卡拉胶与氯化钾用量对中性奶冻品质影响研究

黄能武，赵谋明，张多敏，龙 肇，赵强忠，*

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510641;2.广州合诚实业有限公司，广东广州510530)

卡拉胶与氯化钾用量对中性奶冻品质影响研究

黄能武1，赵谋明1，张多敏2，龙 肇1，赵强忠1，*

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510641;2.广州合诚实业有限公司，广东广州510530)

研究了卡拉胶与氯化钾用量对奶冻品质的影响，以粒度分布、质构特性、微观结构与析水率等为分析检测指标。研究结果表明:当卡拉胶用量小于0.10%时，硬度低，凝胶结构差;当卡拉胶用量增至0.15%以上时，硬度适当，凝胶结构较好，但从粒度分布与显微结构判断，体系开始出现絮凝。同时，氯化钾促进凝胶，而高含量的氯化钾有诱导体系失稳絮凝的趋势，在卡拉胶用量0.20%时，影响更为显著，且此时析水率也随之增加。综合考虑，以卡拉胶0.15%用量与氯化钾0.01%用量下奶冻具有良好的质构品质。

奶冻，卡拉胶，氯化钾，品质

Abstract:The effect of carrageenan and KCl on the quality of dairy desserts were investigated according to the size distribution，texture characteristic，microstructrue and syneresis.The results showed that the gel structure was poor with addition of 0.10%carrageenan.With carrageenan more than 0.15%，the gel structure and the hardness were improved，but flocculation of the gel occured according to the particle size and the microstructure.Moreover，addition of KCl was benifit to the gel but high concentration of KCl might induce flocculation，especially when the concentration of carrageenan was 0.20%.According to the texture quality of the dairy desserts，the addition of carrageenan and KCl was 0.15%and 0.01%，respectively.

Key words:dairy desserts;carrageenan;KCl;quality

奶冻是一种口感细腻、香甜爽滑、呈凝胶状态的新型乳制品，其组织状态类似于果冻但营养比果冻丰富，在欧美各国甚为流行，通常用作甜点或餐后甜食［1］。奶冻制备时添加适量鲜奶以提高其营养价值和质构特性，如处理不当易发生絮凝、分层等不稳定现象，影响奶冻的外观和内在质量。因此，在奶冻研发过程中既要考虑加工过程中的样品的稳定性，又要保证凝胶产品的质构与口感［2］。因此，亲水胶体的使用就显得尤为重要。在乳制品中使用亲水胶体主要有两个方面的作用:一方面亲水胶体增加粘度，形成稳定液态乳制品，或者通过凝胶作用形成乳化凝胶状制品;另一方面它能够延长乳制品的货架期，防止产品发生水分与乳清析出、蛋白质聚集及乳脂分离等［3-4］。卡拉胶是一种线性硫酸化多糖，由于卡拉胶大分子链节的带负电性与其在大分子内的结构排列特征，使之表现出很好的凝胶特性与流变特性［5］，同时，卡拉胶的硫酸酯基团与蛋白质的带电基团之间有较好的静电相互作用，从而具有稳定牛奶中酪蛋白胶束的能力［6］。因此，卡拉胶在生产凝胶状乳制品时有良好的效果。本文选取卡拉胶作为主体胶制备中性奶冻，研究了卡拉胶与氯化钾对奶冻品质的影响，通过粒径分布，考察体系中粒子粒径的变化，并结合显微图片判断奶冻体系絮凝情况，运用质构仪考察凝胶质构的变化，为深入研究奶冻及其产业化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

鲜牛奶(蛋白质含量3%) 广州香满楼畜牧有限公司;κ型卡拉胶 海南文昌卡拉胶发展有限公司;魔芋胶 成都新星成明生物科技股份有限;明胶嘉利达明胶有限公司;蔗糖酯 上海武马食品科技有限公司;单硬脂酸甘油酯 美晨集团股份有限公司;柠檬酸钠 宜兴协联生物有限公司;六偏磷酸钠 徐州天嘉食用化工有限公司;氯化钾 广州化学试剂厂;蔗糖 横县冠桂糖业有限公司。

Brookfield-CT3质构仪 美国Brookfield公司;Olympus-CX41显微镜 日本Olympus光学工业株式会社;JB200-D强力电动搅拌机 上海;GYB50-6S高压均质机 上海东华高压均质机厂;BHW-IV型水浴恒温水箱 北京市医疗设备厂;JJ500型精密电子天平 常熟双杰测试仪器厂;Mastersizer2000型激光粒度分析仪 英国Malvern公司;DSX-280A不锈钢手提式灭菌锅 上海申安医疗器械厂;Canon相机 日本Canon公司。

