高钙奶复合稳定剂的研究和优化.pdf

第10 期（总第58 5期）2023年10 月文章编号：16 7 1-9 6 46（2 0 2 3）10 a-0009-03农产品加工Farm Products Processing高钙奶复合稳定剂的研究和优化No.10Oct.李大鹏1，朱洪伟，李佳鑫3（1.巢湖学院生物与环境工程学院，安徽合肥2 38 0 2 4；2.安徽杜贝斯特食品工业有限公司，安徽滁州2 39 59 9；3.天津科技大学食品科学与工程学院，天津30 0 457)摘要：为了提高高钙奶的稳定性，以离心沉淀率和乳析率为指标，对高钙奶复合稳定剂进行研究和优化。结果表明，微晶纤维素、果胶、六偏磷酸钠和单双甘油脂肪酸酯对高钙奶稳定性影响显著。通过正交试验优化，确定高钙奶最佳稳定剂为微晶纤维素添加量0.2 5%，果胶添加量0.2 5%，六偏磷酸钠添加量为0.2 2%，单双甘油脂肪酸酯添加量0.25%，在此条件下高钙奶的离心沉淀率为0.7 2%，乳析率为0.9 3%。关键词：高钙奶；稳定剂；正交试验优化中图分类号：TS252.4Study and Optimization of High-calcium Milk Compound Stabilizer(1.School of Biological and Environmental Engineering,Chaohu University,Hefei,Anhui 238024,China;2.Anhui Dubest Food Industry Co.,Ltd.,Chuzhou,Anhui 239599,China;3.College of Food Science and Engineering,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China)Abstract:In order to improve the stability of high calcium milk,the compound stabilizer of high calcium milk was studied andoptimized using the centrifugal precipitation rate and milk precipitation rate as the index.The results showed that microcrys-talline cellulose,pectin,sodium hexamephosphate and monodlyceride fatty acid esters had significant effects on the stability ofhigh calcium milk.The best stabilizer of high calcium milk was determined as 0.25%microcrystalline cellulose,0.25%pectin,0.22%sodium hexametaphosphate of 0.22%,and single glycerine faty acid esters of 0.25%by orthogonal optimization.Underthese conditions,the centrifugal precipitation rate of high calcium milk was 0.72%,and the milk precipitation rate was 0.93%.Key words:high calcium milk;the compouncl stabilizer;orthogonal optimization文献标志码：ALI Dapeng,ZHU Hongwei?,LI Jiaxin3doi:10.16693/ki.1671-9646(x).2023.10.003钙是人体骨骼的主要成分，也是人体中含量最丰富的金属元素。人体内的钙在肌肉收缩、神经传递、调节酶活性和细胞通透性等方面发挥着重要的生理作用 2-4。