几种关键工艺条件对芒果水牛酸乳稳定性及其结构特性影响的研究

陈文硕，薛一伟，李冠霖，李全阳

(广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004)

水牛乳营养价值相当于黑白花牛奶的2倍以上［1］，利用水牛乳开发搅拌型果汁发酵酸乳，对丰富我国南方乳品市场具有一定的价值，但在实际生产中，由于加工时外力破乳搅拌使酸乳的凝胶状态破坏，加之果汁具有较高的酸度，常使酸乳出现分层及乳清析出现象，影响产品的质量。有关酸乳稳定性的研究，邵红等人做了搅拌型酸乳稳定剂改良方面的探讨［2］。王微等人［3］研究了几种增稠剂对凝固型酸乳质地及微观结构的影响。张富新［4］探索了搅拌型苹果酸乳的稳定性。Syrbe等人［5］研究了乳蛋白和食品胶之间的相互作用。De Kruif C G等人［6］对蛋白质凝聚和阴离子多糖的关系进行了研究。从国内外学者的研究成果来看，对水牛酸乳稳定性或者从其微观结构角度对水牛酸乳稳定性规律进行探索的研究目前还鲜有报道。本文以从微观结构角度对水牛酸乳稳定性规律进行探索，对水牛酸乳，运用zeta电位、黏度、持水力测定分析工艺条件对水牛酸乳稳定性及结构方面的影响作用，开展此方面的研究，试图为水牛酸乳制品的开发提供一些理论依据，填补水牛酸乳稳定性机理领域研究的空白。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

水牛奶、芒果、砂糖 广西南宁。

NDJ-8S数字显示黏度计、TDZ4-低速自动平衡离心机 上海精密科学有限公司;BME100S高均质乳化机 启东市长江机电有限公司;LCT超净化工作台 济南绿之洁科技有限公司;JT3101N电子天平

上海精天电子仪器有限公司;DNP-9082-BS-III电热恒温培养箱 上海新苗医疗器械制造有限公司;LSPOP-6台式激光粒度分析仪 欧美克科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 水牛酸乳制作工艺 原料奶→混合调配(砂糖、稳定剂)→预热(65～70℃)→乳化均质→杀菌(95℃，5min)→冷却(45℃)→接种→发酵(42℃)→冷藏后熟(4℃，12～24h)→添加芒果酱→搅拌均匀→灌装→冷藏(4℃，12h)→成品

1.2.2 样品黏度的测定 通过NDJ-8S型数显黏度计测定，选用4号转子在4℃下，转速为6r/min的旋转速率下，测定3min，每15s取值一次，每个样品做两个试样，结果为算术平均值［7］。

1.2.3 持水力(WHC)的测定 在10℃下，取15g酸乳样品于离心管中离心，每个样品取2个平行。离心转速3000r/min，30min，然后除去上清液，使离心管倒置在吸水纸上10min，准确称取沉淀物质量［8］。其计算公式为:

1.2.4 zeta电位测定方法 于室温下将样品用分散剂稀释一定倍数，然后将稀释液装入专用的样品室中，放入电位仪中进行测量，平行测量三次并记录数值，得到平均值即为zeta电位值［10］。

1.2.5 稳定剂添加量对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响作用实验 制作分别添加单一稳定剂羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸二醇酯(PGA)及PGA与CMC复配稳定剂的酸乳样品，3种稳定剂的添加量为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%，测定每个酸乳样品的WHC、黏度、粒径、zeta电位，分析3种不同稳定剂添加量对样品稳定性及结构影响，其中WHC、黏度均要分别测定样品储藏1、3、7d它们的变化情况。

1.2.6 发酵酸度对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响作用实验 制作分别添加单一稳定剂CMC、PGA及PGA与CMC复配稳定剂的酸乳样品，3种稳定剂的添加量为0.05%～0.25%，使其发酵终点酸度分别达到p H3.6～4.4(以0.2为间隔)，测定每个酸乳样品的WHC、黏度、zeta电位，分析其对样品稳定性及结构的影响。

1.2.7 均质压力对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响作用实验 制作分别添加单一稳定剂CMC、PGA及PGA与CMC复配稳定剂的酸乳样品，3种稳定剂的添加量为0.05%～0.25%，在每个浓度下均质压力达到 5、10、15、20、25MPa，分别测定每个酸乳样品的WHC、黏度、zeta电位，分析其对样品稳定性及结构的影响。