1.2 实验方法

1.2.1 加工工艺 把乳化剂、胶体与白砂糖搅拌均匀，加75℃热水400～500g于75℃水浴锅中水化30min，控制温度，防止胶体凝集成团，同时使胶体充分水化溶解;以7000r/min剪切2～3min;把剪切后的样品加热到75℃，保证均质效果;于75℃、24MPa下均质一次;灌装到200mL试剂瓶中，密封后于121℃、杀菌15min，出锅冷却。

1.2.2 基本配方 奶冻的成分配方见表1。

表1 奶冻基本配方Table 1 The model of dairy desserts

1.2.3 质构分析 将样品置于半径5cm与高度10cm的圆柱形试剂瓶中，将其放在Brookfield质构仪测试平台上用探头进行实验，测试前速率2mm/s，测试时与测试后速率0.5mm/s，测定距离为20mm，测试触发力5g，循环次数2次，探头型号TA4/1000。

1.2.4 粒度分析 粒度分布仪是测定乳状液中粒子大小分布的仪器。粒径分析时，取1g制作好的奶冻样品于70℃热水中融化，加入到70℃去离子水中测定。根据文献常用数据设定操作参数:颗粒折射率:1.414;颗粒吸收率:0.001;分散剂名:水;分散剂折射率:1.330;d3，2:表面积平均直径(surface area mean diameter)

其中，ni为直径为di的液滴的数量。

1.2.5 微观结构观察 奶冻以1∶5分散于70℃热水中，制成玻片后，于目镜10×、物镜40×下拍摄显微照片，根据显微镜视野中图像，判断体系絮凝情况。

1.2.6 析水率测定 将均质好的样品灌装到200mL试剂瓶中密封，杀菌，冷却，于室温下保存48h后，将瓶中析出的水倒出，称量，每个样品重复3次取平均值。计算方法如下:析水率(%)=析水质量/奶冻质量×100

2 结果与分析

2.1 卡拉胶与氯化钾用量对奶冻粒径的影响

卡拉胶和氯化钾用量对奶冻表面积平均直径d3，2的影响如图1所示。由图1可看出，当氯化钾用量一定时，卡拉胶对d3，2影响显著，随卡拉胶用量增加d3，2增大。如氯化钾用量为0.01%时，随着卡拉胶用量从 0.05% 增至 0.20%，d3，2从 0.210μm 增加至0.370μm。可能原因是在低卡拉胶用量下，卡拉胶分子上阴离子基团通过静电交互作用吸附到蛋白质分子上带正电荷的区域，形成复合物后，其乳化稳定能力有很大提高，包被到脂肪球表面，提高其表面电荷，使脂肪球之间的静电排斥与空间排斥作用增强，脂肪球的稳定性增加，从而d3，2较小;而当卡拉胶用量高时，足量的卡拉胶分子除了通过静电作用吸附到蛋白质表面上外，体系中仍存在有未与蛋白质作用的卡拉胶分子，其被脂肪球排斥，形成卡拉胶分子的排斥区，从而引起排斥絮凝［7-9］，并且随卡拉胶用量增加，絮凝程度加剧，使粒径增加。

由图1也可看出，卡拉胶用量低时，氯化钾对样品d3，2影响不明显;而当卡拉胶用量为0.15%时，氯化钾从0%增加至0.04%，d3，2则从0.280μm 增加至0.370μm。可能是往体系中加入氯化钾，钾离子在卡拉胶分子链周围进行扩散，屏蔽了卡拉胶分子链上负电荷，以致其排斥作用减弱，同时也使卡拉胶与酪蛋白之间的静电相互作用减弱，从而降低了脂肪球之间排斥稳定作用，随氯化钾用量在一定范围内增加，脂肪球聚集增加，体系d3，2随之增大。

图1 卡拉胶与氯化钾对奶冻粒径d3，2的影响(μm)Fig.1 Effect of carrageenan and KCl on d3，2of the dairy desserts(μm)

2.2 卡拉胶与氯化钾用量对奶冻质构特性的影响

在以卡拉胶为主体胶的奶冻体系中，卡拉胶对凝胶结构起主要作用。当体系温度降低，卡拉胶分子由线团向螺旋转化，再聚集，形成以其为主体的三维网络结构［10］。同时，酪蛋白表面部分带正电荷基团与卡拉胶作用而吸附在凝胶网络结构中强化了凝胶结构［11］。

卡拉胶和氯化钾用量对奶冻硬度的影响如图2所示。由图2可见，当卡拉胶用量为0.05%时，形成硬度不足200g的呈弱凝胶糊状体系;当卡拉胶增加到0.15%和0.20%时，硬度超过1100g，形成具有较佳硬度的产品。结果表明，体系中卡拉胶分子数增多，分子间的交联相互作用增强，凝胶网络结构形成越紧密，体系硬度越大。

