钙添加剂和稳定剂对高钙液态奶稳定性的影响

姚玉才+黄自苏+周剑忠+相桂林+王英

摘要：研究不同钙剂、不同钙剂用量、不同稳定剂、不同稳定剂用量与复合稳定剂对高钙液态奶稳定性的影响。结果表明：不同钙剂对液态奶稳定性的影响不同，其中乳钙是一种优良的钙剂，当其用量为2.0 g/L（以钙元素质量计）时，放置190 d后体系仍能保持稳定性；不同稳定剂提高高钙液态奶稳定性的能力不同，使用复合稳定剂能够显著提高高钙液态奶的稳定性；当卡拉胶用量为1.8 g/L、单硬脂酸甘油酯用量为1.7 g/L、微晶纤维素用量为2.2 g/L时，高钙液态奶的离心沉淀率为0.69%，乳析率为0.86%；未加复合稳定剂的高钙液态奶的离心沉淀率为1.63%，乳析率为2.18%。研究结果为高钙液态奶产品品质的提升提供技术支持。

关键词：高钙液态奶；钙添加剂；稳定剂；稳定性

中图分类号： TS252.1文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）04-0156-03

钙是人体中含量最丰富的矿物质，也是构成骨骼的主要成分，因此钙被称为人体的生命金属。人体内99%的钙存在于骨骼和牙齿中；其余1%则存在于人体的血液、软组织、细胞外液中，这些少量的钙在很多生理机能中发挥着重要作用，如血液凝固、肌肉的收缩与舒张、神经冲动传递、细胞壁的通透性、酶的活性等[1-4]。

目前，无论在发达国家还是发展中国家，人们均有不同程度的缺钙情况，这已成为世界性的健康问题。随着人们对健康重视程度的增加，补钙成为生活中的关注焦点之一。牛奶是一种富含钙质的日常补钙产品，在液态奶中添加不同的钙剂以提高液态奶的含钙量，进而提升补钙功效，这是乳业生产的方向之一。但钙剂的加入会影响液态奶体系的稳定性，在货架期内产生沉淀、分层等不良现象。高钙液态奶的生产关键技术之一是如何保持牛奶中酪蛋白的热稳定性，而影响酪蛋白热稳定性的主要因素之一是牛奶中钙的存在状态。在高钙液态奶的设计及生产过程中，钙剂的种类和添加量是主要的控制指标。

大量研究表明，在液态奶、乳饮料、果汁饮料的加工过程中，壳聚糖、果胶、卡拉胶、微晶纤维素等能够提高体系的稳定性[5-10]。本研究选择骨质磷酸钙、天然乳钙、纳米碳酸钙、乳酸钙等为钙剂，选择微晶纤维素、卡拉胶、单硬脂酸甘油酯为高钙液态奶稳定剂，主要探讨不同钙添加剂及其不同添加量对高钙液态奶稳定性的影响，同时考察不同稳定剂和复合稳定剂对高钙液态奶体系稳定性的影响，以期为高钙液态奶产品的开发提供技术支持。

1材料与方法

1.1材料

钙剂包括纳米碳酸钙（Ca2+含量40%）、乳钙（Ca2+含量24.5%）、乳酸钙（Ca2+含量13%）、骨质磷酸钙（Ca2+含量40%）。稳定剂包括微晶纤维素、卡拉胶、单硬脂酸甘油酯。脱脂乳粉、白砂糖，市售。

1.2仪器与设备

SIGMA3K-15型台式冷冻离心机，NDJ-8型旋转式黏度计，JHG-Q54-P60型高压均质机，BSA124S-CW型电子天平，TOMY-SX-500型高压灭菌器。

1.3试验方法

1.3.1不同钙剂对液态奶体系稳定性的影响

将纳米碳酸钙、乳钙、乳酸钙、骨质磷酸钙4种钙剂按1.5 g/L（以钙元素质量计）的添加量加入10%脱脂乳粉液体中，经胶体磨和高压均质机（20～22 MPa）处理，加热煮沸后冷却静置，观察酪蛋白凝固上浮和沉淀情况，选取无酪蛋白凝固上浮和沉淀少者作为进一步试验的钙剂。

