复配稳定剂影响杧果酸奶流变性质的机理研究

吴小艳; 刘忠义; 刘文星; 李希宇; 付满; 马启昱

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.031

热带作物学报 >

2021 , Vol. 42 >Issue 1: 230 - 238

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.031

采后处理与质量安全

复配稳定剂影响杧果酸奶流变性质的机理研究

吴小艳 ¹ ,
刘忠义 ^,¹^,²^,^* ,
刘文星 ¹ ,
李希宇 ¹ ,
付满 ² ,
马启昱 ²

展开

1.湘潭大学化工学院,湖南湘潭 411105
2.北部湾大学食品工程学院,广西钦州 535011

*刘忠义,E-mail: lzyly08@126.com。

吴小艳（1994—）,女,硕士研究生,研究方向：热带亚热带农产品加工与益生菌发酵。

Copy editor: 崔丽虹

收稿日期: 2020-02-08

要求修回日期: 2020-04-22

网络出版日期: 2021-01-25

基金资助

农产品加工省部共建国家重点实验室培育基地(广东省农科院)开放基金项目(201503)

广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室开放基金项目(201610)

北部湾大学高层次人才科研启动项目(KYQD2018-033)

版权

收起

Mechanism of Stabilizer Blend on Rheological Properties of Mango Yogurt

WU Xiaoyan ¹ ,
LIU Zhongyi ^,¹^,²^,^* ,
LIU Wenxing ¹ ,
LI Xiyu ¹ ,
FU Man ² ,
MA Qiyu ²

Expand

1. College of Chemical Engineering, Xiangtan University, Xiangtan, Hunan 411105, China
2. College of Food Engineering , Beibu Gulf University, Qinzhou, Guangxi 535011, China

*LIU Zhongyi,E-mail: lzyly08@126.com。

Received date: 2020-02-08

Request revised date: 2020-04-22

Online published: 2021-01-25

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Fold

摘要

为了改善搅拌型杧果酸奶流动输送及贮运过程中的稳定性问题,研究了由海藻酸丙二醇酯（PGA）、乙酰化二淀粉己二酸酯（ADA）、瓜尔豆胶组成的复配稳定剂对搅拌型杧果酸奶流变特性的影响机理。使用L₉(3⁴)正交表优化了3种稳定剂的配比,测定了杧果酸奶的感官分值、持水力、流变性质,并观察其微观结构。结果表明：杧果酸奶是一种假塑性流体。当PGA、ADA及瓜尔豆胶的添加质量比为0.03%+0.2%+0.008%时,能最大程度的改善杧果酸奶的品质,且不影响其发酵进程。其感官分值为76.3分,较空白组高出了9.3分;持水力达到了75.57%,较空白组高出了16.17%;滞后面积较空白组减少了272 Pa/s,剪切复原性得到了较大程度的改善;表观粘度较空白组降低了80.8 mPa·s,更为适口;粘度系数K和流动指数n都有所下降,更利于产品的输送。扫描电镜图显示,添加复配稳定剂后,瓜尔豆胶、变性淀粉与蛋白质形成规则的网络结构,稳定了杧果酸奶的凝乳结构,因此改变了杧果酸奶的感官品质及流变学性质。复配稳定剂能有效改善杧果酸奶的稳定性,这为搅拌型热带亚热带水果酸奶的后续研究提供理论和数据基础。

关键词： 杧果酸奶; 复配稳定剂; 持水性; 流变性质; 凝乳结构

本文引用格式

吴小艳 , 刘忠义 , 刘文星 , 李希宇 , 付满 , 马启昱 . 复配稳定剂影响杧果酸奶流变性质的机理研究[J]. 热带作物学报, 2021 , 42(1) : 230 -238 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.031

