中性液態乳穩定劑應用進展

劉晶，賀保平，樊啟程，巴根納

內蒙古伊利實業集團股份有限公司 液態奶事業部研發部（呼和浩特 010110）

食品添加劑在我國的使用已具有較長的歷史，我國自20世紀90年代年以來便開始頒布相關國家標準來規范食品添加劑的使用。穩定劑作為一種食品添加劑，具有保持食品質地、形態的作用，因此在中性液態乳加工過程被廣泛使用，并且積累了較多的學術研究成果。文章以結冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、黃原膠和微晶纖維素五類中性液態乳中較為常用的穩定劑為切入點，分別介紹各穩定劑的凝膠機理及最新研究進展，并總結討論未來穩定劑的發展方向。

1 結冷膠

1.1 結冷膠簡介與凝膠機理

結冷膠是由鞘脂單胞菌發酵得到的一種聚陰離子多糖，分子呈螺旋結構，可分為高?；Y冷膠與低酰基結冷膠。中性液態乳產品中應用較多的為高?；Y冷膠，具有維持蛋白穩定性的特點[1]。高?；Y冷膠通過加熱水可使分子呈無規則卷曲狀態，隨著體系溫度降低，結冷膠分子逐漸形成雙螺旋結構，同時在分子間作用力的作用下聚集形成交聯的凝膠狀態，最后通過一定壓力的均質處理將交聯的凝膠狀態均勻地分布在體系內，形成交聯體凝膠，最終起到懸浮固形物、增稠的作用[2]。

1.2 結冷膠的應用進展

結冷膠常用于懸浮體系中的顆粒物，如乳礦物鹽、可可粉等。當結冷膠與鈣離子結合后，可以增強其懸浮性。潘蕾等[3]在奇亞籽蛋白飲料懸浮穩定性的研究中，證明添加乳酸鈣可輔助增強結冷膠懸浮奇亞籽的能力，當結冷膠濃度為定值時，在一定范圍內增加鈣離子濃度可以增加結冷膠的懸浮性。最終該奇亞籽蛋白飲料的最佳穩定配方為結冷膠添加0.045%，乳酸鈣添加0.04%。類似的研究也可證實結冷膠更適合作為高鈣體系的穩定劑。王輝[4]研究了在高鈣牛奶體系中結冷膠、卡拉膠、微晶纖維素等不同穩定體系下產品的質構情況，結果表明在高蛋白、高脂肪、高鈣體系中，卡拉膠和微晶纖維素單獨或復配使用作用效果均不佳，單獨添加0.025%~0.027%的結冷膠穩定體系效果最佳。結冷膠穩定劑不僅對含鈣體系具有良好的穩定性，其搭配不同穩定劑組成的復配穩定體系也被證實對其他液態乳飲品具有良好的穩定效果。薛玉清等[5]在結冷膠與卡拉膠復配穩定體系的研究中發現，結冷膠對可可奶體系穩定有主導作用，當結冷膠與卡拉膠添加量均為0.025%時，是可可奶穩定體系的最佳方案。

2 卡拉膠

2.1 卡拉膠簡介與凝膠機理

卡拉膠是從紅藻綱植物中提取的一種大分子多糖，主要由半乳糖硫酸酯鉀、鎂、鈉和鈣以及3.6-脫水半乳糖共聚物組成[6]。卡拉膠既可和自己形成雙螺旋結構進而形成凝膠，也可以和體系中的蛋白等帶電體相互作用，因此對酪蛋白的穩定能力較強。目前商業上最常用的卡拉膠多糖有三種，分別為ι（Iota）型、κ（Kappa）型和λ（Lambda）型，其中κ型和ι型卡拉膠是一種熱可逆性凝膠，加熱可溶解成溶液，冷卻至特定溫度后可固化形成水凝膠。而λ型卡拉膠無法形成凝膠，在食品添加劑中更多用于食品增稠劑[7]。

2.2 卡拉膠的應用進展

卡拉膠常用于懸浮中性液態乳體系中的固體顆粒，穩定體系研究方向多為復配穩定體系。郭慧青[8]在黑糖姜汁乳飲料的配方及穩定性研究中發現，當卡拉膠、黃原膠、蔗糖酯和單甘酯（1∶1）混合物以0.15%∶0.15%∶0.05%比例制成的復配穩定體系對黑糖姜汁乳飲料具有良好的穩定作用。馬永軒等[9]在花生牛奶穩定劑配方研制中，通過單因子試驗對蒸餾單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、卡拉膠、微晶纖維素、黃原膠和海藻酸鈉進行穩定效果測試，得出卡拉膠、黃原膠、蒸餾單硬脂酸甘油酯是穩定效果的顯著影響因素，隨即對上述三種穩定成分進行試驗設計，通過響應優化器和回歸分析確認最佳穩定劑配方，最終在卡拉膠添加量0.13%、黃原膠添加量0.09%、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.09%的穩定劑配方下，實測產品沉淀率為4.98%，在所有穩定體系中沉淀率最低。朱力杰等[10]在高蛋白花生露穩定性的研究中確認了花生蛋白粉含量為6.05%，蛋白質含量為7.12%的花生飲品最佳穩定體系。通過回歸分析與響應曲面分析確認當黃原膠添加量為0.04%，卡拉膠添加量為0.05%，蔗糖酯的添加量為0.12%時，高蛋白花生露的沉淀率為1.13%，在所有穩定體系中沉淀率最低。

