結冷膠在懸浮飲料體系中的應用研究

朱姝賓，李龍偉，陸啟明，閆 鎖

（河南財鑫糖業有限公司技術中心，河南 鄲城 477150）

結冷膠（gellan gum）是一種陰離子線型微生物多糖，其產生菌為一種革蘭氏陰性好氧桿狀菌，生產中通過堿可以脫去酰基從而得到低酰基結冷膠。結冷膠于1978年首次由美國科學家發現[1]，1988年日本成功地完成了結冷膠的毒理實驗并準許結冷膠在食品中應用，在1992年得到美國FDA的許可可以應用于食品、飲料中[2]。我國在1996年批準其作為食品增稠劑、穩定劑使用（GB2750—1996）[3-4]，2011年發布實施了結冷膠國家標準GB 25535-2010。

懸浮飲料是在飲料中加入水果的囊胞或果粒，通過酸糖液調配制得的產品[5]。果粒在飲料中的懸浮不僅使飲料具備了生動而直觀的感官，同時豐富了飲料的口感和風味，提高了飲料的營養價值。選擇合適的懸浮劑，是直接關系飲料品質的至關重要的問題。在大多數情況下，由于懸浮劑的使用量及輔料復配比例不當，很容易造成產品在貨架期內出現果粒分層和下沉，因此選擇合適的穩定劑并掌握適當的輔料配比是影響果肉懸浮效果的關鍵[6]。低酰基結冷膠，依靠其游離基團與二價金屬離子形成凝膠的特性，與適量的Ca2+結合形成三維網絡結構，既有良好的承托力，又有假塑性和極低的粘性，使飲料保持良好的流動性及懸浮能力，并在酸性條件下也很穩定，因此它在果粒懸浮飲料中有很好的應用價值。

以結冷膠為主懸浮劑的飲料具有飲料的流動性，而且不會出現果粒上浮下沉等不穩定性現象。該體系使粒胞均勻懸浮，感官性強，是理想的懸浮飲料穩定劑。本文以蜜柚果粒為懸浮顆粒，以結冷膠為主懸浮劑，對其在懸浮飲料中的添加量及其輔料的復配比例進行研究，旨在為結冷膠在懸浮飲料實際生產中的應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為蜜柚，市售；試劑為低酰基結冷膠（鄲城財鑫糖業有限責任公司）；碳酸鈣、多聚磷酸鈉、檸檬酸，均為分析純。設備為分析天平、恒溫培養箱、電爐、數顯溫度計等。

1.2 方法

1.2.1 試驗工藝流程 工藝流程如圖1所示。

圖1 懸浮飲料工藝流程

1.2.2 懸浮果粒的預處理 選用色澤良好、汁液飽滿、風味正常無霉爛及其他明顯不良變化的蜜柚果實。用鋒利的小刀在蜜柚表面劃線若干條，以不傷果實囊瓣為準，然后用手工去皮、去囊、去絡，將得到得柚子果粒投入到100℃沸水中進行熱燙1 min，保證果粒完好無損。選擇豐盈飽滿、形態一致、大小均勻、感觀性強的果粒，置于去離子水中待用。

1.2.3 懸浮飲料的制作 用分析天平稱取低酰基結冷膠和其他輔料（精確至0.001），按相應質量百分比加入一定量的軟水中（除檸檬酸外），置于電爐上加熱85℃以上，待結冷膠完全溶解后繼續保溫3～5 min，補足加熱損失的水分，迅速冷卻至65℃左右，加入事先稱好的一定量的檸檬酸，待其溶解后灌裝并繼續冷卻至室溫（約25℃），置于25℃恒溫培養箱中，計時，定期搖晃觀察其懸浮效果。

1.3 試驗設計

1.3.1 結冷膠使用量單因素試驗 結冷膠添加量分別按水溶液質量的百分含量0.01%、0.015%、0.02%制作懸浮溶液，并觀察其懸浮性能。其他因素為多聚磷酸鈉0.02%、碳酸鈣0.04%、檸檬酸0.2%。

1.3.2 碳酸鈣用量單因素試驗 添加量分別按水溶液質量的百分含量0.02%、0.04%、0.06%制作懸浮溶液，并定期觀察其懸浮性能。其他因素為結冷膠0.015%、多聚磷酸鈉0.02%、檸檬酸0.2%。

1.3.3 多聚磷酸鈉用量單因素試驗 添加量分別按水溶液質量的百分含量0.02%、0.03%、0.04%制作懸浮溶液，并定期觀察其懸浮性能。其他因素為結冷膠0.015%、碳酸鈣0.04%、檸檬酸0.2%。

1.3.4 檸檬酸用量單因素試驗 該成分添加量分別按水溶液質量的百分含量0.15%、0.20%、0.25%制作懸浮溶液，并定期觀察其懸浮性能。其他因素為結冷膠0.015%、碳酸鈣0.04%、多聚磷酸鈉0.02%。

