食品增稠劑在乳制品加工中的應(yīng)用

馬紅燕，康懷彬，李　芳，陳俊亮，張瑞華，鄒良亮

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽　471003）

食品增稠劑在乳制品加工中的應(yīng)用

馬紅燕，*康懷彬，李芳，陳俊亮，張瑞華，鄒良亮

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽471003）

增稠劑在食品工業(yè)中用途非常廣泛，尤其在乳制品加工中，科學(xué)合理地使用增稠劑不僅可以改善乳制品的口感、黏合性、風(fēng)味等功能，而且還可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。新版《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 2760—2014）于2015年5月24日實施，與2011版標(biāo)準(zhǔn)相比，新版標(biāo)準(zhǔn)在牛乳制品中允許使用的增稠劑種類及用量方面都作了調(diào)整。通過對新版標(biāo)準(zhǔn)中常用增稠劑的種類、作用機(jī)理及檢測方法進(jìn)行詳細(xì)敘述，介紹了其在乳制品生產(chǎn)中的實際應(yīng)用狀況。

增稠劑；牛乳制品；應(yīng)用

0　引言

食品增稠劑在食品工業(yè)生產(chǎn)中用途非常廣泛，能夠提高食品的黏稠度或形成凝膠，從而改變食品的物理性狀，賦予食品黏潤、適宜的口感，并兼有乳化、增強持水性和穩(wěn)定產(chǎn)品性狀的功能，故又被稱為食品膠，或糊精［1-2］。食品增稠劑是以氨基酸或為數(shù)不多的幾種單糖為結(jié)構(gòu)單元而構(gòu)成的高分子化合物，其分子量通常在幾萬至幾百萬之間，遇水可產(chǎn)生較高黏度。增稠劑的種類很多，根據(jù)其來源大致可分為4類：來源于動物組織，如明膠等；來源于植物原料，如槐豆膠等；來源于海藻類產(chǎn)品，如海藻酸鈉；以天然原料合成，如纖維素膠等［3］。

食品增稠劑經(jīng)常被用于充當(dāng)乳化劑、黏著劑、懸浮劑、泡沫穩(wěn)定劑等，在食品生產(chǎn)特別是乳制品的生產(chǎn)中起著非常重要的作用，可起到使乳制品增稠、穩(wěn)定、均質(zhì)及乳化膠凝的作用，特別是在酸性乳制品生產(chǎn)中，食品增稠劑的作用效果更加顯著。在宏觀特性上可使產(chǎn)品的黏度升高、沉淀率降低，在微觀性質(zhì)上可使產(chǎn)品的粒徑減小、水分的流動性減弱［4］。

1　乳制品生產(chǎn)中允許添加的增稠劑

新版《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）于2014年12月24日發(fā)布，并于2015年5月24日正式實施。GB 2760—2014是一部保證食品添加劑安全使用和保障我國食品安全的國家強制性標(biāo)準(zhǔn)，它明確規(guī)定了各種食品中允許添加的食品添加劑種類及其添加限量。對乳制品而言，該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定允許添加的增稠劑有11種，其具體對應(yīng)的乳制品種類及最大使用量，如黏著劑、懸浮劑、泡沫穩(wěn)定劑等，在食品生產(chǎn)特別是乳制品的生產(chǎn)中起著非常重要的作用。