1.3.2不同钙量对液态奶体系稳定性的影响

将“1.3.1”节筛选出的钙剂分别按照0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L（以钙元素质量计）添加至10%脱脂乳粉液体中，高压均质后，测定其离心沉淀率、乳析率、絮凝情况，研究不同钙剂浓度对高钙液态奶体系稳定性的影响。

取100 g高钙液态奶加入离心管中，于3 000 r/min条件下离心20 min，棄上清，称沉淀质量，按下式计算离心沉淀率：

[JZ]离心沉淀率=沉淀质量/100×100%。

取100 g高钙液态奶加入离心管中，于3 000 r/min条件下离心20 min，取乳脂层并称其质量，按下式计算乳析率：

[JZ]乳析率=乳脂层质量/100×100%。

将制备好的高钙奶分别置于常温下保存，定期对其进行目测，观察絮凝开始的时间、形成部位、形成的状态、发展速度。

1.3.3不同稳定剂及其不同用量对高钙奶稳定性的影响

将微晶纤维素分别按照0.00%、0.05%、0.10%、015%、020%、0.25%、0.30%的量加入10%脱脂乳粉液体（乳钙添加浓度为1.5 g/L，以钙元素质量计）中，经高压均质机（20～22 MPa）处理，考察不同稳定剂用量对高钙奶稳定性的影响。

将卡拉胶分别按照0.00%、0.05%、0.10%、0.15%、020%、0.25%、0.30%的量加入10%脱脂乳粉液体（乳钙添加浓度为1.5 g/L，以钙元素质量计）中，经高压均质机（20～22 MPa）处理，考察不同稳定剂用量对高钙奶稳定性的影响。

将单硬脂酸甘油酯分别按照0.00%、0.05%、0.10%、015%、0.20%、0.25%、0.30%的量加入10%脱脂乳粉液体（乳钙添加浓度为1.5 g/L，以钙元素质量计）中，经高压均质机（20～22 MPa）处理，考察不同稳定剂用量对高钙奶稳定性的影响。

1.3.4稳定剂配方优化

以微晶纤维素、卡拉胶、单硬脂酸甘油酯作为正交试验中的3个因素，选用L9（34）正交设计表进行试验，以离心沉淀率和乳析率为考察指标，确定稳定剂的最优配方。

1.3.5统计分析

采用Excel 2007软件分析试验数据并制图。

2结果与分析

2.1不同钙剂对液体牛奶稳定性的影响

一般来说，鲜牛乳中含有丰富的钙，钙含量为1 mg/mL左右。但针对人体普遍缺钙的问题，乳品生产商会在乳品中加入不同钙剂以提高产品的钙含量，提升产品的补钙功效。钙添加剂主要有2种类型，即分子钙剂和离子钙剂，不同钙剂对液体牛奶的稳定性具有不同影响。由表1可知，在钙添加量相同的条件下，天然乳钙和纳米碳酸钙对液体牛奶的稳定性影响最小，而添加了骨质磷酸钙和乳酸钙的液体牛奶中有少量沉淀产生，特别是乳酸钙，在液体牛奶表面有酪蛋白凝固上浮现象。可见，纳米碳酸钙和天然乳钙是优良的钙添加剂，本研究选择它们作为钙添加剂。

2.2不同钙剂添加量对液体牛奶稳定性的影响

钙剂的添加对液态奶的稳定性具有一定影响，但不同钙剂因其性质不同，对稳定性的影响也不同。由图1、图2可知，随着钙剂添加量的增加，对体系稳定性的影响增大，离心沉淀率、乳析率均随着钙剂添加量的增大而提高，但不同钙剂的影响不同。天然乳钙的添加量在0.5～2.0 g/L范围内时，液体乳的离心沉淀率和乳析率变化不明显；当钙剂添加量大于2.0 g/L时，液体乳的离心沉淀率和乳析率呈明显提高趋势。纳米碳酸钙的添加量在0.5～1.5 g/L范围内时，液体乳的离心沉淀率和乳析率变化不明显；当钙剂添加量大于 1.5 g/L 时，液体乳的离心沉淀率和乳析率呈明显快速提高的趋势。从乳析率的变化来看，2种钙的添加量在0.5～2.0 g/L 范围内时，乳析率改变不大；当纳米碳酸钙的添加量高于 2.0 g/L 时，乳析率明显提高。可见，添加少量钙对液体乳的稳定性具有明显影响，同时可提高乳的补钙功能。

