加劑的用量和種類，可有效改善凝膠網絡的保水性能，減少離水現(xiàn)象。水分結合能力的增強，有助于形成致密均勻的凝膠結構，改善產品的口感和質地，延長保質期。

（二）凝固體系穩(wěn)定機理

1.pH調控作用。食品添加劑在酸奶凝固體系中的pH調控作用主要體現(xiàn)在發(fā)酵過程和后期穩(wěn)定兩個階段。在發(fā)酵階段，緩沖性添加劑可通過羧基、磷酸基等功能基團的解離作用，調節(jié)體系酸堿平衡，控制pH下降速率，合理的pH下降速率有利于形成均勻的凝膠網絡結構。研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸鹽類添加劑能在pH為4.4—4.8范圍內形成良好的緩沖體系，促進酪蛋白的均勻絮凝；磷酸鹽類添加劑則能通過多重解離平衡，在發(fā)酵過程中維持適宜的酸度變化速率。添加劑的濃度和種類，顯著影響著pH調控效果，其中，過高濃度可能會干擾發(fā)酵菌的正常代謝活動。

2.離子平衡調節(jié)。離子平衡調節(jié)是影響酸奶凝固體系穩(wěn)定性的關鍵因素。食品添加劑通過螯合金屬離子、調節(jié)離子強度等方式，影響著蛋白質分子間的靜電作用。其中，鈣離子濃度對酪蛋白膠束的穩(wěn)定性具有重要影響，而檸檬酸鹽和多磷酸鹽類添加劑則可調節(jié)游離鈣離子含量，防止蛋白質過度凝聚。實驗數(shù)據(jù)表明，在0.1%—0.3%濃度范圍內，絡合性添加劑能有效調控鈣離子活度，優(yōu)化凝固過程。不同價態(tài)金屬離子的存在形式和濃度，直接影響著蛋白質分子的空間結構和相互作用，關系著凝膠網絡的形成。

3.微觀結構改良。微觀結構改良主要體現(xiàn)在添加劑對凝膠網絡精細結構的調控上。觀察掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，添加劑分子能填充蛋白質網絡孔隙，增強網絡結構的完整性。其中，增稠穩(wěn)定劑可在蛋白質分子間形成分子橋聯(lián)，提高網絡結構的均勻性和致密度；聚合物型添加劑可通過調節(jié)蛋白質分子的排列方式，影響凝膠網絡的三維構型。流變學測試顯示，結構改良劑的添加能有效提高凝膠的強度和彈性，改善產品的質構特性，而微觀結構的優(yōu)化對產品的離水性、口感和儲藏穩(wěn)定性具有顯著影響。在實際應用中，需要根據(jù)原料特性和工藝要求選擇適宜的結構改良劑。

（三）凝固質地調控機理

1.黏度調節(jié)作用。食品添加劑在酸奶凝固中主要通過分子鏈長度和空間構型的調控作用影響體系黏度。長鏈多糖類添加劑包括黃原膠、瓜爾膠等，能通過分子鏈纏結形成三維網狀結構，增加體系表觀黏度。流變學研究表明，添加劑濃度在0.05%—0.15%范圍時，體系表現(xiàn)出剪切稀化特性，有利于加工過程中的流動性控制。添加劑分子的構象變化和解纏結行為，直接影響著體系的黏彈性質，關系著產品的口感特性。實驗數(shù)據(jù)顯示，特定黏度范圍（3000—5000mPa·s）的體系具有良好的組織性能和質構特性，因此，選擇合適的黏度調節(jié)劑對于改善產品口感和穩(wěn)定性具有重要意義。

