果汁乳酸菌飲料穩(wěn)定性研究

杜慶棟

（臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東臨沂276005）

果汁乳酸菌飲料穩(wěn)定性研究

杜慶棟

（臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東臨沂276005）

通過使用穩(wěn)定劑、增稠劑、膠凝劑、乳化劑和品質(zhì)改良劑，以乳酸菌（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按1︰1）為菌種，以鮮牛奶為原料進行發(fā)酵，利用該發(fā)酵乳并添加果汁制作果汁乳酸菌飲料，通過正交實驗尋找出了最佳的配方，并對其穩(wěn)定性進行了研究。

果汁；乳酸菌；穩(wěn)定性；正交實驗

0 引言

乳酸菌飲料是兼營養(yǎng)與保健為一體的新型飲料。而果汁乳酸菌飲料的發(fā)酵乳原料由于經(jīng)過發(fā)酵，乳中的蛋白組成發(fā)生了明顯變化，然后經(jīng)過再次殺菌，導(dǎo)致其中的蛋白質(zhì)再次發(fā)生變性。所以，該類產(chǎn)品很容易出現(xiàn)因蛋白變性而導(dǎo)致的產(chǎn)品分層或水析現(xiàn)象，這也成為乳品行業(yè)一個難點。而終端產(chǎn)品制作成PET包裝方式，由于全透明包裝，對產(chǎn)品的穩(wěn)定性要求更加高。

本研究以乳酸菌為菌種，以鮮牛奶為原料進行發(fā)酵，利用該發(fā)酵乳添加果汁制作果汁乳酸菌飲料，尋找出最佳的果汁乳酸菌飲料配方，并對該飲料的穩(wěn)定性進行了研究。

1 實驗

1.1 材料

鮮牛乳（I級），菌種（380型），濃縮蘋果汁（6倍濃縮），羧甲基纖維素鈉，黃原膠，瓜兒豆膠（黏度范圍3 000～3 500 mPa·s），低酯果膠，三聚甘油酯與三聚磷酸鈉。

1.2 儀器設(shè)備

離心機（800B型），黏度計（NDJ-7型），均質(zhì)機（SLS-60-70型），電子攪拌器，pH值測定儀（PHS-25型），電子天平（FA1004A型）等。

2 方法

2.1 工藝流程

實驗的工藝流程分為兩部分，即發(fā)酵乳的制備和果汁乳酸菌飲料的制備。

2.1.1 發(fā)酵乳的制備

鮮牛乳－攪拌－均質(zhì)－殺菌－冷卻－接種－發(fā)酵－冷藏后酵。

2.1.2 果汁乳酸菌飲料的制備工藝

將白糖與穩(wěn)定劑混合溶解→過濾→冷卻→調(diào)酸→加入發(fā)酵乳→定容→攪拌→均質(zhì)→灌裝→殺菌→冷卻→觀察↑

果汁

2.2 穩(wěn)定性評定方法[1]

2.2.1 離心沉淀率檢測

將飲料裝入l0 mL的離心試管中，離心沉淀率的檢測采用800B型離心機，條件為4 000 r/min，10 min離心，采用殺菌冷卻后的樣品。離心沉淀率以體積比計算。

2.2.2 黏度檢測

溫度為25℃，NDJ-1型黏度計，0號轉(zhuǎn)子，6 r/min，黏度范圍為8～15 mPa·s之間；NDJ-7型黏度計，0.1的轉(zhuǎn)子，黏度范圍為2～4 mPa·s之間。

穩(wěn)定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)如表1～表3所示，并且根據(jù)不同指標(biāo)的重要性程度給以不同的分值。

表1 離心沉淀體積分?jǐn)?shù)

表2 水析厚度

表3 脂肪厚度

2.3 方法

本研究采用正交實驗法,用9因子3水平的正交表[2],其因子和水平如表4所示。

表4 實驗的因子與水平%

3 結(jié)果與分析

3.1 實驗結(jié)果

除上述因子外，還要考察A×B,A×C,B×C,選用L27（313）來進行表頭設(shè)計。根據(jù)不能“混雜”的原則，應(yīng)優(yōu)先考慮交互作用的因子。比如將A排在第1列，B排在第2列，由L27（313）的交互作用列表知A×B在第3和4兩列；再將C排在第5列，又由交互作用列表知A×C在第6和7兩列，B×C在8和11兩列；最后將D，E，F(xiàn)分別排在第9，12，13列。最后實驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果如表5所示。

表5 正交實驗

表5中列變動平方和Sj由公式

計算。將計算結(jié)果列成方差分析表，結(jié)果如表6所示。

表6 方差分析

表6中，A、D、E高度顯著；B，A×B，B×C顯著。

為挑選出最優(yōu)工藝條件，可由F值的大小來排因素主次，即A，D，E，B×C，B，A×B；由表1的Ⅰj，Ⅱj，Ⅲj一欄知因子A應(yīng)選A1；D應(yīng)選D1；E應(yīng)選E1；但B×C，B，A×B則要綜合考慮（因三者的F值差不多），由B×C看應(yīng)是B3C1比B1C3稍強些，從B看也是B3比B1稍強，可是按A×B看A1B1比A1B3就要好得多些，綜合起來，決定選B1C3；F應(yīng)選F1更方便。

3.2 結(jié)果驗證

篩選出來的最佳配方需要進行驗證性實驗，做進一步分析。即選用果膠0.1%，黃原膠0.05%，瓜兒豆膠0.15%，CMC0.4%，三聚甘油酯0.05%，三聚磷酸鈉0.05%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的實驗配方進行觀察實驗。結(jié)果與1號實驗的綜合測評值相同，并且為最大值，但是采用A1B1C1D1E1F1配方做出來的果汁乳酸菌在口感上，風(fēng)味上更加清爽單薄，收口很快。

