果汁乳酸菌饮料稳定性研究

杜庆栋

（临沂大学生命科学学院，山东临沂276005）

果汁乳酸菌饮料稳定性研究

杜庆栋

（临沂大学生命科学学院，山东临沂276005）

通过使用稳定剂、增稠剂、胶凝剂、乳化剂和品质改良剂，以乳酸菌（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1︰1）为菌种，以鲜牛奶为原料进行发酵，利用该发酵乳并添加果汁制作果汁乳酸菌饮料，通过正交实验寻找出了最佳的配方，并对其稳定性进行了研究。

果汁；乳酸菌；稳定性；正交实验

0 引言

乳酸菌饮料是兼营养与保健为一体的新型饮料。而果汁乳酸菌饮料的发酵乳原料由于经过发酵，乳中的蛋白组成发生了明显变化，然后经过再次杀菌，导致其中的蛋白质再次发生变性。所以，该类产品很容易出现因蛋白变性而导致的产品分层或水析现象，这也成为乳品行业一个难点。而终端产品制作成PET包装方式，由于全透明包装，对产品的稳定性要求更加高。

本研究以乳酸菌为菌种，以鲜牛奶为原料进行发酵，利用该发酵乳添加果汁制作果汁乳酸菌饮料，寻找出最佳的果汁乳酸菌饮料配方，并对该饮料的稳定性进行了研究。

1 实验

1.1 材料

鲜牛乳（I级），菌种（380型），浓缩苹果汁（6倍浓缩），羧甲基纤维素钠，黄原胶，瓜儿豆胶（黏度范围3 000～3 500 mPa·s），低酯果胶，三聚甘油酯与三聚磷酸钠。

1.2 仪器设备

离心机（800B型），黏度计（NDJ-7型），均质机（SLS-60-70型），电子搅拌器，pH值测定仪（PHS-25型），电子天平（FA1004A型）等。

2 方法

2.1 工艺流程

实验的工艺流程分为两部分，即发酵乳的制备和果汁乳酸菌饮料的制备。

2.1.1 发酵乳的制备

鲜牛乳－搅拌－均质－杀菌－冷却－接种－发酵－冷藏后酵。

2.1.2 果汁乳酸菌饮料的制备工艺

将白糖与稳定剂混合溶解→过滤→冷却→调酸→加入发酵乳→定容→搅拌→均质→灌装→杀菌→冷却→观察↑

果汁

2.2 稳定性评定方法[1]

2.2.1 离心沉淀率检测

将饮料装入l0 mL的离心试管中，离心沉淀率的检测采用800B型离心机，条件为4 000 r/min，10 min离心，采用杀菌冷却后的样品。离心沉淀率以体积比计算。

2.2.2 黏度检测

温度为25℃，NDJ-1型黏度计，0号转子，6 r/min，黏度范围为8～15 mPa·s之间；NDJ-7型黏度计，0.1的转子，黏度范围为2～4 mPa·s之间。

稳定性的判断标准如表1～表3所示，并且根据不同指标的重要性程度给以不同的分值。

表1 离心沉淀体积分数

表2 水析厚度

表3 脂肪厚度

2.3 方法

本研究采用正交实验法,用9因子3水平的正交表[2],其因子和水平如表4所示。

表4 实验的因子与水平%

3 结果与分析

3.1 实验结果

除上述因子外，还要考察A×B,A×C,B×C,选用L27（313）来进行表头设计。根据不能“混杂”的原则，应优先考虑交互作用的因子。比如将A排在第1列，B排在第2列，由L27（313）的交互作用列表知A×B在第3和4两列；再将C排在第5列，又由交互作用列表知A×C在第6和7两列，B×C在8和11两列；最后将D，E，F分别排在第9，12，13列。最后实验数据与计算结果如表5所示。

表5 正交实验

表5中列变动平方和Sj由公式

计算。将计算结果列成方差分析表，结果如表6所示。

表6 方差分析

表6中，A、D、E高度显著；B，A×B，B×C显著。

为挑选出最优工艺条件，可由F值的大小来排因素主次，即A，D，E，B×C，B，A×B；由表1的Ⅰj，Ⅱj，Ⅲj一栏知因子A应选A1；D应选D1；E应选E1；但B×C，B，A×B则要综合考虑（因三者的F值差不多），由B×C看应是B3C1比B1C3稍强些，从B看也是B3比B1稍强，可是按A×B看A1B1比A1B3就要好得多些，综合起来，决定选B1C3；F应选F1更方便。

3.2 结果验证

筛选出来的最佳配方需要进行验证性实验，做进一步分析。即选用果胶0.1%，黄原胶0.05%，瓜儿豆胶0.15%，CMC0.4%，三聚甘油酯0.05%，三聚磷酸钠0.05%（均为质量分数）的实验配方进行观察实验。结果与1号实验的综合测评值相同，并且为最大值，但是采用A1B1C1D1E1F1配方做出来的果汁乳酸菌在口感上，风味上更加清爽单薄，收口很快。