Abstract

In order to improve the stability of the stirred mango yoghurt during its fluid transportation, storage and transportation, the influence mechanism of stabilizer blend of propylene glycol alginate (PGA), acetylated distarch adipate (ADA) and guar gum on the rheological properties of the stirred mango yoghurt was investigated. The sensory score, water holding capacity (WHC) and rheological properties of the yogurt containing three stabilizers at varying blending ratios were determined using an L₉(3⁴) orthogonal array. The results showed that mango yogurt was a kind of pseudoplastic fluid. Adding PGA, ADA and guar gum at a quality ratio of 0.03% + 0.2% + 0.008% optimally, yogurt quality was improved, and the fermentation process of the yogurt was not affected. After adding optimal quality ratio mixing stabilizer, the sensory score of yogurt was 76.3 points, which was 9.3 points higher than that of the blank group. And the WHC of yogurt reached 75.57%, which was 16.17% higher than that of the blank group. The hysteresis area of the yogurt was reduced by 272 Pa/s compared with the blank group, the shear recovery was improved at a large extent. The apparent viscosity of the yogurt was 80.8 mPa·s lower than that of the blank group, and this maked the mango yogurt more palatable. Both viscosity coefficient K and the flow index n decreased, which was more conducive to product transportation. The scanning electron micrograph indicated that guar gum, modified starch and protein combine to form a network structure after adding stabilizer blend. This stabilized the curd structure of the mango yogurt, and improved the sensory quality and rheological properties of the mango yogurt. The stability of mango yoghurt could be improved by the stabilizer blend, which would provide theoretical and data basis for the follow-up study of the stirred tropical and subtropical fruit yoghurt.

Key words： mango yogurt; stabilizer blend; water holding capacity; rheological properties; curd texture

近年来,口感清新、健康营养的食品很受消费者青睐^[1],由益生菌发酵所得的产品非常契合这一消费理念,尤其是具有独特风味的水果酸奶^[2,3]及水果酵素^[4],成为中国发展最为迅速的饮品之一。

很多水果如红枣、草莓、黄桃等都能在风味和营养上与酸奶相互匹配^[2]。同样,杧果、菠萝等热带亚热带水果具有独特的香气和香甜口感,与酸奶独特的风味能完美融合,并富含维生素、矿物质、果胶等,在营养素方面也能与酸奶互补。然而,水果的加入会在一定程度上破坏酸奶的结构稳定性,因而需引入合适的稳定剂,以维持水果酸奶的稳定性,保持其良好的口感。

稳定剂具有保水性、提高酸奶粘度和改善口感等基本功能^[5,6,7],鉴于搅拌型酸奶的特性,需要选择耐酸、能抵抗一定的机械作用且高分散的稳定剂^[5]。尽管有众多的稳定剂可供选择,但目前的研究表明,PGA^[6]、ADA^[7]和瓜尔豆胶^[8]更适合用于搅拌型水果酸奶的生产。将亲水性胶体与淀粉复配使用,可发挥协同作用,起到提高酸奶稳定性、降低稳定剂用量、提高酸奶品质和简化加工工艺等作用^{[6, 9]}。

本研究以杧果酸奶为研究对象,选择海藻酸丙二醇酯（PGA）、乙酰化二淀粉己二酸酯（ADA）、及瓜尔豆胶进行复配,用于杧果酸奶的加工以提高其稳定性,通过正交试验,以感官分值和持水力作为指标,确定三者的最适配比,测定杧果酸奶的流变特性和微观结构以期确定复配型稳定剂对杧果酸奶感官品质及流变特性的影响,并揭示产生这种影响的机理,为水果酸奶的产品开发和品质监控提供一定参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂安佳全脂、脱脂奶粉,恒天然集团;白砂糖,华坊城食品有限公司;杧果酱,北京迪富瑞农业有限公司;酸奶发酵剂（主要有嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌组成）,北京川秀国际贸易有限公司;PGA,青岛明月海洋科技有限公司;ADA、瓜尔豆胶,河南万邦实业有限公司。其他试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备 Thermo HAAKE MARS 60流变仪,广东精谱实业有限公司;DL-6M冷冻离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;ZD-2自动电位滴定仪,上海康仪仪器有限公司;DY-901S均质仪,上海多源机械设备有限公司;MYP11-2磁力搅拌器,上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司;CLT-1A磁力搅拌电热套,韩西仪器科技有限公司;SPX-250B-D振荡培养箱,上海博远实业有限公司;BAS224S电子天平,赛多利斯科技有限公司;MIRA3 TESCAN显微镜,北京亚科晨旭科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程将奶粉和水按质量比1∶8混合溶解,质量分数8%的白砂糖和适量稳定剂混合后加热溶解,待稳定剂完全溶解后再加入复原乳中,在60 MPa下均质10 min后倒入圆底烧瓶中,在95 ℃下灭菌5 min后,倒入烧杯冷却到45 ℃左右,加入5%的杧果酱,再添加1%酸奶发酵剂搅拌均匀后密封,置于43 ℃下发酵10 h后取出,待冷却至室温后,在1000 r/min下搅拌5 min,密封后置于4 ℃冰箱中后熟（24 h）,发酵完成。工艺流程如图1所示。

