微晶纤维素体系与乳化体系对奶茶冻融稳定性及品质影响的研究

敖晓林，周 洋，李 赫，杨召侠，王 琪，张子贺，胡长利

(1今麦郎饮品股份有限公司，北京 101500；2北京再益生物科技有限公司，北京 101500；3北京工商大学食品与健康学院，北京 100048)

随着消费者对于奶茶的创新度、风味、口感方面的要求持续升级，一些常见的食品生产用原料也出现在奶茶配方中，如可以提升奶茶粘度的麦芽糊精[1]、羧甲基纤维素钠(CMC)[2]等，以及可以产生悬浮作用并同时增加稠厚度的微晶纤维素等[3]。本研究以PET瓶装奶茶为模型，对微晶纤维素(MCC)体系与乳化体系奶茶进行-18℃冻融测试，系统研究了2种稳定体系下经过冻融的奶茶的理化、微生物指标以及粒度的变化，同时对冻融前后的样品进行感官评价，并对冻融前后样品的稳定性进行研究，为奶茶的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

全脂奶粉、脱脂奶粉，新西兰恒天然有限公司；阿萨姆红茶，杭州浙大百川生物食品技术有限公司；植脂末，山东大树达孚特膳食品有限公司；复配稳定剂A(MCC体系)，DuPont Nutrition(Thailand)Ltd；复配增稠乳化剂B(乳化体系)，嘉吉亚太食品系统(北京)有限公司。试验所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

悬臂式搅拌器(EUROSTAR40)、高速乳化分散机(T50)，德国IKA；均质机(APV1000)，德国APV；数显折光仪(RX-5000α)，ATAGO爱拓；紫外分光光度计(GENESYS 180)，美国赛默飞ThermoFisher；稳定性分析仪(TURBSICAN LABs)，法国Formulaction；激光粒度分布仪(Mastersizer 3000)，马尔文帕纳科Malvern Panalytical；UHT管式杀菌机，PowerPoint。

1.3 方法

1.3.1 奶茶工艺流程 工艺流程：溶奶→溶胶→奶胶混合→均质1→添加茶汤→添加小料→定容→均质2→杀菌→灌装。

1.3.2 操作要点 (1)溶奶：奶粉：水比例为1:10，水温50～55℃，对奶粉进行溶解，溶解时间10 min。(2)溶胶:稳定剂与水比例为1:5，水温75～80℃，剪切机转速5 000 r/min，快速剪切10～15 min。(3)奶胶混合与均质:将奶粉溶液和稳定剂溶液进行混合，搅拌10～15 min。水浴加热至60～65℃，均质机一级均质压力250 bar、二级均质压力50 bar，均质1次。(4)调配与定容:将料液进行混合，添加小料，进行定容。(5)均质、杀菌与灌装:将调配液预热至60～65℃，均质机一级压力250 bar、二级压力50 bar，均质1次；(133±1)℃杀菌60 s；杀菌后的料液在无菌室中接入到无菌瓶内，得到成品。

1.3.3 奶茶冻融测试方法 将成品置于-18℃条件下冷冻12 h后，置于室温条件下解冻24 h，完成1次冻融实验，2次冻融测试与1次冻融条件一致。

1.3.4 奶茶理化指标的测定 对奶茶冻融前后的理化指标均按照相应的国家标准方法进行测试。

1.3.5 奶茶菌落总数的测定 按照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》中的方法进行检测。

1.3.6 奶茶茶多酚含量的测定 按照GB/T 21733—2008《茶》内附录A中的方法进行检测。

1.3.7 奶茶平均粒径的测定 使用Mastersizer 3000激光粒度分布仪对奶茶的粒径分布进行测定。测量结束后读取Dx10、Dx50、Dx90值，分别表示10%、50%、90%的颗粒在该粒径以下及体系整体平均粒径。

1.3.8 奶茶的感官评价 参考 GB 10221.4—2012《感官分析术语建立评分标准》，以组织状态、色泽、滋味及口感4个方面作为评分依据，由20名专业人员对冻融前后的奶茶样品进行感官评价(表1)。

表1 感官评价标准

1.3.9 奶茶的稳定性测试及分析 使用法国Formulaction的TURBSICAN LABs稳定性分析仪对奶茶样品及冻融后样品的稳定性进行测试。设定样品扫描时间为6 h、扫描间隔1 min、温度25℃。

