穩定劑對玉米汁水溶性膳食纖維飲料影響的研究

馬 雪，董依迪

（綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061）

穩定劑對玉米汁水溶性膳食纖維飲料影響的研究

馬 雪，董依迪

（綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061）

研究穩定劑對玉米汁水溶性膳食纖維飲料穩定性的影響，確定最佳穩定劑添加量。利用酶法分離提取水溶性膳食纖維，并加入玉米汁飲料中，以產品的感官評分和混濁穩定系數為指標，通過單因素試驗和正交試驗對穩定劑進行篩選，確定提高產品穩定性的最佳穩定劑添加量。穩定性研究表明，黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉對玉米汁水溶性膳食纖維飲料的影響較大；單因素試驗結果表明，黃原膠最佳添加量為0.12%，海藻酸鈉最佳添加量為0.10%，羧甲基纖維素鈉最佳添加量為0.15%；正交試驗結果表明，復配穩定劑最佳配方為黃原膠添加量0.12%，海藻酸鈉添加量0.20%，羧甲基纖維素鈉添加量0.15%，此時產品的穩定性較好。穩定劑復配使用可以增加玉米汁水溶性纖維飲料的穩定性，并能得到良好的感官性狀。

玉米；水溶性膳食纖維；穩定劑；飲料

玉米汁水溶性膳食纖維飲料（以下簡稱玉米纖維飲料）是一種淀粉和蛋白質含量都較高的飲品，淀粉和蛋白質都是大分子物質，其分散在水介質中制得的飲料屬懸浮液水溶膠[1]，是一種典型的熱力學不穩定體系，在加工和貯藏過程中會出現膠凝結塊和沉淀分層等不穩定現象[2]。根據膳食纖維溶解性的不同，可分成水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF）兩大類，它們在食品中起著不同作用[3]，水不溶性膳食纖維添加到飲料中可能會造成產品口感粗糙、不細膩，感官品質影響較大；而水溶性膳食纖維的添加不僅可以增加膳食纖維的攝入量，對產品的口感影響也大大降低[4]。乳化劑和增稠劑復合使用可以穩定體系、延長貯藏時間，選擇合適的穩定劑對產品的感官品質及穩定性有決定性作用。

若使用不當，會出現“糊口”“掛壁”等現象，從而影響產品感官品質，增加成本。根據斯托克斯定律可知，為了提高產品的穩定性，在盡可能減小微粒直徑的同時增大分散介質的黏度，可提高產品的穩定性[5-6]。試驗在確定了玉米纖維飲料基本配方的前提下，研究了穩定劑對產品品質的影響，選用幾種穩定劑進行穩定劑篩選試驗，再將可行的穩定劑進行單因素試驗和正交試驗，最終進行穩定劑復配篩選研究，確定穩定劑添加的最佳配比，為玉米纖維飲料的開發、產業化生產及玉米產業經濟效益提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮玉米，購自黑龍江省綏化市當地市場；α-淀粉酶（酶活力為4 000 U/mg）、糖化酶（酶活力為3 000 U/mg）、中性蛋白酶（酶活力為30 000 U/mg），北京奧博星生物技術有限公司提供；黃原膠、果膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、單甘脂，均為食品級。

1.2 儀器與設備

PHB-2型酸度計、BS 224S型電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司產品；TU-1901型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司產品；JJ-2型高速組織搗碎機，江蘇金壇市雙捷實驗儀器廠產品；80-2B型臺式離心機，湖南星科科學儀器有限公司產品；JM-L50型膠體磨，杭州惠合機械設備有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 水溶性玉米膳食纖維制備工藝流程

原料→加水→攪拌制成混懸液→調節pH值→α-淀粉酶酶解→調節pH值→糖化酶酶解→調節pH值→中性蛋白酶酶解→離心分離→提取液→醇析→沉淀→水溶性玉米膳食纖維。

1.3.2 水溶性玉米膳食纖維制備操作要點

取一定量玉米皮渣為原料，加水稀釋至料液比1∶10（g∶mL），由于原料中含有一定量的淀粉和蛋白質等成分，為了得到高品質膳食纖維，需要對玉米皮渣進行蛋白酶、α-淀粉酶酶解處理，由于淀粉酶酶解后會產生一些大分子糖類，如糊精等，在后期醇析分離時會進入醇析物中，影響SDF的純度，故還要用糖化酶，酶解為小分子糖類在醇析時分離出去。首先進行脫淀粉處理，調節pH值至5.0，溫度60℃，加α-淀粉酶10 mg/g底物，酶解45 min；再調節pH值至4.5，溫度60℃，加糖化酶10 mg/g底物，酶解60 min；處理后的玉米皮懸浮液調節pH值至7.0，溫度40℃，加中性蛋白酶10 mg/g底物，酶解90 min。將樣品提取液用無水乙醇提取，得到的沉淀烘干即為水溶性玉米膳食纖維[7-9]。

