中性液态乳稳定剂应用进展

刘晶，贺保平，樊启程，巴根纳

内蒙古伊利实业集团股份有限公司 液态奶事业部研发部（呼和浩特 010110）

食品添加剂在我国的使用已具有较长的历史，我国自20世纪90年代年以来便开始颁布相关国家标准来规范食品添加剂的使用。稳定剂作为一种食品添加剂，具有保持食品质地、形态的作用，因此在中性液态乳加工过程被广泛使用，并且积累了较多的学术研究成果。文章以结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、黄原胶和微晶纤维素五类中性液态乳中较为常用的稳定剂为切入点，分别介绍各稳定剂的凝胶机理及最新研究进展，并总结讨论未来稳定剂的发展方向。

1 结冷胶

1.1 结冷胶简介与凝胶机理

结冷胶是由鞘脂单胞菌发酵得到的一种聚阴离子多糖，分子呈螺旋结构，可分为高酰基结冷胶与低酰基结冷胶。中性液态乳产品中应用较多的为高酰基结冷胶，具有维持蛋白稳定性的特点[1]。高酰基结冷胶通过加热水可使分子呈无规则卷曲状态，随着体系温度降低，结冷胶分子逐渐形成双螺旋结构，同时在分子间作用力的作用下聚集形成交联的凝胶状态，最后通过一定压力的均质处理将交联的凝胶状态均匀地分布在体系内，形成交联体凝胶，最终起到悬浮固形物、增稠的作用[2]。

1.2 结冷胶的应用进展

结冷胶常用于悬浮体系中的颗粒物，如乳矿物盐、可可粉等。当结冷胶与钙离子结合后，可以增强其悬浮性。潘蕾等[3]在奇亚籽蛋白饮料悬浮稳定性的研究中，证明添加乳酸钙可辅助增强结冷胶悬浮奇亚籽的能力，当结冷胶浓度为定值时，在一定范围内增加钙离子浓度可以增加结冷胶的悬浮性。最终该奇亚籽蛋白饮料的最佳稳定配方为结冷胶添加0.045%，乳酸钙添加0.04%。类似的研究也可证实结冷胶更适合作为高钙体系的稳定剂。王辉[4]研究了在高钙牛奶体系中结冷胶、卡拉胶、微晶纤维素等不同稳定体系下产品的质构情况，结果表明在高蛋白、高脂肪、高钙体系中，卡拉胶和微晶纤维素单独或复配使用作用效果均不佳，单独添加0.025%~0.027%的结冷胶稳定体系效果最佳。结冷胶稳定剂不仅对含钙体系具有良好的稳定性，其搭配不同稳定剂组成的复配稳定体系也被证实对其他液态乳饮品具有良好的稳定效果。薛玉清等[5]在结冷胶与卡拉胶复配稳定体系的研究中发现，结冷胶对可可奶体系稳定有主导作用，当结冷胶与卡拉胶添加量均为0.025%时，是可可奶稳定体系的最佳方案。

2 卡拉胶

2.1 卡拉胶简介与凝胶机理

卡拉胶是从红藻纲植物中提取的一种大分子多糖，主要由半乳糖硫酸酯钾、镁、钠和钙以及3.6-脱水半乳糖共聚物组成[6]。卡拉胶既可和自己形成双螺旋结构进而形成凝胶，也可以和体系中的蛋白等带电体相互作用，因此对酪蛋白的稳定能力较强。目前商业上最常用的卡拉胶多糖有三种，分别为ι（Iota）型、κ（Kappa）型和λ（Lambda）型，其中κ型和ι型卡拉胶是一种热可逆性凝胶，加热可溶解成溶液，冷却至特定温度后可固化形成水凝胶。而λ型卡拉胶无法形成凝胶，在食品添加剂中更多用于食品增稠剂[7]。

2.2 卡拉胶的应用进展

卡拉胶常用于悬浮中性液态乳体系中的固体颗粒，稳定体系研究方向多为复配稳定体系。郭慧青[8]在黑糖姜汁乳饮料的配方及稳定性研究中发现，当卡拉胶、黄原胶、蔗糖酯和单甘酯（1∶1）混合物以0.15%∶0.15%∶0.05%比例制成的复配稳定体系对黑糖姜汁乳饮料具有良好的稳定作用。马永轩等[9]在花生牛奶稳定剂配方研制中，通过单因子试验对蒸馏单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、卡拉胶、微晶纤维素、黄原胶和海藻酸钠进行稳定效果测试，得出卡拉胶、黄原胶、蒸馏单硬脂酸甘油酯是稳定效果的显著影响因素，随即对上述三种稳定成分进行试验设计，通过响应优化器和回归分析确认最佳稳定剂配方，最终在卡拉胶添加量0.13%、黄原胶添加量0.09%、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.09%的稳定剂配方下，实测产品沉淀率为4.98%，在所有稳定体系中沉淀率最低。朱力杰等[10]在高蛋白花生露稳定性的研究中确认了花生蛋白粉含量为6.05%，蛋白质含量为7.12%的花生饮品最佳稳定体系。通过回归分析与响应曲面分析确认当黄原胶添加量为0.04%，卡拉胶添加量为0.05%，蔗糖酯的添加量为0.12%时，高蛋白花生露的沉淀率为1.13%，在所有稳定体系中沉淀率最低。

