果蔬汁飲料穩定性研究進展

林志榮

（中華全國供銷合作總社管理干部學院，北京 100032）

果蔬汁飲料是指在果蔬汁或濃縮果蔬汁中加入水、糖液、酸味劑等調制而成的清汁或濁汁制品，理想的果蔬汁飲料外觀要求清汁汁液清亮透明，濁汁有均勻的渾濁度，果粒懸浮均勻，無明顯分層現象。果蔬汁飲料由于新鮮天然、營養價值高、風味良好而備受關注，市場占有率不斷提高，但因飲料體系穩定性不佳，生產后在倉儲和銷售期易出現渾濁、沉淀或絮凝，如蘋果和葡萄等澄清汁常出現渾濁和沉淀，柑橘、番茄和胡蘿卜等渾濁汁常發生沉淀和分層，這是限制果蔬汁飲料加工業發展的關鍵因素，引起了廣泛關注。

本文綜述了影響果蔬汁飲料穩定性的主要因素，分析了飲料沉淀的原理，并從過濾澄清、均質和添加增稠劑三個方面提出了相應的解決措施，特別對幾種常用增稠劑的性能特點做了詳細介紹，以期為果蔬汁飲料穩定性研究提供指導。

1 影響果蔬汁飲料穩定性的因素

影響果蔬汁飲料穩定性的主要成分是一些懸浮物和大分子物質，如細小的果肉微粒、微生物、纖維、多酚類、蛋白質、果膠、淀粉等。飲料加工過程中果蔬細胞結構在外力的作用下遭到破壞，進而使這些大分子物質存在于同一體系之中，在這個多元混合體系里，多酚、多糖、蛋白質之間相互作用，會造成體系渾濁度的變化[1]。

1.1 多酚類物質

酚類物質氧化聚合反應是引起果汁渾濁的原因之一。果蔬汁中所含的多酚類物質主要有酚酸、原花色素、單寧、黃酮類、兒茶素類、二氫查耳酮類以及羥基肉桂酸和羥基苯甲酸等。果蔬在榨汁時，植物細胞破碎，在氧的參與下，多酚氧化酶和過氧化物酶與果蔬中的多酚類物質發生氧化反應生成醌，然后聚合成有色大分子物質[2-3]，是影響果蔬汁飲料色澤和穩定性的主要因素。

1.2 蛋白質

果蔬汁中的蛋白質常與多酚類物質通過疏水鍵連接形成聚合物[4]，且聚合能力與蛋白質和酚類物質的種類、比例、溫度以及體系的pH 值等因素有關[5-6]。當多酚類物質和蛋白質濃度很低時，二者形成的絡合物通常呈溶解狀態，但濃度高時，二者形成的絡合物隨濃度的增加產生渾濁甚至沉淀。薛思宇[7]探究了蘋果糖蛋白與兩種多酚之間的互作關系，結果表明兩種多酚體系中，綠原酸與槲皮素會降低彼此與糖蛋白的親和力，二者的加入幾乎不改變體系的渾濁度。丹寧酸的加入幾乎不改變糖蛋白與槲皮素的親和度，卻使體系渾濁穩定性減弱。槲皮素的加入對“丹寧酸-蘋果糖蛋白”體系渾濁度影響不大。綠原酸與丹寧酸體系中，二者均增加彼此與糖蛋白的親和力，使體系渾濁度增加。

1.3 果膠

果蔬汁中的果膠物質含量較高，果膠物質一方面對果汁中殘存的果肉顆粒等細小懸浮物起保護作用，另一方面可與蛋白質、酚類物質、細胞壁碎塊等形成懸浮膠粒。這些膠粒物質在果汁加工中，受熱處理或者添加電解物質引起的電荷中和，可導致膠粒絮凝，果汁渾濁不清。Raei 等[8]發現果膠與乳清蛋白之間的相互作用在pH為3.5 時主要為靜電作用，果膠羧基基團的負電荷與蛋白質氨基基團發生靜電交互作用形成穩定結構，當溶液pH 值發生變化或添加電解質時，果膠和蛋白質之間的靜電平衡被破壞，導致產生絮凝沉淀。趙光遠等[9]發現果蔬汁中的果膠隨貯藏時間的延長及溫度的上升發生一定程度的降解，導致果汁體系黏度下降，出現分層、渾濁現象。

