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        瓊脂復(fù)配開發(fā)酸性乳飲料穩(wěn)定劑的研究

        2018-05-15 08:21:58赫慧敏張秋俊倪輝洪清林郭東旭肖安風
        食品研究與開發(fā) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:乳飲料羧甲基酪蛋白

        赫慧敏,張秋俊,倪輝,3,4,洪清林,郭東旭,肖安風,3,4,*

        (1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,福建廈門361021;2.綠新(福建)食品有限公司,福建漳州363100;3.福建省海洋功能食品工程技術(shù)研究中心,福建廈門361021;4.廈門市海洋功能食品重點實驗室,福建廈門361021)

        瓊脂能夠提高酸奶的粘度,增加酸奶的結(jié)實性。由于瓊脂不能完全彌補相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)缺陷,商業(yè)中常與果膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸丙二醇酯、瓜爾豆膠、改性淀粉等增稠穩(wěn)定劑復(fù)配后才應(yīng)用于酸性乳飲料。通過復(fù)配發(fā)揮增稠穩(wěn)定劑的協(xié)同作用,既提高了產(chǎn)品的品質(zhì)又降低了生產(chǎn)成本。楊洋等[1]研究瓊脂、果膠與羥丙基二淀粉磷酸酯3種穩(wěn)定劑復(fù)配,根據(jù)凝固型酸奶穩(wěn)定性優(yōu)化了瓊脂、果膠和羥丙基二淀粉磷酸酯的配比為 0.07∶0.10∶0.12(質(zhì)量濃度比)。

        酸性乳飲料是以牛乳為主要原料,一種品質(zhì)均一、清香醇正,酸甜適口且集營養(yǎng)與保健于一體的液態(tài)飲料。隨著我國居民生活水平的不斷提高,人們消費飲料的觀念正在從嗜好型向營養(yǎng)保健型轉(zhuǎn)變,因而開發(fā)研制酸性乳飲料的市場潛力很大,社會效益顯著。目前全國各地市場上出現(xiàn)很多此類飲料備受消費者的青睞。由于生產(chǎn)條件的限制和技術(shù)力量的局限,產(chǎn)品的貨架期較短,因而大多廠家只能小規(guī)模的進行生產(chǎn)和銷售,制約了酸性乳飲料的發(fā)展。

        基于酸性乳飲料是以發(fā)酵乳或人工調(diào)酸的乳溶液為原料制備的一大類飲料制品,其呈酸性,乳濃度低,所以在生產(chǎn)過程中需要加入一定量的穩(wěn)定劑。目前,用于酸乳生產(chǎn)的穩(wěn)定劑有瓊脂、變性淀粉、明膠、果膠、卡拉膠、刺槐豆膠、瓜爾豆膠、角叉菜膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及復(fù)配穩(wěn)定劑。相關(guān)研究表明,羧甲基纖維素鈉在酸性條件下與帶正電荷的酪蛋白發(fā)生靜電作用,從而避免蛋白顆粒間的聚合作用[2-3]。高酯果膠可以有效的穩(wěn)定酸牛奶制品并改善它的口感、風味[4-5]。此外,在進行預(yù)試驗時,發(fā)現(xiàn)將黃原膠添加進入乳飲料后會出現(xiàn)白色絲狀物質(zhì)并且滅菌后酸乳組織呈豆花狀,這說明在適用范圍內(nèi)黃原膠無法穩(wěn)定酪蛋白,這與丁甜等、姚晶等的試驗結(jié)果一致[5-6]。因此,本試驗選擇瓊脂、羧甲基纖維素鈉和高脂果膠進行試驗,以酸性乳飲料的離心沉淀率為指標優(yōu)化復(fù)配穩(wěn)定劑配方。

        1 材料與方法

        1.1 原料與試劑

        瓊脂:福建省綠麒食品膠體有限公司;奶粉(新西蘭全脂奶粉)、蔗糖、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、高脂果膠、檸檬酸、單甘脂、六偏磷酸鈉(均為食品級):廈門唯康食品科技有限公司。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 酸性乳飲料的制備工藝流程

        全脂奶粉復(fù)原→穩(wěn)定劑干混均勻→溶解、混合→乳化→冷卻→調(diào)酸→乳化→分裝→殺菌→冷卻

        主要工藝要點如下:

        全脂奶粉復(fù)原:4%的全脂奶粉在50℃~55℃的熱水中分散溶解復(fù)原45min。

        穩(wěn)定劑干混均勻:穩(wěn)定劑與6%的蔗糖、0.03%的單甘脂、0.02%的六偏磷酸鈉干基混合均勻。(以上添加量為總飲料的質(zhì)量比)