乳制品中允許添加的增稠劑［5］見表1。

表1　　乳制品中允許添加的增稠劑

2　乳制品中常用增稠劑的功能特性及檢測方法

2.1海藻酸丙二醇酯

2.1.1功能特性

海藻酸丙二醇酯（Propylene glycol alginate） 又被稱作藻酸丙二醇酯、藻酸丙二酯、丙二醇藻蛋白酸酯、褐藻酸丙二醇酯，簡稱PGA，是一種從褐藻中提取并經(jīng)過酯化處理的新型增稠劑，它是由葡聚糖單元（其中部分羧基被酯化）組成的線性高分子聚合物［6］。PGA是食品用穩(wěn)定膠體中唯一具有穩(wěn)定和乳化雙重作用的天然單體膠體，其分子結(jié)構(gòu)中同時具有親水基和親油基，因此PGA具有乳化性、增稠性、膨化性、耐酸性和穩(wěn)定性等多種功能特性。我國在1988年批準(zhǔn)其作為食品添加劑使用［7］。PGA為白色或淡黃色粉末，溶于水后呈黏稠狀膠體，黏度較高，透明度大［8］。PGA作為一種新型的乳化穩(wěn)定劑，已被廣泛用于酸奶和酸性乳飲料的生產(chǎn)中［9］。

PGA主鏈?zhǔn)怯搔?L-古洛糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸組成，2種糖醛酸在PGA分子中的比例和位置決定著PGA的黏度、膠凝性和對離子的選擇性。PGA分子中的丙二醇基為親脂端，能夠和脂肪球結(jié)合；分子中的糖醛酸為親水端，含有大量羥基和部分羧基，能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合［10-11］。加入乳制品中的PGA經(jīng)過高壓均質(zhì)后，被乳制品中的微粒（蛋白質(zhì)與脂肪球）吸附到各自表層上面，使微粒表面帶有相互排斥的同性電荷，確保微粒不聚集成團(tuán)狀，延緩沉降速度，保證乳制品的穩(wěn)定性［12］。同時，PGA具有較強的耐酸性，可應(yīng)用于pH值3～5的酸性乳制品中，且具有很好的乳化能力，能夠賦予酸乳產(chǎn)品天然的質(zhì)地口感，可提高酸乳黏度，防止蛋白質(zhì)沉淀和乳清上浮，從而起到良好的穩(wěn)定蛋白作用［13］。

PGA唯一不足之處就是價格昂貴，導(dǎo)致乳制品生產(chǎn)成本增加。目前，通常將其與其他穩(wěn)定劑混合使用，并取得了良好效果。PGA能與大多數(shù)天然的和合成的食品增稠劑配合使用，效果比單獨使用要好，并且經(jīng)過復(fù)配后，可以明顯降低其使用量，從而降低其使用成本。

2.1.2檢測方法

食品中的海藻酸丙二醇酯，用氣相色譜法測定加水分解生成的丙二醇，再用間萘二酚比色法定量構(gòu)成藻酸的糖醛酸。丙二醇的量乘以相對分子質(zhì)量比，即可求出海藻酸丙二醇酯的量［14］。

2.2雙乙酰酒石酸單雙甘油酯

在GB 2760—2011版本中，雙乙酰酒石酸單雙甘油酯不可用于巴氏殺菌乳、滅菌乳、發(fā)酵乳、乳粉和奶油粉、稀奶油等產(chǎn)品中。但在2014版中，雙乙酰酒石酸單雙甘油酯可用于調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳、乳粉、奶油粉、稀奶油、以乳為主要配料的即食風(fēng)味食品或其預(yù)制產(chǎn)品等，并規(guī)定了各自的最大使用量［5，15］。

2.2.1功能特性

雙乙酰酒石酸單雙甘油酯（DATEM）是一種食品乳化劑、增稠劑，為淺黃色或乳白色的液態(tài)、膏狀或蠟狀固體（片狀或粉狀），有乙酸味［16］。

DATEM能夠分散于熱水中，溶于乙醇、丙二醇等有機(jī)溶劑，能與油脂混溶，具有乳化、穩(wěn)定、防老化和保鮮等作用。在乳制品生產(chǎn)時，DATEM可用作乳化劑和分散劑，可以提高產(chǎn)品乳化性能、防止油水分離。GB 2760—2014規(guī)定在調(diào)制乳生產(chǎn)中，DATEM最大使用量是5.0 g/kg；在風(fēng)味發(fā)酵乳生產(chǎn)中，其最大使用量是10.0 g/kg［5］。