1.4 不溶性淀粉

不溶性淀粉含量較高的果蔬汁飲料易發生分層現象[10]。果蔬汁經熱處理后，不溶性淀粉轉變為膠溶狀態，不能被超濾膜或過濾裝置所分離，經澄清或濃縮后，大分子淀粉又重新出現，導致果蔬汁飲料出現二次渾濁。劉啟輝[2]探究蘋果的品種和成熟度對非濃縮還原蘋果濁汁穩定性的影響，結果表明成熟度低時，非濃縮還原蘋果濁汁中不溶性淀粉含量高，果膠含量低，果汁中顆粒粒度較大，分布不均勻，濁度低且沉淀嚴重。

1.5 微生物

果蔬汁含有豐富的營養成分，容易被霉菌和酵母菌污染，最常見的是原輔料微生物超標、果蔬汁飲料在加工過程中殺菌不徹底或殺菌后有微生物再污染。微生物在果蔬汁飲料中生長繁殖，分解果蔬汁中的果膠，導致果蔬汁飲料黏度下降，從而引起懸浮物沉淀；微生物在繁殖過程中產生的大量分泌物也是導致沉淀的原因之一。有研究表明，胡蘿卜汁在存放過程中微生物大量繁殖，產生沉淀。在20 kHz、750 W 超聲波條件下處理胡蘿卜汁2 min，可有效殺滅微生物[11]。

1.6 懸浮物

果蔬汁飲料中存在較多粗大的懸浮物，如細小的果肉、果實內皮、纖維等，這些懸浮物在重力作用下將產生沉降，沉降過程中大顆粒拖帶小顆粒和膠體一起沉降，導致飲料分層沉淀。果蔬汁飲料中殘留有果膠酶，果膠在果膠酶的作用下逐步水解使果蔬汁介質的黏度下降，這也是引起懸浮物沉淀的一個原因。

2 增強果蔬汁飲料穩定性的方法

2.1 澄清和過濾

在果蔬汁飲料生產中，特別是清汁型果蔬飲料，常采用澄清或過濾的方式除去飲料中不穩定的因素。

2.1.1 酶解澄清

利用果膠酶、淀粉酶或蛋白酶可除去果蔬汁中的淀粉、蛋白質和果膠等大分子物質，改善果汁色澤，防止渾濁產生。管章瑞等[12]在澄清柚子菊芋果蔬發酵飲料時，發現當果膠酶濃度0.08%、溫度55 ℃、澄清時間50 min 時，果蔬飲料的透光率達到85.8%。吳麗萍等[13]采用果膠酶、活性炭、蜂蜜和冷凍4 種方法防止柿子飲料返濁，結果發現濃度0.010%的果膠酶防返濁效果最好。黃春秋等[14]比較了果膠酶、羧甲基纖維素鈉（CMC）和食用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）試劑對辣木百香果復合液澄清效果的影響，結果表明果膠酶澄清效果最好，透光率高達93.18%。

2.1.2 超濾膜過濾

飲料加工過程中可根據顆粒大小，利用過濾或離心分離逐級除去懸浮物。超濾能有效保留果蔬汁飲料的營養和風味，將果膠、蛋白質、色素、微生物等大分子截留，從而使過濾和澄清一步完成。羅通彪等[15]發現20 nm 陶瓷膜柱對多糖的截留率為22.99%，對蛋白質的截留率為98.41%，20 nm 陶瓷膜柱適用于桑果、桑葉、金銀花復合果汁飲料的澄清。甘元英等[16]利用復合超濾膜截留飲料中的微生物，結果發現，在放置180 d 后其微生物指標仍然符合國家衛生標準。

2.1.3 澄清劑吸附

明膠、單寧、硅溶膠、膨潤土等澄清劑帶有一定的電荷，能與果蔬汁中帶電荷的果膠、多酚等物質結合成絮狀沉淀。尤麗新等[17]發現用200 mg/L 明膠和100 mg/L 單寧澄清菠蘿梨復合飲料效果最佳；活性炭和PVP 是有良好吸附作用的惰性物質，能有效吸附果蔬汁中的色素、蛋白質和酚類物質。王志清[18]研究PVP 對石榴汁澄清效果的影響，發現在1.2～1.8 g/L 的PVP、澄清溫度50～70 ℃、澄清時間12～24 h 的工藝條件下，石榴果汁濁度為10～11 NTU，果汁中的可溶性固形物含量和酸度基本不變。殼聚糖含有氨基和羥基的活性基團，能與果蔬汁中帶負電荷的蛋白質、纖維素、果膠等形成穩定的膠體結構，從而達到澄清的目的。鞠春艷[19]利用殼聚糖澄清臭李子果汁，發現殼聚糖濃度0.7 g/L、澄清溫度58 ℃、澄清時間1.5 h 時，臭李子果汁的透光率為92.2%。

