玉米饮料稳定剂的研究

朱建宇，罗 云，王宪青，崔 浩，陈妹杨，张 燕

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319）

玉米，一年生禾本科高大草本植物，原产于南美洲，后传至西班牙。玉米是广泛消费的谷物，主要用途包括食品、饲料、纤维和燃料，是除小麦和水稻外的主要栽培作物，占世界粮食总产量的70%以上[1-2]。于16 世纪引入我国[3-5]，是我国主要的农业作物之一，其含有淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等多种营养成分。此外，还含有丰富的钙、铁、镁、硒、维生素、胡萝卜素、不饱和脂肪酸等[6-9]。

在古代玛雅时期，人们会在举办仪式时饮用玉米制作的发酵饮料[10]。如今，玉米汁饮料多汁多糖、风味浓郁，消费者最能接受的是奶油色到浅黄色的玉米饮料[11]，为玉米加工提供了新的研究思路。甜玉米汁是一种营养健康的中性饮料，是类胡萝卜素饮料中首选的原型维A 的天然来源[12]，同时避免了以籽粒形式食用时，可能存在的果皮塞牙、咀嚼费力等缺点，给幼儿及老年消费者带来便利[13]，成为了一种新型保健饮料。但是，由于玉米中含有丰富的蛋白质、糖类、淀粉及膳食纤维等大分子物质，在生产加工过程中不仅需要尽可能地保留玉米本身的营养成分，还要解决玉米汁易发生的沉淀分层的问题[3]。为了改善此类问题，通过使用复配稳定剂，以海藻酸钠、魔芋胶、三聚磷酸钠3 种稳定剂配合用来达到使玉米汁饮料状态的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜玉米粒、白砂糖，购自当地市场；海藻酸钠，河南明瑞食品添加剂有限公司提供；魔芋胶，湖北强森魔芋科技有限公司提供；三聚磷酸钠，上海申光使用化学品有限公司提供；一水柠檬酸，河南明瑞食品添加剂有限公司提供。

1.2 仪器

HH-4 型数显恒温水浴锅，苏州威尔实验用品有限公司产品；SG2 型pH 计，梅特勒- 托利多仪器（上海） 有限公司产品；JJ-2B 型组织捣碎匀浆机，金坛市白塔新宝仪器厂产品；AR153CN 型电子天平，奥豪斯仪器（上海） 有限公司产品；Cence 湘仪L-240 型离心机Eppendorf 公司产品。

1.3 工艺流程

玉米加热预煮→打浆过滤→胶体磨→糊化→调配→高压均质→加热灭菌→成品。

2 操作要点

2.1 制浆

将玉米粒置于100 ℃的锅内蒸煮15 min。将煮好的玉米加入4 倍水后用组织粉碎机粉碎，用细纱布过滤2 次，得到滤液[14]。然后将滤液倒入胶体磨精磨5 min。

2.2 灭酶糊化

将玉米液放入保温罐中加热至85 ℃，煮制5 min，保温10 min，破坏氧化酶，有利于稳定色泽、改善组织和风味，使得饮料的口感更加醇厚[15]。

2.3 调配

将水、白砂糖、柠檬酸、玉米浆加入调配缸中进行调配。白砂糖需用温水融化过滤后添加，添加的质量分数为6%；柠檬酸调酸，用质量浓度为0.1 g/100 mL 柠檬酸溶液调节pH 值到5.3，高速剪切机以转速10 000 r/min 进行剪切，使溶液混合均匀、透亮均一，无浮粉[3]。分别加入不同质量分数的胶体（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%）。

2.4 均质

将混合液冷却至65 ℃，利用均质机进行高压均质（40 MPa）。

2.5 加热灭菌

将均质后的玉米饮料装入锥形瓶中（250 mL/瓶），加盖后杀菌（杀菌温度90 ℃，时间30 min） 后自然冷却。

3 分析方法

含甜玉米浆的饮料在食品悬浮液中产生大量可沉淀颗粒。水胶体是一种亲水聚合物，广泛应用于食品体系中，因为水胶体具有改变流变性能、提供黏度改性、形成凝胶结构或稳定悬浮颗粒等特性[16]。

3.1 检测指标及其方法

3.1.1 悬浮稳定性

取玉米汁饮料样品上清液10 mL，以转速4 500 r/min离心15 min，取上清液于波长550 nm 处测定离心前（A2） 和离心后（A1） 的吸光度（OD值），以蒸馏水作为空白，计算悬浮稳定性[17-18]，每个样品重复3 次试验。

