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      果膠和可溶性大豆多糖在酸性乳飲料中的應用

      2022-04-11 12:00:24薛玉清李文強胡佳麒阮葉萍歐凱李言郡馮玉紅
      中國乳品工業(yè) 2022年3期
      關鍵詞:檸檬酸鈉乳飲料均質(zhì)

      薛玉清,李文強,胡佳麒,阮葉萍,歐凱,李言郡,馮玉紅

      (杭州娃哈哈集團有限公司,浙江省食品生物工程重點實驗室,杭州 310018)

      0 引言

      酸性乳飲料由于清爽的口感、豐富的營養(yǎng)和獨特的風味備受廣大消費者喜愛。但酸性乳飲料pH值低于酪蛋白等電點,使酪蛋白膠束間靜電排斥作用減弱導致體系失穩(wěn)。為保護酪蛋白防其聚集沉淀提高酸性乳飲料的穩(wěn)定性,通常要添加穩(wěn)定劑[1]。酸性體系常用穩(wěn)定劑有果膠(Pectin)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、黃原膠、瓊脂、可溶性大豆多糖(SSPS)等,CMC、黃原膠和瓊脂會增加產(chǎn)品黏度,嚴重影響口感;果膠耐熱性能有限,單獨使用有較大風險,且用量高時成本口感均無法接受;而大豆多糖恰好具備黏度低、熱穩(wěn)定性好等特點[2-3],所以果膠復配大豆多糖在此類飲料中較為適用。

      本文通過優(yōu)化調(diào)配型酸乳飲料的加工工藝,明確果膠和SSPS在酸性乳飲料中的最佳應用條件,從而提高酸乳飲料的整體穩(wěn)定性[4]。

      1 材料與方法

      1.1 儀器與試劑

      pH計、分析天平,瑞士Mettler-Toledo公司;均質(zhì)機,德國APV公司;離心機,德國Eppendorf公司;Mastersizer 2000粒度分析儀,瑞士萬通公司;Turbiscan穩(wěn)定性分析儀,法國Formulaction公司;LumiSizer-651穩(wěn)定性分析儀,羅姆常州儀器有限公司;黏度儀LVDV-3T/8738511,美國博勒飛公司。

      脫脂奶粉,新西蘭恒天然公司;可溶性大豆多糖,日本不二富吉有限公司;白砂糖,北京糖業(yè)有限公司;檸檬酸、檸檬酸鈉(分析純),上海國藥集團;果膠(食品級),市售。

      1.2 方法

      1.2.1 調(diào)酸型乳飲料的工藝流程

      脫脂粉3%+果膠0.4%+大豆多糖0.3%+白砂糖6%+檸檬酸鈉0.3%+超純水→原料混合→冷卻至調(diào)酸溫度→調(diào)酸→定容→均質(zhì)→殺菌→灌裝

      操作要點:(1)配料:將脫脂粉溶于55℃超純水中,并水合30 min;將果膠和白砂糖溶于65℃超純水中,冷卻待用;將大豆多糖溶解于80℃超純水中,冷卻后與其他原料混合;(2)調(diào)酸:將料液溫度冷卻至20℃,用30%檸檬酸溶液調(diào)整pH值至3.8;(3)均質(zhì):均質(zhì)壓力為25 MPa;(4)殺菌:殺菌溫度為95℃,時間為10 min,熱灌。成品蛋白含量不低于0.8%

      1.2.2 復配比例、pH值對乳飲料穩(wěn)定性的影響

      調(diào)整料液中果膠與大豆多糖濃度和復配比例,用不同用量檸檬酸和檸檬酸鈉調(diào)整最終產(chǎn)品pH值,對產(chǎn)品進行Lumisizer穩(wěn)定性掃描、離心沉淀率和粒度分布測定。

      1.2.3 配料順序和均質(zhì)工藝對穩(wěn)定性的影響

      先添加果膠,剪切5 min后加入SSPS,20℃調(diào)酸均質(zhì);先添加SSPS,剪切5 min后加入果膠,20℃調(diào)酸均質(zhì);先添加SSPS,20℃進行調(diào)酸均質(zhì)后,再添加果膠;果膠和SSPS混合添加后20℃再進行調(diào)酸再均質(zhì),均質(zhì)壓力為25 MPa。測定產(chǎn)品的離心沉淀率、平均粒度分布并進行穩(wěn)定性掃描。

      1.2.4 離心沉淀率測定

      取40 mL離心管,稱取管重為W1,稱取一定量樣品W2,放入離心機在3 000 r/min,20℃條件下離心15 min,去除上層液體,倒置15 min后稱其質(zhì)量為W3。離心沉淀率=(W3-W1)/W2×100%。離心3次取平均值[5]。

      1.2.5 平均粒度大小測定

      取樣品用Mastersizer 2000粒度分析儀測定樣品中粒子大小分布情況,樣品用去離子水按1∶1 000(質(zhì)量比)稀釋后,根據(jù)文獻設定相關操作參數(shù),溫度為25℃;泵速為2 200 r/min;顆粒折射率為1.52;顆粒吸收率為0.1;分散劑為水;分散劑折射率為2.33[6]。

      1.2.6 Lumisizer穩(wěn)定性掃描

      用Lumisizer穩(wěn)定分析儀進行穩(wěn)定性分析,儀器參數(shù)設置:溫度為(25±0.5)℃,轉(zhuǎn)速為4 000 r/min;連續(xù)性掃描程序:每5 s掃描1次,連續(xù)掃描500條譜線。

      1.2.7 穩(wěn)定性掃描

      用Turbiscan Lab穩(wěn)定分析儀進行穩(wěn)定性分析,儀器參數(shù)設置:溫度為(25±0.5)℃;連續(xù)性掃描程序:每1 h掃描1次,連續(xù)掃描24 h[7]。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 復配比例、pH值對穩(wěn)定性的影響

