酸奶凝胶稳定性的影响因素

　　李 晓

　　（郑州科技学院 食品科学与工程学院，河南郑州 450064）

　　摘 要：酸奶是通过发酵制得的一种乳制品，因其兼具营养和美味两大特性而深受人们的喜爱。但在酸奶生产中，凝胶稳定性低一直是行业面临的关键技术缺陷，这不仅会造成乳清分离，影响酸奶的感官品质，同时会降低营养价值。因此，深入了解各因素对酸奶凝胶稳定性的影响，对提高酸奶的生产品质具有重要意义。本文重点探讨了原料固形物、均质化、热处理以及发酵剂对凝胶稳定性的影响，以期为酸奶生产中酸奶质地的改善和凝胶稳定性的提高提供理论参考。

　　关键词：酸奶；凝胶；稳定性；影响因素

　　酸奶是一种通过发酵制得的乳制品，它富含多种维生素及矿物质，同时具有独特风味和口感。酸奶凝胶是指酸奶中的大分子物质在一定条件下相互作用，形成内部含有大量液体的特殊网状结构。其影响酸奶的硬度、黏附性、内聚性、弹性胶黏性和保水性等特性[1]，并为酸奶提供了独特的质地与口感。然而，在生产过程中，酸奶凝胶往往容易因固形物含量及种类、生产工艺、发酵等因素的影响而出现脱水及乳清分离现象，从而降低酸奶品质和消费者的接受度。同时也会因水溶性物质的损失而降低其营养价值。因此，深入了解生产过程中不同因素对酸奶凝胶稳定性的影响并加以控制，对提高酸奶品质具有重要意义。本文探讨了原料固形物、均质化、热处理以及发酵剂对凝胶稳定性产生的影响及控制措施，旨在为提高酸奶生产过程中的凝胶稳定性提供理论依据，促进我国酸奶生产行业更好、更快地发展。

　　1 不同因素对酸奶凝胶稳定性的影响

　　1.1 固形物

　　酸奶凝胶被认为是一个可以结合液相的三维网络，其微观结构是由蛋白质基质和嵌入其中的大分子物质组成。原料中固形物的含量及种类显著影响三维结构，从而影响酸奶凝胶的稳定性[2]。有报道指出，将酸奶的总固形物含量提高约14%（w/w），可以大大减少乳清的析出，增强凝胶的硬度和口感[3]。蛋白质和稳定剂是酸奶总固形物的重要来源，因此，下文重点讨论蛋白质和稳定剂对酸奶凝胶稳定性的影响。

　　1.1.1 蛋白质

　　乳清蛋白浓缩物（Whey Protein Concentrate， WPC）含有34% ～ 88% 的蛋白质，是乳清通过超滤和干燥制成的。将WPC 添加到牛奶中，可以产生更致密的蛋白质网络，并使酪蛋白和乳清蛋白之间产生良好的交联。同时，由于乳清蛋白粉具有高生物价和高利用率等营养功能，被广泛应用于酸奶中。由于高含量的乳清粉会导致不良的乳清味道和明显的颗粒感，其在酸奶中的添加量应限制在一定范围内。 BITARAF 等[4] 研究指出添加0.6% ～ 4.0%（w/w）的乳清蛋白浓缩物，可明显提高凝胶的稳定性，且能使酸奶保持良好的口感和质地。另外，在生产WPC时，处理条件不当可能会影响其增强凝胶稳定性的作用。因此，在制备WPC 时，应严格控制热处理和乳清的酸度，避免产品颗粒粗大和异质性纹理的增多。

　　酪蛋白粉也常被用于增加酸奶固形物含量的产品之一，由脱脂牛奶制成，包括酸性酪蛋白（凝乳酪蛋白）、酪蛋白酸盐和酪蛋白水解物等类型。酸奶中添加酪蛋白粉可增加蛋白质含量，增强三维网络结构的亲水性能，提高凝胶黏度，从而降低酸奶的乳清析出。与其他乳蛋白成分相比，酪蛋白酸钠会使酸奶拥有更高的黏度、结实性和更强的网络结构。然而，酪蛋白粉的添加量并非越多越好。SOUMAYA 等[5] 研究表明酪蛋白的最佳添加量为1% ～ 2%（w/w），添加量过多则会导致凝胶过于坚硬，酸奶稠度过高。

　　1.1.2 稳定剂

　　稳定剂主要是指胶体类物质，特别是亲水胶体，被广泛用于各种食品中，以改善结构性能，延长保质期。稳定剂用于酸奶的生产则可有效抑制乳清分离，这是因为其分子结构易与水结合，减少液体基质的流动，从而增加黏性和凝胶强度[6]。因此，添加适量的稳定剂可以改善酸奶的质地、外观、口感等特性。食品工业中常见的稳定剂包括淀粉、卡拉胶、菊粉、果胶、甲基纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、阿拉伯胶等。下文重点研究淀粉、卡拉胶以及菊粉对凝胶稳定性的影响。

　　淀粉是由多个葡萄糖分子通过α-1,4 糖苷键和 α-1,6 糖苷键连接而成。淀粉颗粒膨胀引起的黏度增强可以提高酸奶凝胶结构的保水性，提升网络结构的稳定性。此外，淀粉的添加还能改善低脂酸奶的质地与口感。淀粉根据其来源不同，可分为多种类型。其中，玉米淀粉因其成本较低一直被用作酸奶中的增稠剂和脂肪替代品。然而，近年来，随着人们对营养需求的提升，其他植物来源的淀粉也在不断被开发和使用，如葛根淀粉、木薯淀粉、水山药淀粉和马铃薯淀粉[7]。