2.2.2檢測方法

雙乙酰酒石酸單雙甘油酯的檢測按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑雙乙酰酒石酸單雙甘油酯》（GB 25539—2010）的規(guī)定進(jìn)行檢測［16］。

2.3決明膠

2.3.1功能特性

決明膠是以決明植物的種子胚乳為原料，經(jīng)萃取加工而成的食品添加劑，其主要成分是由半乳糖側(cè)鏈和甘露糖線性主鏈聚合形成的半乳甘露聚糖［17］。決明膠為淺黃色至類白色的粉末，其中半乳甘露聚糖的含量≥75%［17］。由于容易擴(kuò)散，并且黏度隨溫度上升而增加、隨溶液濃度增加而呈指數(shù)級增加，決明膠被廣泛用于冰激凌、奶酪、甜點、果醬等食品的加工中。

2.3.2檢測方法

決明膠的檢測按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑決明膠》 （GB31619—2014）的規(guī)定進(jìn)行檢測［17］。

2.4聚葡萄糖

根據(jù)GB 2760—2014規(guī)定，聚葡萄糖可作為增稠劑、膨松劑、水分保持劑、穩(wěn)定劑使用，可按生產(chǎn)需要適量添加于調(diào)制乳和風(fēng)味發(fā)酵乳中［5］。

2.4.1功能特性

聚葡萄糖（Polydextrose，PDX）是以葡萄糖為原料，以山梨糖醇、檸檬酸為增韌劑和催化劑，按89∶10∶1比例調(diào)配加熱成熔融態(tài)混合物后，經(jīng)真空縮聚而成的一種D-葡萄糖多聚體，平均聚合度約為12，平均分子量為2 000 Da左右，分子量分布范圍從150～20 000 Da，以α-1，6鍵和α-1，4鍵為主［18-20］。

聚葡萄糖是膳食纖維的來源之一，它是一種低熱量、低血糖指數(shù)、穩(wěn)定性好、具有極高耐受性的特殊碳水化合物［21］。自1981年美國食品與藥物監(jiān)督管理局批準(zhǔn)聚葡萄糖作為食品添加劑使用后，近年來得到了快速發(fā)展，已有56個國家和地區(qū)相繼批準(zhǔn)聚葡萄糖在食品加工中的使用［22］。目前，國內(nèi)外市場上銷售的多種食品中都添加了聚葡萄糖［23］。聚葡萄糖在低pH值的條件下穩(wěn)定性好，同時可代替食品中的糖和脂肪，并具有增加有益菌群分布、有益腸道健康的功能，是一種優(yōu)良的水溶性膳食纖維，已被廣泛用于乳制品（如牛奶、酸奶、低脂及無脂乳品、豆奶和配方奶粉等） 的生產(chǎn)加工中［21，23-24］。聚葡萄糖的使用不僅可以增強乳制品的營養(yǎng)和保健功能，還可以改善產(chǎn)品的口感，提高乳制品在保質(zhì)期內(nèi)的穩(wěn)定性，并且不會與其中的任何成分發(fā)生對人體不利的理化反應(yīng)。目前，在功能酸奶生產(chǎn)中，通常添加聚葡萄糖作為益生元，促進(jìn)酸奶中有益菌的增殖［24-25］，提升酸奶口感，同時還可以取代一部分蔗糖和脂肪，降低產(chǎn)品能量［26］。

2.4.2檢測方法

目前，官方認(rèn)定的聚葡萄糖檢測方法由美國分析化學(xué)家協(xié)會（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）制定，采用離子交換色譜法對食物中的聚葡萄糖進(jìn)行檢測，具體操作見AOAC 2000.11。

3　增稠劑在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1在酸奶生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1.1海藻酸丙二醇酯在酸奶中的應(yīng)用