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图1 搅拌型杧果酸奶生产工艺流程

Fig. 1 Production process of stirred mango yoghurt

1.2.2 单因素试验依据国家标准和相关文献^[5,6,7,8],以感官分值和持水力为评价指标,分别在0.01%~ 0.3%、0.1%~1%、0.01%~0.5%范围内,筛选出PGA、ADA及瓜尔豆胶的最适用量。采用流变仪测定最适单一稳定剂用量时酸奶的流变特征值,并通过扫描电镜观察微观结构。

1.2.3 正交试验依据单因素试验的结果,以酸奶的感官分值、持水力和流变性作为评价指标,将PGA、ADA及瓜尔豆胶各自最适用量的10%、20%、30%按照L₉(3⁴)正交表进行复配试验。同时,对正交试验各试验样品,测定其滴定酸度、pH、流变特征值,并观察最优组的微观结构。

1.2.4 滴定酸度和pH的测定杧果酸奶的滴定酸度参考GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》中发酵乳酸度的测定方法,样品的pH用ZD-2自动电位滴定仪直接测定,测定时间与滴定酸度同步。

1.2.5 持水力的测定参考Guzmán-González的方法^[10],取酸奶10 g左右,于离心管中称重,离心管质量记为m₁,加入酸奶后质量记为m₂,室温下3000 r/min离心30 min,弃上清液,离心管倒置1 min后立即称重,质量为m₃,计算持水力（Water holding capacity,WHC）。持水力计算公式为：

$\mathrm{WHC}=\frac{m_{3}-m_{1}}{m_{2}-m_{1}} \times 100 \%$

1.2.6 流变学性质的测定动力学粘度测试中剪切速率（shear rate/s^-1）线性变化：恒定测试温度为4 ℃,测表观粘度及剪切应力随剪切速率的变化;待测剪切速率范围：0.1~100 s^-1,上升曲线剪切速率从0.1 s^-1上升到100 s^-1,然后下降曲线从100 s^-1下降到0.1 s^-1,剪切速率上升和下降所需的时间都为3 min^[11]。

1.2.7 微观结构的观察参考Cui等^[12]与Liu等^[13]的方法,将贮藏期1 d（酸奶后熟结束）的酸奶样品均匀薄涂在培养皿内壁上,在液氮中冷冻后迅速放入真空冷冻干燥机中进行干燥处理,然后采用离子溅射方法镀金,进行扫描电镜（SEM）制片,最后在10 kV电压和放大6000×的倍率下进行观察和采集图像。

1.2.8 感官评价酸奶发酵成熟后,邀请10位食品专业的师生经感官培训后,组成评鉴小组,

采用“双盲”的方法计分,对产品的色泽、口感、滋味和气味、组织状态等进行评价计分,感官评价标准参考RHB 103—2004《酸牛乳感官质量评鉴细则》和GB 12313—90《感官分析方法风味剖面检验》制定,具体见表1。