1.3.10 数据统计与分析 所有试验均进行3次平行测试，采用Origin 8.5对图形进行处理，采用SPSS 19.0对实验结果的显著性进行分析。

2 结果与讨论

2.1 奶茶理化指标结果分析

由表2可知，经过2次冻融后，不论是MCC稳定体系还是乳化体系，奶茶的蛋白质含量、脂肪含量、pH、Brix以及咖啡因含量均无显著变化(P>0.05)，组间也无显著差异(P>0.05)。有研究表明，蛋白质、脂肪等大分子物质会因低温条件而产生变性，但基本不会被破坏[4]，这是经过冻融后奶茶蛋白质、脂肪含量无明显变化的主要原因。经过冻融后的可溶性固形物并未受到实质性的破坏，且整个体系的酸碱性也不会被影响，因此pH、Brix无显著变化。冻融实验在-18℃条件下进行，环境内的各类氧化酶、水解酶会被钝化，同时酶的活性会被抑制，从而维持了咖啡因这类化合物的含量趋于稳定[5]。

表2 奶茶冻融前后理化指标结果

2.2 奶茶微生物结果分析

由表3可知，2种不同稳定体系的奶茶，经过冻融后，其微生物指标均在合格范围内。有研究表明，生活饮用水的保存温度、时长以及温度和时长的双因素交互作用均对微生物指标的测定有显著影响(P<0.05)，其中时长影响更大[6]。奶茶经过UHT后，其微生物已基本被杀死。后期的冻融实验在较短时间内完成，在包装完好的情况下，奶茶不会因冷冻而被污染，冷冻状态下的微生物不具备快速繁殖的条件[7]。

表3 奶茶冻融前后微生物检测结果

2.3 奶茶茶多酚含量结果分析

由图1可知，乳化体系、MCC体系奶茶样品的茶多酚含量无显著差异；随着冻融次数增加，茶多酚含量呈降低趋势(P<0.05)，但仍在国标规定的范围内。

图1 奶茶冻融前后茶多酚含量结果

茶多酚的主要成分为黄烷酮类、花色素类、黄酮醇类、花白素类、酚酸和缩酚酸类6类化合物[8]。在奶茶的加工、储藏过程中，由于生化成分的相互作用，茶会出现明显的浑浊现象，即茶乳酪[9]。在冻融过程中，由于冰晶的形成导致蛋白质、脂肪、茶多酚等大分子物质相互挤压，茶多酚内的茶黄素会与蛋白质相互作用，诱发茶乳酪的形成[10]，这是茶多酚含量下降的最主要原因。其次，不同的多酚类物质会与不同的蛋白质之间由于亲和力的差异而发生不同的选择性结合，如氢键作用、静电吸附、疏水作用及共价键作用等[11]，也可使奶茶体系在冻融过程中产生更为明显的体系浑浊与沉淀。MCC体系冻融后无论是体系崩溃情况还是絮凝情况，均较乳化体系严重，这是冻融后二者之间茶多酚含量出现显著差异的主要原因。

2.4 奶茶平均粒径结果分析

由表4可知，MCC体系、乳化体系奶茶的样品，其粒径分布结果基本一致，无显著差异；MCC体系的奶茶样品经过1次冻融后，乳液粒径显著增大，2次冻融结果与1次冻融无显著差异。乳化体系的奶茶样品经过1次冻融后，乳液的粒径也显著增大，2次冻融结果与1次冻融无显著差异，但1、2次冻融结果均与MCC体系存在显著差异。粒径分布可以对粒子的沉降速率产生明显的影响，粒子越小，体系的沉降速率越缓慢[12]。经过1次冻融后，MCC体系奶茶的粒径分布情况发生变化，体系内粒子粒度增大，这是其产生明显絮凝和分层的主要原因[13]。由于MCC不溶于水的特性，导致其体系经过冷冻后，水分子间因冷冻产生冰晶，融化后冰晶又遭到破坏，最终导致体系崩溃，产生絮凝、聚结或局部聚结、乳析以及沉降等情况[14]。奶茶属O/W(水包油)型乳液，乳化体系内的单、双甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等能更充分地对体系内的脂肪进行乳化，使奶茶的O/W结构更稳定。有研究表明，20%的油相形成的O/W乳液，在慢速冷冻下其冻融稳定性会更好[15]，这是乳化体系奶茶粒径分布没有发生巨大变化的主要原因。