      在果膠復配大豆多糖的基礎上,同時考察終產(chǎn)品pH值和檸檬酸鈉添加量對穩(wěn)定性的影響,設計四因素三水平L9(34)正交實驗[8],分別以離心沉淀率和lumisizer不穩(wěn)定性系數(shù)為指標進行分析,因素如水平如表1所示。

      表1 正交實驗因素水平 g/L

      以最終產(chǎn)品離心沉淀率為指標,正交實驗結(jié)果如表2所示。由表2結(jié)果可知,影響離心沉淀率的主次關系為:檸檬酸鈉>pH值>果膠>SSPS,最優(yōu)組合為A1B1C1(C3)D3,即果膠質(zhì)量濃度1.5 g/L,SSPS質(zhì)量濃度3 g/L,pH值為4.0或4.2,檸檬酸鈉質(zhì)量濃度3.8 g/L。

      表2 正交實驗設計方案和結(jié)果 g/L

      正交實驗方差分析如表3所示,方差分析結(jié)果表明,檸檬酸鈉添加量對離心沉淀率影響顯著,其他因子不顯著。

      表3 正交實驗方差分析

      以Lumisizer穩(wěn)定性分析儀不穩(wěn)定性系數(shù)為指標,實驗結(jié)果如表4所示。

      表4 正交實驗設計方案和結(jié)果 g/L

      (續(xù)表4)

      由表4可以看出,影響不穩(wěn)定性系數(shù)的主次關系為:果膠>SSPS>pH值>檸檬酸鈉,最優(yōu)組合為A3B3C3D3,即果膠2.5 g/L,SSPS 5 g/L,pH值為4.2,檸檬酸鈉3.8g/L。該結(jié)果與離心沉淀率差異較大,分析認為,Lumisizer不穩(wěn)定性系數(shù)反映的是整個體系的透光率變化,影響透光率的因素不僅有作為分散相的蛋白質(zhì),也有少量的脂肪、膠體本身的濁度等等,這些成分在離心力作用下均會發(fā)生一定的遷移導致透光率變化,但未必會引起肉眼可見的沉淀,因此,兩個指標出現(xiàn)不一致的情況。

      2.2 配料順序和均質(zhì)工藝對穩(wěn)定性影響

      由圖1可以看出,先添加果膠剪切后加入SSPS再調(diào)酸均質(zhì)、先添加SSPS剪切后加入果膠再調(diào)酸均質(zhì)與SSPS和果膠混合后剪切調(diào)酸均質(zhì)的產(chǎn)品沉淀率、粒徑差異不大,離心沉淀率均在0.266%左右。由粒徑分布圖2可知,先加SSPS調(diào)酸均質(zhì)后再加果膠,終產(chǎn)品粒徑和離心沉淀率大幅度降低,產(chǎn)品穩(wěn)定性有很大提高。由于SSPS有較多支鏈,再加之電荷不高,因此SSPS和酪蛋白的作用力非常有限。該研究通過改善工藝,讓其先和酪蛋白作用,同時通過均質(zhì)使SSPS的分子結(jié)構(gòu)伸展開,從而充分提高SSPS和酪蛋白的作用力,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

      圖1 均質(zhì)工藝對酸性乳飲料沉淀率的影響

      圖2 均質(zhì)工藝對酸性乳飲料粒徑分布的影響

      Turbiscan是基于多重光散射技術的穩(wěn)定性分析儀,它的工作原理主要是根據(jù)反射物理模型和透射物理模型,背散射光的變化率可以反映體系的均一程度、顆粒大小和濃度,據(jù)此判斷體系的穩(wěn)定性[9]。同一樣品不同曲線之間光強值變化越大表示體系越不穩(wěn)定[10]。利用Turbiscan圖譜,左邊代表樣品底部,右邊代表樣品頂部,左邊曲線向上移動則說明背散射光增強樣品有沉淀,向下移動則代表水析;右邊頂部曲線向上則代表脂肪上浮;向下移動則代表水析;曲線中間波動較大則說明體系有聚團現(xiàn)象[11]。由Turbiscan圖譜可知,僅先加SSPS調(diào)酸均質(zhì)后再加果膠的樣品整體穩(wěn)定性最好,先果膠、小SSPS、果膠和SSPS混合后再調(diào)酸均質(zhì)工藝的樣品均底部出現(xiàn)沉淀與水析,上浮層下方有較大范圍澄清,且圖譜情況高度一致。

      3 結(jié)論

      由實驗可知,果膠和大豆多糖在酸性乳飲料體系中的穩(wěn)定性作用,取決于果膠和大豆多糖濃度、比例、產(chǎn)品終點pH值、配料順序和均質(zhì)工藝等因素的影響,其中,配料順序和均質(zhì)工藝影響效果最為明顯,其他影響不穩(wěn)定性系數(shù)的主次關系為:果膠>SSPS>pH>檸檬酸鈉。蛋白質(zhì)含量為0.8%的調(diào)酸型乳飲料體系中,各影響因素的最優(yōu)組合為果膠2.5,SSPS 5 g/L,pH 4.2,檸檬酸鈉3.8 g/L,且要使用SSPS先跟還原奶調(diào)酸后均質(zhì),再跟果膠混合的工藝,才能保證產(chǎn)品有較好的穩(wěn)定性。另外,Lumisizer穩(wěn)定性分析儀、Turbiscan穩(wěn)定分析儀的結(jié)果與離心沉淀、粒徑分布相同,均是一種快速準確判定產(chǎn)品體系穩(wěn)定性的手段。

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