果蔬汁饮料稳定性研究进展

林志荣

（中华全国供销合作总社管理干部学院，北京 100032）

果蔬汁饮料是指在果蔬汁或浓缩果蔬汁中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的清汁或浊汁制品，理想的果蔬汁饮料外观要求清汁汁液清亮透明，浊汁有均匀的浑浊度，果粒悬浮均匀，无明显分层现象。果蔬汁饮料由于新鲜天然、营养价值高、风味良好而备受关注，市场占有率不断提高，但因饮料体系稳定性不佳，生产后在仓储和销售期易出现浑浊、沉淀或絮凝，如苹果和葡萄等澄清汁常出现浑浊和沉淀，柑橘、番茄和胡萝卜等浑浊汁常发生沉淀和分层，这是限制果蔬汁饮料加工业发展的关键因素，引起了广泛关注。

本文综述了影响果蔬汁饮料稳定性的主要因素，分析了饮料沉淀的原理，并从过滤澄清、均质和添加增稠剂三个方面提出了相应的解决措施，特别对几种常用增稠剂的性能特点做了详细介绍，以期为果蔬汁饮料稳定性研究提供指导。

1 影响果蔬汁饮料稳定性的因素

影响果蔬汁饮料稳定性的主要成分是一些悬浮物和大分子物质，如细小的果肉微粒、微生物、纤维、多酚类、蛋白质、果胶、淀粉等。饮料加工过程中果蔬细胞结构在外力的作用下遭到破坏，进而使这些大分子物质存在于同一体系之中，在这个多元混合体系里，多酚、多糖、蛋白质之间相互作用，会造成体系浑浊度的变化[1]。

1.1 多酚类物质

酚类物质氧化聚合反应是引起果汁浑浊的原因之一。果蔬汁中所含的多酚类物质主要有酚酸、原花色素、单宁、黄酮类、儿茶素类、二氢查耳酮类以及羟基肉桂酸和羟基苯甲酸等。果蔬在榨汁时，植物细胞破碎，在氧的参与下，多酚氧化酶和过氧化物酶与果蔬中的多酚类物质发生氧化反应生成醌，然后聚合成有色大分子物质[2-3]，是影响果蔬汁饮料色泽和稳定性的主要因素。

1.2 蛋白质

果蔬汁中的蛋白质常与多酚类物质通过疏水键连接形成聚合物[4]，且聚合能力与蛋白质和酚类物质的种类、比例、温度以及体系的pH 值等因素有关[5-6]。当多酚类物质和蛋白质浓度很低时，二者形成的络合物通常呈溶解状态，但浓度高时，二者形成的络合物随浓度的增加产生浑浊甚至沉淀。薛思宇[7]探究了苹果糖蛋白与两种多酚之间的互作关系，结果表明两种多酚体系中，绿原酸与槲皮素会降低彼此与糖蛋白的亲和力，二者的加入几乎不改变体系的浑浊度。丹宁酸的加入几乎不改变糖蛋白与槲皮素的亲和度，却使体系浑浊稳定性减弱。槲皮素的加入对“丹宁酸-苹果糖蛋白”体系浑浊度影响不大。绿原酸与丹宁酸体系中，二者均增加彼此与糖蛋白的亲和力，使体系浑浊度增加。

1.3 果胶

果蔬汁中的果胶物质含量较高，果胶物质一方面对果汁中残存的果肉颗粒等细小悬浮物起保护作用，另一方面可与蛋白质、酚类物质、细胞壁碎块等形成悬浮胶粒。这些胶粒物质在果汁加工中，受热处理或者添加电解物质引起的电荷中和，可导致胶粒絮凝，果汁浑浊不清。Raei 等[8]发现果胶与乳清蛋白之间的相互作用在pH为3.5 时主要为静电作用，果胶羧基基团的负电荷与蛋白质氨基基团发生静电交互作用形成稳定结构，当溶液pH 值发生变化或添加电解质时，果胶和蛋白质之间的静电平衡被破坏，导致产生絮凝沉淀。赵光远等[9]发现果蔬汁中的果胶随贮藏时间的延长及温度的上升发生一定程度的降解，导致果汁体系黏度下降，出现分层、浑浊现象。