表1 搅拌型杧果酸奶的感官评价标准

Tab. 1 Sensory evaluation criteria for stirred mango yogurt

评定项目 Assessment items	产品特征 Product characteristics	分值/分 Score/points
色泽（10分）	色泽均匀,淡黄色	8~10
	色泽一般,呈微黄色	5~7
	色泽不均匀	<4
口感（50分）	口感爽滑,无粉感、无颗粒,粘度适中,酸甜适中	30~50
	口感爽滑,略有无粉感、无颗粒, 粘度略稀或略稠,稍酸或稍甜	20~30
	口感一般,粉感强,有颗粒, 粘度过稀或过稠,过酸或过甜	<10
滋味和气味（15分）	酸奶特征滋气味明显且香气饱满	10~15
	酸奶特征滋气味明显,香气稍有不足	5~10
	酸奶特征滋气味和香气均略有不足	<5
组织状态（25分）	组织细腻,杧果酱与酸奶的混合均匀,不分层,无乳清析出	18~25
	组织较细腻,杧果酱与酸奶的凝块混合较均匀,少量乳清析出	8~17
	组织不均匀,杧果酱与酸奶分层, 有沉淀,大量乳清析出	<8

1.3 数据处理

所有试验均做3个平行。采用SPSS 17.0软进行数据统计分析,运用方差分析法（analysis ofvariance,ANOVA）进行显著性分析,显著水平值为P<0.05。采用Origin 8.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 稳定剂对酸奶感官分值和持水力的影响

感官分值是反应食品整体品质的重要指标;持水力是反映酸奶凝胶体系稳定性的一个重要参数。以杧果酸奶的持水力和感官分值为综合指标,探寻PGA、ADA及瓜尔豆胶作为单一稳定剂在酸奶中的最适用量,结果见图2。由图2可知,杧果酸奶的持水力总体上都随PGA、ADA和瓜尔豆胶的添加量呈正相关变化,而感官分值则是都随单一稳定剂添加量增加呈先上升后下降趋势。这主要是因为持水力过低,酸奶口感稀薄,而持水力过高,易产生糊口感且砂砾感明显,从而导致感官分值下降。当PGA添加量为 0.10%时,或ADA添加量在1.0%时,或瓜尔豆胶添加量在0.04%时,杧果酸奶的感官分值达到峰值。这些结果与其他酸奶产品的研究结果^[6,7,8]基本一致。综合考虑感官持水力和感官分值,最终确定PGA、ADA及瓜尔豆胶的最适用量分别为0.10%、1.0%和0.04%。

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图2 单一稳定剂对杧果酸奶的持水力和感官分值的影响

Fig. 2 Effect of single stabilizer on WHC and sensory score of mango yoghurt

以不添加任何稳定剂的杧果酸奶做空白对照,各单一稳定剂最佳用量时,酸奶的持水力、感官分值和产品缺陷归纳于表2。表2表明,PGA、ADA、瓜尔豆胶能分别改善酸奶的粘度、持水力和色泽,但各自缺陷明显,而将三者复配有可能弥补各稳定剂单独使用的缺陷。

表2 单一稳定剂对杧果酸奶的影响

Tab. 2 Effect of single stabilizer on mango yoghurt

样品 Samles	持水力 WHC/%	感官分值 Sensory score	产品缺陷 Product defects
1.0%ADA	69.50±4.41^a	70.3±0.30^b	颜色不均
0.04%瓜尔豆胶	61.00±0.35^b	74.2±0.10^a	乳清析出
0.10%PGA	67.50±2.41^a	70.7±0.20^b	口感粗糙
空白	59.40±1.10^b	67.0±0.50^c	以上均有

	注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

PGA、ADA和瓜尔豆胶复配的正交试验结果列于表3,3种稳定剂对杧果酸奶持水力和感官分值的影响顺序皆为PGA>ADA>瓜尔豆胶,最优组合为A₃B₂C₂,即5号样品,直观分析和因素分析得出同一个结果,此时杧果酸奶的感官分值和持水力最高,感官分值为76.3分,较空白组高出了9.3分,而持水力更是达到了75.57%,高出了空白组16.17%,说明复配稳定剂的添加对杧果酸奶感官分值和持水力有明显提高作用。对照表2可知,三者复配后有效地弥补了三者单一使用时各自固有的缺陷,从而整体改善了杧果酸奶的感官品质。有研究^[14]表明,瓜尔豆胶质量分数低于0.04%时,随着瓜尔豆胶用量的增加,乳浊液的稳定性逐渐增加,当其质量分数高于0.04%时,液滴发生排斥絮凝,体系的稳定性急剧下降,变性淀粉能一定程度上弥补瓜尔豆胶的不足。

