海藻酸丙二醇酯與果膠在攪拌型酸奶中的應用對比研究

（1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；2.上海函俊糖業有限公司，上海200333）

海藻酸丙二醇酯與果膠在攪拌型酸奶中的應用對比研究

陳迎琪1，姜啟興1，夏文水1，竇濤2

（1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；2.上海函俊糖業有限公司，上海200333）

通過添加不同質量分數的海藻酸丙二醇酯（PGA）和果膠來制作攪拌型酸奶，以酸度、pH值、表觀黏度、持水力、乳清析出量、感官評定以及后產酸和黏度變化為指標，對比分析PGA和果膠對酸奶品質的影響。結果表明：PGA與果膠均有利于酸奶體系的穩定，在添加量0.10% ～0.12%范圍內，果膠的增稠穩定效果略好于PGA，但添加量大于0.13%后PGA的效果更好。在各質量分數下，PGA對酸奶后產酸的抑制以及耐酸穩定性均優于果膠，使酸奶在相對較長的儲存時間內保持質地、口感以及風味的穩定，更有利于酸奶品質的保持。

海藻酸丙二醇酯；果膠；攪拌型酸奶；對比分析

0 引言

酸奶是一種兼具美味與營養的食品，有維持腸道菌群平衡[1]、提高免疫力[2]等益處，已成為人們的日常飲品，在乳制品市場中占的份額也越來越大[3]。通常為滿足穩定性要求，會在酸奶中添加食品增稠劑或穩定劑，如果膠、瓊脂等親水膠體。果膠因其優良的性能成為最常用的酸奶穩定劑之一[4]，但果膠市場短缺，成本較高，尋找可替代它的穩定劑成為近來研究的熱點。

海藻酸丙二醇酯（Propylene glycol alginate，簡稱PGA）是一種提取自褐藻并經過酯化處理的藻酸類衍生物[5]。先前的研究表明PGA具有良好的乳化性、增稠性和酸熱穩定性，適合在酸奶這類酸性體系中應用[6]。因此，本研究以攪拌型酸奶為對象，選取日本進口的中黏度PGA，將其與低甲氧基果膠進行對比研究。

1 實驗

1.1材料與儀器

海藻酸丙二醇酯（PGA）NLS-K型，低甲氧基果膠（BS02型），保加利亞乳桿菌，嗜熱鏈球菌，全脂奶粉，白砂糖（市售）。

DV-II+型可編程控制式黏度計，FE28型pH計，101型電熱恒溫箱，NS1001 L2K型高壓均質機，4K15型冷凍離心機，EL3002型電子天平，PB203-N型電子稱。

1.2方法

1.2.1 攪拌型酸奶的制作工藝流程

全脂奶粉、水、穩定劑和白砂糖→混合均勻→預熱（60 ～ 70℃）→二次均質（18 ～20 MPa)→滅菌（90 ～95℃，5 ～8 min）→冷卻（40 ～43℃）→接種→分裝→封口→保溫發酵（43 ～45℃，6 ～9 h）→冷卻（0 ～7℃）→攪拌破乳→冷藏（2 ～5℃，24 h）→成品

1.2.2 PGA與果膠的對比實驗

分別添加質量分數為0.10%，0.11%，0.12%，0.13%，0.14%，0.15%的PGA（NLS-K型）與低甲氧基果膠，制成12組攪拌型酸奶樣品（每組500 g），測定相應的酸乳指標并進行對比研究。

1.2.3 酸乳指標的測定

（1） 酸度和pH值的測定。

酸度：參照國家標準GB5413.34-2010測定，用吉爾涅爾度（°T）表示。

pH值：在4℃下，用FE28精密pH計測定。

（2） 表觀黏度的測定。

表觀黏度（apparent viscosity，AV）的測定參照霍艷榮等[7]方法有修改：將約60 mL的酸奶樣品倒入夾層杯中，設置溫度為4℃，選擇LV3號轉子，在轉速5 r/min下測定1 min，每3 s記錄一次數據，取平均值。

（3） 持水力的測定。

持水力（water holding capacity，WHC）的測定參照Hassan A N等[8]方法有修改：稱取20 g酸奶樣品于離心管中，在4℃（5 000 r/min）下離心15 min，傾出上清液，將離心管倒置1 min后立即稱質量。每個樣品做3組平行，取平均值。