2 结果与分析

2.1 稳定剂对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响

2.1.1 稳定剂对芒果水牛酸乳持水力(WHC)的影响

分别添加CMC、PGA和CMC与PGA复配稳定剂(1∶1)，浓度为0.05%～0.25%，测定放置 1、3、7d 后的水牛酸乳的WHC变化分别如图1所示。

图1 3种稳定剂添加量对酸乳的WHC的影响Fig.1 The effect of 3 stabilizers content on the WHCof buffalo yogurt

WHC值随着稳定剂的浓度的增加而增大，当3种稳定剂浓度达到0.15%时，水牛酸乳样品的WHC值达到最大，之后样品的WHC值随浓度的增长而不同程度降低，放置7d后，样品的WHC值略有下降，体系仍较为稳定，认为0.15%是此3种稳定剂添加的一个临界浓度，在此浓度下，水牛酸乳样品稳定性较好。

2.1.2 稳定剂对芒果水牛酸乳黏度的影响 添加3种稳定剂的水牛酸乳样品的黏度值如图2所示。

随着稳定剂添加量的加大均有不同程度的增加，酸乳黏度的增加可以减缓酪蛋白胶粒的沉淀，对酸乳的稳定性的提高起到一定的作用。但酸乳黏度在稳定剂添加量达到0.15%，黏度加大的情况下其WHC值反倒出现下降趋势，表明黏度对于水牛酸乳的稳定性不起主要作用。

2.1.3 稳定剂对芒果水牛酸乳zeta电位的影响 随着稳定剂添加量的增大，水牛酸乳体系的ζ-电位变化趋势如图3所示。

酪蛋白胶粒表面吸附量随着稳定剂添加量的增加而增多，胶粒表面所带的负电荷增多，zeta电位减小。在相同的添加量下，CMC酸乳样品的zeta电位要高于PGA样品的zeta电位，这是由稳定剂本身所带电荷的差异性引起的。随着酪蛋白胶粒表面吸附量的增大，所形成复合大分子间斥力加大，从而有效的抑制了酪蛋白的聚集沉淀，增强了体系的稳定性。当酪蛋白胶粒表面吸附的稳定剂达到一定值时，胶粒表面与体系中未吸附的稳定剂之间会产生较强的静电排斥作用，从而限制了稳定剂的进一步吸附，因此体系的稳定性不会进一步增强，甚至还略有减弱。

图2 3种稳定剂添加量对酸乳黏度的影响Fig.2 The effect of 3 stabilizers content on the viscosity of bufflo yogurt

图3 稳定剂添加量对酸乳ζ-电位的影响Fig.3 The effect of 3 stabilizers content on theζ-potential of buffalo yogurt

2.2 发酵酸度对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响

2.2.1 pH对芒果水牛酸乳持水力(WHC)的影响添加3种稳定剂，添加量为0.05%～0.25%，测定水牛酸乳样品的WHC值变化如图4所示。

添加3种不同稳定剂的酸乳样品的WHC随着pH的增加而呈增长趋势，表明较低的发酵酸度有助于体系的稳定性。当稳定剂的添加量为0.15%时，酸乳样品的WHC达到最大，体系稳定性最高。

2.2.2 pH对芒果水牛酸乳黏度的影响 添加3种不

图4 pH对水牛酸乳WHC的影响Fig.4 Effect of pH on the WHCof buffalo yogurt

图5 pH对水牛酸乳黏度的影响Fig.5 Effect of pH on the viscosity of buffalo yogurt

体系黏度随着p H的升高而增大。稳定剂的添加量越高，体系黏度受p H的影响就越大，表明稳定剂对于体系黏度的增大起主要作用。

2.2.3 pH对芒果水牛酸乳zeta电位的影响 添加3种不同添加量稳定剂的酸乳在不同pH下的ζ-电位如图6所示。

图6 pH对水牛酸乳ζ-电位的影响Fig.6 Effect of pH on theζ-potential of buffllo yourt

添加稳定剂的酸乳体系的ζ-电位值为负，随着pH的减小，体系的ζ-电位值也不断增大。H+浓度增加，使一部分带负电的阴离子稳定剂从酪蛋白胶体上解吸出来，降低了体系的稳定性。

2.3 均质压力对芒果水牛酸乳的稳定性及其结构影响

2.3.1 均质压力对芒果水牛酸乳持水力(WHC)及粒径的影响 添加3种不同添加量稳定剂的酸乳在不同均质压力下的WHC变化情况如图7所示。

均质压力增大，酸乳WHC值呈增大趋势。根据Stokes公式［12］，体系的沉降速率与胶粒的半径平方成正比，酪蛋白胶粒随均质压力的加大而变小，体系沉降速率减小，即稳定性提高。稳定剂添加量0.05%和0.1%体系中，当均质压力超过15MPa后，WHC值反而下降。这是由于酪蛋白胶粒粒径减小，比表面积增大，需要吸附更多的稳定剂来使体系稳定，如若稳定剂量不足，则无法包埋酪蛋白，胶粒聚集，体系稳定性则会变差。

