吴小艳，刘忠义，刘文星，李希宇，刘红艳，岳书杭

(湘潭大学 化工学院 食品与生物工程系，湖南 湘潭 411105)

随着社会的发展，人们逐渐趋向于一些健康营养、口感清新的食品[1]，因此酸奶成为国内发展最为迅速的饮品之一[2]，尤其是具有独特风味的搅拌型水果酸奶[3]。众所周知，水果和酸奶都是深受人们喜爱的健康食品，营养丰富且具有润肠通便、降血脂、美容养颜等作用；水果能与酸奶独特的风味完美融合，因而水果酸奶迅速在市场上崛起，并具有广阔的市场前景。

水果的加入会在一定程度上破坏酸奶凝乳的结构稳定性，且搅拌过程和运输过程也会对酸奶的凝乳结构产生破坏，从而导致凝乳结构脆弱或崩塌。而水果酸奶的凝乳结构恰恰是其优良口感和感官品质的基础之一，因而需要引入适用的稳定剂，以维持水果酸奶的稳定性，保持其凝乳结构的稳定性。稳定剂具有保水性、提高酸奶黏度和改善口感等基本功能[4]，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]。

在对酸奶特有的凝乳结构的研究中，马力等[6]通过扫描电镜图片观察到酪蛋白颗粒非常规则的排成一种绞链形状，乳脂肪以脂肪球的形式镶嵌于酪蛋白颗粒构成的凝胶体纤维网中，从而构成一种均匀稳定的网络结构。王薇[7]认为这种结构与原味凝固型酸奶的质地和感官品质密切相关。李全阳等[8]通过研究认为，酸乳乳酸菌胞外多糖对酸乳凝胶结构的影响与其分子大小、结构、多糖添加到酸乳体系中的方式、时间、速度、浓度有关。

热带亚热带水果是我国非常重要的水果资源，如菠萝、榴梿和芒果等，由此也研究开发了一些不同风味的热带亚热带水果酸奶[9]，但目前的研究大多停留在技术研发阶段，很少涉及热带亚热带水果酸奶的质构和微观结构的研究。通过单因素试验，本研究最后在瓜尔豆胶、黄原胶、果胶、明胶、琼脂、PGA、ADA、羧甲基纤维素钠、羟丙基二淀粉磷酸酯9种常用食品稳定剂中，筛选出最适用于搅拌型芒果酸奶的3种稳定剂ADA、瓜尔豆胶、PGA进行复配，用于搅拌型芒果酸奶的加工以提高其稳定性，通过正交试验，以感官评价和持水力作为指标，确定了三者的最适配比，同时，研究了芒果酸奶的质构，并通过扫描电镜图观察芒果酸奶的微观结构，研究芒果酸奶的感官品质与持水力、质构参数和微观结构之间的联系，以期确定复配型稳定剂对芒果酸奶感官品质、质构质地及微观组织结构的作用，探讨并阐述复配稳定剂稳定芒果酸奶凝胶结构的机理，从而为热带亚热带水果酸奶生产加工及研究提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

安佳全脂奶粉、脱脂奶粉，恒天然集团；白砂糖，华坊城食品有限公司；芒果酱，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；海藻酸丙二醇酯(PGA)，青岛明月海洋科技有限公司；乙酰化二淀粉己二酸酯(ADA)、瓜尔豆胶，河南万邦实业有限公司。

1.2 仪器设备

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；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。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

将奶粉和水按质量体积比1∶8混合溶解，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[10]，倒入烧杯冷却到45 ℃左右，加入5%的芒果酱，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1 000 r·min-1下搅拌5 min，密封后置于4 ℃冰箱中后熟(24 h)，发酵完成。工艺流程图[5]如图1所示。

1.3.2 单因素试验

依据国标GB 2760—2014、GB 14880—2012和相关文献[11-12]，以感官评分、持水力、pH和滴定酸度为评价指标，分别在质量体积比0.1%～3%、0.01%～0.3%、0.01%～0.5%范围内筛选出ADA、瓜尔豆胶、PGA的最适用量。分别用质构仪测定最适单一稳定剂用量时酸奶的质构特征值，并用扫描电镜测定其微观结构。

1.3.3 正交试验

依据单因素试验的结果，将ADA、瓜尔豆胶和PGA最适用量的10%、20%、30%按照L9(34)正交表进行复配试验[13]。同时，对正交试验各试验样品，测定其滴定酸度、pH，用质构仪测定其内聚性、黏度、硬度和流变性，用扫描电镜测定其微观结构。