1.4 不溶性淀粉

不溶性淀粉含量较高的果蔬汁饮料易发生分层现象[10]。果蔬汁经热处理后，不溶性淀粉转变为胶溶状态，不能被超滤膜或过滤装置所分离，经澄清或浓缩后，大分子淀粉又重新出现，导致果蔬汁饮料出现二次浑浊。刘启辉[2]探究苹果的品种和成熟度对非浓缩还原苹果浊汁稳定性的影响，结果表明成熟度低时，非浓缩还原苹果浊汁中不溶性淀粉含量高，果胶含量低，果汁中颗粒粒度较大，分布不均匀，浊度低且沉淀严重。

1.5 微生物

果蔬汁含有丰富的营养成分，容易被霉菌和酵母菌污染，最常见的是原辅料微生物超标、果蔬汁饮料在加工过程中杀菌不彻底或杀菌后有微生物再污染。微生物在果蔬汁饮料中生长繁殖，分解果蔬汁中的果胶，导致果蔬汁饮料黏度下降，从而引起悬浮物沉淀；微生物在繁殖过程中产生的大量分泌物也是导致沉淀的原因之一。有研究表明，胡萝卜汁在存放过程中微生物大量繁殖，产生沉淀。在20 kHz、750 W 超声波条件下处理胡萝卜汁2 min，可有效杀灭微生物[11]。

1.6 悬浮物

果蔬汁饮料中存在较多粗大的悬浮物，如细小的果肉、果实内皮、纤维等，这些悬浮物在重力作用下将产生沉降，沉降过程中大颗粒拖带小颗粒和胶体一起沉降，导致饮料分层沉淀。果蔬汁饮料中残留有果胶酶，果胶在果胶酶的作用下逐步水解使果蔬汁介质的黏度下降，这也是引起悬浮物沉淀的一个原因。

2 增强果蔬汁饮料稳定性的方法

2.1 澄清和过滤

在果蔬汁饮料生产中，特别是清汁型果蔬饮料，常采用澄清或过滤的方式除去饮料中不稳定的因素。

2.1.1 酶解澄清

利用果胶酶、淀粉酶或蛋白酶可除去果蔬汁中的淀粉、蛋白质和果胶等大分子物质，改善果汁色泽，防止浑浊产生。管章瑞等[12]在澄清柚子菊芋果蔬发酵饮料时，发现当果胶酶浓度0.08%、温度55 ℃、澄清时间50 min 时，果蔬饮料的透光率达到85.8%。吴丽萍等[13]采用果胶酶、活性炭、蜂蜜和冷冻4 种方法防止柿子饮料返浊，结果发现浓度0.010%的果胶酶防返浊效果最好。黄春秋等[14]比较了果胶酶、羧甲基纤维素钠（CMC）和食用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）试剂对辣木百香果复合液澄清效果的影响，结果表明果胶酶澄清效果最好，透光率高达93.18%。

2.1.2 超滤膜过滤

饮料加工过程中可根据颗粒大小，利用过滤或离心分离逐级除去悬浮物。超滤能有效保留果蔬汁饮料的营养和风味，将果胶、蛋白质、色素、微生物等大分子截留，从而使过滤和澄清一步完成。罗通彪等[15]发现20 nm 陶瓷膜柱对多糖的截留率为22.99%，对蛋白质的截留率为98.41%，20 nm 陶瓷膜柱适用于桑果、桑叶、金银花复合果汁饮料的澄清。甘元英等[16]利用复合超滤膜截留饮料中的微生物，结果发现，在放置180 d 后其微生物指标仍然符合国家卫生标准。

2.1.3 澄清剂吸附

明胶、单宁、硅溶胶、膨润土等澄清剂带有一定的电荷，能与果蔬汁中带电荷的果胶、多酚等物质结合成絮状沉淀。尤丽新等[17]发现用200 mg/L 明胶和100 mg/L 单宁澄清菠萝梨复合饮料效果最佳；活性炭和PVP 是有良好吸附作用的惰性物质，能有效吸附果蔬汁中的色素、蛋白质和酚类物质。王志清[18]研究PVP 对石榴汁澄清效果的影响，发现在1.2～1.8 g/L 的PVP、澄清温度50～70 ℃、澄清时间12～24 h 的工艺条件下，石榴果汁浊度为10～11 NTU，果汁中的可溶性固形物含量和酸度基本不变。壳聚糖含有氨基和羟基的活性基团，能与果蔬汁中带负电荷的蛋白质、纤维素、果胶等形成稳定的胶体结构，从而达到澄清的目的。鞠春艳[19]利用壳聚糖澄清臭李子果汁，发现壳聚糖浓度0.7 g/L、澄清温度58 ℃、澄清时间1.5 h 时，臭李子果汁的透光率为92.2%。