持水力=離心沉淀物質量/樣品質量

（4） 乳清析出量的測定。

酸奶膠體脫水收縮敏感性（susceptibility tosynere?sis，STS）的測定，參照李全陽等[9]方法有修改：將100 g冷卻成熟的酸奶樣品倒入帶有140目鋼絲網的漏斗中，在4℃下用500 mL燒杯收集瀝出的乳清，2 h后稱量收集的乳清質量。

酸奶膠體脫水收縮敏感性=乳清析出量/樣品質量（5）感官評價。

將各組酸奶樣品編號分裝到一次小性紙杯中，請食品專業中有乳品品鑒經驗的教師、研究生、本科生和消費者共15名，單獨對酸奶樣品的三個指標進行評價和計分，采用100分制評分方法并統計所有分數的平均值，分數越高，則越貼近樣品的最佳特征。感官評價指標參照《中國乳制品工業行業規范—酸牛乳感官質量評鑒細則》有修改如表1所示。

表1 感官評價指標

（6）貯藏過程中酸奶后產酸的測定。

參照杜磊等[10]方法有修改：將酸奶樣品在4℃下儲存，在常規保質期內的第0，3，6，9，12，15，18天測定酸奶樣品的pH值和酸度。

（7） 酸奶黏度變化的測定。

將酸奶樣品在4℃下儲存，在常規保質期內的第0，3，6，9，12，15，18天測定酸奶樣品的表觀黏度（AV），并作出其占初始黏度百分比（%）的變化曲線。

2 結果與討論

2.1不同質量分數PGA與果膠對酸奶黏度的影響

圖1為添加不同質量分數的PGA與果膠對攪拌型酸奶黏度的影響。由圖1可以看出，隨著PGA與果膠質量分數的增加，酸奶的黏度逐漸增大，表明二者均有較好的增稠效果。這可能是因為低質量分數的PGA或果膠可以增強酸乳體系中酪蛋白和磷酸鈣的膠體結構，同時增強蛋白質分子間的相互作用和酸奶的水合作用[11]，進而增大酸奶的黏稠度。

圖1 不同質量分數PGA與果膠對酸奶黏度的影響

但也不難看出，不同質量分數的PGA和果膠的增稠效果是有差異的。當添加量小于0.12%時，果膠對酸奶的增稠效果優于PGA；當添加量大于0.12%后，添加PGA的酸奶黏度有大幅度的上升，當質量分數達0.13% ～0.14%時，體系黏度超過了果膠；而當質量分數增加至0.15%時，添加果膠的酸奶黏度上升較快，最終略高于PGA。

所以在增稠性方面，當PGA的添加量為0.13%和0.14%時，對攪拌型酸奶的增稠作用明顯優于果膠。

2.2不同質量分數PGA與果膠對酸奶持水力的影響

不同質量分數的PGA與果膠對酸奶持水力的影響如圖2所示。由圖2可以看出，隨著PGA與果膠質量分數的增加，酸奶的持水力（WHC）逐漸增大，但就其增量來說兩者差別很小。開始時添加果膠的酸奶持水力要高于PGA，而在質量分數達0.13% ～0.14%時，添加PGA的酸奶持水力超過果膠。故可得在此質量分數下，添加PGA對提高攪拌型酸奶的持水力效果更好。

酸奶的持水力與酪蛋白膠束有關，它作為一個膠體結構可增強酸奶的持水性能，但當條件變化后會影響其結構穩定性，從而降低持水力。同時也受到不同酸化速率的影響，若酸化速率太快，會使酪蛋白膠束收縮，導致疏水基團暴露，使持水力下降。而添加PGA與果膠酸奶持水力增大的原因可能是在均質和滅菌后，這兩種物質與復原乳中的鈣離子發生相互作用，并且在酸奶發酵成熟后形成緊密的網狀結構，從而保持住水分[12]。

