不同亲水胶体对芒果汁饮料稳定性的影响

赵 芸，张连慧，应 欣，吴伟莉，钟 鸣，李 慧

（中粮营养健康研究院，营养健康与食品安全北京市重点实验室，北京 102209）

芒果是一种原产于印度的漆树科常绿大乔木，芒果性喜温暖，不耐寒霜，最适生长温度为25～ 30 ℃，芒果为热带水果，果实含有糖、蛋白质、粗纤维等，其中所含有的维生素A的前体胡萝卜素成分很高，具有较高的营养价值。随着社会的快节奏发展，水果类加工产品的消费量在整个水果消费结构中所占的比重逐渐提高[1]，其中芒果原浆、芒果浓缩汁和芒果果汁饮料是目前国内外最大的芒果加工类产品[2]。随着我国居民消费观念的逐步提升与转变，消费者对食品饮料的健康、安全、口味更为注重，对中高浓度的饮料需求逐渐提升，对其产品的风味、口感、稳定性有了更高的要求[3]。但目前市售的中高浓度果肉型饮料产品中存在易出现果肉沉淀，上层析水澄清等问题，严重影响了饮料的外观、口感和组织状态。如何改善果肉型饮料的稳定性，提高其产品的感官品质一直是备受国内外行业关注的热点问题[4-5]。

本实验目的是通过添加黄原胶、果胶、大豆多糖、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、结冷胶等5种亲水胶体在单因素条件下对芒果果汁饮料稳定性的影响，并从中选取2种亲水胶体进行稳定性实验及感官测评分析，得到适宜的复配亲水胶体添加量，为果肉型饮料的生产企业选择亲水胶体及复配胶体提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白砂糖：太古股份有限公司；芒果浓缩浆，按芒果浓缩浆比例还原成50%果汁饮料：由德乐食品有限公司提供；黄原胶、果胶：杜邦中国集团有限公司；大豆多糖：日本不二产业株式会社；羧甲基纤维素钠：北京中柏创业化工产品有限公司；结冷胶：美国CP Kelco公司；柠檬酸、柠檬酸钠：安徽丰原生物化学股份有限公司；上述原料均为食品级原料。

1.2 仪器与设备

APV1000高压均质机：APV有限公司；T-18分散器：德国IKA有限公司；Tm5料理机：美善品多功能食品料理机；Millpore纯水仪：密理博仪器公司；Bsa2202s- cw/bsa323s-cw天平：德国赛多利斯仪器公司；Biofuge primo离心机：美国Thermo公司；DV-II PRO粘度计：美国Brookfield公司；Turbiscan AGS稳定性分析：法国Formulation公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程白砂糖、芒果浓缩浆等主料溶解→亲水胶体热溶解→柠檬酸、柠檬酸钠、香精等辅料溶解→调配→料液预热→均质→常压杀菌→灌装→冷却→成品。

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 亲水胶体的制备 将亲水胶体缓慢加入70～80 ℃的水中，匀速搅拌，保证亲水胶体充分溶解，制成胶溶液，现配现用。

1.3.2.2 调配 按照设计比例和配料顺序添加，在主料中依次加入亲水胶体、酸味剂，每种原料加入时应充分搅拌，以便混合均匀。

1.3.2.3 均质 使用分散器进行高速剪切，12 000 r/min下剪切5 min，后进行高压均质，均质温度在60 ℃，均质压力为20 MPa，均质一次，使果肉颗粒微细化，均匀化，并增加带肉果汁的悬浮稳定性。

1.3.2.4 杀菌 将调配好的芒果果汁进行常压杀菌，在95～100 ℃条件下，维持10 min。

1.3.3 测定方法

1.3.3.1 亲水胶体对稳定性的影响实验 在制备好的芒果果汁中添加黄原胶、果胶、大豆多糖、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、结冷胶5种不同亲水胶体，分别选取3个不同浓度，在55 ℃条件下静置7 d进行加速破坏性实验[6]。通过测定离心沉淀率和黏度的变化观察亲水胶体对芒果汁稳定性影响，确定较适宜的亲水胶体种类及其用量，并进行复配确定稳定剂复配比例。

1.3.3.2 离心沉淀率的测定 称量离心管的重量W1，称取30.00 g饮料样品，放入离心机中，在转速5 000 r/min，下离心10 min，将离心管中上清液倒出，并称其重量W2，代入计算公式[7]。

每个样品进行3次平行测定，离心沉淀率取平均值。

1.3.3.3 粘度测定 选用低粘型粘度计，选用61#转子，测试温度为室温25 ℃，剪切速度为50 rpm，粘度选取通过每组实验3次平均值。

1.3.3.4 感官评定 对不同复配型亲水胶体的芒果果汁在室温条件下静置7 d，通过对感官评价员测试的消费者接受程度，了解产品稳定性。

研究方法采用评分法，评价员测试3个产品；3个产品循环测试顺序，这样可以避免因测试顺序带来的偏颇。评价员是感官评价小组成员，并且在过去三个月内喝过且购买过果汁饮料产品，饮用频率在每月一次及以上的。测试基数：42人（27个女生和15个男生）。评价员在评定样品后可以将样品吐出在水槽内，在每个样品品尝间隙休息大约1 min，以此来减少上次品尝样品余味的影响。评定时使用纯净水或苏打饼干来去除样品残留味道[8]。

表1 产品测试具体评价指标表

1.3.3.5 Turbiscan稳定性分析 稳定性分析测试仪是采用近红外光作为光源，有一个透射光检测器和一个背散射光检测器。光源与透射光检测器和背散射光检测器组成测量探头[9]。测量探头从样品池的底部到样品池的顶部每40 μm测量一次，完成样品池从底部到顶部的测量称为一次扫描。随着时间的变化，由于样品的不稳定性，透射光和背散射光都会发生变化，这说明样品颗粒的粒径、浓度发生了变化[10]。