2.2 均質

根據微粒沉降理論，飲料中懸浮物沉降的速度與微粒密度、大小及介質的黏度有關[20]。均質是使懸浮液體系中的微粒在擠壓、強沖擊的作用下進一步細化、均勻化，所以均質可以減小顆粒半徑、降低自身質量、提高飲料的黏滯性、延緩沉降速度。果蔬汁飲料常通過均質防止果肉分離和沉淀，均質的效果與均質的次數、溫度以及均質壓力有關。劉雪君[21]發現在均質壓力30 MPa、時間10 min、均質3 次的條件下，薇菜渾濁飲料穩定性最佳。目前常用的均質設備有高壓均質機、膠體磨等，一般微粒在1～2 μm之間有較好的穩定效果。

2.3 添加穩定劑

果蔬汁飲料的懸浮性問題及膠體微粒絮凝引起的二次沉淀，一直是困擾飲料生產的技術難題，目前主要是通過添加穩定劑起到增稠和懸浮的效果。果蔬汁飲料中常用的懸浮穩定劑主要有黃原膠、瓊脂、結冷膠、卡拉膠、CMC、果膠、瓜爾豆膠等，這些膠體特性各不相同，飲料工業中通常復配使用，以充分發揮膠體間的協同增效作用。

2.3.1 黃原膠

黃原膠是由黃單胞桿菌以碳水化合物為主要原料經發酵產生的一種微生物胞外多糖，在冷水中溶解性最強。黃原膠具有極高的黏度和增稠性，耐高溫和酸堿，且本身具有假塑性和觸變性，用于果蔬汁飲料不會產生黏質基膠質感，因此是被廣泛使用的懸浮和增稠膠體，但由于價格較高，且與多種穩定劑能較好的兼容，一般都與其它膠體復配使用。馬寅斐等[22]發現添加0.012%黃原膠、0.05%CMC9 和0.015%結冷膠，芒果汁飲料均勻渾濁、口感黏稠、穩定性優。宋華靜等[23]選用0.15%羧甲基纖維素鈉和0.20%黃原膠作復合懸浮劑后，發現火龍果飲料的懸浮穩定性和感官品質較好。

2.3.2 結冷膠

結冷膠來源于少動鞘氨醇單胞菌的新型微生物多糖，根據分子中酰基含量的不同，可分為高酰基結冷膠和低酰基結冷膠。低酰基結冷膠在極低用量下具有極高的凝膠強度和透明度，其懸浮穩定性是其它膠體不可比擬的，此外，由于其味釋放性好、假塑性強、耐高溫、耐酸、在較低pH 值下可單獨成膠，適合作酸性果蔬汁飲料的懸浮穩定劑。梁曹雯等[24]研制南瓜型果肉飲料，發現0.14%的結冷膠和0.07%CMC 作復配增稠劑，果肉飲料懸浮穩定性好。此外，低酰基結冷膠對Ca2+、Mg2+等二價離子高度敏感，可通過添加二價離子控制結冷膠形成的弱凝膠結構，使其達到最佳穩定效果[25]。

2.3.3 瓜爾豆膠

瓜爾豆膠由豆科植物瓜爾豆的胚乳研磨加工而成，是半乳糖和甘露糖聚合而成大分子物質，是目前國際上最為廉價而又廣泛使用的親水膠體之一。瓜爾豆膠用于果蔬汁飲料中具有增稠和穩定的效果，并使產品富有良好的滑膩口感，添加量為0.05%～0.5%。瓜爾豆膠本身不具有懸浮穩定作用，但與黃原膠復配后可以形成空間弱凝膠的網絡結構，具有很好的懸浮穩定性。易美君等[26]在紅樹莓薏米保健飲料的穩定性研究中，選用0.09%黃原膠和0.03%瓜爾豆膠作為復合穩定劑，飲料具有最佳的穩定效果。飲料工業生產中要注意瓜爾豆膠的用量，過高時會帶有瓜爾豆特有的氣味，從而影響產品風味。

