复合增稠剂对凝固型原味酸奶质地及微观结构的影响

赵新淮，王 微

（乳品科学教育部重点实验室，东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

食品增稠剂是一类能改善食品物理特性、提高食品黏稠度或改变食品凝胶特性的食品添加剂，常见的食品增稠剂主要有果胶、明胶、海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶、槐豆胶、羧甲基纤维素、变性淀粉等。在酸奶中使用增稠剂，可以防止或改善酸奶产品常常出现的黏稠度低、组织状态粗糙、乳清析出等不良现象。但不同增稠剂的性能不同，在改善酸奶品质方面存在一定的差异，单纯使用某种增稠剂往往不能完全达到预期目的，如果对增稠剂进行适当的组合、复配，可能会产生一定的协同效应，从而避免单一增稠剂添加量过大而导致的酸奶质地、风味、口感等负面影响[1]。由于增稠剂的复配可以产生不同于单一增稠剂的性质[2]，因此复合增稠剂在酸奶的生产中得到了很好的应用[3]。

近年来国内对食品微观结构研究逐渐兴起，利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜等仪器设备，可以对食品的微观结构进行分析，以此来揭示食品的质地特征与微观结构之间存在的内在联系，从中可以获得许多有价值的结论。为此，本研究利用扫描电子显微镜和质构仪，研究食品增稠剂组合卡拉胶与槐豆胶、果胶与海藻酸钠、明胶与果胶复配后在凝固型原味酸奶中的应用效果，为复配增稠剂在原味酸奶中的应用提供初步的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜全脂牛乳来自本地奶牛养殖厂。脱脂乳粉购自黑龙江龙丹乳业。所用的直投式发酵剂为法国罗地亚公司产品，由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合而成。食糖、各种增稠剂等购自食品添加剂商店。其他所用化学试剂为分析纯。

主要仪器和设备：TA.XT PLUS质构仪（美国TA公司）；GYB40-10S高压均质机（上海华东高压均质机厂）；ES-2030型冷冻干燥仪（日本日立公司）；E-1010型离子溅射仪（日本日立公司）；S-3400N型扫描电子显微镜（日本日立公司）。

1.2 方法

1.2.1 凝固型原味酸奶的制备

取新鲜全脂牛乳预热至55℃，添加脱脂乳粉使总乳固形物含量达12.4%～13.0%（W/W）。添加食糖与增稠剂的混合物，充分搅拌至溶解，然后均质处理（20 MPa）、90℃杀菌5 min；冷却到42～43℃，按照使用说明接种发酵剂，分装后于42℃发酵4～5 h；酸奶样品放入4℃冰箱保存，2 d后进行分析。

1.2.2 质地分析

选用A/BE探头、直径为35 mm的压力盘。测定参数设置：下降速度与测试速度为1.0 mm·s-1，提升速度为10.0 mm·s-1，测试深度30.0 mm，记录探入过程中所需的应力。探入过程中的最大峰值为硬度，探头回缩过程中的负峰值为内聚性，曲线的负值区域代表黏度。每个样品重复测定4次。

1.2.3 保水性测定

测定酸奶保水性时，吸取5 mL、4℃的样品放入刻度离心管中，以4 000 r·min-1的速度离心20 min，1 min之后读数。酸奶的乳清析出率用离心后乳清体积的百分数表示[4]。

1.2.4 酸奶微观结构的分析

挑取酸奶中心的凝块，于4℃温度条件下固定在2.5%（W/W）的戊二醛溶液中3 h以上；用pH 7.2的磷酸缓冲液清洗2次，每次10 min；样品在液氮中迅速冷冻，然后捶击使之自然断裂；分别用50%、70%、90%、100%（V/V）乙醇梯度脱水，每次10 min；用叔丁醇置换乙醇，然后利用叔丁醇进行冷冻干燥，最后采用离子溅射方法镀金[5]。通过扫描电子显微镜对制备好的样品进行分析、观察，得到相应的扫描电子显微镜照片。

2 结果与分析

2.1 增稠剂的复配与凝固型酸奶的质地变化

2.1.1 增稠剂复配比例与酸奶黏度、乳清析出率对酸奶品质的影响

将选定的增稠剂进行组合，并按一定比例依次复配后应用于原味酸奶的制作，然后对酸奶样品进行黏度和保水性的分析，确定增稠剂组合的复配比例对酸奶品质的影响作用，结果见图1～3。按一定比例将卡拉胶与槐豆胶、果胶与海藻酸钠复配组合，其比例为1：9～9：1，在酸奶样品中的最终添加量为0.1%（W/W），酸奶样品的黏度和乳清析出率均随复配比例的变化而发生变化。酸奶样品的黏度随增稠剂复配比例的增大表现为先增加后减小，而乳清析出率则随复配比例的增大表现为先减小后增大。这两组增稠剂复配组合对凝固型酸奶样品的质地、乳清析出率存在一个最佳的复配比例，分别为：卡拉胶与槐豆胶的复配比例为4：6，果胶与海藻酸钠的复配比例为5：5。在这两个比例下，两种增稠剂组合使得酸奶样品具有较高的黏度和最低的乳清析出率。而明胶与果胶的复配组合应用于酸奶样品后，酸奶样品的黏度和乳清析出率出现不规则的变化，尤其是乳清析出率的变化；但是整体分析来看，明胶与果胶的复配比例为2：8时效果较好。

2.1.2 复配增稠剂组合对酸奶质地的影响

在优选出的增稠剂组合、复配比例下，将其在两个不同水平下添加应用于凝固型原味酸奶，分析、比较添加不同增稠剂组合对酸奶样品的质地影响，与不添加增稠剂的酸奶对照样进行比较，比较结果如表1所示。