1.3.3 玉米纖維飲料工藝流程

1.3.4 玉米纖維飲料操作要點

（1）玉米預煮。預煮時間12 min，水和玉米粒質量比2∶1，預煮溫度100℃。

（2）膳食纖維與輔料的添加量。水溶性玉米膳食纖維添加量6%，白砂糖添加量10%，檸檬酸添加量0.10%，食鹽添加量0.05%。

（3）均質。將調配好的料液加熱到74±2℃，保溫10 min，經膠體磨通過0.05～0.075 mm的狹腔細磨2次后，再用高壓均質機均質，均質壓力為20～30 MPa。

（4）殺菌。殺菌條件為121℃，15 min。

1.3.5 測定方法

（1）感官評價。產品于4℃下冷藏72 h后取出，進行綜合評定。由10名有感官評定經驗的專業人員組成評定小組，在感官評定室內進行，按規定的評分標準對產品的感官品質進行綜合評分，滿分為100分，取其平均值為最終結果。

玉米纖維飲料感官品質評分標準見表1。

表1 玉米纖維飲料感官品質評分標準

（2）混濁穩定系數。將放置一段時間的玉米纖維飲料搖勻，稱取一定量并用水1∶20（g∶g） 稀釋，將混勻的稀釋液以轉速4 000 r/min離心15 min，在其最大吸收波長下測定離心前后的吸光度A0和A，以A/A0來表示玉米纖維飲料的混濁穩定性，吸光度越大說明體系越穩定。

2 結果與分析

2.1 單體穩定劑的篩選

將單體穩定劑按使用參考添加量進行篩選試驗。選擇5種常用穩定劑進行篩選，穩定效果從有無沉淀、絮凝、水析3個方面進行考評[6]。

不同穩定劑對玉米纖維飲料的作用效果見表2。

表2 不同穩定劑對玉米纖維飲料的作用效果

結果表明，單體穩定劑效果較好的有黃原膠、海藻酸鈉、CMC-Na，不會產生明顯的沉淀、絮凝和水析現象。對效果較好的3種穩定劑進行下一步試驗，選擇不同添加量進行單因素試驗，研究其對玉米纖維飲料穩定性的影響。

2.2 不同穩定劑對玉米纖維飲料的影響

2.2.1 黃原膠對玉米纖維飲料的影響

黃原膠添加量對玉米纖維飲料的影響見圖1。

圖1 黃原膠添加量對玉米纖維飲料的影響

由圖1可知，隨著黃原膠添加量的逐漸增加，玉米纖維飲料的混濁穩定性先上升后下降，感官評分先升高后降低，在黃原膠添加量為0.12%時混濁穩定性達到最大值，感官評分也最高。黃原膠由高分子雜多糖構成，含有螺旋區，一方面黃原膠通過氫鍵與水相互作用，使膠體大分子分散在液相體系中，增加體系的黏稠度；另一方面利用螺旋區域包裹顆粒，防止大顆粒聚集下沉。但黃原膠添加量過大時會將一些水溶性粉末物質（如酪蛋白等）交聯起來形成一種膠黏物質，使玉米纖維飲料穩定性下降，并且黏度過大導致玉米纖維飲料的口感黏稠，出現“掛壁”現象，口感下降。因此，玉米纖維飲料中黃原膠最佳添加量為0.12%。

2.2.2 海藻酸鈉對玉米纖維飲料的影響

海藻酸鈉添加量對玉米纖維飲料的影響見圖2。

圖2 海藻酸鈉添加量對玉米纖維飲料的影響

由圖2可知，隨著海藻酸鈉添加量的增加，玉米纖維飲料混濁穩定性先上升后下降，感官評分也呈相同趨勢，在海藻酸鈉添加量為0.10%時玉米纖維飲料的混濁穩定性最高；感官評分在海藻酸鈉添加量為0.10%和0.15%時較高，且差異不大。海藻酸鈉為親水膠體，具有良好的流動性，添加后的產品口感柔滑。玉米纖維飲料中的金屬離子可與海藻酸鈉形成高分子網狀體系，起到良好的穩定懸浮效果。玉米纖維飲料中的蛋白質和淀粉等大分子物質可以在網狀體系中更加穩定，但海藻酸鈉添加量過高會使其與金屬離子產生沉淀，穩定性下降。因此，玉米纖維飲料中海藻酸鈉的最佳添加量為0.10%。

2.2.3 CMC-Na對玉米纖維飲料的影響

CMC-Na添加量對玉米纖維飲料的影響見圖3。

圖3 CMC-Na添加量對玉米纖維飲料的影響

由圖3可知，隨著CMC-Na添加量的增加，玉米纖維飲料混濁穩定性先上升后下降，感官評分也呈相同趨勢，在添加量為0.15%時混濁穩定性最高；感官評分在添加量為0.10%～0.20%時較高，且差異不大。CMC-Na為增稠劑，加入少量時能增加飲料的黏稠度，提高飲料的穩定性。但高濃度的CMCNa會與溶液中的金屬離子形成不可逆的海綿狀凝膠結構。因此，玉米纖維飲料中CMC-Na的最佳添加量為0.15%。