觀察過程中對果汁乳酸菌飲料的狀態(tài)進行了圖示分析。常溫下3個月觀察果汁乳酸菌的沉淀，脂肪，水析厚度，如圖1～圖3所示。

常溫下3個月后沉淀厚度不超過1.5 mm；脂肪厚度小于0.6 mm；水析幾乎無，穩(wěn)定性較好。

3.3 分析及討論

圖1 常溫3個月沉淀厚度

圖2 常溫3個月脂肪厚度

圖3 常溫3個月水析厚度

本研究主要針對乳酸菌飲料的蛋白質(zhì)沉降、脂肪上浮、水析等質(zhì)量問題采取了如下相應(yīng)措施。

3.3.1 防止蛋白質(zhì)沉降

本研究為了防止乳酸菌飲料的蛋白質(zhì)沉降，延長貨架期，采取了均質(zhì)，添加不同的穩(wěn)定劑、乳化劑，品質(zhì)改良劑及調(diào)酸等措施。

（1）均質(zhì)二次[3]。均質(zhì)的主要目的是減小乳酸菌飲料中酪蛋白顆粒粒徑，在酸性牛乳中酪蛋白以千萬個膠束聚集成大顆粒存在，采用均質(zhì)可以減小蛋白質(zhì)粒徑，以防止沉降的發(fā)生。

（2）穩(wěn)定劑的使用。通過使用穩(wěn)定劑來增加乳酸菌飲料分散介質(zhì)的粘度，降低蛋白顆粒沉降速度，防止蛋白質(zhì)沉淀的生成，從而提高乳酸菌飲料的穩(wěn)定性。在溶液中穩(wěn)定劑的使用產(chǎn)生粘度疊加效應(yīng)，即混合溶液經(jīng)過一定時間后，體系的粘度大于各組分粘度之和。

（3）乳化劑的使用[4]。乳酸菌飲料的生產(chǎn)過程中適當(dāng)?shù)厥褂眯┤榛瘎Ｒ驗槿榛瘎┠芘c蛋白質(zhì)相互作用，起到乳化懸浮、分散穩(wěn)定的作用形成懸浮液，防止蛋白顆粒聚集而增大顆粒直徑，從而降低了蛋白顆粒的沉降速度，提高了該飲料的蛋白穩(wěn)定性。

（4）品質(zhì)改良劑的使用。在正常條件下乳與乳制品中的鈣以結(jié)合狀態(tài)存在。但是，在乳酸菌飲料的酸性條件下，鈣離子呈游離狀態(tài)，成為不穩(wěn)定的因素。因此，使用品質(zhì)改良劑的目的是螫合鈣離子，防止蛋白沉淀的生成。

（5）調(diào)酸。使產(chǎn)品的pH值控制在4.20～4.30范圍內(nèi)，避開了酪蛋白的等電點pI=4.6，防止了酪蛋白在pI為4.6時因失去同性電荷斥力而聚集沉降。

3.3.2 防止脂肪上浮

本研究為了防止乳酸菌飲料出現(xiàn)脂肪上浮的質(zhì)量問題，采取了均質(zhì)和使用乳化劑等措施。

（1）均質(zhì)。將脂肪球打碎，使均勻地分散在乳酸菌飲料的分散介質(zhì)中，從而防止脂肪上浮的質(zhì)量缺陷。

（2）乳化劑的使用。使用乳化劑能使乳脂肪較均勻地分散在分散介質(zhì)--水中，形成穩(wěn)定的乳化液。因為在乳酸菌飲料中使用的乳化劑屬于o/w型，為此，本研究選用了HLB值不同的乳化劑混和使用，使其達到較好的乳化效果。

4 結(jié)論

通過反復(fù)實驗確定，由實驗結(jié)果得出果汁乳酸菌飲料的最佳配方：35%發(fā)酵乳、4%白糖、0.05%三聚甘油酯、0.1%的果膠、0.05%的黃原膠、0.15%瓜兒豆膠、0.4%CMC、0.05%三聚磷酸鈉、1.7%濃縮蘋果汁（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%的檸檬酸溶液調(diào)節(jié)pH值至4.20～4.30。該果汁乳酸飲料風(fēng)味爽口，穩(wěn)定性較好。

[1] 譚天恩.化工原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：256-289.

[2] 韓于羹.應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1989：237-272.

[3] 劉茂輝.乳飲料中懸浮粒子的穩(wěn)定性技術(shù)的研究[J].中國乳品工業(yè)，1995（5）：225-227.

[4] 鄭其良,錢志偉.斯托克斯定律在混濁型飲料中的應(yīng)用[J].飲料工業(yè)，1998（1）：24-26.

Study on the stabily of fruit juice drink with lactic acid bacteria

DU Qing-dong
(College of Life Sciences,Linyi University,Linyi 276005，China)

By employing the orthogonal test,an optimized recipe was found to produce fruit juice drink with lactic acid bacteria.This drink was made of fresh milk with the strains of Lactobacillus bulgaricus(The ratio of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophillus is 1︰1)and the fruit juice by using food stabilizer,thickener,emulsifier,gelatinizer and quality improver,meanwhile the stability of the drink was studied in detail.

fruit juice;Lactic acid bacteria;stability;orthogonal test

TS252.54

A

1001-2230（2011）02-0062-03

2010-10-26

杜慶棟（1970-），男，碩士，從事食品化學(xué)與食品工程研究。