稳定剂对乳酸菌饮料的稳定性研究
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稳定剂对乳酸菌饮料的稳定性研究
都宇
【摘 要】研究了几种乳化稳定剂及其用量对乳酸菌饮料稳定性的影响,通过正交试验最终确定产品的稳定体系.结果表明:果胶0.40%,羧甲基纤维素钠0.05%,黄原胶0.05%,瓜尔豆胶0.04%能较好地稳定乳酸菌饮料体系,并可使乳酸菌饮料在6个月的保质期内保持稳定,口感最佳.
【期刊名称】《粮食与食品工业》
【年(卷),期】2015(022)004
【总页数】5页(P53-56,62)
【关键词】乳酸菌饮料;稳定剂;稳定性
【作 者】都宇
【作者单位】凯爱瑞配料贸易(上海)有限公司 上海200000
【正文语种】中 文
【中图分类】TS202
过去六年是中国乳饮料产品市场高速增长的6年,销售额年均复合增长率达到21%,这使得乳饮料占乳制品总消费量的比例从2005年的22%上升到2010年的32%。相比之下,在美国、英国、日本和台湾地区,乳饮料产品占乳制品行业总销售收入的比例不到10%。
从最初的娃哈哈AD 钙奶发展到今天的蒙牛酸酸乳,伊利优酸乳,娃哈哈营养快线以及小洋人的妙恋乳,含乳饮料已经成为乳品公司利润的主要来源,但目前市场上的产品基本都以调配型乳饮料为主,随着消费者健康意识的提高,对新产品的要求也会越来越高,开发发酵型乳酸菌饮料已经势在必行。乳酸菌饮料生产中存在的主要问题是在货架期内出现上浮、沉淀、析水以及产品分层等问题。凡是影响牛乳缓冲体系和牛乳蛋白质稳定性的因素都会影响产品的稳定性。在正常的情况下牛乳中的乳糖、蛋白质、水、无机盐形成极为稳定的胶体体系。但如各种加工工艺和添加物等因素都会改变这种平衡。尤其是破坏酪蛋白胶粒结构稳定的因素是导致乳酸菌饮料产生沉淀的主要原因。酪蛋白的理化性质随pH 值降低而发生如下变化:胶体磷酸钙发生溶解,胶粒的流体力学直径逐渐减小ξ-电位不断降低,胶粒所带的电荷随pH 值下降,从而导致酪蛋白胶粒间的静电排斥作用减弱;同时,位于胶粒最外层的κ-酪蛋白发生“塌陷”,其空间位阻作用也随之降低[1],酪蛋白因此倾向于聚集。乳酸菌饮料的pH一般在3.8~4.3 之间,为使酪蛋白在低于等电点pH4.6值的酸性条件下保持稳定状态,需克服不利因素对酪蛋白聚集沉淀的影响和增加酪蛋白之间的静电相互作用,一般通过添加稳定剂来达到此目的。
1 材料与方法
1.1 材料
牛乳,光明乳业;白砂糖,新疆屯河食品工业有限公司;果胶,丹尼斯克有限公司;黄原胶,嘉吉有限公司;羧甲基纤维素钠,赫克力士化工(江门)有限公司;安赛蜜,广州天力食品化工有限公司;柠檬酸,山东柠檬生化有限公司;乳酸,五粮液有限公司;香精,芬美意香精有限公司;果葡糖浆,山东保龄宝生物有限公司;菌种,嘉吉食品系统有限公司;瓜尔豆胶,上海格信健康科技有限公司。
1.2 主要仪器和设备
分析天平,恒温培养箱,电子天平,温度计,电动搅拌器,均质机,酸度计,高压锅,电磁炉,粒径分析仪等。 1.3 方法
1.3.1 配方依据
以《食品添加剂卫生标准》GB14880—94、中国营养学会2007 年修订的《中国居民膳食指南》和2002年卫生部、科技部和国家统计局关于“中国居民营养与健康状况调查”的资料为依据,并以娃哈哈营养快线产品为参考,拟定本课题的营养基础配方标准。基础配方设计(以1 000 g计)见表1。
表1 乳酸菌饮料基础配方表
1.3.2 工艺流程
(1)发酵乳生产
鲜牛乳→验收→标准化→均质→杀菌→冷却→接种发酵→酸奶
(2)乳酸菌饮料生产
1.3.3 加工方法、工艺参数的选择
(1)酸奶于43℃下恒温培养,当发酵pH 值<4.6,总酸度>70°T 终止发酵。
(2)稳定剂溶解条件:温度至少70℃以上,保温10 min以上。
(3)调酸条件:温度至少低于30℃以下,酸液浓度最好低于10%。
(4)均质条件:温度在60℃~70℃左右,压力在18~20 MPa。
(5)杀菌条件:温度在121℃±1℃,压力18~20 MPa。
(6)工艺操作要点:注意稳定剂的溶解效果,要使稳定剂在正常搅拌情况下充分均匀的分散于溶液里,没有颗粒状胶体存在;调酸是乳酸菌饮料生产中至关重要的步骤,酸溶液的稀释比例,酸溶液是否能均匀、迅速地分散于牛乳中以及调酸的温度,是产品质量的关键。
1.4 乳酸菌饮料稳定性评价
1.4.1 正交试验 灭菌型乳酸菌饮料中常使用的稳定剂有果胶、海藻酸丙二醇酯(PGA)、羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔豆胶等。有研究表明:果胶、海藻酸丙二醇酯(PGA)、羧甲基纤维素(CMC)对灭菌型乳酸菌饮料稳定性的影响显著程度为CMC>果胶>PGA[2]。瓜儿豆胶、黄原胶、大豆多糖体、刺槐豆胶等稳定剂也在乳酸菌饮料中有广泛的应用,在实际的生产应用中考虑到产品的性价比往往选用几种稳定剂进行复配来达到较好的稳定效果。