3 海藻酸钠

3.1 海藻酸钠简介与凝胶机理

海藻酸钠是一种以海藻、海带为原料提取制成的链锁状水溶性高分子多糖聚合物。在除镁离子外的多价阳离子存在的条件下反应生成交联键，形成热不可逆凝胶[11]。海藻酸钠的凝胶性具有可调性，可通过改变阳离子浓度、氢离子浓度、多糖浓度等方式对其质构进行调控[12]。

3.2 海藻酸钠的应用进展

海藻酸钠具有良好的稳定性，可防止体系中粉末沉淀[13]。黄华平[14]在海藻酸钠对花生乳稳定性影响的研究中发现，海藻酸钠的增稠能力随其分子量的增加而增加，花生乳中沉淀随海藻酸钠分子量的增加而降低。此外，海藻酸钠与其他稳定剂组成复配稳定体系也被广泛研究。李安琪[12]在海藻酸钠与结冷胶复合体系的研究中发现：海藻酸钠与结冷胶的凝胶化程度与时间、温度有关，且海藻酸钠与钙离子的结合能力强于结冷胶；在海藻酸钠与酪蛋白复合凝胶体系研究中发现海藻酸钠和酪蛋白复合体系在低于酪蛋白等电点时会发生静电吸引，因此在体系pH 3.2的条件下可以观察到明显的团聚物；在海藻酸钠乳液凝胶体系的研究中发现，当油相分数为5%~30%，氯化钙添加量在0.05%~0.15%（w/v）范围内时，凝胶体系呈现较好的稳定性和触变性。杨旭等[15]在黑米黑豆芝麻乳饮料的研究过程中利用正交试验研究了黄原胶、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠对体系稳定性的影响，最终确认当海藻酸钠、黄原胶、羟甲基纤维素钠添加量均为0.07%时，产品的口感与稳定性最佳。

4 黄原胶

4.1 黄原胶简介与凝胶机理

黄原胶是黄单胞菌分泌的一种水溶性多糖，是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡糖糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的五糖重复单元分子结构。黄原胶溶于水后通过分子间作用力形成交联网络，具有优秀的悬浮能力[16]。

4.2 黄原胶的应用进展

黄原胶由于特殊的分子结构致使其同时具备优异的稳定、增稠性能，可作为中性液态乳稳定剂单独使用。张莹丽等[17]在花生枸杞奶的配方工艺研究中通过单因子试验发现体系黏稠度随黄原胶的添加比例增加而增加的规律。随后通过正交实验确定了花生枸杞奶的最佳配方：枸杞汁与花生汁的体积比为20∶80，牛奶的添加量为55 mL，黄原胶的添加量为0.04%，白砂糖的添加量为6 g。另外，由于黄原胶与其他种类的亲水性胶体复配后会呈现协同效应，因此也会与其他稳定剂复配使用。郝娟等[18]在黑芝麻碎米谷物乳乳化稳定剂的筛选及配比优化研究中通过单因子试验确认蔗糖脂肪酸酯、黄原胶和微晶纤维素对黑芝麻碎米谷物体系存在显著的稳定性影响，并通过正交试验最终确认稳定剂的最佳配方：蔗糖脂肪酸酯0.07%、黄原胶0.09%和微晶纤维素0.13%。

5 微晶纤维素

5.1 微晶纤维素简介与凝胶机理

微晶纤维素是由纤维素水解得到的可自由流动的棒状结晶聚合物[19-20]。当微晶纤维素溶液受到剪切力时，棒状纤维素结晶按受力方向排列，溶液稠度降低；当停止外力作用后，棒状结晶会与水分子结合成具有取向性的氢键形成网状结构，致使溶液稠度增加[21-22]，可防止体系中不溶性颗粒的沉降以及脂质粒的重聚。

5.2 微晶纤维素的应用进展

微晶纤维素在乳制品中无法和乳蛋白发生缔合，而结冷胶、卡拉胶等稳定剂具有稳定酪蛋白胶束的作用。因此在中性液态乳饮品中微晶纤维素和卡拉胶、结冷胶等复配使用稳定效果更好[23]。于鹏[24]在颗粒型燕麦牛乳饮品配方研究中探究了颗粒型燕麦乳的稳定剂配方，通过正交试验设计最佳稳定剂配方：微晶纤维素添加量0.20%、羧甲基纤维素钠添加量0.020%、结冷胶添加量0.04%、卡拉胶添加量0.020%。王瑞云等[25]在新式茶饮乳基底产品的研制过程中，经正交试验测试添加0.9%复配稳定剂的产品（其中复配稳定剂配方中结冷胶含0.05%，磷脂含0.5%，微晶纤维素含1%），此时产品无脂肪上浮、分层、沉淀现象，稳定性较好。

6 结语与展望

文章介绍的5种稳定剂，均是在溶液中形成了特殊的分子聚集态结构，进而展现出良好的稳定性。其中，结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、黄原胶属于多糖，因此在凝胶机理上存在相似之处，但由于分子结构存在差异，上述4种稳定剂的适用场景也略有不同。而微晶纤维素属于棒状结晶聚合物，其稳定能力受棒状结构的取向性排列所影响，因此其流变性与结冷胶等存在明显差异。综合近年来各稳定剂的研究成果不难看出，使用单一品类稳定剂往往不再满足逐渐多元化的乳制品体系的稳定要求，多种稳定剂形成的复配稳定体系研究逐渐成为主流研究方向，同时复配稳定剂的配方研究也逐渐趋于科学化、数据化。