在酸奶制品中添加增稠劑可提高酸奶黏稠度，并具有改善產(chǎn)品質(zhì)地和口感、防止乳清析出的作用。李向東等人［27］研究了PGA和變性淀粉作為復(fù)配增稠劑在攪拌型酸奶中的應(yīng)用，結(jié)果表明，PGA和變性淀粉有較好的協(xié)同作用，二者的最佳添加量分別為0.15%和1.20%（W/W），此條件下酸奶的品質(zhì)最佳。衛(wèi)曉英等人［13］研究表明，PGA以0.2%（W/W）的添加量用于酸乳生產(chǎn)加工時，樣品的持水力提高10.9%，乳清析出量下降26.0%，產(chǎn)品品質(zhì)最佳。在酸性乳飲料加工時，將0.2%（W/W）PGA，0.3%羧甲基纖維素鈉，0.1%高酯果膠和0.015%蔗糖酯復(fù)配添加到產(chǎn)品中，乳飲料口感最優(yōu)、穩(wěn)定性最高［11］。

3.1.2聚葡萄糖在酸奶中的應(yīng)用

聚葡萄糖已經(jīng)被證明是良好的益生元，它的發(fā)酵可使腸道內(nèi)容物pH值從7.24±0.45降至6.44± 0.35，可有效增殖乳酸菌及雙歧桿菌等益生菌［22］。此外，由于聚葡萄糖在低pH值下穩(wěn)定，所以用于酸奶生產(chǎn)時，能提供清爽的口感并強化膳食纖維含量；在低脂和無脂產(chǎn)品中能防止析水，并賦予產(chǎn)品良好的質(zhì)構(gòu)和奶油口感。

Allgeyer L C等人［28］向酸奶中添加聚葡萄糖（2.5～5.0 g/240 mL），可以增強酸奶制品的黏稠度和甜度，提高酸奶的口感。同時，聚葡萄糖能夠較好地維持菌種活力，延長產(chǎn)品貨架期。劉軍軍［29］研究表明，將聚葡萄糖以4%（W/W）添加到凝固型酸奶的生產(chǎn)中，產(chǎn)品穩(wěn)定性最好，乳清析出較少，質(zhì)地細(xì)膩，口感潤滑，酸甜度適中；并且聚葡萄糖能夠顯著提高凝固型酸奶在貯藏期的感官和理化特性，增加風(fēng)味物質(zhì)含量，延長凝固型酸奶的保質(zhì)期。李紹波等人［30］的研究表明，將聚葡萄糖添加到酸奶中，不僅有助于酸奶發(fā)酵、減少乳清析出，還能夠改善酸奶產(chǎn)品的組織狀態(tài)，提高奶香味和口感；當(dāng)聚葡萄糖添加量為3%（W/W）時，可達(dá)到最好的凝乳效果，且酸度適中，能有效地維持和提高乳酸菌活性。

3.2在冰激凌生產(chǎn)中的應(yīng)用

冰激凌以其醇厚持久的風(fēng)味、輕滑細(xì)膩的組織結(jié)構(gòu)，以及豐富的營養(yǎng)和涼爽的口感而深受消費者的喜愛。在冰激凌中添加食品增稠劑，不僅可以改善產(chǎn)品口感、提高產(chǎn)品品質(zhì)，而且還可以延長產(chǎn)品的貨架期。

3.2.1海藻酸丙二醇酯（PGA）在冰激凌中的應(yīng)用

早在1934年，海藻膠就作為冰激凌的穩(wěn)定劑開始應(yīng)用，之后研制出PGA，并在冰激凌中得到了日益廣泛的應(yīng)用。在冰激凌中添加PGA，可以明顯改善油脂和含油脂固體微粒的分散度，改善產(chǎn)品的外觀狀態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并能提高冰激凌的分散穩(wěn)定性、抗融化性等，從而提高冰激凌的口感，同時還能防止冰激凌中乳糖冰晶體的生成［31-32］。

