玉米汁饮料稳定剂的研究现状及进展

朱建宇，崔 皓，张 燕，钟 源，王宪青

（黑龙江八一农垦大学食品科学学院，黑龙江大庆 163319）

0 引言

我国是玉米种植大国，主要种植区分布在东北、华北及江淮等地。根据国家统计局的数据可知，2021 年我国玉米种植总面积为43 324.1 hm2，产量呈现逐年上涨的趋势[1]。玉米作为一种我国主要的粮食作物，含有丰富的维生素、膳食纤维、脂类物质，玉米还是类胡萝卜素生物强化的6 种主要作物之一[2-3]。此外，还含有丰富的钙、铁、镁、硒、胡萝卜素、尼克酸等[4-7]。并且玉米中的谷固醇，可以起到防止高血压、冠心病和细胞衰老。玉米中还含有公认的抗癌因子——谷胱甘肽，具有良好的抗癌作用[8-9]。玉米须提取物已被用作天然的降血糖药物[10]。玉米在工业生产中也起着重要作用。

近年来，玉米饮料的加工生产在已发展成为一种新兴产业[11-12]。玉米汁饮料的加工不但能够保留住充足的膳食纤维，而且具备清甜的玉米香气及食用方便等优点，赢得了许多消费者的推崇，成为玉米加工研究领域的一个亮点[7，13]。市面上所销售的玉米汁饮料大多数分为纯玉米汁饮料、复合型玉米汁饮料、发酵型玉米汁饮料。在不添加稳定剂情况下，玉米汁饮料会因为淀粉和蛋白质形成的悬浮液胶体的原因，在贮存运输容易出现沉淀、结块的现象，造成产品品质不佳。为了避免此类现象，玉米汁饮料在加工生产中会加入一定量的稳定剂，用来提高玉米汁饮料的稳定性状，改善其营养成分构成。因此，稳定剂的添加是玉米汁饮料生产加工中的一个重要环节。对玉米汁饮料中常见稳定剂的研究进行总结叙述，以期对未来玉米汁饮料中稳定剂添加的研究与发展提供一定的参考方向。

1 玉米汁饮料

1.1 玉米原汁饮料

玉米原汁饮料是指以玉米原汁为主要原料，通过加水、白砂糖或其他甜味物质、稳定剂所制成的饮料。有甜玉米汁饮料、糯玉米汁饮料等。马天贵[14]通过生产实践筛选出了合适的复合稳定剂，黄原胶和琼脂复合使用能达到较好的效果，添加量0.3%。马雪等人[15]通过单因素试验和正交试验对稳定剂进行筛选。结果表明，黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（Sodium carboxymethyl cellulose，CMC） 都有较大的影响；单因素试验结果表明，当添加剂添加量分别为黄原胶0.12%，海藻酸钠0.10%，羧甲基纤维素钠0.15%时饮料稳定性最佳；正交试验结果表明，复配稳定剂最佳添加量为黄原胶0.12%，海藻酸钠0.20%，羧甲基纤维素钠0.15%。吕满霞等人[16]经正交试验优化了甜玉米双酶酶解获取甜玉米汁的最佳工艺条件：以1∶4（g∶mL） 的料液比制备获得甜玉米汁，并以0.35%的添加量添加中温α - 淀粉酶在55 ℃的试验温度下液化25 min；以0.15%的糖化酶添加量，与55 ℃试验温度下糖化20 min。在此最佳工艺条件下制备的甜玉米汁饮料中可溶性固形物含量为3.90%。罗映英等人[17]通过正交试验筛选出甜玉米汁的最佳酶解条件为淀粉酶添加量0.05%，70 ℃温度下液化60 min 后糖化；0.10%的添加量添加糖化酶，60 ℃条件下糖化3 h 获得甜玉米原汁。在添加柠檬酸0.1%、白砂糖4.5%和氯化钠0.05%时，制得的甜玉米汁饮料具有最优品质。林美娟等人[18]经试验得出，海藻酸钠、瓜尔豆胶和刺槐豆胶对糯玉米汁的稳定效果较好。当黄原胶、刺槐豆胶配比为1∶4时，糯玉米汁体系最稳定。

