稳定剂在含乳饮料加工中的应用*

李向东，刘佳，于丽华，梅芳，王荫榆

1(光明乳业股份有限公司技术中心，乳业生物技术国家重点实验室，上海，200436)2(嘉吉北京应用研发中心，北京，102206)3(北京市福莱氏食品有限公司，北京，100016)

稳定剂在含乳饮料加工中的应用*

李向东1，刘佳2，于丽华3，梅芳1，王荫榆1

1(光明乳业股份有限公司技术中心，乳业生物技术国家重点实验室，上海，200436)2(嘉吉北京应用研发中心，北京，102206)3(北京市福莱氏食品有限公司，北京，100016)

研究了高酯果胶(HMP)、水溶性大豆多糖(SSPS)和羧甲基纤维素钠(CMC)等稳定剂于发酵型含乳饮料中的应用。结果表明:HMP、SSPS和CMC 3种稳定剂提高产品黏度的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS，产品的稳定性依次是CMC＞SSPS＞HMP，添加量为0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP的产品趋于稳定。通过正交试验确定了HMP、SSPS和CMC复配稳定剂的添加量分别是0.13%、0.20%、0.10%。用复配稳定剂生产的含乳饮料粒径分布变化不大，离心沉淀率较小，产品无沉淀和絮凝出现，具有很好的稳定作用，可以应用于生产实践。

高酯果胶(HMP)，水溶性大豆多糖(SSPS)，羧甲基纤维素钠(CMC)，稳定性，含乳饮料

含乳饮料按照加工工艺的不同可以分为配制型和发酵型2种。配制型含乳饮料是以乳或乳制品为原料，加入水、白砂糖、甜味剂、酸味剂等的一种或几种调制而成的饮料，其中蛋白质含量≥10 mg/g。发酵型含乳饮料是以牛乳为主要原料，经乳酸菌发酵后，部分乳糖转变为乳酸，蛋白质发生部分降解产生多种呈味成分，再添加白砂糖、稳定剂、有机酸等物质经调制加工成的色、香、味俱佳的功能性饮料。

含乳饮料以营养丰富、风味芳香受到广大消费者的喜爱，但在其生产过程中产品质量难以控制，易出现絮状、分层、沉淀等现象，严重影响了消费者对此类产品的接受程度。要提高产品的稳定性，关键问题是解决牛乳中酪蛋白在酸性条件下的稳定性，而这一点可通过添加稳定剂来实现［1－2］。本文以生牛乳为原料，分别添加高酯果胶(HMP)、水溶性大豆多糖(SSPS)和羧甲基纤维素钠(CMC)等稳定剂于发酵型含乳饮料中进行单体和复配试验，测定其在发酵型含乳饮料中的粒径分布、离心沉淀率、黏度等指标，以期从微观上研究添加不同稳定剂对含乳饮料理化性质的影响，为综合评价稳定剂对含乳饮料的稳定效果提供理论和生产依据［3］。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

生牛乳，光明乳业股份有限公司;嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)和保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)，丹尼斯克(中国)有限公司;高酯果胶和羧甲基纤维素钠，乔富企业有限公司食品配料分公司;水溶性大豆多糖，福建省泉州市味博食品有限公司;柠檬酸，欣融实业有限公司;白砂糖，北京糖业有限公司。

LS13320粒径分析仪，美国 Beckman Coulter公司;R180型数显黏度计，德国ProRheo公司;APV1000型均质机，丹麦APV公司;FW3D型高速搅拌器，德国Ika Labortechnik公司;pH计，瑞士Metrohm公司;TDL－40B型冷冻离心机，上海一恒科技有限公司;电子分析天平，德国Sartorius公司。

1.2 实验方法

1.2.1 发酵型含乳饮料生产工艺

白砂糖+稳定剂+净化水→混合、循环搅拌(65～70℃、15～20 min)→杀菌(125～130℃、3～5s)→冷却降温(20～30℃)→与40%的酸乳混合(鲜牛乳→预热→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷却→冷藏)→乳化调酸(10%柠檬酸溶液)→均质(65～70℃、18～20 MPa)→冷却→无菌灌装→包装→检验→成品

1.2.2 黏度的测定

在室温(20℃)下，用旋转黏度计直接测定，使用1号转子，转速为30r/min，测定时间为10s，重复测定3次，取其平均值。

1.2.3 离心沉淀率的测定

以离心管取待测样品30mL，并测定样品质量m0后，放入离心机，以3 000 r/min离心15 min后，取出离心管，静置10 min后，除去上清液，测残余物的质量m。每个样品进行3次平行测定，取平均值。离心沉淀率按下式计算:WHC/%=(m/m0)×100。