2.3 穩定劑的復配

根據以上試驗篩選結果，并結合穩定劑各自的特性、使用限量及對產品黏度、口感、風味的影響來確定穩定劑的添加量范圍，對玉米纖維飲料的色澤、氣味與滋味及組織狀態進行綜合評定，篩選最佳的復配穩定劑。

正交試驗因素與水平設計見表3。

表3 正交試驗因素與水平設計/%

進行穩定劑復配正交試驗時，先將白砂糖、檸檬酸、食鹽、玉米水溶性膳食纖維、CMC-Na、黃原膠干粉混合，再經熱溶，將海藻酸鈉單獨溶解加入。按玉米纖維飲料的加工工藝制得的產品冷卻后，放入冰箱中72 h后取出進行綜合評定。

穩定劑最適正交試驗結果見表4。

由表4的極差分析結果可知，海藻酸鈉添加量和CMC-Na添加量均是影響玉米纖維飲料配方的主要因素，黃原膠添加量為次要因素。通過混濁穩定系數結果獲得最優工藝參數為A2B2C3，通過感官評分獲得最優工藝參數為 A2B2C2。經過驗證試驗，A2B2C3混濁穩定系數為 0.914，感官評分 92分；A2B2C2混濁穩定系數為0.896，感官評分90分。感官評分差異不大，從穩定性角度考慮，確定A2B2C3為最佳復配條件，即復配穩定劑的最佳配方為黃原膠添加量0.12%，海藻酸鈉添加量0.20%，CMC-Na添加量0.15%。

表4 穩定劑最適正交試驗結果

3 結論

在水溶性膳食纖維添加量一定的條件下，玉米纖維飲料穩定性主要由穩定劑決定，根據試驗數據分析可知，玉米纖維飲料的穩定性受黃原膠、海藻酸鈉、CMC-Na的影響較大，玉米纖維飲料中黃原膠的最佳添加量為0.12%，海藻酸鈉的最佳添加量為0.10%，CMC-Na的最佳添加量為0.15%。為取得更好的穩定效果，在不影響感官品質的條件下，復配穩定劑的最佳配方為黃原膠添加量0.12%，海藻酸鈉添加量0.20%，CMC-Na添加量0.15%，此時產品的穩定性較好，分層、沉淀現象明顯降低，在此條件下可得到酸甜適口、有玉米香味、穩定均一的保健功能型飲料。

[1]岳春.玉米汁纖維飲料穩定性的探討 [J].食品科學，2007，28（4）：368-370.

[2]王蔚瑜，周雪松，馬橋康，等.甜玉米飲料穩定性的研究 [J].中國食品添加劑，2016（1）：109-114.

[3]盧宏科，王琴，區子弁，等.膳食纖維的功能與應用[J].廣東農業科學，2007（4）：67-70.

[4]胡國榮，劉學文.膳食纖維飲料穩定性的探討 [J].食品科技，2004（6）：80-81.

[5]張麗華，韓永斌，顧振新.均質壓力和穩定劑對復合果蔬汁體態穩定性研究 [J].食品科學，2006，27（1）：112-114.

[6]王順余，吳淑清.渾濁型玉米汁纖維飲料穩定劑研究[J].長春大學學報，2009，10（19）：63-65.

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[8]任平國，徐啟紅.醇沉法提取豆渣中可溶性膳食纖維的研究 [J].中國油脂，2009，34（3）：61-63.

[9]王國澤，高山，王艷華，等.筱麥麩皮可溶性膳食纖維制備工藝的研究 [J].內蒙古工業大學學報（自然科學版），2012（1）：113-115.◇

Effect on Stability of Corn Soluble Dietary Fiber Beverage from Stabilizer

MA Xue，DONG Yidi

（Food and Pharmaceutical Engineering Institute，Suihua University，Suihua，Heilongjiang 152061，China）

The purpose of this paper is to research the effect on stability of corn fiber beverage of stabilizer，determine the optimum ratio of stabilizer.Separates by enzyme extraction of soluble dietary fiber，added into corn beverage，the result is determined by sensory evaluation and turbidity stability factor.The optimum parameters of pectinase are determined by a series of single factor and orthogonal experiment.The results show that，xanthan gum，sodium alginate，and sodium carboxymethyl cellulose impact on corn soluble fiber beverage obviously.The single factor experiment show that，the best dosage of xanthan gum is 0.12%，the best dosage of sodium alginate is 0.10%，the best dosage of sodium carboxymethyl cellulose is 0.15%.The orthogonal test method result show that，compound stabilizers for the best formula is xanthan gum 0.12%，sodium alginate 0.20%，and sodium carboxymethyl cellulose 0.15%.In this case the stability of the product is better.Stabilizer compound used to increase the stability of the fiber corn juice beverage，and can get a good sensory properties.

corn；soluble dietary fiber；stabilizer；beverage

TS275

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.01.004

1671-9646（2017）01a-0014-04

2016-11-16

馬 雪（1983— ），女，碩士，講師，研究方向為農產品加工。