可以看出，将卡拉胶与槐豆胶按4：6的复配使用于凝固型原味酸奶，与酸奶对照样相比，对酸奶样品的质地产生显著的改善作用，尤其是乳清析出率降低了30%或73%，两种增稠剂表现出明显的协同增效作用；原因可能在于二者的化学结构具有一定的互补性。槐豆胶是以甘露糖为主链的半乳甘露聚糖，平均每相隔四个毗连的甘露糖残基键就有一个半乳糖残基支链，但半乳糖单位的分布非常不规则，使得一些甘露糖残基上带有较多的半乳糖支链，而另一些片段上则没有支链；卡拉胶的双螺旋结构则可与这段较长的未取代的甘露糖残基相结合，产生附加的交联以增强其凝胶强度[6]。因此卡拉胶与槐豆胶之间的作用有效的抑制酸奶样品的脱水收缩，添加卡拉胶与槐豆胶复合增稠剂的凝固型原味酸奶样品表现出良好的质地特性。不过，总体上看卡拉胶与槐豆胶复合增稠剂添加量为0.1%时的应用效果，优于添加量为0.15%的应用效果。

图1 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）与卡拉胶与槐豆胶（总浓度0.1%，W/W）复配比例的关系Fig.1 Effects of ratios of carrageenan to carob gum on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

图2 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）随果胶与海藻酸钠（总浓度0.1%，W/W）复配比例的关系Fig.2 Effects of ratios of pectin to alginate on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

图3 酸奶的黏度（a）和乳清析出率（b）随明胶与果胶（总浓度0.1%，W/W）复配比例的关系Fig.3 Effects of ratios of gelatin to pectin on the viscosity(a)and whey separation(b)of set-plain yoghurt at fixed addition level of 0.1%(W/W)

表1 复合增稠剂对凝固型酸奶样品质地的影响Table1 Effects of combined thickeners on the texture of set-plain yoghurt samples

将果胶与海藻酸钠按5：5的比例复配使用后，与酸奶对照样相比，也可以有效的改善凝固型原味酸奶的质地，尤其是硬度与黏度，并且0.15%（W/W）的添加量下效果更显著。但是，果胶与海藻酸钠组合对乳清析出率的降低作用只有13%～17%，明显地不如卡拉胶与槐豆胶组合。考虑到酸奶如果过黏、过稠对口感可能产生的不良影响，所以卡拉胶与槐豆胶组合比果胶与海藻酸钠组合更具有生产上的应用价值。另外，明胶和果胶组合在2：8的比例下应用于酸奶样品，与酸奶对照样相比，对酸奶质地的影响作用效果不佳，虽然酸奶样品的硬度、黏度和内聚性与酸奶对照样无明显区别，但是，酸奶样品的乳清析出率却显著增加，即有更多的乳清析出。这是因为在酸性条件下，果胶带有负电荷，而明胶带正电荷，果胶与明胶之间的相互作用既阻碍明胶自己单独形成三维网状结构，同时也减弱果胶与酪蛋白粒子之间的相互作用，结果导致凝固型酸奶样品的质地劣化。故此明胶和果胶组合在2：8下不能对酸奶样品的质地产生改善作用。

2.2 凝固型酸奶的微观结构观察与分析

利用扫描电子显微镜，对凝固型原味酸奶对照样、添加卡拉胶与槐豆胶复合增稠剂的凝固型原味酸奶样品进行微观结构的分析，以确认所选择出的复配增稠剂对酸奶样品质地的影响作用模式，观察结果如图版Ⅰ所示。

图版I 凝固型原味酸奶（a）和添加复配增稠剂（b）凝固型原味酸奶的微观结构PlateI Microstructure of set-plain yoghurt without(a)or with(b)combined thickeners addition observed by SEM

图版Ⅰ-a可以清晰地观察到，在对照样酸奶中酪蛋白粒子簇形成网络结构，这些簇是由一些裸露的、大小不同的球形酪蛋白粒子堆积而成，几乎没有形成连续的链状结构，因此酸奶具有较低的硬度、黏度和低保水性（即乳清容易析出）。而在添加卡拉胶与槐豆胶复合增稠剂后，酸奶形成坚固、均一、连续、致密的空间结构，没有游离末端（见图版Ⅰ-b），因此，这是一种空间稳定性高的网状结构。正如流变学分析的那样，这种结构能够赋予酸奶较高的硬度、黏度，尤其是有效地降低酸奶的脱水收缩作用。由于凝固型原味酸奶的质地与其微结构之间，存在一种必然的相关性[7]。复合增稠剂正是通过影响对酸奶的微观结构（即空间网状结构）的改善，而最终显著地影响酸奶产品的品质。

3 结论

通过研究复合增稠剂组合、比例对凝固型原味酸奶质地、乳清析出的影响，确定卡拉胶与槐豆胶组合的复配比例为4：6、果胶与海藻酸钠组合的复配比例为5：5、明胶与果胶组合的复配比例为2：8时效果较好。在这些组合、比例下，卡拉胶与槐豆胶复配组合表现出最好的协同增效作用，对酸奶的质地、保水性产生显著的改善作用；果胶与海藻酸钠复配组合对酸奶的质地和保水性也有改善作用，而明胶与果胶复配组合对酸奶质地的改善作用很小且导致保水性下降。微观结构分析表明，卡拉胶与槐豆胶复配组合可以在酸奶中形成连续、均匀、致密的网状结构，最终改善酸奶样品的品质。

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