表3 复配稳定剂对杧果酸奶持水力和感官分数影响的正交分析表

Tab. 3 Orthogonal analysis of effect of stabilizer blend on WHC and sensory score of mango yogurt

组别Groups			PGA	ADA	瓜尔豆胶Guar gum	感官分值Sensory score	WHC/%
1			0.01	0.1	0.004	69.8±1.43^bc	70.81±0.40^bcd
2			0.02	0.1	0.008	68.0±0.76^cd	69.97±2.61^b
3			0.03	0.1	0.012	72.9±0.95^f	71.91±2.12^bcd
4			0.02	0.2	0.004	71.9±0.26^e	71.57±2.02^bcd
5			0.03	0.2	0.008	76.3±0.28^g	75.57±1.00^d
6			0.01	0.2	0.012	68.3±0.11^bc	69.93±0.81^b
7			0.03	0.3	0.004	69.9±0.06^d	74.17±1.83^cd
8			0.01	0.3	0.008	67.5±0.40^a	71.17±1.63^bc
9			0.02	0.3	0.012	67.9±0.17^ab	71.41±1.08^bcd
对感官分值		K1	205.60	210.70	211.60
		K2	207.80	216.50	211.80
		K3	219.10	205.30	209.10
		R₁	13.50	11.20	2.70
因素主次顺序			PGA> ADA> 瓜尔豆胶
最优组合			A₃B₂C₂
对WHC	K1		211.91	212.69	216.55
	K2		212.95	217.07	216.71
	K3		221.65	216.74	213.25
	R₁		9.74	4.38	3.46
因素主次顺序			PGA>ADA> 瓜尔豆胶
最优组合			A₃B₂C₂

	注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

2.2 pH与滴定酸度

作为衡量酸奶品质的一个重要指标,酸度也能一定程度上反应酸奶的发酵进程^[15]。由表4可知,添加ADA、瓜尔豆胶、PGA及三者复配而成的稳定剂,对杧果酸奶的pH和滴定酸度都无显著性影响,即对酸奶的发酵过程影响甚微。赵晓丽等^[16]的研究也表明在适宜添加量的情况下,稳定剂对发酵剂的产酸规律影响较弱。

表4 复配添加剂对杧果酸奶pH和滴定酸度的影响

Tab. 4 Effects of mixed additives on pH and titration acidity of mango yoghurt

组别Groups	pH	滴定酸度 Titratable acidity/T
1	4.12±0.02^a	83.33±1.53^b
2	4.11±0.03^a	77.50±4.48^b
3	4.11±0.02^a	82.33±5.25^b
4	4.11±0.03^a	79.67±2.52^b
5	4.09±0.03^a	79.00±2.65^b
6	4.10±0.01^a	78.33±2.84^b
7	4.11±0.03^a	80.17±3.01^b
8	4.09±0.03^a	78.00±3.46^b
9	4.10±0.01^a	77.50±4.77^b
10	4.11±0.02^a	79.83±5.30^b
1.0%ADA	4.10±0.01^a	75.15±4.38^b
0.04%瓜尔豆胶	4.09±0.03^a	81.03±2.15^b
0.10%PGA	4.11±0.03^a	78.23±3.44^b

	注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。1~9为对应的正交试验组别,10为不添加任何稳定剂的空白对照。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05). 1-9 are the corresponding orthogonal test groups, and 10 is the blank control without any stabilizer.