3.1.2 离心沉淀率

将玉米饮料样品静置24 h，移取10 mL 成品于离心管中，准确称定样品质量（m2），以转速6 000 r/min离心30 min，弃去上清液，准确称量沉淀物质量（m1），每个样品进行3 次测定，离心沉淀率取平均值。离心沉淀率数值越小，说明饮料的稳定性越好[19-21]。

4 结果与分析

4.1 海藻酸钠对玉米饮料稳定性的影响

海藻酸钠添加量的确定见图1。

图1 海藻酸钠添加量的确定

由图1 所知，随着海藻酸钠添加量逐渐增加，玉米饮料的悬浮稳定性先上升后下降，离心沉淀率先下降后上升，在海藻酸钠添加量达到0.05%时，沉淀率达到最小值，悬浮稳定性达到最大值。海藻酸钠是一种亲水性聚合物，其分子具有微观的网状结构，能吸收大量水分，对水分子有很强的作用力，能够使胶体大分子分散在液相体系中，增加体系的黏稠度，但在饮料中用量过大时也会使饮料稳定性下降[22-24]。因此，海藻酸钠最佳添加量为0.05%。

4.2 魔芋胶对玉米饮料稳定性的影响

魔芋胶添加量的确定见图2。

图2 魔芋胶添加量的确定

由图2 可知，随着魔芋胶添加量的逐渐增加，玉米饮料的悬浮稳定性先上升后下降，离心沉淀率先下降后上升，当魔芋胶添加量为0.020%时，悬浮稳定性最高，离心沉淀率最低。魔芋胶是一种增稠剂，加入少量时能增加饮料的黏稠度，提高饮料的稳定性。在水中溶解时会很快地吸水溶胀，形成结块，所以添加量不宜过大[16]。因此，玉米饮料中魔芋胶最佳添加量为0.020%。

4.3 三聚磷酸钠对玉米饮料稳定性的影响

三聚磷酸钠添加量的确定见图3。

图3 三聚磷酸钠添加量的确定

由图3 可知，随着三聚磷酸钠添加量的增加，玉米饮料沉淀率先下降后上升，悬浮稳定性先上升后下降，当三聚磷酸钠添加量为0.11%时，离心沉淀率最小，悬浮稳定性最高，所以在此区间内三聚磷酸钠的最佳添加量为0.11%。当三聚磷酸钠添加量过多时，会与饮料中的蛋白质发生作用形成难溶物，使体系稳定性降低。因此，玉米饮料中三聚磷酸钠的最佳添加量为0.11%。

4.4 稳定剂的复配对玉米饮料稳定性的影响

由图1 ～图3 可知，当海藻酸钠添加量为0.05%，魔芋胶添加量为0.02%，三聚磷酸钠添加量为0.11%时，均可使玉米饮料有效的保持稳定性，但是1 周后会在不同程度上出现分层现象。所以需要将这些单一的稳定剂进行复配，从而进一步提高玉米饮料的稳定性。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，只有恰当比例的复配稳定剂才会达到最佳效果，首先选用L9（34）正交试验表对试验进行设计，以离心沉淀率和悬浮稳定性作为指标来评价效果，确定出最优的组合。

L9（34）正交试验因素与水平设计见表1，正交试验结果分析见表2，沉淀率方差分析见表3，悬浮稳定性方差分析见表4。

表1 L（934）正交试验因素与水平设计/ %

表2 正交试验结果分析

表3 沉淀率方差分析

表4 悬浮稳定性方差分析

由表2 可知，极差RA=0.024、RB=0.025、RC=0.002，各因素对沉淀率的影响主次顺序为B＞A＞C，最优组合为A2B2C3。由表3 可知，因素A、B、C对玉米饮料离心沉淀率的影响均未达到显著水平。

由表2 和4 可知，各因素对悬浮稳定性的影响主次顺序为B＞A＞C，最优组合为A2B3C3。A、B对玉米饮料悬浮稳定性的达到了显著水平，而C未达到显著水平。

将正交试验2 个指标所得的最佳因素水平组合进行试验验证，测得A2B2C2组的离心沉淀率为0.167%，悬浮稳定性为0.874%；A2B3C3组合的离心沉淀率为0.152%，悬浮稳定性为0.936%，效果最好。因此，选择海藻酸钠添加量0.05%，魔芋胶添加量0.025%，三聚磷酸钠添加量0.12%能有效保持玉米饮料的稳定性。

5 结论

通过试验综合得出，选择海藻酸钠添加量0.05%，魔芋胶添加量0.025%，三聚磷酸钠添加量0.12%能有效保持玉米饮料的稳定性。