2.3.4 果膠

果膠是從柑橘、檸檬、柚子等水果的果皮中提取的一種植物膠，以聚半乳糖醛酸為基本骨架的高分子多糖，分為高酯果膠（HMP）和低酯果膠（LMP）。低酯果膠對酸穩定，pH 3.1 左右時凝膠強度和黏度最大，其黏度特性使果汁具有新鮮水果風味，達到天然果汁的逼真效果；低酯果膠能與Ca2+結合形成三維網絡結構[27-28]，具有良好的承托力和假塑性，使飲料懸浮穩定且保持良好的流動性。趙瑾[29]發現選用3.0 g/L 的果膠和3.0 g/L 的CMC作穩定劑，在20 MPa 條件下均質2 次，可保持渾濁梨汁穩定。

2.3.5 瓊脂

瓊脂是從海藻中提取的多糖體，懸浮穩定性較好，但其穩定效果受pH 值和溫度影響較大。pH 較低時，瓊脂凝膠強度和黏度較小，pH 6～11 時，溶液黏度最大，因此選擇合適的酸味劑和pH 值是瓊脂懸浮作用成敗的關鍵。以瓊脂-CMC 為懸浮劑主劑的飲料，溶液的流動性和穩定性相對較好、透明且不易析出凝膠，表現出較好的組合協同性。謝志新等[30]發現添加0.05%的瓊脂、0.35%CMC 和0.1%黃原膠，蘆柑果汁紅柚砂囊復合懸浮飲料外觀透明、紅柚砂囊顆粒懸浮均勻、口感酸爽潤滑。劉永吉等[31]發現添加0.15 g 黃原膠、0.1 g 瓊脂和0.4 g CMC 時，懸浮型楊梅果粒飲料楊梅風味鮮明、果粒懸浮均勻穩定。劉笑茹[32]對紅菇蔦復合飲料加工工藝進行了探索，結果表明黃原膠和瓊脂復合穩定劑比為1∶1 時飲料品質最佳。

2.3.6 卡拉膠

卡拉膠是從紅藻類海草中提煉出來的親水性膠體。卡拉膠不耐酸和高溫，在酸性溶液中（尤其當pH 值≤4.0）或高溫長時間加熱易發生水解，凝膠強度和黏度下降，一定程度上影響了其懸浮穩定性，通常與其他膠體復配使用。施伽等[33]研究發現，相比黃原膠和果膠，添加0.1%I-卡拉膠的刺梨果汁飲料穩定性更好。羅昱等[34]研究發現添加0.09%穩定劑（黃原膠∶卡拉膠=1∶2）制備得到的渾濁型無籽刺梨果汁口味醇和、組織均勻、穩定性好。劉雪君[21]通過試驗發現黃原膠和卡拉膠配比為7∶3 時，薇菜渾濁飲料穩定性最好。

2.3.7 CMC

CMC 是天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應后制得的一種陰離子型纖維素膠，具有水溶性好、熱穩定性強、耐酸等特點，一般與其它膠體復配使用。任婧楠等[35]對果汁型橙汁囊胞飲料的懸浮穩定性進行了研究，結果表明添加了羧甲基纖維素鈉的復合增稠劑（0.15%CMC+0.2%黃原膠+0.1%果膠或0.1% CMC+0.05%黃原膠+0.1%瓊脂）的果汁型橙汁囊胞飲料懸浮效果良好，且為非牛頓流體，具有假塑性流體特征。

良好的果蔬汁飲料有較強的穩定性，且滋味柔和協調、無異味。不同的果蔬汁飲料，消費者對產品的口感和稀稠度要求也不同。對于清爽型飲料，如橙汁、葡萄汁等，在穩定劑的選用上盡量選用假塑性好、黏度不高的膠體；而對于芒果混濁型的果汁體系，可以選用黏度稍高的膠體。

3 結論與展望

果蔬汁飲料是一個復雜的體系，各類大分子是形成沉淀的主要物質，這些物質受飲料體系的pH 值、溫度、離子強度等因素的影響，因此在飲料制作過程中應選擇適宜的工藝條件，如采用熱溶膠、冷配料、后酸化、超高溫瞬時滅菌及快速冷卻的工藝路線來降低穩定劑的酸熱降解。目前，為了更高效地解決果蔬汁飲料穩定性的問題，開發耐酸熱降解、凝膠溫度點高、不影響飲料風味的新型膠體以及研究各種膠體的有機復配是果蔬汁飲料穩定性研究的發展方向，同時穩定劑的作用機理還需要更加深入的研究，只有全面掌握穩定劑的性質、作用機理，才能充分發揮其作用。