2.3不同稳定剂及其不同用量对液态牛奶稳定性的影响

由于高钙液态牛奶中加入大量的钙，易导致体系不稳定、底部产生沉淀、上下分层等问题，造成产品品质下降，这是高钙奶生产中的重点问题之一。本研究选择微晶纤维素、卡拉胶、单硬脂酸甘油酯作为高钙液态奶的稳定剂，探讨稳定剂的不同添加量对高钙液态奶稳定性的影响。由图3可知，离心沉淀率随着微晶纤维素添加量的增加而降低，当其添加量高于0.20%时，离心沉淀率降低减缓；对乳析率的影响结果显示，乳析率随着微晶纤维素添加量的增加呈降低趋势；微晶纤维素添加量对乳析率的影响小于对离心沉淀率的影响。综合考虑，微晶纤维素的添加量选择0.20%。

由图4可知，离心沉淀率随着卡拉胶含量的增加而降低，当其含量高于0.15%时，离心沉淀率降幅减缓；对乳析率的影响结果显示，乳析率随着卡拉胶添加量的增加呈降低趋势；卡拉胶添加量对乳析率的影响小于对离心沉淀率的影响。综合考虑，卡拉胶的添加量选择0.15%。

2.4不同稳定剂组合对液体牛奶稳定性的影响

根据单因素试验结果设计正交试验的因素和水平，以离心沉淀率和感官评分作为考察指标，按照表3进行试验，试验

结果及极差分析结果见表4。

由表4可知，3个因素单硬脂酸甘油酯、微晶纤维素、卡拉胶的用量对高钙液态奶稳定性的影响大小为微晶纤维素>卡拉胶>单硬脂酸甘油酯，最佳组合为A1B3C3；对高钙液态奶乳析率的影响大小为单硬脂酸甘油酯>微晶纤维素>卡拉胶量，最佳组合为A3B3C1。卡拉胶用量对乳析率的影响小于离心沉淀率，因此选取A1；单硬脂酸甘油酯用量对离心沉淀率和乳析率的影响一致，因此选取B3；微晶纤维素用量对离心沉淀率的影响较大，因此选取C3。本试验的较优条件为A1B3C3，即使用卡拉胶1.8 g/L、单硬脂酸甘油酯1.7 g/L、微晶纤维素2.2 g/L。

2.5验证试验

按照所得复合稳定剂的条件加入高钙液态奶中，重复3次。经验证，其离心沉淀率为0.69%，乳析率为0.86%；未添加稳定剂的高钙液态牛奶离心沉淀率为1.63%，乳析率为2.18%。

3结论

随着人们对健康越来越关注，乳品的补钙功能已成为乳业生产中的亮点，高钙液态奶的稳定性是体现产品品质的关键因素。本试验对钙剂和稳定剂对液态奶稳定性的影响进行了多方面的研究，结果表明：在本试验选择的几种钙添加剂

中，天然乳钙是乳品中优良的钙添加剂，添加量为2.0 g/L（以钙元素质量計）时，体系稳定性仍能保持190 d；在高钙液态奶中，复合使用卡拉胶（1.8 g/L）、单硬脂酸甘油酯（1.7 g/L）、微晶纤维素（2.2 g/L）时，能够明显提高体系的稳定性，其离心沉淀率为0.69%，乳析率为0.86%，而未添加稳定剂的高钙液态牛奶离心沉淀率为1.63%，乳析率为218%。

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