1.2.4 粒径的测定［4－5］

用激光粒径分析仪器测定含乳饮料粒径分布情况。开机后设定测定条件;在室温下，放入分散介质和被测样品(悬浮状溶液);启动超声发生器使样品充分分散;启动循环泵进行测量;测量结束，进行数据分析。

1.2.5 感官评鉴方法

在含乳饮料常温贮藏120 d后，邀请10位有乳品品鉴经验的专家和10位普通消费者组成评鉴小组，对含乳饮料的各个指标进行评价计分，采用百分制评分法，分数越高，表示越贴近产品的最佳特征。感官评鉴指标见表1。

表1 感官评鉴指标

2 结果与分析

2.1 稳定剂的含量对发酵型含乳饮料稳定性的影响

HMP、SSPS和CMC都是阴离子多糖，除了以增加黏度来提高产品的稳定性外，它们主要通过和在等电点以下带正净电荷的酪蛋白发生络合作用，吸附在酪蛋白的表面形成保护膜，利用它们之间的静电排斥力或空间位阻作用防止酪蛋白的聚集沉淀，从而提高含乳饮料产品的稳定性［6－7］。

在发酵型含乳饮料中分别加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的 HMP、SSPS和 CMC，测定其黏度和离心沉淀率，如图1和图2所示。

由图1可知，随着添加量的增加，3种单体的黏度都有不同程度的提高，其中黏度提高的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS。

根据 Stocks定律［V0=D2(ρs－ ρ)g/18η］，其中V0，沉降速率，m/s;D，颗粒粒径，m;ρs，流体密度，kg/m3;ρ，颗粒密度，kg/m3;η，黏度，(mPa·s)。由Stocks定律可知体系黏度的升高可降低微粒的沉降速率，由此可以提高产品的稳定性。

图1 不同添加量的稳定剂对含乳饮料黏度的影响

图2 不同添加量的稳定剂对含乳饮料离心沉淀率的影响

稳定剂可以稳定酪蛋白除了有一定的电荷密度外，还因为其分子链比较柔顺，如CMC作为线性多糖其分子链比较柔软，所以和酪蛋白相互作用时在酪蛋白表面形成一层比较薄的保护膜从而稳定酪蛋白;果胶的分子链也十分柔软，但因为其支链比较多和酪蛋白作用时在酪蛋白表面形成的保护膜比较厚，所以其对酪蛋白具有更好的稳定性。

离心沉淀率是评测含乳饮料长期稳定性的另一可靠指标。离心沉淀率越大，产品越不稳定;反之，离心沉淀率越小，产品越稳定。由图2可知，添加量为0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP产品趋于稳定，产品的稳定性依次是CMC＞SSPS＞HMP。水溶性大豆多糖的稳定效果优于果胶是因为在低pH值时，由于两者分子结构的不同，水溶性大豆多糖带有少量的电荷和较长的中性支链，与酪蛋白发生吸附后，其中性支链会提供较强的相互作用［8］。

2.2 复配稳定剂对发酵型含乳饮料稳定性的影响

在大量预试验和单因素试验的基础上，采用L9(34)正交表，对HMP、SSPS和CMC进行三因素三水平的正交试验，最后根据产品的离心沉淀率确定最佳添加量，其因素水平见表2。

表2 复配稳定剂的因素水平表

用DPS数据分析软件进行分析，复配稳定剂的正交试验结果见表3。由极差分析可以看出，影响含乳饮料稳定性的因素主次顺序是HMP(A)＞SSPS(B)＞CMC(C)，优化组合为A2B3C2，即HMP添加量为0.13%水平，SSPS添加量为0.20%水平，CMC添加量为0.10%水平。为验证所选稳定剂的可靠性和重复性，进行验证性试验。

表3 复配稳定剂的正交试验结果

为确定试验结果的准确度，对复配稳定剂进行了方差分析，结果见表4。从表4中可以看出，HMP和SSPS对含乳饮料稳定性的影响达到显著水平(P＜0.05)，CMC对含乳饮料稳定性的影响不显著(P＞0.05)。