1.3.4 持水力的测定

参考文献[14]的方法测定酸奶的持水力。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5 000 r·min-1离心30 min，弃上清液，离心管倒置10 min 后立即称重，质量为m3，计算持水力(water holding capacity，WHC)。

1.3.5 滴定酸度和pH的测定

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。

1.3.6 质构分析

选用P/BE反挤压装置，直径为35 mm的压力盘。测定参数设置：下降速度与测试速度为1.0 mm·s-1，提升速度为5.0 mm·s-1，测试深度30.0 mm，记录探入过程中所需的应力。探入过程中所形成的坐标轴上方曲线的最大峰值为硬度，探头回缩过程中形成的坐标轴下方曲线的负峰值为内聚性，曲线的负值区域面积代表黏度[15]。

1.3.7 微观结构的观察

参考Cui等[16]与Liu等[17]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，而后进行扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)制片，最后在10 kV电压和放大6 000的倍率下进行观察且采集图像。

1.3.8 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，采用百分制评分法，对产品的色泽、口感、滋味和气味、组织状态等进行评价计分，感官评价标准见表1[18]。

1.4 数据处理

采用SPSS 17.0分析软件进行数据统计分析。运用方差分析法(analysis of variance，ANOVA)对酸奶的持水力、感官分值、pH、滴定酸度、内聚性、黏度、硬度，以及复配稳定剂对搅拌型芒果酸奶持水力和感官分数影响进行显著性分析，显著水平值为P<0.05。采用 Origin 8.0软件对搅拌型酸奶感官分数及持水力的相应变化绘图。

图1 芒果酸奶工艺流程图Fig.1 Mango yoghurt process flow chart

表1 搅拌型芒果酸奶的感官评价标准

Table 1 Sensory evaluation criteria for stirred mango yogurt

评定项目Assessment item产品特征Product characteristics分值/分Score/Points色泽 (10分)Color and lustre色泽均匀, 淡黄色Uniform color, yellowish8～10(10 points)色泽一般, 呈微黄色General color, yellowish4～7色泽不均匀Non-uniform color<4口感 (50分)Taste (50 points)具有酸乳特有的口感爽滑, 无粉感、无颗粒, 黏度适中, 酸甜适中Unique mouthfeel of yogurt, no powder, no granule, moderately viscous, moderately sweet and sour31～50口感爽滑, 略有无粉感、无颗粒, 黏度略稀或略稠, 稍酸或稍甜Smooth mouthfeel, slightly powdery, no granule, slightly thin or slightly thick, slightly sour or slightly sweet10～30口感一般, 粉感强, 有颗粒, 黏度过稀或过稠, 过酸或过甜Plain mouthfeel, strongly powdery, with granules, too thin or too thick, too sour or too sweet<10滋味和气味 (15分)Flavor and odour酸奶特征滋气味明显且香气饱满Obvious characteristic flavor and full aroma of yogurt11～15(15 points)酸奶特征滋气味明显,香气稍有不足Obvious characteristic flavor and slightly unsatisfactory aroma of yogurt5～10酸奶特征滋气味和香气均略有不足Slightly unsatisfactory characteristic flavor and aroma of yogurt<5组织状态 (25分)Texture (25 points)组织细腻,芒果酱与酸奶的混合均匀,不分层,无乳清析出Smooth structure, evenly mixed mango jam and yogurt, no layer separation, no precipitated whey18～25组织较细腻, 芒果酱与酸奶的凝块混合较均匀, 少量乳清析出Relatively smooth structure, moderately evenly mixed mango jam and yogurt, a small amount of precipitated whey8～17组织不均匀, 芒果酱与酸奶分层, 有沉淀, 大量乳清析出Uneven structure, mango jam and yogurt separated into two layers, a large amount of precipitated whey<8

2 结果与分析

2.1 单一稳定剂对搅拌型芒果酸奶稳定性的影响

通过单因素试验，得出ADA、瓜尔豆胶和PGA在0.1%～3%、0.01%～0.3%、0.01%～0.5%范围内的最佳用量分别1%和0.04%和0.1%。由表2可知，ADA能极大程度地提高酸奶的持水力，并在一定程度上提高酸奶的稳定性和抗老化性，此结论与Wurzburg[19]的研究结果一致，但会引起芒果酸奶色泽泛白且分布不均，从而影响酸奶感官品质；瓜尔豆胶作为一种多糖，和蛋白复合后是一种很好的乳化剂[20]，能赋予酸奶爽滑的口感，同时发现添加瓜尔豆胶能在一定程度上维持芒果酸奶颜色的均匀分布，这可能是因为瓜尔豆胶属于碳水化合物，巴氏灭菌的过程中与蛋白质发生美拉德反应，改善芒果酸奶