本实验采用L9(34)正交试验方法对决定产品稳定性的羧甲基纤维素钠、果胶、瓜尔豆胶、黄原胶四个因素,在三水平进行正交试验,测定其感官、离心沉淀率,黏度,以加权后综合评定结果为标准,判断稳定剂对乳酸菌饮料体系的稳定效果。
1.4.2 稳定性感官评价法
将试验样品放置于37℃恒温箱中,保温30 d后按表2的评分标准进行评分。
表2 乳酸菌饮料稳定性评分标准
1.4.3 沉淀率的测试方法
称量离心管的重量W1,加入10 g乳酸菌饮料的样品,放入离心机中在约5 300
r/min 下离心20 min,将离心管中清液倒出,再倒立5 min 后称其重量为W2。
沉淀率用下式计算:沉淀率=(W2-W1)/10×100%
每个样品进行3次平行测定,离心沉淀率取其平均值。
1.4.4 黏度的测试方法
通过Brookfield—II型数显黏度计进行测试,样品贮藏1 d后在样品温度为25℃时,用1#转子,转速为60 r/min,停留时间为60 s条件下进行测量。
1.4.5 加权法
根据各个评价指标的影响大小,对产品综合评定采用以下公式进行比较。
分配评分=每项分数/每项所属指标最大分值
总分=离心沉淀率×30%+感官评价×50%+黏度×20% 2 结果与讨论
2.1 离心沉淀正交试验
选择L9(34)正交表对乳酸菌饮料进行配方试验,试验因素水平见表3,测定结果见表4。
表3 试验因素水平
表4 正交试验结果
由极差分析结果可以看出乳酸菌饮料中添加的4个因素对产品的稳定性有不同程度的影响:A 羧甲基纤维素钠、B果胶、C黄原胶和D 海瓜尔豆胶各因素的极差分别为1.067、1.100、0.567和0.734,因极差越大表明该因素对实验结果的影响越明显。由此可判定试验中各因素对发酵蛋白饮料稳定性的影响的主次顺序为B
果胶,A 羧甲基纤维素钠,D瓜尔豆胶,C 黄原胶。最佳水平分别为A3、B3、C3和D2。各稳定剂的最佳组合为0.4%羧甲基纤维素钠+0.35%B果胶+0.05%C黄原胶+0.04%海藻酸丙二醇酯。
2.2 感官评价结果
正交实验方案感官评价结果见表5。
表5 正交试验感官评价结果
从感官评价结果可以看出6号和7号样品在脂肪上浮、沉淀、外观和口感总体评价较好。9号样品虽然在脂肪上浮、沉淀上表现较好,但由于随着稳定剂添加量的增加体系的糊口感有所增加,导致产品整体感官评价得分有所偏低。
2.3 黏度试验结果
黏度仪测试9个样品的黏度值见表6。
表6 正交试验黏度检测结果
随着稳定剂的添加量增加,黏度呈上升趋势。因为微粒的沉降速度与液体中粒子的密度差成正比,与液体的黏度成反比。体系的稳定性会随着黏度增加得到相应提高。使用高黏度的CMC 产品既可以增加料液的黏度也可以减少蛋白粒子与料液的密度差,从而达到稳定体系的作用[3]。所以羧甲基纤维素钠对乳酸菌体系有稳定作用,并有增加体系黏度的效果。R.Hans Trompa的研究证明大约只有不到20%的果胶与酪蛋白胶束直接作用,剩余的80% 的果胶与酪蛋白—果胶的复合物一起形成网络结构。没有被吸附的果胶被固定在果胶包裹的酪蛋白胶束形成的网络结构中。这个网络结构维持酸性乳饮料的稳定性[4]。所以果胶对乳酸菌体系有稳定作用,增加黏度并不是很明显。
2.4 综合评定
以离心沉淀、感官、黏度3种评价分析手段对乳酸菌饮料进行评价,根据分配原则加权后综合评定结果见表7。
表7 加权综合评定分析表
由表7可见,综合3种评定方法7号方案果胶0.4%,羧甲基纤维素纳0.05%,黄原胶0.05%,瓜尔豆胶0.04%为最佳方案。
3 结论
(1)果胶、羧甲基纤维素钠、瓜尔豆胶和黄原胶对乳酸菌饮料有稳定效果,对乳酸菌饮料稳定性的影响的主次顺序为果胶〉羧甲基纤维素钠〉瓜尔豆胶〉黄原胶。
(2)随着稳定剂添加量的增加,体系的黏度随之增加,当体系的黏度增加时稳定性也会相应提高。但黏度增加过高会导致口感偏稠,有糊口感,最终导致感官得分降低。
参考文献
[1]Wong P.Fundamentals of Dairy Chemistry[M].Gaithersburg:Aspen
Publishers Inc,1999.
[2]白雪飞,余 斌.含乳果汁稳定性失衡机理的探究[J].粮食与食品工业,2010,17(2):39-43. [3]吴伟都,王雅琼,朱 慧,等.不同浓度黄原胶溶液的流变特性研究[J].粮食与食品工业,2012,19(4):18-22.
[4]Maroziene A,C G De Kruif.Interaction of pectin and casein micelles[J].Food Hydrocolloids,2000,14(4):391-394.