1.2 复合型玉米汁饮料

复合型饮料可以同时具备多种原料中的营养元素与风味物质，使饮料具有独特的口味及丰富的营养[19]。李湘丽等人[20]在研究浑浊型玉米浆玉米须复合型饮料中进行了复合稳定剂的筛选试验，得到最佳配方为琼脂0.02%，黄原胶0.1%，CMC 0.15%，蔗糖酯0.1%。许丹妮等人[21]通过单因素试验得出玉米花生复合饮料中稳定剂CMC 的最佳添加用量为0.20%。林志荣等人[22]在玉米薏米复合饮料的稳定性研究中使用的最佳复配增稠剂比例为琼脂∶黄原胶∶海藻酸钠= 3∶2∶1，添加量为0.16%。赵万里等人[23]在研究玉米- 柚子复合型饮料时选择添加0.05%黄原胶作为稳定剂，制得了性质稳定的玉米复合型饮料。匡明等人[24]在研究甜玉米木瓜复合饮料时使用的最佳稳定剂为CMC-Na 和琼脂按1∶2，按照0.06%的添加量使用。

1.3 发酵型玉米汁饮料

发酵被广泛用于提高饮料的营养价值、消化率水平、保质期、功能特性、质地、味道和风味[25-29]。早在玛雅时期，发酵玉米饮料就已经作为仪式祭品使用[30]。在现代发酵型玉米汁一般是通过加入乳酸菌发酵制成无酒精饮料，分为澄清型发酵玉米汁饮料和浑浊型发酵玉米汁饮料。加纳人喜欢的饮料中最著名的“Asaana”就是一种由发酵玉米制成的加糖甜味饮料[31]。而墨西哥传统饮料“Pozol”是由发酵的氧化玉米面团制备而来[32-33]。稳定剂常被使用在浑浊型发酵玉米汁饮料中。任静波等人[34]在浑浊型玉米发酵饮料中采用了复配稳定剂：黄原胶、CMC ，并确定二者1∶1 的比例添加0.1%。顾宗珠[35]在甜玉米红枣发酵饮料的试验研究中，添加0.02%的瓜尔豆胶和0.1%的CMC 用来增加产品稳定性并且起到延长保质期的作用，同时研究发现添加0.25%的琼脂及黄原胶也可以起到相同的稳定作用。徐春丽[36]在鲜甜玉米、大豆乳酸发酵饮料的研究试验中通过多种稳定剂的筛选及试验确定了最适合此饮料添加的复合稳定剂的添加量为黄原胶0.14%，果胶0.12%，单甘酯0.02%。

2 玉米汁饮料中常用的稳定剂

2.1 稳定剂的研究现状

玉米汁饮料中常用的稳定剂有黄原胶、海藻多糖、羧甲基纤维素钠等。经过总结发现，在日常饮料开发试验中很少单一使用一种稳定剂，因为一种稳定剂在饮料中起到的稳定效果不是特别理想，所以通常是2 种及以上的稳定剂混合使用。

