不同乳化剂对中性乳饮料稳定性的影响

时间：2024-07-28

文 / 王慧黑龙江省龙丹乳业科技股份有限公司

中性乳饮料一般是由蛋白质、脂肪、糖类、食用纤维（水溶性或不溶性）、淀粉类、维生素（水溶性或油溶性）及矿物质等组成的营养性饮料。它是一种客观不稳定的分散体系，既有蛋白质、果汁微粒形成的悬浮液，脂肪类物质形成的乳浊液，又有以糖类、盐类形成的真溶液。即使采用最先进的加工机械和加工工艺，这一复杂体系也会发生不同程度的油层上浮、蛋白质沉淀、色素凝聚等产品质量问题，很难达到饮料的质量要求。要解决这一问题，需要加入适量的乳化剂、增稠剂、品质改良剂等食品添加剂，以使饮料稳定。

本文通过测定样品吸光度的方法，研究了不同亲水疏水平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance Number，HLB）的乳化剂对乳饮料稳定性的影响，并确定了最佳复合方案。

图1 乳饮料的制备工艺

表1 乳饮料基本配方

表2 乳化剂对牛乳饮料稳定性的影响

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

生牛乳（龙丹集团提供）；白砂糖、单干酯、蔗糖酯（HLB 15）、大豆磷脂、三聚甘油酯、SP 60、亲水单干酯、卡拉胶：以上材料均为食用级。

1.1.2 仪器

均质机、Heraeus台式高速离心机、751-GW分光光度计、灭菌锅。

1.2 试验方法

1.2.1 乳饮料制备工艺及基本配方

乳饮料的制备工艺如图1所示，乳饮料的基本配方如表1所示。

1.2.2 样品稳定性系数的测定

将用不同单体乳化剂配置的乳饮料稀释80 倍，用751分光光度计在540 nm波长下测定样品吸光度A1。然后用离心机4000 rpm离心5 min，再测定离心后样品的吸光光度值A2。设R（稳定性系数）=A2/ A1，R≤1，R值越大，说明乳化剂的乳化性能越好。同时，进行感官评价。

2 结果与讨论

2.1 乳化剂对牛乳饮料稳定性的影响

用吸光度值来衡量乳化剂乳化效果好坏的原理，主要是利用蛋白质颗粒和脂肪球的双折射现象。蛋白质颗粒和脂肪球越小，分布越均匀，吸光度值就越大；蛋白质颗粒和脂肪球越大，发生附聚的越多，分布越不均匀，吸光度值就越小。单体乳化剂乳化效果试验的结果见表2。

由表2可以看出，没有添加乳化剂的样品的R值小于任何添加乳化剂的样品的R值，这说明，乳化剂的添加可以改善牛乳饮料的稳定性。依据R值的大小和感官评价，蔗糖酯（SE-15）、大豆磷脂和三聚甘油酯单体乳化剂制备的牛乳饮料的稳定性和感官评价较好。大豆磷脂不仅乳化性能强，而且还是一种营养强化剂，具有一定的保健功效。但由于其价格较高，且略有豆腥味，不宜在普通牛乳饮料中使用。SP-60有异味，风味较差，且有涩感，不宜单独使用。单甘酯是乳化剂中应用面最广，用量最大的品种，它具有优良的乳化能力和耐高温性能，又由于其本身乳化性能很强，能发生“自身乳化”，也可作为O/W型乳化剂，具有一种较高的虚假HLB值（7.2）。

2.2 乳化剂在牛乳饮料中的作用机理

乳化剂是一类具有极性的亲水基和非极性的亲油基的表面活性物质，能分别吸附在油和水这2 种互相排斥的相面上，形成薄分子层，降低两相的界面张力，从而使原来互不相溶的物质得以均匀混合。

乳化剂乳化能力的差别一般用“亲水亲油平衡值”（HLB值）表示。一般情况下，HLB值越小亲油性越强，HLB值越大亲水性越强。

牛乳饮料中主要的不稳定物质是脂肪（易上浮）和蛋白质（易沉淀）。脂肪与水互不相溶，易发生分离而出现分层现象，特别是经过UHT杀菌后，脂肪与水更易发生分离[4]。另外，乳饮料生产过程中经过一系列高温处理，蛋白质大多发生变性，使本来埋藏在蛋白质内部的疏水基团被更多地转移到分子的表面，这些疏水基团与水分子有相互排斥的作用。在此作用力下，蛋白质就变为球形状态而存在于水相中。所以，没有添加乳化剂的乳饮料体系中的微粒基本上呈球形状态，是不稳定的。当在牛乳饮料中加入乳化剂后，乳化剂在油/水界面形成了界面膜，以使界面上带有一定量的电荷或者降低油/水界面张力作用等不同的方式使油/水的乳状液比较稳定，阻止了油滴的相互结合。此外，乳化剂能与蛋白质颗粒及其它粒子相互作用，它们以络合等方式聚集到保护的粒子上，使被保护粒子的电荷或其溶剂化膜增强或者两者同时增强；有的还与增稠稳定剂在乳饮料液中形成网状结构，以支持颗粒。这些作用都能一定程度地阻止颗粒互相结合变大，维持乳饮料的稳定。但由于蛋白质的颗粒较大，单靠乳化剂的乳化作用还不足以完全稳定，一般还需与具有悬浮作用的物质（主要是各种食用胶体）配合使用，方能达到完全稳定的效果。

2.3 乳化剂的选择和使用原则

对于简单的油/水体系而言，对乳化剂的选择和应用的判定，先是根据其是W-O或O-W乳状液，再根据各种乳化剂的HLB值来选择即可。然而，对于复杂体系，如牛乳饮料这样含有碳水化合物和蛋白质的体系，HLB值就只能作为一个选择乳化剂的重要依据，而不是唯一的依据。在牛乳饮料中选择乳化剂还需考虑牛乳饮料的含乳量、饮料的pH值、热处理情况以及牛乳饮料中添加的其它胶体物质等方面综合的情况[2,4]。