1.3.5 正交試驗 以結冷膠（A）、碳酸鈣（B）、多聚磷酸鈉（C）、檸檬酸（D）的添加量（%）為試驗因素，選用L9（34）正交試驗（表1），對產品進行感官評定與方差分析。

表1 L9（34）正交試驗設計

2 結果與分析

2.1 結冷膠添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

結冷膠使用量單因素試驗結果如表2所示，結冷膠的添加量在一定程度上縮短了果粒懸浮所需要的時間，同時提高了該懸浮體系的穩定性和懸浮能力及果粒的分布狀況；但隨著結冷膠用量的增加，該懸浮體系流動性逐漸下降，甚至有凝膠現象，影響懸浮體系的穩定性；添加量為0.015%時總體感觀較好，懸浮體系清亮透明，濃度、稠度適宜，粒胞懸浮均勻。

表2 結冷膠添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

2.2 碳酸鈣添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

碳酸鈣用量單因素試驗結果如表3所示，碳酸鈣添加量較少或過量均會延長懸浮所需時間，懸浮體系的穩定性也相應較差。低酰基結冷膠對二價陽離子如Ca2+等高度敏感，離子量影響水化溫度和成膠的特性。宗迪等[7]的研究表明，結冷膠在質量分數一定的條件下離子添加量有最適范圍，隨著陽離子質量分數的提高，凝膠強度也隨之提高；但過多的陽離子又會阻礙結冷膠雙螺旋結構的有序聚集，減弱凝膠，進一步影響懸浮效果[8]，所以在碳酸鈣添加量最適范圍內，懸浮體系具有最佳穩定性。

表3 碳酸鈣添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

2.3 多聚磷酸鈉添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

多聚磷酸鈉用量單因素試驗結果如表4所示，隨著多聚磷酸鈉添加量的增加，一定程度上延長了果粒懸浮所需時間，同時降低了該懸浮體系的穩定性，其添加量為0.02%時懸浮體系清亮透明，濃度、稠度適宜，粒胞懸浮均勻。多聚磷酸鈉易與溶液中的金屬陽離子形成可溶絡合物，從而降低水的硬度，利于結冷膠的水合。且可增強食品的貯存穩定性，延長產品貨架期。

表4 多聚磷酸鈉添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

2.4 檸檬酸添加量對懸浮飲料懸浮效果的影響

檸檬酸用量單因素試驗結果如表5所示，檸檬酸主要是后期膠體溶解后，與碳酸鈣反應釋放出游離鈣，游離鈣與結冷膠結合，冷卻后形成網絡結構，從而起到懸浮果粒的作用。少量檸檬酸不能與碳酸鈣完全反應，影響懸浮體系的透明性及懸浮性。一個穩定體系的懸浮飲料還應該做到口感飽滿而清爽，不粘口，風味自然。目前飲料產品的pH值大多為3.6～3.8，總酸為 2～3 g/L（以一水檸檬酸計）之間。

表5 檸檬酸用量對懸浮飲料懸浮效果的影響

2.5 正交試驗

根據表6正交試驗結果，由極差分析R值可知：結冷膠的添加量在懸浮飲料中起主要作用，然后依次是碳酸鈣、檸檬酸、多聚磷酸鈉，即A>B>D>C，其最優組合為A3B2C2D1，即結冷膠0.015%、碳酸鈣0.04%、多聚磷酸鈉0.02%、檸檬酸0.20%。單獨做此配方，懸浮體系透明，放置90 d果粒仍均勻懸浮。

表6 L9（34）正交試驗結果

2.6 品質評價

評價指標采用感觀綜合評分，即邀請6名相關工作人員，對不同因素條件下制備的懸浮體系從感觀上在懸浮所需時間、體系穩定性、果粒分布狀態等做出綜合評價，滿分為10分，評價結果如表6所示。

3 結論

本研究分別以結冷膠、碳酸鈣、多聚磷酸鈉、檸檬酸為單因素，制備懸浮溶液，評定不同因素對懸浮體系的懸浮能力及穩定性等性能的影響。結冷膠添加量為0.015%時總體感觀較好，懸浮體系清亮透明，濃度、稠度適宜，粒胞懸浮均勻；碳酸鈣添加量在0.04%左右的最適范圍內，懸浮體系具有最佳穩定性；多聚磷酸鈉添加量為0.02%時，懸浮體系清亮透明，濃度、稠度適宜，粒胞懸浮均勻；檸檬酸添加量為0.20%左右時，懸浮體系穩定性好。

以結冷膠、碳酸鈣、多聚磷酸鈉、檸檬酸為試驗因素，選用L9（34）正交試驗，通過對產品的感官評定與方差分析，得出用結冷膠制備懸浮體系的最佳配方。結果表明，最佳配方為：結冷膠0.015%、碳酸鈣0.04%、多聚磷酸鈉0.02%、檸檬酸0.20%。本研究為結冷膠在懸浮飲料體系中的應用提供了科學依據。

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