表4 复配稳定剂的方差分析表

2.3 稳定剂在贮藏期间对发酵型含乳饮料体系的影响

对不同稳定剂在发酵型含乳饮料中进行贮藏稳定性实验。由Stocks定律可知，除了黏度之外，含乳饮料的粒径分布也是影响粒子沉降速率的一个重要因素，含乳饮料的粒径越小，其稳定性越高。分别用HMP、SSPS、CMC单体和复配稳定剂应用于发酵型含乳饮料中，产品在贮藏120d后利用激光粒度分析仪进行产品粒径分布，测定结果如图3所示。浓度为0.3%SSPS、0.4%HMP和复配稳定剂的粒径为0.4～3μm，粒径较小，0.3%SSPS和0.4%HMP的平均粒径在1.2μm左右，复配稳定剂的平均粒径在0.8μm左右;浓度为0.2%的CMC粒径为0.4～10μm，粒径较大，平均粒径在3μm左右。可见，复配稳定剂粒径分布变化不大，表明其能够较好的稳定含乳饮料中的酪蛋白，此时体系已达到稳定状态。

图3 稳定剂对含乳饮料平均粒径的影响

贮藏期间，不同稳定剂在含乳饮料中离心沉淀率的变化如图4所示。

图4 离心沉淀率在贮藏期间的变化

由图4可知，随着贮藏时间的延长，含乳饮料的离心沉淀率逐渐变大。在常温贮藏120d后，0.3%SSPS的离心沉淀率为0.46%，0.4%HMP的离心沉淀率为0.49%，复配稳定剂的离心沉淀率为0.42%，体系较稳定;而0.2%CMC的离心沉淀率为0.62%，体系不稳定，产品中有沉淀和絮凝出现。

由图5可以看出，含乳饮料在贮藏120 d后，以复配稳定剂、0.3%SSPS和0.4%HMP制作的产品无絮凝、无沉淀、色泽均匀、酸甜适宜，添加大豆多糖的产品口感较清爽。

图5 含乳饮料感官特性的属性剖面图

3 结论

(1)对HMP、SSPS和CMC 3种稳定剂控制发酵型含乳饮料稳定性进行单因素试验，通过测定其黏度和离心沉淀率得知，提高黏度的大小依次是CMC＞HMP＞SSPS，产品的稳定性依次是 CMC＞SSPS＞HMP，添加量为0.2%CMC、0.3%SSPS和0.4%HMP的产品趋于稳定。

(2)对HMP、SSPS和CMC进行三因素三水平的正交试验，根据产品的离心沉淀率确定最佳添加量分别为0.13%、0.20%、0.10%。通过常温贮藏试验得知，用复配稳定剂生产的含乳饮料粒径分布变化不大，离心沉淀率较小，产品无沉淀和絮凝出现，具有很好的稳定作用;添加0.3%SSPS和0.4%HMP稳定剂对含乳饮料也具有较好的稳定作用，酸甜适宜、口感清爽。由于复配稳定剂可以明显降低单一稳定剂的添加量，在实际生产中，考虑到生产成本的因素，在不影响产品品质的前提下，建议采用复配稳定体系进行生产。

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The Application of Stabilizer Blends in Milk Beverage Production

Li Xiang-dong1，Liu Jia2，Yu Li-hua3，Mei Fang1，Wang Yin-yu1
1(State Key Laboratory of dairy Biotechnology，Technology Center，Bright Dairy ＆ Food Co.，Ltd，Shanghai 200436，China)2(Cargill Beijing Application Center，Beijing，102206，China)3(Beijing Fresh Food Co.，Ltd，Beijing 100016，China)

The application of different levels of high-ester pectin(HMP)，soluble soybean polysaccharide(SSPS)and sodium carboxymethyl cellulose(CMC)as the stabilizer in fermented milk beverage was studied in this paper.The results showed that the ability to increase the viscosity of the three stabilizers was as follows:CMC＞ HMP＞ SSPS.The stability of the product was followed by CMC＞ SSPS＞ HMP，and the product tended to be stable with the dosage of 0.2%CMC，0.3%SSPS and 0.4%HMP.By orthogonal test，the dosages of compound stabilizer HMP，SSPS，and CMC were respectively 0.13%，0.20%and 0.10%.After adding the compound stabilizers，there was little distribution change of the milk beverage＇s particle size.The centrifugal sedimentation rate was relatively small，precipitation and flocculation did not occur to the product.The compound stabilizers had a good stabilizing effect and could be applied to industry.

high-ester pectin(HMP)，soluble soybean polysaccharide(SSPS)，sodium carboxymethyl cellulose(CMC)，stability;milk beverage

硕士，工程师。

*国家“十一五”科技支撑计划(No.2006BAD04A14)

2010－09－02，改回日期:2010－10－08