2.凝膠強度增強。食品添加劑主要通過增強蛋白質分子間的相互作用和形成輔助網絡結構提高凝膠強度。羧甲基纖維素、果膠等親水膠體能與蛋白質網絡形成復合凝膠結構，提升體系的機械強度。凝膠強度測定結果顯示，添加0.2%—0.4%的增強劑可使凝膠斷裂強度提高30%—50%。動態(tài)流變測試觀察到，添加劑的存在可同時提高儲能模量和損耗模量，表明凝膠網絡結構得到了加強。凝膠強度的增強與添加劑分子的功能基團種類、分布密度以及交聯(lián)程度密切相關。實驗證實，適宜的凝膠強度有助于保持產品的形態(tài)穩(wěn)定性和抗離水性。

3.組織結構優(yōu)化。添加劑分子主要通過調控蛋白質分子的排列方式和聚集狀態(tài)，影響凝膠網絡的均勻性和致密度。電鏡觀察結果顯示，結構優(yōu)化劑的添加可使蛋白質網絡呈現(xiàn)出更規(guī)則的空間排布。質構分析數(shù)據(jù)表明，經過結構優(yōu)化的樣品具有更好的口感評分和組織均一性。由此可見，添加劑的分子量分布和空間構型，是影響結構優(yōu)化效果的關鍵因素，需要通過實驗篩選確定最佳配比。

三、食品添加劑在酸奶凝固過程中的應用研究

（一）評價方法與指標

食品添加劑在酸奶凝固過程中的應用效果評價涉及理化指標和感官特性兩個維度。理化指標測定包括凝膠強度、黏度、pH、保水性等參數(shù)，主要采用流變儀測定儲能模量和損耗模量，并通過質構儀分析產品的硬度、黏附性和彈性。同時，顯微結構分析采用掃描電鏡觀察凝膠網絡結構的均勻性和致密度。感官評價采用9分制評分法，評價項目包括組織狀態(tài)、口感、色澤和風味等特性。此外，保質期研究主要通過加速實驗考察產品的儲藏穩(wěn)定性，同時監(jiān)測離水率、酸度和微生物指標的變化?？梢?，建立標準化評價體系，對于指導生產實踐具有重要意義。

（二）應用的優(yōu)勢

食品添加劑在酸奶凝固過程中的應用優(yōu)勢體現(xiàn)在工藝和品質兩個方面。生產數(shù)據(jù)表明，添加劑的合理應用能降低生產成本，提高產品的市場競爭力；實驗數(shù)據(jù)顯示，添加適量的穩(wěn)定劑可使產品的保質期延長30%—50%，減少儲藏期間的品質劣變。

（三）應用的限制

食品添加劑在酸奶凝固過程中的應用存在劑量、工藝和法規(guī)等方面的限制。添加劑用量須嚴格控制在國家標準規(guī)定范圍內，過量使用可能會影響產品的天然屬性和發(fā)酵菌的活性。在生產過程中，需要精確控制工藝參數(shù)，如溫度、pH、離子強度等，若偏離最適條件將會降低添加劑的功效。部分添加劑在特定條件下可能會與其他配料發(fā)生相互作用，影響產品品質。此外，法規(guī)要求還限制了添加劑的種類選擇，部分國家和地區(qū)甚至對添加劑使用有特殊規(guī)定，而且消費者對添加劑的認知程度和接受度也制約著其應用范圍。因此，食品企業(yè)在生產中，應系統(tǒng)權衡添加劑使用的必要性和經濟性。

綜上，食品添加劑在酸奶凝固過程中具有獨特的功能和作用，只要合理使用，就能顯著提升產品品質、降低生產成本。未來，研究應著重關注天然添加劑的開發(fā)和應用，以滿足消費者對健康、安全食品的需求，同時也應進一步完善相關標準和規(guī)范，確保添加劑的科學、合理使用。

作者簡介：繆樹婷（1987—），女，漢族，甘肅蘭州人，工程師（9級崗位），碩士研究生，研究方向為食品添加劑檢驗。

盛麗娟（1989—），女，漢族，甘肅高臺人，工程師（9級崗位），大學本科，研究方向為食品藥品監(jiān)督檢查。

張進濤（1988—），男，漢族，甘肅高臺人，工程師，大學本科，研究方向為化工。