表2 单一稳定剂对搅拌型芒果酸奶的影响

Table 2 Effect of single stabilizer on mixed mango yoghurt

样品Sample持水力WHC/%感官分值Sensory score/Points产品缺陷Product defects1% ADA69.50±4.41 a70.3±0.30 b颜色不均 Colour streaks0.04% Guar gum61.00±0.35 b74.2±0.10 a乳清析出 Whey precipitation0.1% PGA67.50±2.41 a70.7±0.20 b口感粗糙 Rough taste空白Blank59.40±1.10 b67.0±0.50 c以上均有 All of above

采用Duncan’s multiple range test 方法分析，同列数据后没有相同字母表示差异明显(P<0.05)。下同。

According to Duncan’s multiple range test， means followed by different letters in the same column indicated significant difference at 0.05 level. The same as below.

的色泽[21]，但易引起酸奶结构不稳固，从而导致乳清析出。有研究表明，瓜尔豆胶浓度低于0.04%时，随着瓜尔豆胶浓度的增加，乳浊液的稳定性逐渐增加，当其浓度高于0.04%时，液滴发生排斥絮凝，体系的稳定性急剧下降[22]；PGA能改善酸奶的稳定性，显著提高酸奶黏度[23]，由于其分子中含有丙二醇基，故亲油性大，乳化稳定性好[24]，能使含脂的发酵乳制品平滑、圆润、亮泽，有效地防止产品形成不美观的粗糙凹凸表面[25]，但乳清析出较为严重，且酸奶硬度较大，搅拌后砂砾感明显。单一稳定剂对于搅拌型芒果酸奶的品质都有一定的改善作用，但效果都不够完美。

2.2 复配稳定剂对搅拌型芒果酸奶感官分值和持水力的影响

用不加任何稳定剂的芒果酸奶做空白对照，其感官分值为(67.0±0.50)分，持水力为(59.40±1.10)%。正交试验结果如表3所示。表3表明，5号样品的感官分值最高。三种稳定剂对搅拌型芒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，因素分析和直观分析得出同样的结果。此时ADA、瓜尔豆胶和PGA的用量分别为0.2%、0.008%、0.03%，感官分值获得最高值(76.3±0.28)分，较空白组高出了9.3%(P<0.05)，而持水力更是达到了(75.57±1.00)%，高出了空白组16.17百分点(P<0.05)，说明复配稳定剂的添加对搅拌型芒果酸奶感官分值和持水力有明显提高作用。有研究表明，将变性淀粉与亲水性胶体复配使用，可达到很好的协同作用，起到提高产品的稳定性和品质、降低用量、简化加工工艺等作用[26-27]。本试验结果表明，PGA、ADA和瓜尔豆胶复配后可以相互弥补三种稳定剂各自的缺陷，有效改善酸奶的稳定性，显著提高酸奶的品质。

对搅拌型芒果酸奶正交试验的感官分值指标和持水力指标进行数据分析，发现二者的皮尔逊相关系数为0.634，且在0.05水平上相关性显著，即搅拌型芒果酸奶的感官分值和持水力之间具有一定的对应关系，感官分值高的样品，其持水力也相应较高，其变化趋势是基本一致的。但二者的变化幅度具有差别，具体如图2所示，这是因为感官评价往往在某些重要节点上灵敏度较高，如黏度、硬度都有一个口感最优范围，该区间的左右端点处灵敏度较高，且感官分值为酸奶品质的综合体现，其影响因素较多。

表3 复配稳定剂对搅拌型芒果酸奶持水力和感官分数影响的正交分析表

Table 3 Orthogonal analysis of the effect of compound stabilizer on WHC and sensory score of stirred mango yogurt

组别GroupPGAADA瓜尔豆胶Guar gum感官分值/分Sensory score/pointsWHC/%10.010.10.00469.8±1.43 bc70.81±0.40 bcd20.020.10.00868.0±0.76 cd69.97±2.61 b30.030.10.01272.9±0.95 f71.91±2.12 bcd40.020.20.00471.9±0.26 e71.57±2.02 bcd50.030.20.00876.3±0.28 g75.57±1.00 d60.010.20.01268.3±0.11 bc69.93±0.81 b70.030.30.00469.9±0.06 d74.17±1.83 cd80.010.30.00867.5±0.40 a71.17±1.63 bc90.020.30.01267.9±0.17 ab71.41±1.08 bcd对感官分值K1205.60210.70211.60For sensory scoreK2207.80216.50211.80K3219.10205.30209.10R113.5011.202.70因素主次顺序Primary and secondary order of factorsPGA>ADA>瓜尔豆胶Guar gum最优组合Optimal combinationA3B2C2对WHCK1211.91212.69216.55For WHCK2212.95217.07216.71K3221.65216.74213.25R19.744.383.46因素主次顺序Primary and secondary order of factorsPGA>ADA>瓜尔豆胶Guar gum最优组合Optimal combinationA3B2C2