表4 奶茶冻融前后平均粒径结果

2.5 奶茶感官评价结果分析

图2表明，MCC体系和乳化体系奶茶的样品，在感官评价中获得的分数均在80～90分之间，无显著差异。经过1、2次冻融的奶茶样品，乳化体系感官得分均显著高于MCC体系。从组内差异上看，MCC体系的样品感官得分显著高于冻融1次的样品，冻融1次样品的感官得分显著高于冻融2次的样品；而乳化体系未冻融奶茶的感官得分显著高于冻融1、2次的样品，冻融1、2次样品的感官得分无显著差异(P>0.05)。MCC体系奶茶样品经过冻融后，其颜色较为均匀。含乳制品经过冻融后，由于产生絮凝组织状态会无法恢复[16]，摇匀后其组织状态较为粗糙，且产生一定的粉感和颗粒感，冻融2次后，感官变得更加不可接受。乳化体系奶茶样品经过冻融后，摇匀后其组织状态较均一，无上浮和明显沉淀，顺滑、细腻程度较好，因此得分较高。

图2 奶茶冻融前后感官评价结果

2.6 奶茶稳定性结果分析

图3a、3b、3c分别为乳化体系样品、乳化体系冻融1次样品、乳化体系冻融2次样品；图3d、3e、3f分别为MCC体系样品、MCC体系冻融1次样品、MCC体系冻融2次样品。由图3a、3b、3c可以看出，乳化体系样品底部背散射光ΔBS通量呈现不规则变化，经过1次冻融后，底部背散射光ΔBS增大，说明经过冻融后的样品底部产生了沉淀[17]，经过2次冻融后，ΔBS显著增大。乳化体系样品顶部的背散射光ΔBS较大，说明体系顶部有较强的颗粒聚集现象[18]，经过1次冻融后，顶部的背散射光ΔBS显著变小，说明其经过冻融后产生乳析现象[19]，2次冻融后背散射光ΔBS继续变小，乳析现象加剧。在冻融过程中，乳化体系样品中间部分背散射光ΔBS通量无明显的波动，说明其整个体系中间部分仍十分稳定[20]。乳化体系内，乳化剂对乳液内蛋白、脂肪有较好的牵制效果，经过冷冻，能较大程度避免这类大分子物质受冰晶生长影响，从而避免分子间作用力被破坏[21]，这是乳化体系奶茶较为稳定的最主要原因。由图3d、3e、3f可以看出，MCC体系样品底部背散射光ΔBS情况与乳化体系基本一致，经过1次冻融后，底部背散射光ΔBS明显变小，说明底部颗粒出现上浮趋势[22]，经过2次冻融后，底部背散射光ΔBS呈增大趋势，可能是因为体系内颗粒沉浮较为剧烈所致[23]。MCC体系样品顶部的背散射光ΔBS较小，说明体系顶部呈现析出的状态，经过1次冻融后，顶部的背散射光ΔBS明显增强，说明体系出现颗粒上浮的现象，猜测是浮油所致，经过2次冻融后，顶部的背散射光ΔBS基本不变。MCC体系初始样品中间部分背散射光ΔBS通量较为均一，经过1次冻融的样品，中间部分背散射光ΔBS通量呈现明显的波动趋势，说明冻融后的体系出现较严重的絮凝现象[24]，2次冻融后絮凝现象略有加剧，这与2.4中粒径的检测结果基本一致。经过冷冻后，随着冰晶不断生长，MCC与水子间的结构被冰晶挤压而受到破坏[25]，从而影响整个体系的稳定性，这也是MCC被称为假塑性凝胶剂的主要原因[26]。通过比较，经过冻融后的样品，乳化体系稳定性要远远优于MCC体系的稳定性。

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3 结论

本研究表明，在相同冻融条件及冻融次数下，MCC体系与乳化体系奶茶的理化指标、微生物指标无显著性差异，说明冻融对奶茶的理化指标和微生物指标没有影响；乳化体系奶茶冻融后的感官得分较高，且茶多酚的损失优于MCC体系。经过冻融后，MCC体系奶茶粒径变化情况及整体稳定性较乳化体系差，粒径测试结果和稳定性分析结果高度吻合，能相互验证。综合所有实验结果，在奶茶配方、蛋白、脂肪含量一致的情况下，乳化体系制作的奶茶整体稳定性优于MCC体系。本实验可为奶茶的加工与应用方面提供参考。