圖2 不同質量分數PGA與果膠對酸奶持水力的影響

表2 酸奶樣品的感官評定指標結果

另外與圖1比較看出，添加PGA和果膠對酸奶持水力與黏度的影響有較大的相關性，這可能是由于體系黏度增大使酸乳中酪蛋白膠束更加穩定，進而提高持水力。

2.3不同質量分數PGA與果膠對酸奶乳清析出量的影響

圖3為不同質量分數PGA與果膠對酸奶乳清析出量的影響。

圖3 對酸奶乳清析出量的影響

由圖3可以看出，酸奶的脫水收縮作用敏感性（STS）隨著PGA與果膠質量分數的增加而逐漸減小。當PGA與果膠的添加量小于0.12%時，兩曲線下降較為緩慢，添加PGA的酸奶乳清析出量均大于果膠；當添加量大于0.12%后，添加PGA的酸奶STS值有大幅下降，且當質量分數達0.13% ～0.14%時，酸奶的STS值明顯低于果膠；而當質量分數增大至0.15%時，添加果膠的酸奶STS值下降較快，最終略低于PGA。這表明當PGA的添加量為0.13%和0.14%時，對改善攪拌型酸奶乳清分離的效果要比果膠的好。

同時與圖2相比可看出，酸奶的乳清析出與持水力呈一定的負相關性，持水力增大可減弱酸奶的脫水收縮作用，從而減小乳清析出量。

2.4酸奶樣品感官評定結果

對添加不同質量分數PGA與果膠的酸奶樣品進行感官評定的結果如表2所示。由表2可以看出，添加0.14%的PGA與0.12% ～0.14%的果膠可使酸奶具有良好的風味和口感，其中添加0.13%的PGA可使酸奶質地口感最好。

從色澤上看，添加PGA的酸奶分值略高于果膠，但差別很小，因為果膠粉末呈淡黃色，而PGA粉末呈白色，兩者對酸奶顏色的影響不大，但PGA的效果略優于果膠；在滋味和氣味方面，當兩者的質量分數在0.12% ～0.14%時，酸奶的酸甜度較為適中，其中添加0.13%的PGA與0.14%的果膠可使酸奶酸甜比最為適當；從組織狀態中看出，當添加量較小或較大時，會使酸奶的黏稠度偏稀或偏濃，影響口感，而當添加0.13% ～0.14%的PGA與0.12% ～0.14%的果膠時，酸奶的黏稠度較為適當。

因此，當PGA的添加量為0.13%和0.14%時，對酸奶的感官影響均略優于果膠，且質量分數為0.13%的PGA對酸奶的作用效果最好。

2.5不同質量分數PGA與果膠對酸奶后產酸的影響

酸奶的后產酸是其加工過程中不可回避的技術難題，也是影響酸奶貨架期品質一致性的關鍵問題，尋找或開發能夠抑制酸奶后產酸的穩定劑一直是業界研究的重點。表3和表4為添加量為0.12% ～0.14%的PGA與果膠對酸奶pH值和酸度變化的影響，整體而言，隨著儲存天數的增加，所有酸奶的pH值均逐漸降低，而酸度逐漸升高，pH值越低則其酸度就越高[13]。這是由于在儲存過程中，乳酸菌繼續生長消耗乳糖產生乳酸，使酸奶是酸度進一步升高，而pH值不斷下降[14]。

表3 質量分數為0.12% ～0.14%的PGA與果膠對酸奶pH值變化的影響

表4 質量分數為0.12% ～0.14%的PGA與果膠對酸奶酸度變化的影響

同時在第12天之前，pH值和酸度變化較快，但隨后逐漸變慢，可能是因為乳酸菌的活菌數減少，使其活力降低[15]。其中所有樣品的pH值均在4.03 ～4.25之間，酸度值在80.3 ～107.2°T之間，符合GB19302-2010中規定的酸奶制品的°T≥70的國家標準。

同時，隨著PGA與果膠質量分數的增加，酸奶pH下降和酸度上升的幅度都逐漸減小，表明PGA與果膠均有抑制酸奶后產酸的作用。在相同質量分數下，添加PGA酸奶的pH值降幅和酸度升幅都比果膠的小，添加PGA的酸奶最終酸度明顯低于果膠，其中酸度上升幅度最小的是PGA質量分數為0.13%和0.14%的酸奶。表明PGA在抑制酸奶后產酸方面要優于果膠，這一特性對于保證酸奶在貨架期內口味的一致性非常重要。就此而言，PGA作為酸奶的穩定劑具有較好的應用前景。