2.3 pH与滴定酸度

酸味是酸奶重要的风味来源。酸奶的酸度是衡量酸奶品质的重要指标，也能在一定程度上反映酸奶的发酵进程[28]。由表4可知，添加ADA、瓜尔豆胶、PGA及三者复配而成的稳定剂，对搅拌型芒果酸奶的pH和滴定酸度均无显著性影响，基本上不会影响酸奶的发酵过程。赵晓丽等[29]的研究也表明，在适宜添加量的情况下，明胶、琼脂、果胶、卡拉胶等稳定剂对发酵剂的产酸规律影响较弱，对发酵型酸奶的pH和滴定酸度无显著性影响。

图2 搅拌型酸奶感官分数及持水力的相应变化图Fig.2 Changes of sensory score and water holding capacity of stirred yoghurt

表4 复配稳定剂对搅拌型芒果酸奶pH和滴定酸度的影响

Table 4 Effects of compound stabilizer on pH and titration acidity of mixed mango yoghurt

2.4 质构分析

黏度、硬度和内聚性是评价酸奶品质的重要指标[30]，影响酸奶的组织状态和口感等感官品质。影响酸奶质构的重要因素有原料乳成分、添加剂使用、发酵剂选择、均质方式等[31]。

单因素最优样品、空白和正交试验样品的质构参数的测定结果见表5。由表5可知，稳定剂的加入对搅拌型芒果酸奶的黏度和硬度都有一定程度的提高，而对其内聚性的影响不显著。且复配稳定剂对酸奶黏度和硬度的影响趋势是一致的。

对照表3所示正交感官试验结果，可以发现当搅拌型芒果酸奶的黏度在639.87～694.97 mPa·s，硬度在36.33～37.33 g，感官评价的得分较高。黏度和硬度分别低于639.87 mPa·s和36.33 g时，感官分值呈波动下降趋势，而黏度和硬度分别高于694.97 mPa·s和37.33 g时，酸奶感官分值同样开始降低，即感官分值、黏度和硬度都存在最优区间，且三者的最优区间基本重合，在最优区间内都存在峰值，但酸奶的最高黏度和最高硬度与酸奶的最高感官分值并未重叠。这主要是因为黏度对搅拌型酸奶口感有较大的影响，黏度越小，酸奶在口中的滞留感越小，余味也越短，口感越稀薄，酸奶的风味越弱；但黏度过高，也会产生糊口感，影响酸奶的爽滑性[32]。硬度也是如此，硬度过小，口感稀薄；硬度过大，则口感不够顺滑。

2.5 微观结构

单因素最优样品、空白和正交试验样品的SEM检测结果见图3。从酸奶的SEM图可以很明显地看出各样品间的差异，添加1%ADA、0.1%PGA的样品凝聚性非常强，无支链或支链极粗且短，空隙稀少，这样的酸奶虽然黏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，但同样存在支链粗且短的问题，结构不够稳定。

当三者复配后，可以明显发现1、3、4、5、7号样品微观结构都显著优于单一稳定剂，它们形成了具有很多空隙的纤维网状立体结构，这些空隙分布均匀且形状、大小一致，这些空隙就是酸奶锁住水分的关键。而形成这些网状结构的支架则是变性酪蛋白颗粒，它们就像人体DNA一样在空间中形成了一条条自体盘旋、相互交错的绞链，构成一个层叠交错的网状结构，脂肪颗粒则镶嵌在网状结构上[6，8]，是一种均匀稳定的网络结构。