2.2 均质

根据微粒沉降理论，饮料中悬浮物沉降的速度与微粒密度、大小及介质的黏度有关[20]。均质是使悬浮液体系中的微粒在挤压、强冲击的作用下进一步细化、均匀化，所以均质可以减小颗粒半径、降低自身质量、提高饮料的黏滞性、延缓沉降速度。果蔬汁饮料常通过均质防止果肉分离和沉淀，均质的效果与均质的次数、温度以及均质压力有关。刘雪君[21]发现在均质压力30 MPa、时间10 min、均质3 次的条件下，薇菜浑浊饮料稳定性最佳。目前常用的均质设备有高压均质机、胶体磨等，一般微粒在1～2 μm之间有较好的稳定效果。

2.3 添加稳定剂

果蔬汁饮料的悬浮性问题及胶体微粒絮凝引起的二次沉淀，一直是困扰饮料生产的技术难题，目前主要是通过添加稳定剂起到增稠和悬浮的效果。果蔬汁饮料中常用的悬浮稳定剂主要有黄原胶、琼脂、结冷胶、卡拉胶、CMC、果胶、瓜尔豆胶等，这些胶体特性各不相同，饮料工业中通常复配使用，以充分发挥胶体间的协同增效作用。

2.3.1 黄原胶

黄原胶是由黄单胞杆菌以碳水化合物为主要原料经发酵产生的一种微生物胞外多糖，在冷水中溶解性最强。黄原胶具有极高的黏度和增稠性，耐高温和酸碱，且本身具有假塑性和触变性，用于果蔬汁饮料不会产生黏质基胶质感，因此是被广泛使用的悬浮和增稠胶体，但由于价格较高，且与多种稳定剂能较好的兼容，一般都与其它胶体复配使用。马寅斐等[22]发现添加0.012%黄原胶、0.05%CMC9 和0.015%结冷胶，芒果汁饮料均匀浑浊、口感黏稠、稳定性优。宋华静等[23]选用0.15%羧甲基纤维素钠和0.20%黄原胶作复合悬浮剂后，发现火龙果饮料的悬浮稳定性和感官品质较好。

2.3.2 结冷胶

结冷胶来源于少动鞘氨醇单胞菌的新型微生物多糖，根据分子中酰基含量的不同，可分为高酰基结冷胶和低酰基结冷胶。低酰基结冷胶在极低用量下具有极高的凝胶强度和透明度，其悬浮稳定性是其它胶体不可比拟的，此外，由于其味释放性好、假塑性强、耐高温、耐酸、在较低pH 值下可单独成胶，适合作酸性果蔬汁饮料的悬浮稳定剂。梁曹雯等[24]研制南瓜型果肉饮料，发现0.14%的结冷胶和0.07%CMC 作复配增稠剂，果肉饮料悬浮稳定性好。此外，低酰基结冷胶对Ca2+、Mg2+等二价离子高度敏感，可通过添加二价离子控制结冷胶形成的弱凝胶结构，使其达到最佳稳定效果[25]。

2.3.3 瓜尔豆胶

瓜尔豆胶由豆科植物瓜尔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质，是目前国际上最为廉价而又广泛使用的亲水胶体之一。瓜尔豆胶用于果蔬汁饮料中具有增稠和稳定的效果，并使产品富有良好的滑腻口感，添加量为0.05%～0.5%。瓜尔豆胶本身不具有悬浮稳定作用，但与黄原胶复配后可以形成空间弱凝胶的网络结构，具有很好的悬浮稳定性。易美君等[26]在红树莓薏米保健饮料的稳定性研究中，选用0.09%黄原胶和0.03%瓜尔豆胶作为复合稳定剂，饮料具有最佳的稳定效果。饮料工业生产中要注意瓜尔豆胶的用量，过高时会带有瓜尔豆特有的气味，从而影响产品风味。