目前，我国膳食中钙的含量仅达推荐摄入量的50%，居民普遍存在缺钙现象。因此，对我国居民进行合理补钙非常必要。通过在液态奶中添加不同的钙剂以提高液态奶的含钙量，进而提升补钙功效，是当前乳制品行业的发展方向之一。用于增加液态奶中钙离子的钙剂主要是分子钙和离子钙两类，由于牛奶中的酪蛋白对钙离子非常敏感，离子钙会引起吸附在乳状液界面的酪蛋白之间产生桥连絮凝，因而市面上的高钙奶中的钙剂普遍采用碳酸钙和乳钙等分子钙剂。目前，高钙奶产品在货架期普遍存在沉淀、絮凝和乳析的问题，高钙奶产品的稳定性已成为制约行业发展的技术瓶颈。国内相关研究表明，在乳饮料、果蔬饮料等液收稿日期：2 0 2 3-0 7-11作者简介：李大鹏（19 6 8 一），男，硕士，副教授，研究方向为农产品加工及贮藏工程。态食品的加工中添加卡拉胶、羧甲基纤维素钠等稳定剂可显著改善产物的稳定性18-1。以乳钙为钙剂，考查了磷酸盐、乳化剂、稳定剂等添加量对高钙奶稳定性的影响，并在此基础上对高钙奶复合稳定剂进行了优化，以期为高稳定性高钙奶的开发提供技术支持。1材料与方法1.1材料1.1.1试验原料及试剂液态乳、蔗糖，市售乳钙，购自商君专用食品添加剂商城；微晶纤维素，河南万邦实业有限公司提供；果胶，上海鑫泰生物科技有限公司提供；六偏磷酸钠，上海麦克林生化科技有限公司提供；单双甘油脂肪酸酯，郑州大河食品科技有限公司提供。10.1.1.2仪器与设备LC-JA11003型电子天平，湖南力辰仪器科技有限公司产品；KDC-220HR型冷冻离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司产品；6 5-2 2 0 V-2.2KW型分体式胶体磨，广州恒东机械设备科技有限公司产品；LDZM-80KCS-I 型高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂产品1.2方法1.2.1添加剂对高钙乳稳定性的影响（1）微晶纤维素对高钙乳稳定性的影响。将1.2 g/L的乳钙（以钙元素质量计）添加入液态乳中，加人0，0.0 5%，0.10%，0.15%，0.2 0%，0.2 5%，0.30%的微晶纤维素，经胶体磨处理后，测定高钙乳的稳定性。(2）果胶对高钙乳稳定性的影响。将1.2 g/L的乳钙（以钙元素质量计）添加人液态乳中，加人0,0.05%，0.10%，0.15%，0.2 0%，0.2 5%，0.30%的果胶，经胶体磨处理后，测定高钙乳的稳定性。(3）六偏磷酸钠对高钙乳稳定性的影响。将1.2 g/L的乳钙（以钙元素质量计）添加入液态乳中，加入0,0.05%，0.10%，0.15%，0.2 0%，0.2 5%，0.30%的六偏磷酸钠，经胶体磨处理后，测定高钙乳的稳定性。(4）单双甘油脂肪酸酯。将1.2 g/L的乳钙（以钙元素质量计）添加入液态乳中，加入0，0.0 5%，0.10%，0.15%，0.2 0%，0.2 5%，0.30%的单双甘油脂肪酸酯，经胶体磨处理后，测定高钙乳的稳定性。1.2.2高钙乳稳定剂正交试验优化以单因素试验确定的添加剂最佳添加量为基础，进行四因素三水平的正交试验。1.2.3高钙奶稳定性评价方法(1）离心沉淀率。精确称取高钙乳10 0.0 g，加人离心管中，于10 下以转速30 0 0 r/min离心2 0 min，弃去上清液，称量析出沉淀物的质量，按公式（1)计算离心沉淀率。离心沉淀率=析出沉淀质量100(2）乳析率。精确称取高钙乳10 0.0 g，加人离心管中，于10 下以转速30 0 0 r/min离心2 0 min，取出上层乳脂层，称量其质量，按公式（2）计算乳析率。乳析率=上层乳脂层质量1002结果与分析2.1添加剂对高钙乳稳定性的影响2.1.1微晶纤维素对高钙乳稳定性的影响微晶纤维素是以-1,4-葡萄糖苷键结合的直链农产品加工式多糖类物质，可作为增稠剂和稳定剂广泛应用于各类食品2。微晶纤维素对高钙乳沉淀率和乳析率的影响见图1。