2.2 常用的稳定剂

2.2.1 黄原胶

黄原胶（Xanthan gum，XG） 是由野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为原料经发酵得到的多糖，可以看作是由“五糖重复单元”线性连接而成的一种天然阴离子多糖，为浅黄色至白色粉末[37-39]，易溶于水形成稳定性胶体，在饮料类产品中做增稠剂和稳定剂。王顺余等人[40]在浑浊型玉米汁饮料稳定剂研究中试验得到单一使用黄原胶可以使产品无沉淀，无絮凝，但与瓜尔胶和CMC 联合使用时，所制得的饮料综合品质更佳。多种多糖共同联用效果增强，表现出不同种类多糖之间具有良好的相容性[41]。黄原胶还具有耐酸、耐盐的特点，多在发酵型玉米汁饮料与果汁复合型玉米汁饮料中与其他稳定剂配合添加使用。常用作市售吞咽障碍食品增稠剂的主要成分[42]。孙彦君等人[43]在临床试验中发现黄原胶可以改善老年脑卒中后遗症产生的吞咽功能障碍，对病人神经功能恢复起到良好作用，临床效果好，安全性强。黄原胶具有良好的水溶性、流变性、稳定性，生物安全性好，可应用在石油开采、纺织、化妆用品等行业[37，44]。

2.2.2 海藻多糖

海藻多糖是从海藻中提取的一种天然活性多糖，琼脂、卡拉胶等都是属于红藻类多糖。由于地球上海藻资源十分丰富，制备工艺便捷，因此海藻多糖产量高，价格低廉。其具有的增强免疫力、抑制肿瘤、消炎、降血糖血脂等能力[45]，备受人们关注。加工成食品包材是藻类多糖是近些年来开发出的一种新型用途，利用其可降解性、无毒性、抗氧化能力,以及优良的成膜能力做成可食膜和涂料[46]。海藻多糖作为食品添加剂是利用其增稠、稳定、保水等性质。除食品、医药行业外，还多应用于化妆品、纺织等其他行业[47-48]，海藻多糖根据其来源可分为褐藻多糖、红藻多糖、蓝藻多糖、绿藻多糖等[49]。

（1） 琼胶。琼胶，又称琼脂（Agar） 是一种胶状生物聚合物，是从江蓠、石花菜等红藻类细胞壁中提取而来的生物多糖[50]。含有琼脂的复合多糖稳定剂，都是通过增大饮料的稠度及静电吸附原理来吸附大分子物质，从而达到饮料性质的稳定，并且还利用其凝胶特性，形成空间网状结构，来达到稳定的效果[51]。普通琼脂需要控制水温在85 ℃及以上开始溶解，降至34～43 ℃时开始凝固。并且不易被人体吸收，在加工利用时会受到一定的限制。李文强等人[52]在研究乳酸菌饮料中添加适合饮料体系的稳定剂- 琼脂低聚糖，琼脂水解聚合得到琼脂低聚糖，在琼脂原有的增加饮料稳定的性能外，还利于人体吸收。

（2） 卡拉胶。卡拉胶（Carrageenan，CAS），又称为角叉菜胶，是由红藻类中提取而来的天然硫酸酯基团多糖[53]。可根据硫酸基的含量及位置分为κ、λ、Ι、μ 等7 种类型，其中κ - 卡拉胶是最常见的一个类型[49]。前段时间某雪糕在高温下经久不化的新闻在网络上引发了人们的激烈讨论，其雪糕中添加卡拉胶也得到广泛关注。其实卡拉胶是在国际上允许使用的一种食品添加剂，可适量添加用于饮料稳定、肉品保水、酸奶凝固、雪糕和果冻的成型中。2018 年美国农业部市场服务局发布2018-06867 文件中明确表明：“卡拉胶等非农（非有机） 物质在加工产品中或加工产品上允许标记为‘有机’或‘用有机物质（特定成分或食品类别）’”[54]。并且摄入一定量卡拉胶后，可以促进胃肠道蠕动，帮助消化。卡拉胶在单独使用成胶时，凝胶中的水分容易析出，产品脆性大，导致产品质量不稳，不能满足产品需要，因此卡拉胶在实际生产应用时需要同其他稳定剂复配后才能满足产品所需的凝胶特性[53]。N P Minh等人[55]在研究影响嫩玉米饮料生产时添加0.6%的卡拉胶作稳定剂后，玉米饮料可维持12 个月产品质量不发生改变。吴芳英等人[56]在甜玉米、胡萝卜、甜橙复合饮料的研制时发现，单一使用卡拉胶会使饮品出现轻微沉淀。黄丽等人[57]在高压射流磨制备全谷物浓浆饮品试验中使用了复配稳定剂：卡拉胶0.03%，黄原胶0.08%，CMC 0.10%，单甘脂0.11%，蔗糖酯0.06%，总添加量为0.38%，所制得的谷物饮料在静置1 年后才出现轻微沉淀的现象。