对不同复配型亲水胶体的芒果果汁静置7 d，进行稳定性分析观察其变化情况。透射光检测器用于研究清澈透明的样品，背散射光检测器用于研究浓度较高样品[11]。由于该芒果果汁饮料样品的浓度比较高，在这种情况下，采用背散光ΔBS对样品进行分析，并采用多次扫描模式，扫描温度为室温25 ℃，总扫描时间为24 h[12]。

根据多重光散射原理，当体系分散相体积和粒子的平均直径发生变化时，背散射光强度和透射光强度也会发生变化，而这种变化用TSI是稳定性动力学指数来衡量，它反映的是样品在整个放置时间浓度和颗粒粒径的变化幅度的综合指标[13]。变化幅度越大，TSI稳定性动力学指数越大，体系就越不稳定，反之变化幅度越小，TSI稳定性动力学指数越小，体系就越稳定[14-15]。

2 结果与讨论

2.1 单因素亲水胶体对芒果果汁稳定性的影响

不同添加量的亲水胶体对芒果果汁稳定性的影响，见表2所示。选取黄原胶加入50%芒果果汁中，在高温55 ℃破坏条件下静置7 d观察其稳定性，并进行离心沉淀率和粘度测定，当黄原胶添加量在0.7 g/kg时，产品沉淀量较少，当添加量达到1.0～1.3 g/kg时粘度增加明显，在静置后产品的流动性变化较大，流动性较差，从结果来看黄原胶的适宜添加量为0.7 g/kg。添加果胶和大豆多糖的芒果果汁产品稳定性明显提高，但当其添加量达到1.4 g/kg和1.2 g/kg时并且在高温55 ℃静置7 d后出现絮状沉淀。芒果果汁粘度随羧甲基纤维素钠（CMC-Na）添加量增大而逐渐增大，离心沉淀率随CMC-Na添加量的增加而减小，当CMC-Na添加量为2.0 g/kg时产品的稳定性较好。随着结冷胶添加量的增加，芒果果汁的粘度显著增加，其离心沉淀率随着结冷胶的增加而减小，当结冷胶的添加量为1.5 g/kg时，芒果果汁未出现分层现象，但是产品口感不佳。

表2 不同亲水胶体对芒果果汁稳定性的影响

添加亲水胶体的产品粘度适当，稳定性得到一定的提高，品质得到改善，但添加单一亲水胶体对产品的稳定作用有限，不能达到使产品长期稳定的目的，需要复配亲水胶体的使用，使之达到满足货架期稳定性的要求[16]。

2.2 复配型亲水胶体对芒果果汁的感官影响

由单因素实验结果得出黄原胶和羧甲基纤维素钠对芒果果汁饮料稳定性较为明显，因此对芒果果汁饮料稳定性实验中用黄原胶、羧甲基纤维素钠进行复配，观察其稳定效果，并通过感官评价员测试的消费者接受程度，考察其口感得出最佳的复合配方。

通过亲水胶体复配实验和感官实验的综合考虑，得出最佳复配比例黄原胶添加量为0.7 g/kg，羧甲基纤维素钠添加量为1.8 g/kg时，与感官评价员测试结果相符合，3个样品的接受度得分均介于有点接受和接受之间且在95%置信度下有显著性差异。

表3 复配亲水胶体对稳定性的影响

表4 复配亲水胶体对消费者的感官影响

2.3 不同亲水胶体芒果果汁饮料的Turbiscan稳定性比较

样品为不同亲水胶体复配比列的芒果果汁产品，由于产品的浓度比较高，在这种情况下，可以采用背散光对样品进行分析。下图图谱是样品的背散射光的扫描图。图的左边部分代表样品池的底部，图的右边代表样品池的顶部，中间部分代表样品池的中间。第一次扫描是显示蓝色，最后一次扫描显示是红色。分析背散射光光强变化，背散射光光强增加为正，反之背散射光光强降低为负。通过对样品的整体背散射光光强变化值看出芒果果汁饮料存在不稳定现象，A样品存在微量顶部析水澄清和底部微量沉淀，B样品存在少量顶部析水澄清和底部微量沉淀，C样品的背散射光光强变化值变化比较明显，C样品存在顶部析水澄清和底部少量沉淀。

通过比较不同复配比例芒果果汁产品的稳定性动力学指数（TSI），它反映的是样品在整个放置时间浓度和颗粒粒径的变化幅度的综合指标。由表5中得到，黄原胶和羧甲基纤维素钠的不同添加比例对芒果果汁产品稳定性有一定影响，C样品的TSI变化幅度较大，稳定性动力学指数大，产品稳定性较差，A样品的TSI变化幅度较小，样品的稳定性较好。

图1 A样品稳定性扫描图

图2 B样品稳定性扫描图

图3 C样品稳定性扫描图

表5 不同复配样品24 h的TSI值

3 结论

黄原胶和羧甲基纤维素钠作为稳定剂对芒果果汁饮料有很好的稳定作用，两种亲水胶体复配的稳定效果比单一添加亲水胶体效果好。芒果果汁饮料稳定剂最佳添加量为0.7 g/kg黄原胶和1.8 g/kg羧甲基纤维素钠的稳定性相对较理想，此条件下所得芒果果汁饮料口感细腻，TSI稳定性指数最小。因此，本实验研究所得的稳定剂复配方案可为果肉型饮料的实际规模化生产提供了实验依据和实践指导。

备注：本文的彩色图表可从本刊官网(http://lyspkj.ijournal.cn/ch/index.axpx)、中国知网、万方、维普、超星等数据库下载获取。