3.2.2雙乙酰酒石酸單雙甘油酯在冰激凌中的應(yīng)用

在冰激凌中加入0.2%～0.3%（W/W）的雙乙酰酒石酸單雙甘油酯，可顯著改進(jìn)脂肪在混合料中的分散性，使脂肪粒子微細(xì)、分布均勻，提高乳化液穩(wěn)定性，促進(jìn)脂肪與蛋白質(zhì)的相互作用，有助于控制脂肪的附聚和凝聚作用；增加空氣混入量，提高起泡性和膨脹率；防止或控制粗大冰晶形成，賦予冰激凌細(xì)膩的組織結(jié)構(gòu)和良好的干性度。此外，雙乙酰酒石酸單雙甘油酯還可以改善冰激凌的穩(wěn)定性和保型性，防止儲存過程中收縮變形；改善口融性，使香料分布均勻，減少香料使用量［17］。

3.2.3聚葡萄糖在冰激凌中的應(yīng)用

添加聚葡萄糖的作用是增強冰激凌的凝膠能力，并可替代其中的部分脂肪，提供滑爽細(xì)膩的口感。同時，聚葡萄糖易溶于水，持水性良好，是一種很好的水溶性膳食纖維，具有改善人體腸道有益菌群微生態(tài)環(huán)境的功能，生產(chǎn)中的推薦添加量是5%［25，33］。李海奇［26］研究表明，在冰激凌生產(chǎn)中，用聚葡萄糖取代40%的人造奶油，能夠提高冰激凌的膨脹率，且由于聚葡萄糖的持水性能高，冰點以下不會形成大晶體，降低了冰激凌的冰點，從而使冰激凌的組織更加細(xì)膩、口感更好。因此，可以利用聚葡萄糖健康、低糖、低熱量這些特性，來研發(fā)品質(zhì)優(yōu)良、低熱、代脂肪的新型保健膳食纖維冰激凌。

4　食品增稠劑的發(fā)展前景

目前，我國對增稠劑的研究逐漸增多，但增稠劑的生產(chǎn)主要以中小型企業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化較小，仍存在一些問題，如技術(shù)力量薄弱和新技術(shù)工藝轉(zhuǎn)化不力等現(xiàn)實問題［3］。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在增稠劑的產(chǎn)品種類、生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)等方面都存在一定的差距，具有廣闊和良好的發(fā)展空間。隨著人們生活水平的提高，對乳制品的外觀、口感和風(fēng)味等也提出了更高的要求，因此新型食品增稠劑的開發(fā)顯得尤為重要。未來，我國食品增稠劑的研發(fā)將主要集中于純天然、持水力強、乳化性能好、穩(wěn)定性高的功能營養(yǎng)增稠劑的開發(fā)，并擁有良好的市場發(fā)展前景。

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The Application of Thickening Agent in Dairy Products

MA Hongyan，*KANG Huaibin，LI Fang，CHEN Junliang，ZHANG Ruihua，ZOU Liangliang
（College of Food and Bioengineering，He'nan University of Science and Technology，Luoyang，He'nan 471003，China）

Thickening agents are widely used in food production，especially in dairy products.It could not only improve the quality of dairy products in taste，adhesiveness，and flavor etc.，but also could lower the production cost and increase the products'stability by exactly and reasonably adding thickening agents.A new version of《national standard of food safety -addition standards of food additives》 （GB 2760—2014） is carried out on May 24，2015.Compared with the old version applied in 2011，the types and added amounts of thickening agents allowed to be added in dairy products have been adjusted in the new edition standard.In this paper，the common types of thickening agents，and their functional mechanism and detection methods are fully discussed，meanwhile，the actual status of their application in dairy products are also be introduced.

thickening agents；dairy products；application

TS202.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.047

2015-11-10

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（31501563）；洛陽市畜牧局項目（2518）；河南省教育廳自然科學(xué)研究項目（13A550252，2011A550004）。

馬紅燕（1983— ），女，在讀碩士，研究方向為食品質(zhì)量與安全檢測新技術(shù)。

康懷彬（1963— ），男，碩士，教授，研究方向為食品安全檢測及質(zhì)量控制。