表5 复配稳定剂对搅拌型芒果酸奶质构的影响

Table 5 Effect of compound stabilizer on texture of mixed mango yoghurt

组别Group内聚性Cohesiveness/g黏度Viscosity/(mPa·s)硬度Hardness/g10.76±0.04 a615.92±34.52 b35.33±1.15 d20.73±0.03 a586.82±144.46 bc34.67±4.16 d30.72±0.03 a694.97±66.10 bc37.33±4.16 de40.76±0.03 a639.87±34.72 b36.67±1.15 d50.73±0.05 a653.51±108.75 bc37.03±5.03 de60.73±0.03 a624.94±165.40 bc35.33±7.57 de70.72±0.03 a652.79±130.50 bc36.33±8.74 de80.76±0.03 a554.25±98.32 b34.17±2.31 d90.76±0.02 a576.84±74.48 b35.33±4.16 d10(Blank)1%ADA0.04%Guar gum0.1%PGA0.75±0.02 a0.76±0.03 a0.75±0.02 a0.73±0.03 a533.80±49.88 b689.63±57.20 bc557.86±62.72 b808.63±83.90 c33.33±1.15 d38.03±4.03 de36.03±4.16 de42.03±2.03 e

对比10号空白样品，可以发现1、3、4、5、7号样品的结构更为紧密，且连接的支链较细，游离末端较少，结构较为紧密，能较好地保持水分，尤其是3、4、5号样品，这是因为PGA、瓜尔豆胶能和蛋白质结合产生大分子基团，使得网状结构的支架更为牢固，而ADA则如同脂肪颗粒一样，有序地镶嵌在网状结构上，起到加固结构的作用。而2、6、8、9号样品虽然也形成了网状结构，但相比于空白对照样品，其表面甚至更为粗糙，支链粗且短，当瓜尔豆胶浓度增加时，分子间的接触增加而相互缠结，导致水相黏度急剧增加[7]，但同时复配稳定剂在原本的酪蛋白网状结构上附着且相互缠绕，导致纤维网结构中的空隙减少，虽然大量水分被包裹在这一结构中，但同时也会导致其结构稳定性受到破坏。

前面的正交试验表明，酸奶的持水力与感官分值存在一定的对应关系，但是这里的8号和9号样品虽然持水力较高，但感官分值较低，其原因就在于8号和9号样品复配稳定剂的用量较大，且三者没有很好地相互配合，稳定剂附着在酸奶原本较为稳定的凝胶体纤维网状上，使网状纤维中间的大部分空隙被堵住，虽然持水力得到了很大提高，但酸奶的结构受到了一定的破坏，使得酸奶的口感变得粗糙，砂砾感明显，导致感官品质下降，感官分值较低。

已有研究表明，瓜尔豆胶的加入会导致酸奶凝胶体的三维网状结构没有很好的连续性，暴露出更多的游离末端，并产生较大的空隙，引起酸奶黏度下降[6]。但从本试验的SEM图中可以清晰地看出，复配后瓜尔豆胶并没有导致酸奶的游离末端变多，且黏度和持水力也并没有下降，即瓜尔豆胶和ADA、PGA得到了有效复配，很大程度上弥补了各自单一使用时的缺陷，稳定了芒果酸奶的凝乳结构，提高了芒果酸奶的感官品质。

综上，分别添加1%ADA、0.008%瓜尔豆胶、0.1%PGA都容易导致酸奶的结构产生支链粗且短的问题，而当三者进行复配时能有效地改善这一影响，按0.2%、0.008%、0.03%的比例复配时，能最大程度地改善酸奶的微观结构，从而稳定了芒果酸奶的凝乳结构，并赋予酸奶顺滑的口感和相对稳定的性质。

3 结论

ADA、瓜尔豆胶、PGA能分别改善酸奶的持水力、黏度和色泽。当三者按0.2%+0.008%+0.03%的比例复配时，能最大程度改善搅拌型芒果酸奶的品质，其感官分值获得最高值76.3，较空白组高出了9.3%，持水力达到了75.57%，较空白组高出了16.17百分点，黏度和硬度都得到了一定程度地改善。SEM图表明，芒果酸奶微观结构得到了明显的改善，瓜尔豆胶与蛋白质相互结合形成大分子网络，变性淀粉嵌于网络中间，形成稳定的整体结构，从而提高酸奶的感官分值、持水力，改善其黏度和硬度，且不影响酸奶的正常发酵过程。复配稳定剂综合了单一稳定剂的优点，同时也弥补了彼此的缺陷，是酸奶加工行业添加稳定剂发展的方向，同时随着越来越多的热带亚热带水果酸奶进入市场，适用于热带亚热带水果酸奶的复配稳定剂能体现更大的价值。

1-9号对应正交试验的1-9号样品，10号为不添加稳定剂的空白对照。1-9 were corresponded to sample 1-9 of orthogonal test， 10 was the blank control without stabilizer.图3 搅拌型芒果酸奶的扫描电镜图Fig.3 Scanning electron microscope of stirred mango yoghurt