2.3 流变性质

图3A、图3B分别显示了剪切速率对3种最佳用量单一稳定剂、正交组复配稳定剂杧果酸奶剪切应力的影响规律,当剪切速率在0.1~20 s^-1缓慢变化时,其剪切应力迅速增大,之后随着剪切速率的增大缓慢上升,当剪切速率下降时,剪切应力也相应地减小,但升速曲线与降速曲线并不重合,而是形成了触变环。剪切应力曲线说明杧果酸奶属于非牛顿流体^{[3, 9]}。

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图3 杧果酸奶的剪切应力变化图

Fig. 3 Schematic diagram of shear stress change of mango yoghurt

图4A、图4B分别显示了剪切速率对3种最佳用量单一稳定剂以及复配稳定剂正交组杧果酸奶表观粘度的影响规律。当剪切速率缓慢增加时,其粘度急速下降,当剪切速率增大到50 s^-1时,绝大部分正交组样品的粘度基本降到400~ 500 mPa·s,之后随着剪切速率的增大,粘度继续缓慢减小。粘度随剪切速率的增加而减小,表明搅拌型酸奶属于假塑性流体,流体的剪切变稀有利于搅拌、均质、泵输送等生产过程的进行^[9]。而当剪切力停止后粘度可恢复,能使杧果酸奶具有良好的稳定性,且剪切变稀也有利于产品风味的释放^[17]。

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图4 杧果酸奶的表观粘度变化

Fig. 4 Apparent viscosity change of mango yoghurt

杧果酸奶供试样品的部分流变特征值归纳于表5。由滞后面积的大小可区分各样品的剪切复原性,空白组的滞后面积为309.7 Pa/s,而分别添加了0.10%PGA、1.0%ADA和0.04%瓜尔豆胶的样品,其滞后面积均较空白组显著增大,这主要是因为添加最优量的单一稳定剂后,样品粘度和紧密程度显著增大,导致搅拌后恢复原状态需要的时间增长。正交组中,第2、3、4、5、6、8组的恢复力较空白组得到一定改善,以第5组为最佳,其滞后面积为235.3 Pa/s,较空白组减少了74.4 Pa/s;而第1、7、9组的恢复力较差,甚至不如空白组,这可能是由复配稳定剂的过量或不足引起的,复配稳定剂过量会和添加最优量单一稳定剂导致相似的结果,粘度和紧密程度较大,复原所需时间增长;复配稳定剂不足时,低浓度瓜尔豆胶的添加会使酸奶体系发生相分离,且这种特性随浓度的增加而增强,从而造成酪蛋白胶束排斥絮凝,酸奶结构受到破坏^{[11, 18-19]}。

表5 复配稳定剂对搅拌型杧果酸奶流变性质的影响

Tab. 5 Effect of compound stabilizer on rheological properties of stirred mango yoghurt

组别 Groups	A/Pa·s^-1	η_{50 up}/mPa·s	η_{50 down}/mPa·s	K_up	K_down	n_up	n_down
1	371.8±1.8^f	596.8±11.9^g	502.5±7.9^h	20.20±0.2ⁱ	4.332±0.2^g	0.1779±0.01^b	0.4246±0.01^a
2	279.0±4.0^b	488.9±9.3^cd	419.7±6.4^e	14.48±0.1^g	2.886±0.1^e	0.2025±0.02^c	0.4693±0.02^bc
3	284.6±5.4^b	471.4±8.8^c	405.0±6.1^d	9.576±0.2^c	2.511±0.1^c	0.2437±0.01^e	0.4891±0.02^cd
4	277.7±2.3^b	449.8±8.6^b	385.8±5.9^c	10.11±0.1^e	2.580±0.1^d	0.2261±0.01^c	0.4726±0.02^bc
5	235.3±3.3^a	417.7±7.7^a	363.0±5.4^b	7.812±0.3^a	2.165±0.1^b	0.2579±0.01^ef	0.4951±0.02^cd
6	295.3±4.3^c	470.8±8.9^c	398.8±6.0^d	13.01±0.2^f	2.471±0.1^c	0.2111±0.01^c	0.4946±0.020^d
7	351.4±1.4^e	542.8±10.6^e	461.7±7.1^f	8.536±0.1^b	3.130±0.2^f	0.2677±0.02^f	0.4675±0.01^c
8	240.5±2.0^a	407.2±7.6^a	348.8±5.1^a	9.593±0.2^cd	2.058±0.1^b	0.2334±0.01^d	0.5040±0.02^d
9	396.0±2.0^g	571.1±11.2^f	474.9±7.3^g	13.32±0.3^f	3.037±0.1^f	0.2222±0.01^cd	0.4851±0.01
10	309.7±1.2^d	498.5±9.7^d	422.1±6.5^e	9.889±0.2^d	3.158±0.2^f	0.2478±0.02^d	0.4539±0.01^b
0.1% PGA	720.1±1.1^h	670.8±13.2^h	502.1±6.9^h	14.98±0.2^h	1.268±0.1^a	0.2067±0.01^c	0.6796±0.03^e
1% ADA	1359±9.0^j	963.8±21.3ⁱ	630.3±8.6^j	48.86±0.7^k	1.374±0.1^a	0.1028±0.01^a	0.7166±0.04^ef
0.04%瓜尔豆胶	1107±7.0ⁱ	868.7±17.9^j	594.0±7.3ⁱ	46.58±0.7^j	1.312±0.1^a	0.1189±0.01^a	0.7527±0.06^f