        加熱溶解:將混合均勻的穩(wěn)定劑在80℃水中用10 000 r/min的轉(zhuǎn)速剪切分散1min,之后與復(fù)原乳混合均勻。

        乳化:將充分混合的料液預(yù)熱到60℃~65℃,在20MPa~22MPa的壓力下均質(zhì)5min。

        冷卻:用冷卻水快速將料液冷卻至20℃以下。

        調(diào)酸:用5%的檸檬酸溶液,在攪拌狀態(tài)下緩慢逐滴加入酸液將料液pH調(diào)整至4.0。

        殺菌:將料液在90℃下水浴保溫10min,冷卻至室溫保藏。

        1.2.2 單種穩(wěn)定劑用量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

        分別在乳飲料中添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%和0.40%(質(zhì)量分數(shù))的單一穩(wěn)定劑,4℃~6℃下冷藏一周后進行離心沉淀率測定。

        1.2.3 瓊脂、CMC-Na與高脂果膠復(fù)配比例的優(yōu)化

        固定穩(wěn)定劑的添加總量為0.60%[7-8],以酸性乳飲料離心沉淀率為指標,按照表1的濃度梯度利用Minitab軟件進行極端頂點設(shè)計,試驗方案如表2。

        表1 單一穩(wěn)定劑濃度梯度Table1 The concentration of single stabilizers %

        表2 混料試驗方案(穩(wěn)定劑總添加量為0.60%)Table2 The design ofm ixtureexperim ent(totalam ountof stabilizer is0.60%)

        1.2.4 分析測定方法

        1.2.4.1 離心沉淀率測定

        精確取10mL酸性乳飲料于10mL的離心管中,然后4 000 r/min離心30min,棄去上清液,準確稱取沉淀物重量,按照式(1)計算離心率,每個樣測定3次取其平均值為該樣品的離心沉淀率[7,9-10]。

        離心率/%=(沉淀物重量/10mL酸乳飲料重量)×100(1)

        1.2.4.2 粘度測定

        將酸性乳飲料于25℃條件下用1號轉(zhuǎn)子60 r/min測定粘度,每個樣測定3次取其平均值即為樣品粘度[11]。

        1.2.4.3 感官評價

        按照《中國乳制品工業(yè)行業(yè)規(guī)范—酸牛乳感官質(zhì)量評鑒細則》由10名專業(yè)人士組成鑒評小組,對制作出的酸奶進行感官(包括色澤、滋味氣味、組織狀態(tài))評價[12],評價表如表 3。

        表3 酸奶感官評價表Table3 Sensory evaluation of yogurt

        1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

        試驗數(shù)據(jù)為3次平行試驗的平均值,用Excel軟件處理平均值和標準偏差,SPSS軟件進行顯著性分析,采用Minitab軟件進行回歸分析和混料模型分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

        酸性乳飲料離心沉淀率隨CMC-Na的添加量的變化如圖1。

        圖1 CMC-Na的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.1 The influenceof the concentration of CMC-Na on the stability of acidm ilk beverage

        圖1 表明,隨CMC-Na添加量的增加,酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小,添加羧甲基纖維素鈉的量達到0.15%時離心沉淀率最高,這是由于架橋絮凝現(xiàn)象,此時添加的羧甲基纖維素鈉的量不足以充分結(jié)合酪蛋白。這種情況下兩個或兩個以上的酪蛋白與一分子CMC-Na連接,從而促進了聚集沉降的發(fā)生,使沉淀率升高,隨著CMC-Na添加量的增加,沉淀率下降,當CMC-Na的添加量達到0.20%后,隨濃度的增加,沉淀率基本保持平穩(wěn),可以推測CMC-Na對酪蛋白的穩(wěn)定性存在極限結(jié)合值,在此濃度后體系趨于穩(wěn)定[6,13-14]。因此,CMC-Na的適宜添加量為0.20%~0.40%。

        2.2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

        酸性乳飲料離心沉淀率隨高酯果膠的添加量的變化如圖2所示。

        圖2 高酯果膠的添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.2 The influenceof the concentration of pectin on the stability of acidm ilk beverage

        由圖2可知,隨著高酯果膠添加量的增加,離心沉淀率不斷減小,當高酯果膠的添加量達到0.15%后酸性乳飲料的沉淀量趨于穩(wěn)定。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要是高酯果膠添加量在較低水平時,酪蛋白微粒大部分裸露在外部,存在部分正電荷,酪蛋白相互凝聚形成大微粒而產(chǎn)生沉淀,當高酯果膠的量足以將所有酪蛋白都包裹住以后,就能有效阻礙酪蛋白微粒間凝膠沉淀,此時,沉淀量趨于穩(wěn)定[4,11,13-15]。因此,高酯果膠的適宜添加量為0.15%~0.40%。