3 海藻酸鈉

3.1 海藻酸鈉簡介與凝膠機理

海藻酸鈉是一種以海藻、海帶為原料提取制成的鏈鎖狀水溶性高分子多糖聚合物。在除鎂離子外的多價陽離子存在的條件下反應生成交聯鍵，形成熱不可逆凝膠[11]。海藻酸鈉的凝膠性具有可調性，可通過改變陽離子濃度、氫離子濃度、多糖濃度等方式對其質構進行調控[12]。

3.2 海藻酸鈉的應用進展

海藻酸鈉具有良好的穩定性，可防止體系中粉末沉淀[13]。黃華平[14]在海藻酸鈉對花生乳穩定性影響的研究中發現，海藻酸鈉的增稠能力隨其分子量的增加而增加，花生乳中沉淀隨海藻酸鈉分子量的增加而降低。此外，海藻酸鈉與其他穩定劑組成復配穩定體系也被廣泛研究。李安琪[12]在海藻酸鈉與結冷膠復合體系的研究中發現：海藻酸鈉與結冷膠的凝膠化程度與時間、溫度有關，且海藻酸鈉與鈣離子的結合能力強于結冷膠；在海藻酸鈉與酪蛋白復合凝膠體系研究中發現海藻酸鈉和酪蛋白復合體系在低于酪蛋白等電點時會發生靜電吸引，因此在體系pH 3.2的條件下可以觀察到明顯的團聚物；在海藻酸鈉乳液凝膠體系的研究中發現，當油相分數為5%~30%，氯化鈣添加量在0.05%~0.15%（w/v）范圍內時，凝膠體系呈現較好的穩定性和觸變性。楊旭等[15]在黑米黑豆芝麻乳飲料的研究過程中利用正交試驗研究了黃原膠、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉對體系穩定性的影響，最終確認當海藻酸鈉、黃原膠、羥甲基纖維素鈉添加量均為0.07%時，產品的口感與穩定性最佳。

4 黃原膠

4.1 黃原膠簡介與凝膠機理

黃原膠是黃單胞菌分泌的一種水溶性多糖，是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡糖糖醛酸、乙酸和丙酮酸構成的五糖重復單元分子結構。黃原膠溶于水后通過分子間作用力形成交聯網絡，具有優秀的懸浮能力[16]。

4.2 黃原膠的應用進展

黃原膠由于特殊的分子結構致使其同時具備優異的穩定、增稠性能，可作為中性液態乳穩定劑單獨使用。張瑩麗等[17]在花生枸杞奶的配方工藝研究中通過單因子試驗發現體系黏稠度隨黃原膠的添加比例增加而增加的規律。隨后通過正交實驗確定了花生枸杞奶的最佳配方：枸杞汁與花生汁的體積比為20∶80，牛奶的添加量為55 mL，黃原膠的添加量為0.04%，白砂糖的添加量為6 g。另外，由于黃原膠與其他種類的親水性膠體復配后會呈現協同效應，因此也會與其他穩定劑復配使用。郝娟等[18]在黑芝麻碎米谷物乳乳化穩定劑的篩選及配比優化研究中通過單因子試驗確認蔗糖脂肪酸酯、黃原膠和微晶纖維素對黑芝麻碎米谷物體系存在顯著的穩定性影響，并通過正交試驗最終確認穩定劑的最佳配方：蔗糖脂肪酸酯0.07%、黃原膠0.09%和微晶纖維素0.13%。

5 微晶纖維素

5.1 微晶纖維素簡介與凝膠機理

微晶纖維素是由纖維素水解得到的可自由流動的棒狀結晶聚合物[19-20]。當微晶纖維素溶液受到剪切力時，棒狀纖維素結晶按受力方向排列，溶液稠度降低；當停止外力作用后，棒狀結晶會與水分子結合成具有取向性的氫鍵形成網狀結構，致使溶液稠度增加[21-22]，可防止體系中不溶性顆粒的沉降以及脂質粒的重聚。

5.2 微晶纖維素的應用進展

微晶纖維素在乳制品中無法和乳蛋白發生締合，而結冷膠、卡拉膠等穩定劑具有穩定酪蛋白膠束的作用。因此在中性液態乳飲品中微晶纖維素和卡拉膠、結冷膠等復配使用穩定效果更好[23]。于鵬[24]在顆粒型燕麥牛乳飲品配方研究中探究了顆粒型燕麥乳的穩定劑配方，通過正交試驗設計最佳穩定劑配方：微晶纖維素添加量0.20%、羧甲基纖維素鈉添加量0.020%、結冷膠添加量0.04%、卡拉膠添加量0.020%。王瑞云等[25]在新式茶飲乳基底產品的研制過程中，經正交試驗測試添加0.9%復配穩定劑的產品（其中復配穩定劑配方中結冷膠含0.05%，磷脂含0.5%，微晶纖維素含1%），此時產品無脂肪上浮、分層、沉淀現象，穩定性較好。

6 結語與展望

文章介紹的5種穩定劑，均是在溶液中形成了特殊的分子聚集態結構，進而展現出良好的穩定性。其中，結冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、黃原膠屬于多糖，因此在凝膠機理上存在相似之處，但由于分子結構存在差異，上述4種穩定劑的適用場景也略有不同。而微晶纖維素屬于棒狀結晶聚合物，其穩定能力受棒狀結構的取向性排列所影響，因此其流變性與結冷膠等存在明顯差異。綜合近年來各穩定劑的研究成果不難看出，使用單一品類穩定劑往往不再滿足逐漸多元化的乳制品體系的穩定要求，多種穩定劑形成的復配穩定體系研究逐漸成為主流研究方向，同時復配穩定劑的配方研究也逐漸趨于科學化、數據化。