注：A：滞后面积,即剪切应力上下曲线闭合区域面积;η_50up/η_50down：粘度升/降速曲线在剪切速率为50 s^-1时的粘度值;K_up/K_down：剪切应力升/降速曲线粘度系数(Pa·sⁿ);n_up/n_down：剪切应力升/降速曲线流体指数n;同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。1~9为对应的正交试验组别,10为不添加任何稳定剂的空白对照。

Note: A: The area of hysteresis is the area of the closed area of the upper and lower curves of shear stress; η_50up/ η_50down: viscosity value of viscosity rise / fall curve at the shear rate of 50 s^-1; K_up/K_down: viscosity coefficient of shear stress rise / fall curve (Pa·sⁿ); n_up/ n_down: fluid index n of shear stress rise / fall curve; Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level. 1-9 is the corresponding orthogonal test group, and 10 is the blank control without any stabilizer.

由表5剪切速率在50 s^-1的表观粘度可以分析各产品的适口度,添加最优量单一稳定剂的样品,粘度显著高于400 mPa·s,口感过于粘稠,正交组第3、4、5、6、8组样品在50 s^-1的剪切速率下,粘度在400 mPa·s左右,以第5、8组最为接近,是较为适口的粘度,这一结果与感官分值可以相互验证,也与李全阳等^[20]的研究结果较为一致。

表5中粘度系数K和流变指数n可区分各流体的流动状态,K值和n值越小,流体流动越快速,生产中产品的输送将更便利,也更利于食用时吞咽。从粘度系数K值可知升速剪切时,单一稳定剂最优量和正交1、2、4、6、9组流体较空白组粘稠,流动更为困难,而正交3、5、7、8组流动性较空白组得到改善。降速剪切时除了正交1组,其余皆优于空白组,以单一稳定剂最优量和正交5、8组最优,这可能与样品的粘度及其凝乳组织结构紧密相关。从流变指数n值可以发现空白组和正交组无显著性差异,而单一稳定剂最优量与空白组和正交组差别明显,这主要是因为其表观粘度大,升速剪切时对组织结构的破坏相较其他组而言更为明显,而降速剪切时样品要恢复原组织结构所需的时间也更长。综合各组流体的剪切复原性、适口度和流动性,流变性质最优组合为第5组,与持水力和感官评价得出的结果一致。

2.4 微观结构

空白、单因素及复配稳定剂最优样品的扫描电镜图谱见图5。从图5中可以很明显地看出各样品间的差异,不添加任何稳定剂的空白组具有典型酪蛋白随机凝集的凝乳结构^{[12, 21]},其结构不太规则,稳定性较差;添加1.0%ADA、0.10%PGA的样品凝聚性非常的强,无支链或支链极粗且短,空隙稀少,酸奶的粘度和持水力方面得到了提高,但口感必然受到影响;而添加了0.04%瓜尔豆胶的样品形成了较好的网状结构,其粘度和持水力自然获得提高,但同样存在支链粗且短的问题,结构不够稳定;复配稳定剂最优样品的微观结构显著优于空白组和任何单一稳定剂,呈一种纤维网状立体结构,网状纤维中间形成无数有规则的空隙,空隙呈有规则的六棱形,这样结构的凝乳相比不规则的酪蛋白随机凝集体凝乳、不规则的瓜尔豆胶蛋白质结合体凝乳、以及ADA和PGA的紧密凝集体凝乳更加柔软,且在剪切或者震动后更容易恢复,这就使得杧果酸奶粘度略有降低,而持水力大幅增加,结构稳定性获得大幅度提高,口感得以改善。复配稳定剂最优组的酸奶样品的微观结构符合“均匀稳定的酸奶凝乳网络结构”的特征^{[12, 21]}。