　　卡拉胶是从红色食用海藻中提取的硫酸多糖，常被作为凝胶剂、增稠剂和稳定剂用于酸奶生产。卡拉胶根据硫酸酯基在不同位置上的比例不同，被分为3 种类型，即卡帕、阿欧塔和莱姆达。不同类型的卡拉胶具有不同的流变特性。作为一种阴离子羟基胶体，卡拉胶可与蛋白质表面上的正电荷相互作用，提供稳定的蛋白质网络结构，从而增加酸奶凝胶的黏度和保水能力。有研究表明将不超过0.05% 的卡拉胶加入酸奶，可显著促进凝胶的形成[8]。但在使用时，由于阳离子会限制卡拉胶和酪蛋白的相互作用，阻止其发挥作用，因此建议在使用时，适当添加半乳甘露聚糖，如瓜尔胶和刺槐豆胶，以降低阳离子带来的影响。

　　菊粉是一种食品稳定剂且具有较高的营养价值，近年来被广泛应用于酸奶的生产。菊粉由果糖基单元和一个末端的葡萄糖基单元构成，是一种可溶性膳食纤维。作为酸奶凝胶稳定剂，菊粉的羟基对水的吸附作用使其能够形成一种稳定的高持水性凝胶，甚至可以代替酪蛋白网络而在酸奶中存在。有研究表明，菊粉可以显著提高低脂酸奶的黏度，改善凝胶的质地，同时减少乳清分离现象的发生[9]。此外，与短链菊粉相比，长链菊粉具有更好的结合能力，可减少凝胶脱水，改善酸奶的质地和口感。

　　1.2 均质化

　　酸奶生产通常包括原料均质化、热处理、接种和冷却等流程，其中均质化是酸奶生产中对凝胶影响较大的因素之一。均质是指通过高压力将乳液压入小孔，破坏脂肪微粒，减小体积的过程。经过均质的脂肪，表面更易结合蛋白质，更易被纳入网络结构中，从而能够增强凝胶的保水性和稳定性，提升酸奶的口感。在生产酸奶时，通常使用高压双级均质或单级均质。而在增加有效固形物的条件下，酸奶则可以在较低的压力下实现均质化。近年来的研究发现，使用其他技术如高强度超声结合均质化，可显著降低脂肪微粒的尺寸，增强酸奶凝胶的黏度及保水能力。

　　1.3 热处理

　　酸奶生产过程中的热处理旨在改变牛奶成分（尤其改变乳清蛋白特性）以及杀灭有害微生物，促进发酵菌的生长。通过适当的热处理，乳清蛋白的变性增强并与酪蛋白微粒紧密结合，从而降低疏水性，增加网络结构的持水能力以及凝胶稳定性。NAGAOKA 等[10] 研究发现，热处理时间过长、温度过高，酸奶凝胶的形成速度会显著加快，但稳定性弱，易析出乳清。而在85 ℃、30 min 和95 ℃、5 min 的热处理条件下，酸奶凝胶的形成时间较短且凝胶强度较大，具有较高的稳定性。

　　1.4 发酵剂

　　发酵是酸奶生产中的关键环节之一，其中发酵剂的选择对酸奶凝胶的稳定性具有较大影响。在酸奶发酵过程中，发酵剂的主要作用是将乳糖转化为乳酸而使pH 下降，最终形成稳定的凝胶。发酵剂的产酸量及速度是影响凝胶形成的重要因素。然而，近几年随着对发酵剂研究的不断深入，发现不同发酵剂的代谢方式及产物对酸奶凝胶的稳定性具有显著影响。例如，在发酵期间，较高蛋白水解活性的发酵剂可明显破坏凝胶的网络结构，增加凝胶脱水及乳清分离发生的概率。而产生胞外多糖的发酵剂可以有效改善酸奶凝胶的品质。胞外多糖可作为天然增稠剂，使酸奶凝胶具有更均匀的结构和更多随机分布的小孔洞，从而显著增强酸奶凝胶的稳定性[11]。目前已发现并投入使用的此类发酵剂包括乳酸乳球菌、德氏乳杆菌和唾液链球菌等。

　　2 结语

　　酸奶生产中的凝胶稳定性对于产品的质地、保质期和营养价值具有重要的影响。本文研究了不同因素对酸奶凝胶稳定性的影响。原料中的固形物，如乳清蛋白及酪蛋白含量的增加可在一定程度上增强酸奶凝胶的稳定性，但需要控制添加量；稳定剂的使用也可增加固形物含量，改善酸奶的结构性能，同时提升营养价值；均质化和热处理可以增强蛋白质网络的稳定性和脂肪球的分散性，提高凝胶的稳定性；在酸奶发酵过程中，适当的发酵剂可以提高酸奶的凝胶稳定性，同时代谢产生胞外多糖的发酵剂有助于提升凝胶品质，利于酸奶生产。综上所述，深入研究影响酸奶凝胶稳定性的因素并加以利用，对提高酸奶品质具有重要意义，有助于满足消费者需求，同时促进酸奶生产行业的发展。

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　　[11]GHASEMPOUR Z,KIA E M,GOLBANDI S, et al.Effects of mixed starters on quality attributes of probiotic yogurt using statistical design approach[EB/OL].(2018-10- 30)[2023-07-18].https://www.emerald.com/insight/content/ doi/10.1108/NFS-11-2017-0255/full/html.