2.5上2.0%/率双1.51.00.500图1微晶纤维素对高钙乳沉淀率和乳析率的影响由图1可知，在0 0.30%的范围内，随着微晶纤维素添加量的提高，高钙乳的沉淀率和乳析率呈现下降的趋势，当添加量大于0.2 0%时，沉淀率和乳析率不再显著下降。因此，微晶纤维素最佳添加量为0.2 0%。2.1.2果胶对高钙乳稳定性的影响果胶是一种天然高分子化合物，因其具有良好的胶凝化和乳化稳定作用，已作为乳化剂、增稠剂和稳定剂广泛应用各种食品中 3。果胶对高钙乳沉淀率和乳析率的影响见图2。2.5+3.02.02.5%/率双2.01.51.51.01.00.50.50000.050.100.150.200.250.30果胶添加量/%-沉淀率；-乳析率图2 果胶对高钙乳沉淀率和乳析率的影响由图2 可知，当高钙乳中果胶添加量为0 0.30%时，随着添加量的提高，高钙乳的沉淀率和乳100%.(1)100%.(2)2023年第10 期3.02.5%/率42.0.51.00.050.100.15.0.200.25 0.30微晶纤维素添加量/%一沉淀率；一乳析率析率呈现下降趋势，当添加量大于0.15%时，沉淀率和乳析率下降缓慢。因此，果胶最佳添加量为0.15%。2.1.3六偏磷酸钠对高钙乳稳定性的影响六偏磷酸钠可作为稳定剂广泛应用于乳制品、饮料中以防止凝胶沉淀4。六偏磷酸钠对高钙乳沉淀率和乳析率的影响见图3。由图3可知，当高钙乳中六偏磷酸钠添加量为00.30%时，随着添加量的提高，高钙乳的沉淀率和乳析率呈现下降趋势；当添加量大于0.2 5%时，沉淀率不再显著下降，乳析率下降也不显著。由于六偏磷酸钠对高钙乳沉淀率的影响大于对乳析率的影响，2023年第10 期2.5上%/率22.01.51.00.50图3六偏磷酸钠对高钙乳沉淀率和乳析率的影响综合考虑，六偏磷酸钠适宜添加量为0.2 5%。2.1.4单双甘油脂肪酸酯对高钙乳稳定性的影响单双甘油脂肪酸酯具有亲水的头部端和疏水的尾部端，可作为乳化剂广泛应用于乳及乳制品中 15-17。单双甘油脂肪酸酯对高钙乳沉淀率和乳析率的影响见图4。2.5上2.0%/率双1.51.00.500图4单双甘油脂肪酸酯对高钙乳沉淀率和乳析率的影响由图4可知，当高钙乳中单双甘油脂肪酸酯添加量为0 0.30%时，随着添加量的提高，高钙乳的沉淀率和乳析率呈现下降趋势，单双甘油脂肪酸酯对高钙乳乳析率的影响大于对沉淀率的影响，当添加量大于0.2 0%时，高钙乳乳析率不再显著下降。因此，六偏磷酸钠适宜添加量为0.2 0%。2.2高钙奶复合稳定剂的优化以单因素试验确定的微晶纤维素、果胶、六偏磷酸钠和单双甘油脂肪酸酯的适宜添加量为中心点，进行四因素三水平的正交试验。正交试验因素与水平设计见表1，正交试验结果见表2。表1正交试验因素与水平设计A微晶纤维素B果胶C六偏磷酸钠D单双甘油脂肪酸酯水平添加量添加量添加量10.1520.2030.25由表2 可知，微晶纤维素、果胶、六偏磷酸钠和单双甘油脂肪酸酯添加量对高钙奶沉淀率影响的大小为果胶添加量六偏磷酸钠添加量 微晶纤维素添加量 单双甘油脂肪酸酯添加量；以沉淀率为李大鹏，等：高钙奶复合稳定剂的研究和优化表2正交试验结果3.0试验号A2.5%/率齿2.01.51.00.50.050.10 0.150.20 0.250.30六偏磷酸钠添加量/%-沉淀率；-乳析率0.050.100.150.200.250.30单双甘油脂肪酸酯添加量/%-沉淀率；一乳析率0.100.200.150.250.200.30B112131425262738393K1.43K21.30K1.29R0.14指标优化的最佳复合稳定剂为A,B2C,D3。微晶纤维素、果胶、六偏磷酸钠和单双甘油脂肪酸酯添加量对高钙奶乳析率影响的大小为单双甘油脂肪酸酯添3.0加量 果胶添加量 添加量微晶纤维素 六偏磷酸2.5钠添加量；以乳析率为指标优化的最佳复合稳定剂%/率齿2.01.51.00.50/%添加量0.150.200.25C1122331223311321321.421.331.351.291.251.410.170.12为A,B:C2D3。综合高钙奶沉淀率和乳析率的试验结果，确定高钙奶最佳稳定剂为微晶纤维素添加量0.25%，果胶添加量0.2 5%，六偏磷酸钠添加量0.2 2%，单双甘油脂肪酸酯添加量0.2 5%。