氯化钾对奶冻硬度影响，在低卡拉胶用量条件下不显著，这可能是卡拉胶用量低，体系中以卡拉胶分子链与链之间产生的相互作用不足以形成较强的凝胶结构，此时，电解质屏蔽卡拉胶分子链上电荷对凝胶结构的影响也不明显。卡拉胶用量超过0.10%时，随氯化钾从0%增至0.01%，硬度有所增加。可能原因是，一定用量的钾离子，使卡拉胶分子之间排斥作用减弱，即分子链的扩展消弱，分子链发生卷曲，彼此间缠绕，形成具有网络结构的凝胶［12-14］。同时，钾离子还结合在卡拉胶分子3，6-内醚的氧与邻近的4-硫酸基之间，构成分子内桥，诱导形成凝胶［15］。超过0.02%的氯化钾时，奶冻硬度略有降低，幅度不大，可能是，钾离子对卡拉胶分子链上电荷的屏蔽作用有一个极值浓度，超过此用量卡拉胶不再交联聚集。综合考虑，在0.15%的卡拉胶和0.01%的氯化钾时，奶冻硬度最佳。

图2 卡拉胶与氯化钾用量对奶冻硬度的影响Fig.2 Effect of carrageenan and KCl on hardness of the dairy desserts

2.3 氯化钾用量对奶冻微观结构的影响

由前文粒度分布与质构特性的分析可知，卡拉胶用量为0.15%时奶冻品质最佳。图3是卡拉胶用量为0.15%时不同氯化钾用量的奶冻显微结构图。从图3(A)、图3(B)和图3(C)可看出氯化钾在0%～0.01%范围内，体系中粒子颗粒小且分布均匀，未出现明显大颗粒;当氯化钾用量从0.02%增加至0.04%，样品开始出现聚集体，且随氯化钾用量增加聚集体增大，可能是絮凝程度加剧。这与粒度分布图所反映的粒子粒度分布基本一致。而卡拉胶用量为0.05%、0.15%、0.20%情况下的微观结构也符合粒度分布所反映的体系絮凝后的情况(图片未给出)。

2.4 卡拉胶与氯化钾用量对奶冻析水率的影响

卡拉胶与氯化钾用量对奶冻水析的影响如图4所示。当卡拉胶为0.05%、0.10%时，由于此时没有形成完整的空间网络结构，体系为弱凝胶糊状结构，因此没有测定其水析率。当卡拉胶用量为0.15%和0.20%时，析水率都超过10%。同时，氯化钾对析水率有较大影响，如当卡拉胶为0.15%时，氯化钾从0增加至0.04%，析水率由10.20%上升到15.70%。可能是卡拉胶用量较大，体系中卡拉胶分子之间以吸引力占主导，相互连接形成紧密的凝胶网络结构，空间网络受到压缩，水分从凝胶体系中排挤出来，析水率增多;同时，钾离子屏蔽了体系中卡拉胶分子链上的负电荷，使卡拉胶分子伸展性下降，凝胶内部聚集作用加强，空间网络进一步压缩，且多余的钾离子与渗入凝胶网络结构的水形成高渗溶液，同凝胶网络结构中吸附束缚的水之间形成渗透压梯度，促使水从卡拉胶凝胶网络结构析出，析水率增加［16］。

图3 氯化钾用量对奶冻微观结构的影响Fig.3 Effect of the concentration of KCl on microstructure of the dairy desserts

图4 卡拉胶与氯化钾用量对奶冻析水率的影响Fig.4 Effect of carrageenan and KCl on syneresis of the dairy desserts

3 结论

本实验研究了卡拉胶与氯化钾用量对中性鲜奶奶冻粒度分布、质构、微观结构和析水率等品质的影响，结果如下。

3.1 卡拉胶对中性鲜奶奶冻品质有较大影响，在卡拉胶用量为0.05%时，奶冻成糊状，没有形成良好的凝胶结构，用量增加到0.10%，体系为弱凝胶，硬度偏低。随卡拉胶用量增加，硬度增大，但析水率也增加，且当卡拉胶用量过高时，会引起体系絮凝。因此，卡拉胶用量在0.15%为佳。

3.2 氯化钾对中性鲜奶奶冻品质也有一定影响，在卡拉胶用量小于0.10%时，氯化钾对质构影响不显著;而当卡拉胶用量大于0.15%时，添加氯化钾的凝胶硬度明显提高，且氯化钾用量超过0.02%时，影响蛋白质稳定性;综合考虑，以卡拉胶用量为0.15%、氯化钾用量为0.01%为最佳。

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Effect of carrageenan and potassium chloride on the quality of neutral dairy desserts

HUANG Neng-wu1，ZHAO Mou-ming1，ZHANG Duo-min2，LONG Zhao1，ZHAO Qiang-zhong1，*
(1.Department of Light Industry and Food，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China;2.Guangzhou Honsea Industry Co.，Ltd.，Guangzhou 510530，China)

TS202.3

A

1002-0306(2012)12-0338-04

2011-11-21 *通讯联系人

黄能武(1984-)，男，硕士，主要从事乳制品开发方面的研究。

国家自然科学基金(20806030)。