2.3.2 均质压力对芒果水牛酸乳黏度的影响 添加3种不同添加量稳定剂的酸乳在不同均质压力下的黏度变化情况如图8所示。

图7 均质压力对水牛酸乳WHC影响Fig.7 Effect of homogenization pressure on the WHCof buffllo yourt

图8 均质压力对水牛酸乳黏度的影响Fig.8 Effect of homogenization pressure on the viscosity of buffalo yogurt

均质压力越大，体系黏度呈下降趋势，这可以反映出稳定剂在均质作用下发生了一定程度的降解或是解交联，链长减小或分子链间的相互作用减弱。另外，稳定剂添加量越大的体系其黏度受均质压力影响越大。

2.3.3 均质压力对芒果水牛酸乳zeta电位的影响添加3种不同添加量稳定剂的酸乳在不同均质压力下的ζ-电位变化情况如图9所示。

图9 均质压力对水牛酸乳电位的影响Fig.9 Effect of homogenization pressure on theζ-potential of buffllo yourt

随着均质压力的增加，体系ζ-电位呈增加的趋势，原因还是由于均质压力越大，酪蛋白胶粒就越小，带正电的酪蛋白胶粒数量也相应增加，因而表现为ζ-电位的增加。

3 结论

WHC值随着稳定剂添加量的增加而增大，黏度有不同程度的增加，当3种稳定剂浓度达到0.15%时，水牛酸乳样品的WHC值达到最大，黏度开始有所增大，之后样品的WHC值随浓度的增长而不同程度降低，放置7d后，体系仍稳定。表明黏度与水牛酸乳的稳定性没有直接的对应关系。酪蛋白胶粒表面吸附量随着稳定剂添加量的增加而增多，胶粒表面所带的负电荷增多，zeta电位减小。随着酪蛋白胶粒表面吸附量的增大，有效的抑制了酪蛋白的聚集沉淀，增强了体系的稳定性。添加3种不同稳定剂的酸乳样品WHC、黏度随着p H的降低而降低。稳定剂的添加量越高，体系黏度受p H的影响越大，表明稳定剂对于体系黏度的增加具有直接的相关关系。伴随着样品均质压力的增加，酸乳WHC值呈增大趋势。稳定剂添加量0.05%和0.1%的体系中，均质压力超过15MPa后，WHC值反而下降。样品的均质压力增加，体系的黏度呈下降趋势，但幅度很小。而体系的ζ-电位呈增加的趋势。

［1］王雷，丁春华，栾爽艳.我国水牛奶业的发展现状与开发前景［J］.中国奶牛，2008(4):8-10.

［2］邵红，华旭，李艳君.搅拌型酸奶稳定剂的改良研究［J］.中国乳品工业，2002(4):10-11.

［3］王微，赵新淮.几种凝固型酸乳质地及微观结构的影响［J］.食品工业科技，2007，28(8):201-205.

［4］张富新.搅拌型苹果酸奶稳定性的研究［J］.工艺技术，2002，23(8):43-44.

［5］Syrbe A，Bauer W K，Klostermeyer H.Polymer science concepts in dairy systemsan overview of milk protein and food hydrocolloid interaction［J］.International Dairy Journal，1998(8):179-193.

［6］De Kruif CG，Weinbreck F de，Vries R.Complex coacervation of proteins and anionic polysaccharides［J］.Curent Opinion in Colloid ＆ Interface Science，2004，9(5):340-349.

［7］石月锋，杨海燕.凝固型酸奶在储存过程中的特性研究［J］.新疆农业大学学报，2009，32(5):72-74.

［8］李全阳，夏文水.市场流行搅拌型酸奶流变学特性的初步研究［J］.食品工业科技，2003，24(5):43-47.

［9］Skelte G Anemaub，Henning Klostermeyer.ζ-Potentials of casein micelles from reconstituted skin milk heated at 120℃［J］.Dairy Journal，1996，6:673-687.

［10］Wade T，Beattie J K，Rowlands W N，et al.Electroacoustic determination of size and zeta potential of casein micelles in skim milk［J］.Journal of Dairy Research，1996，63(3):387-404.

［11］特伦斯·克斯格雷夫.胶体科学原理、方法与应用［M］.北京:化学工业出版社，2008:34-38.