2.6不同質量分數PGA與果膠對酸奶黏度變化的影響

圖4為添加0.12% ～0.14%的PGA與果膠對酸奶黏度在18 d內變化的影響。由圖4可以看出，在儲藏過程中，酸奶的黏度均在第3天時出現不同程度的升高，之后隨著天數的增加而逐漸降低。這可能是因為酸奶中的凝乳微粒重新聚集凝結，使水分又回到其網狀結構中，恢復酸奶的凝乳狀態；同時變性的乳清蛋白發生膨潤作用，穩定了酪蛋白網狀結構中的水分，使酸奶的黏度狀態變得穩定，黏度也得以升高[16]。

圖4 質量分數為0.12% ～0.14%的PGA和果膠對酸奶黏度變化的影響

另外從圖4還可看出，在第3 ～9天添加PGA的酸奶黏度下降的百分比很相近，只有添加量為0.12%的酸奶在第15天后黏度下降較快；而在添加果膠的酸奶中，黏度下降的百分比隨質量分數的增大而減小，但三者下降的趨勢差別不大。

總體而言，添加PGA的酸奶黏度下降較為平緩，而添加果膠的下降較快，且在貨架期結束時，前者黏度下降的百分比明顯小于后者。酸奶黏度的下降可能是由于膠體在酸性環境中輕微的降解所致，這表明PGA在酸奶體系中具有更好的穩定性，這與先前研究中報道的PGA具有良好的酸穩定性[6]相一致。因此，從體系黏稠度、口感變化的角度考慮，與果膠相比而言，以PGA作為酸奶增稠劑更有利于保持貨架期內酸奶質感的一致性。

3 結論

隨著PGA與果膠質量分數的增加，酸奶的黏度和持水力逐漸增大，乳清析出量逐漸減小，說明PGA與果膠均有利于酸奶體系的穩定，當質量分數為0.13% ～0.14%時，PGA對酸奶穩定性的效果優于果膠。

添加PGA和果膠均可有效改善酸奶的質地和口感，添加量為0.13% ～0.14%的PGA對酸奶的感官影響略優于果膠，且當質量分數為0.13%時，PGA的效果最好。

在酸奶貨架期內，隨著PGA與果膠質量分數的增加，酸奶酸度增加和黏度降低的幅度都逐漸減小，但與果膠相比，添加PGA酸奶的變化幅度更小，且其在貨架期內黏度下降的幅度低于果膠。表明PGA更有利于抑制酸奶后產酸，具有更好的酸穩定性，有利于保持貨架期內酸奶質感和口味的一致性。

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Comparative study on the application of propylene glycol alginate and pectin in the stirred yoghurt

CHEN Ying-qi1,JIANG Qi-xing1,XIA Wen-shui1,DOU Tao2
(1.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;2.Shanghai Hanjun Sugar Industry Co.,Ltd,Shanghai 200333，China)

Stirred yogurt were made by adding different mass fractions of propylene glycol alginate(PGA)and pectin,and acidity,pH value, apparent viscosity,water holding capacity,whey precipitation amount,sensory evaluation,post acid production and viscosity were used as in?dicators to campare and analyze the effects of PGA and pectin on the quality of yogurt.The results showed that PGA and pectin were condu?cive to the stability of yogurt system,when the addition amount was 0.10% ～0.12%,the thickening and stabilizing effects of pectin were slight?ly better than PGA,but the effects of PGA were better when the addition amount was more than 0.13%.The inhibition of post acid produc?tion and the acid stability of PGA were better than pectin in all mass fractions,which made yogurt maintain the stability of texture,taste and flavor over a relatively long storage time,and was more conducive to maintain the quality of yogurt.

Propylene glycol alginate;Pectin;Stirred yoghurt;Comparative analysis

TS252.54

A

1001-2230（2016）11-0017-04

2016-05-24

江蘇高校品牌專業建設工程資助項目（PPZY2015A052）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2011BAD23B00）。

陳迎琪（1994-），女，本科，研究方向為食品加工與配料。

姜啟興