        2.3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響

        酸性乳飲料離心沉淀率隨瓊脂的添加量的變化如圖3所示。

        圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性,無法穩(wěn)定帶正電荷的酪蛋白,酪蛋白之間形成大的蛋白質(zhì)微粒;在此情況下,隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象,因此沉淀量增大[16-17]。

        圖3顯示酸性乳飲料的沉淀量隨瓊脂添加量的增加而上升。這是由于瓊脂呈電中性,無法穩(wěn)定帶正電荷的酪蛋白,酪蛋白之間形成大的蛋白質(zhì)微粒;在此情況下,隨著瓊脂濃度的增大乳飲料出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象,因此沉淀量增大[16-17]。

        圖3 瓊脂添加量對酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.3 The influenceof the concentration of agar on the stability of acidm ilk beverage

        2.4 極端頂點混料試驗結(jié)果分析

        選擇瓊脂、CMC-Na和高脂果膠三者復(fù)配,酸性乳飲料穩(wěn)定劑混料試驗結(jié)果見表4。

        表4 酸性乳飲料穩(wěn)定劑混料試驗結(jié)果Table4 The resultsofm ixtureexperim entof acidm ilk beverage stabilizer

        由表4可知7號試驗組的離心沉淀率最低,其原因主要是該試驗組中CMC-Na和高酯果膠含量較高,它們均能較好穩(wěn)定酪蛋白;6號試驗的粘度最高,該組試驗中瓊脂的添加量較高,是由于瓊脂是已知的凝膠強度最高的凝膠形成劑;所有試驗的感官評分均在85分以上,且差異較小,說明不同比例穩(wěn)定劑組合對感官影響較小。酸性乳飲料粘度混合曲面圖見圖4。

        由圖4知,瓊脂、CMC-Na和高酯果膠3種穩(wěn)定劑對酸性乳飲料的粘度均有貢獻,其中,瓊脂對粘度的貢獻最大,其次是CMC-Na和高脂果膠。酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖見圖5。

        圖4 酸性乳飲料粘度混合曲面圖Fig.4 Blend surfaceof acidm ilk beverageviscosity

        圖5 酸性乳飲料離心沉淀率混合曲面圖Fig.5 Blend surfaceof acidm ilk beverage precipitation rate

        由圖5可知,CMC-Na和高脂果膠對酸性乳飲料的離心沉淀率影響均不顯著,瓊脂對酸性乳飲料的離心沉淀率的貢獻顯著高于前兩者。該結(jié)果說明對于酸性乳飲料的穩(wěn)定性,瓊脂的影響比CMC-Na和果膠大。通過回歸分析得到離心沉淀率與3種穩(wěn)定劑(X1、X2、X3為混料試驗方案中3種穩(wěn)定劑,添加比例如表2)添加量的關(guān)系為:y=660.2X1+12.3X2-15.4X3-924.5X1X2(R2=94.75,調(diào)整R2=91.60)。通過響應(yīng)優(yōu)化器求解得出沉淀率最小解為:瓊脂,0.016;CMC-Na,0.356;果膠,0.629(穩(wěn)定劑的總添加量為0.60%),即三者的比例為1.6∶35.6∶62.8(質(zhì)量濃度比)。在此條件下,離心沉淀率預(yù)測值為0,進行6次平行驗證試驗,見表5。

        表5 酸性乳飲料優(yōu)化穩(wěn)定劑驗證試驗結(jié)果Table5 Theverification resultsof theoptim ized stabilizer of acid m ilk beverage

        獲得的離心沉淀率為1.45%,驗證試驗結(jié)果均落在y±1.70(1.70為9組混料試驗離心沉淀率試驗值與預(yù)測值的標準偏差)范圍內(nèi),可知回歸方程的擬合性較好,準確性較高。此外,酸性乳飲料的粘度適中,穩(wěn)定性較好,感官指標優(yōu)良。

        3 結(jié)論

        隨CMC-Na添加量的增加,酸性乳飲料的離心沉淀率先增大后減小;隨高酯果膠添加量的增加,酸性乳飲料的離心沉淀率不斷減??;隨瓊脂添加量的增加,酸性乳飲料離心沉淀率不斷增高。以離心沉淀率為指標,優(yōu)化酸性乳飲料穩(wěn)定劑的配方得到瓊脂、CMC-Na和高酯果膠的配比為1.6∶35.6∶62.8(質(zhì)量濃度比),在此條件下酸性乳飲料的離心沉淀率1.45%,粘度 15.4mPa·s、感官評分 90。

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