（3） 海藻酸钠。海藻酸钠（Sodium alginate，SA），又称褐藻胶，是从海带或马尾藻等褐藻类植物中提取碘和甘露醇之后的副产物多糖[58]。为白色或淡黄色可溶于水的粉末，融水后形成高黏度胶体，多应用于食品行业作稳定剂、凝结剂等。有研究表明，甘露酸含量高的海藻酸盐具有免疫刺激活性，可能会引起免疫反应，然而通过葡萄固氮杆菌和假单胞菌生产的海藻酸钠可以降低免疫反应的发生[59-60]。张静等人[58]探讨了海藻酸钠及衍生物在生物医药行业的发展，认为今后仍需要继续深入研究海藻酸钠及衍生物的潜在功能和安全性。海藻酸钠近些年来还被加工成可食用膜，替代传统的塑料薄膜，从而解决了传统塑料薄膜不易降解的弊端。董宇豪等人[61]研究出的海藻酸钠- 鱼明胶复合可食膜不仅可以耐高强度拉伸，还表现出优秀的抑制金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌繁殖的特点。何凤林[62]在玉米南瓜复合饮料的研制中，海藻酸钠与其他稳定剂共同作用使饮料体系稳定，其配方为海藻酸钠∶CMC∶黄原胶= 1∶2∶2，添加量为0.25%，此时产品稳定性高，得到的综合感官评分最佳。

2.2.3 羧甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠（Sodium carboxymethyl cellulose，CMC），又称纤维素胶，是以天然纤维素为基础，通过一系列反应得到的纤维素醚类衍生物，其结构中具有羧甲基结构[63]。羧甲基纤维素钠常用作酸性饮料的稳定剂，在果蔬、谷物等饮料中添加，以防止饮料出现沉淀现象，可以维持饮料品质[64]。在酸乳饮料中羧甲基纤维素钠可以增加蛋白质粒子间的静电斥力，从而阻止饮料中的相分离[65-66]。在谷物饮料中羧甲基纤维素钠在饮料中与水形成的水胶体可以有效减少饮料中微小原料物的沉淀。韩晓娜等人[67]在玉米饮料稳定性研究时探讨了羧甲基纤维素钠单一使用及与海藻酸钠复配使用对饮料稳定性的影响，试验得出单一使用羧甲基纤维钠可以起到稳定效果，虽然结果不是十分理想，但是质量分数为0.1%海藻酸钠和0.05% CMC 复配使用时，玉米汁的稳定效果最好。

3 结语

如何在玉米汁饮料生产加工时避免沉淀分层，凝结成块现象的发生及保持玉米汁原有清香爽口的性质是目前玉米汁饮料加工中需要克服的难点。添加稳定剂已经是一种司空见惯的操作，在安全范围内使用稳定剂并不会对人体造成损害，当摄入过量时也会对人体代谢产生一定影响。随着人们对食品安全的认知加强，食品稳定剂也逐渐被消费者接受。复配稳定剂是现在玉米汁饮料生产加工时的第一选择，但复配稳定剂需要随着产品的种类、酸碱度等性质及时进行更改，对工业化生产造成一定的影响。同时，并不是所有的复配稳定剂都比单一稳定剂的效果好，只有恰当比例的复配稳定剂才会起到最佳效果，因此复配稳定剂的种类、添加比例、添加量等因素仍然是今后进行研究试验的一个重点，天然稳定剂的开发及应用也是未来饮料稳定剂行业的一个方向。