2.3.4 果胶

果胶是从柑橘、柠檬、柚子等水果的果皮中提取的一种植物胶，以聚半乳糖醛酸为基本骨架的高分子多糖，分为高酯果胶（HMP）和低酯果胶（LMP）。低酯果胶对酸稳定，pH 3.1 左右时凝胶强度和黏度最大，其黏度特性使果汁具有新鲜水果风味，达到天然果汁的逼真效果；低酯果胶能与Ca2+结合形成三维网络结构[27-28]，具有良好的承托力和假塑性，使饮料悬浮稳定且保持良好的流动性。赵瑾[29]发现选用3.0 g/L 的果胶和3.0 g/L 的CMC作稳定剂，在20 MPa 条件下均质2 次，可保持浑浊梨汁稳定。

2.3.5 琼脂

琼脂是从海藻中提取的多糖体，悬浮稳定性较好，但其稳定效果受pH 值和温度影响较大。pH 较低时，琼脂凝胶强度和黏度较小，pH 6～11 时，溶液黏度最大，因此选择合适的酸味剂和pH 值是琼脂悬浮作用成败的关键。以琼脂-CMC 为悬浮剂主剂的饮料，溶液的流动性和稳定性相对较好、透明且不易析出凝胶，表现出较好的组合协同性。谢志新等[30]发现添加0.05%的琼脂、0.35%CMC 和0.1%黄原胶，芦柑果汁红柚砂囊复合悬浮饮料外观透明、红柚砂囊颗粒悬浮均匀、口感酸爽润滑。刘永吉等[31]发现添加0.15 g 黄原胶、0.1 g 琼脂和0.4 g CMC 时，悬浮型杨梅果粒饮料杨梅风味鲜明、果粒悬浮均匀稳定。刘笑茹[32]对红菇茑复合饮料加工工艺进行了探索，结果表明黄原胶和琼脂复合稳定剂比为1∶1 时饮料品质最佳。

2.3.6 卡拉胶

卡拉胶是从红藻类海草中提炼出来的亲水性胶体。卡拉胶不耐酸和高温，在酸性溶液中（尤其当pH 值≤4.0）或高温长时间加热易发生水解，凝胶强度和黏度下降，一定程度上影响了其悬浮稳定性，通常与其他胶体复配使用。施伽等[33]研究发现，相比黄原胶和果胶，添加0.1%I-卡拉胶的刺梨果汁饮料稳定性更好。罗昱等[34]研究发现添加0.09%稳定剂（黄原胶∶卡拉胶=1∶2）制备得到的浑浊型无籽刺梨果汁口味醇和、组织均匀、稳定性好。刘雪君[21]通过试验发现黄原胶和卡拉胶配比为7∶3 时，薇菜浑浊饮料稳定性最好。

2.3.7 CMC

CMC 是天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型纤维素胶，具有水溶性好、热稳定性强、耐酸等特点，一般与其它胶体复配使用。任婧楠等[35]对果汁型橙汁囊胞饮料的悬浮稳定性进行了研究，结果表明添加了羧甲基纤维素钠的复合增稠剂（0.15%CMC+0.2%黄原胶+0.1%果胶或0.1% CMC+0.05%黄原胶+0.1%琼脂）的果汁型橙汁囊胞饮料悬浮效果良好，且为非牛顿流体，具有假塑性流体特征。

良好的果蔬汁饮料有较强的稳定性，且滋味柔和协调、无异味。不同的果蔬汁饮料，消费者对产品的口感和稀稠度要求也不同。对于清爽型饮料，如橙汁、葡萄汁等，在稳定剂的选用上尽量选用假塑性好、黏度不高的胶体；而对于芒果混浊型的果汁体系，可以选用黏度稍高的胶体。

3 结论与展望

果蔬汁饮料是一个复杂的体系，各类大分子是形成沉淀的主要物质，这些物质受饮料体系的pH 值、温度、离子强度等因素的影响，因此在饮料制作过程中应选择适宜的工艺条件，如采用热溶胶、冷配料、后酸化、超高温瞬时灭菌及快速冷却的工艺路线来降低稳定剂的酸热降解。目前，为了更高效地解决果蔬汁饮料稳定性的问题，开发耐酸热降解、凝胶温度点高、不影响饮料风味的新型胶体以及研究各种胶体的有机复配是果蔬汁饮料稳定性研究的发展方向，同时稳定剂的作用机理还需要更加深入的研究，只有全面掌握稳定剂的性质、作用机理，才能充分发挥其作用。