观察过程中对果汁乳酸菌饮料的状态进行了图示分析。常温下3个月观察果汁乳酸菌的沉淀，脂肪，水析厚度，如图1～图3所示。

常温下3个月后沉淀厚度不超过1.5 mm；脂肪厚度小于0.6 mm；水析几乎无，稳定性较好。

3.3 分析及讨论

图1 常温3个月沉淀厚度

图2 常温3个月脂肪厚度

图3 常温3个月水析厚度

本研究主要针对乳酸菌饮料的蛋白质沉降、脂肪上浮、水析等质量问题采取了如下相应措施。

3.3.1 防止蛋白质沉降

本研究为了防止乳酸菌饮料的蛋白质沉降，延长货架期，采取了均质，添加不同的稳定剂、乳化剂，品质改良剂及调酸等措施。

（1）均质二次[3]。均质的主要目的是减小乳酸菌饮料中酪蛋白颗粒粒径，在酸性牛乳中酪蛋白以千万个胶束聚集成大颗粒存在，采用均质可以减小蛋白质粒径，以防止沉降的发生。

（2）稳定剂的使用。通过使用稳定剂来增加乳酸菌饮料分散介质的粘度，降低蛋白颗粒沉降速度，防止蛋白质沉淀的生成，从而提高乳酸菌饮料的稳定性。在溶液中稳定剂的使用产生粘度叠加效应，即混合溶液经过一定时间后，体系的粘度大于各组分粘度之和。

（3）乳化剂的使用[4]。乳酸菌饮料的生产过程中适当地使用些乳化剂。因为乳化剂能与蛋白质相互作用，起到乳化悬浮、分散稳定的作用形成悬浮液，防止蛋白颗粒聚集而增大颗粒直径，从而降低了蛋白颗粒的沉降速度，提高了该饮料的蛋白稳定性。

（4）品质改良剂的使用。在正常条件下乳与乳制品中的钙以结合状态存在。但是，在乳酸菌饮料的酸性条件下，钙离子呈游离状态，成为不稳定的因素。因此，使用品质改良剂的目的是螫合钙离子，防止蛋白沉淀的生成。

（5）调酸。使产品的pH值控制在4.20～4.30范围内，避开了酪蛋白的等电点pI=4.6，防止了酪蛋白在pI为4.6时因失去同性电荷斥力而聚集沉降。

3.3.2 防止脂肪上浮

本研究为了防止乳酸菌饮料出现脂肪上浮的质量问题，采取了均质和使用乳化剂等措施。

（1）均质。将脂肪球打碎，使均匀地分散在乳酸菌饮料的分散介质中，从而防止脂肪上浮的质量缺陷。

（2）乳化剂的使用。使用乳化剂能使乳脂肪较均匀地分散在分散介质--水中，形成稳定的乳化液。因为在乳酸菌饮料中使用的乳化剂属于o/w型，为此，本研究选用了HLB值不同的乳化剂混和使用，使其达到较好的乳化效果。

4 结论

通过反复实验确定，由实验结果得出果汁乳酸菌饮料的最佳配方：35%发酵乳、4%白糖、0.05%三聚甘油酯、0.1%的果胶、0.05%的黄原胶、0.15%瓜儿豆胶、0.4%CMC、0.05%三聚磷酸钠、1.7%浓缩苹果汁（均为质量分数），并用质量分数为5%～10%的柠檬酸溶液调节pH值至4.20～4.30。该果汁乳酸饮料风味爽口，稳定性较好。

[1] 谭天恩.化工原理[M].北京：化学工业出版社，1998：256-289.

[2] 韩于羹.应用数理统计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1989：237-272.

[3] 刘茂辉.乳饮料中悬浮粒子的稳定性技术的研究[J].中国乳品工业，1995（5）：225-227.

[4] 郑其良,钱志伟.斯托克斯定律在混浊型饮料中的应用[J].饮料工业，1998（1）：24-26.

Study on the stabily of fruit juice drink with lactic acid bacteria

DU Qing-dong
(College of Life Sciences,Linyi University,Linyi 276005，China)

By employing the orthogonal test,an optimized recipe was found to produce fruit juice drink with lactic acid bacteria.This drink was made of fresh milk with the strains of Lactobacillus bulgaricus(The ratio of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophillus is 1︰1)and the fruit juice by using food stabilizer,thickener,emulsifier,gelatinizer and quality improver,meanwhile the stability of the drink was studied in detail.

fruit juice;Lactic acid bacteria;stability;orthogonal test

TS252.54

A

1001-2230（2011）02-0062-03

2010-10-26

杜庆栋（1970-），男，硕士，从事食品化学与食品工程研究。