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图5 杧果酸奶样品的扫描电镜图

A：空白;B：1% ADA;C：0.1% PGA;D：0.04%瓜尔豆胶;E：最优复配稳定剂。

Fig. 5 Scanning electron microscope of mango yoghurt

A: Blank; B: 1% ADA; C: 0.1% PGA; D: 0.04% guar gum; E: Optimal compound stabilizer.

3 讨论

PGA、ADA和瓜尔豆胶能分别改善杧果酸奶的粘度、持水力和色泽,按0.03%+0.2%+0.008%的质量比复配时,能大幅度改善杧果酸奶的品质。有研究指出,单一稳定剂应用于酸奶生产时,各自存在某些固有的缺陷^{[5-6, 14, 22]},但通过不同稳定剂的复配,可以基本消除稳定剂单一使用时各自的缺陷^{[22, 14]}。本研究发现PGA、ADA和瓜尔豆胶进行合适的搭配后,能消除其单独使用时各自的缺陷。且3种稳定剂复配使用时,并不改变杧果酸奶的发酵进程,郭清泉等^[15]以及赵晓丽等^[16]使用其他不同稳定剂加工非水果酸奶时,也得到一致结论。

酸奶是一种复杂的流体^[2,3],测定酸奶的流变学特性有助于酸奶产品的鉴别、质量控制、设计等^[23]。表观粘度和触变性是发酵乳的流变学特性指标^[3],通过测定表观粘度和滞后面积（触变环形成的闭合回路面积）可以判断发酵酸奶凝乳情况,进而反映产品质地稳定性,也有利于对产品进行初步评价^[24,25]。赵红玲等^[11]和吴伟都等^[26]发现搅拌型酸奶具有时间触变性,是一种正触变性流体,Muliawan等^[27]对搅拌型酸奶的剪切稀释现象进行了研究,发现Herchel-Buckley粘塑性流变模型足以描述其流变学特性。本文发现杧果酸奶与搅拌型非水果酸奶具有相似的流变学特性,同时也说明果酱的加入并不会改变酸奶的凝乳结构。

由于咀嚼和吞噬赋予食物一定的剪切速度（30~50 s^-1）,故在此条件下测得的流变学特性值应该能客观反映产品的口感优劣程度,与感官评价结果具有关联性。李全阳等^[20]和Kurtzman等^[25]通过对搅拌型酸奶流变学特性的研究都认为,酸奶的表观粘度值大约为400 mPa·s时,可得到消费者较高的评价。本研究同样发现杧果酸奶的表观粘度值大约在400 mPa·s附近时,其感官品质更加优良。

有一些研究通过扫描电镜图谱较深入探讨了稳定剂稳定酸奶凝乳结构的机理,发现多糖与酪蛋白的相互作用是稳定酸奶凝乳结构的关键^{[12, 21]}。本文在此基础上,通过扫描电镜图谱进一步证明了PGA、ADA和瓜尔豆胶按最优比例复配并适量添加时,杧果酸奶形成了稳定的有规则的凝乳结构,且这是酸奶流变性质、持水力及感官品质得以改善的基础。

综上所述,由PGA、ADA和瓜尔豆胶复配的稳定剂适合于杧果酸奶的生产,添加适量PGA、ADA和瓜尔豆胶复配稳定剂的杧果酸奶属于假塑性流体,且能形成有规则的稳定的凝乳结构,其品质因此得以改善;其持水力和流变性质,可以客观地反映酸奶的品质,和酸奶的感官评价结果可以相互印证。

参考文献

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