2.3验证试验以正交试验确定最佳稳定剂微晶纤维素添加量0.25%，果胶添加量0.2 5%，六偏磷酸钠添加量0.2 2%，单双甘油脂肪酸酯添加量0.2 5%，进行3次验证试验，高钙奶的离心沉淀率为0.7 2%，乳析率为0.9 3%，而未添加稳定剂的高钙奶的离心沉淀率为2.2 8%，乳析率为2.7 0%。参考文献：1 赵强忠，赵谋明，杨晓泉，等.不同钙剂对高钙奶稳定性的影响.中国乳品工业，2 0 0 4，32（12)：9-12.2 顾清。钙的生理功能及代谢的研究进展（综述）中国食品卫生杂志，2 0 0 2，14（6)：2 9-33.3 Dai Z,Mckenzie JE,Mcdonald S,et al.Assessment of themethods used to develop Vitamin D and calcium recommen-dations-A Systematic review of bane health guidelines :Nutrients,2021,13(7):2 423-2432.4Chandran M,Tay D,Mithal A.Supplemental calcium intakein the aging individual:Implications on skeletal and cardio-vascular health .Aging Clin Exp Res,2019,31(6):765-781.5 姚玉才，黄自苏，周剑忠，等.钙添加剂和稳定剂对高钙液态奶稳定性的影响，江苏农业科学，2 0 17，45（4)：156-159.6张锋华，张云，孟令洁，等.高钙牛奶稳定性研究，乳业科学与技术，2 0 0 9（2)：6 3-6 6.7江秀霞，李建立，张冉，等.调制乳双倍钙牛奶中碳酸(下转第18 页）D沉淀率/%乳析率/%11.4621.1831.2631.3211.1220.9221.5930.7710.871.531.381.110.421.681.431.181.101.561.241.481.061.3418芸香糖基-7-葡萄糖基和山奈酚-3-0-芸香糖苷含量增加，而皮素和山奈酚含量只是稍微降低，同时苦荞麦萌发时其萌芽破壳而出，提取时溶剂更容易渗透到种仁内，使得黄酮类成分易于提取溶出，提取转移率较高，因此萌发后苦荞麦提取液中的黄酮类成分质量浓度远高于未萌发苦荞麦，相同分离纯化工艺条件下，萌发苦荞麦制备的苦荞麦提取物总黄酮和5种黄酮类成分含量和收率均高于未萌发苦荞麦。苦荞麦与其他杂粮相比，富含黄酮类等多种活性成分，具有降血压、降血糖及预防心血管等疾病的作用。随着食品加工技术的不断发展，以苦养作为原料开发的健康食品逐渐面世，如苦荞面、苦荞茶和苦荞饼干等，以及近几年以劲牌公司毛铺苦荞酒为代表的苦荞酒类产品，均受到消费者的青睐。有研究表明，苦荞麦萌发能够提高黄酮类成分含量，并有利于提取溶出，提升提取转移率，通过萌发可以提升苦荞麦的价值和利用率。参考文献：1 陈霞飞.通往健康之“荞”J：质量与标准化，2 0 17(7):24-25.2 赵钢，唐宇，王安虎.发展中国的苦荞生产 作物杂志,2 0 0 2 (4):11-12.3 Guo X,Yao H.Fractionation and characterization of tartarybuckwheat flour proteins J Food Chemistry,2006,98(1):90-94.4 张振福，罗文森.苦养麦的化学成分与特殊功能：粮食与饲料工业，19 9 8（2)：42-43.5 侯雪梅，袁仲.荞麦的营养保健功能与开发利用 农产品加工，2 0 14(1)：7 3-7 5.6Li S-q,Zhang Q H.Advances in the development offunctional foods from buckwheat J,Critical Reviews inFood Science and Nutrition,2001,41(6):451-464.7包塔娜，彭树林.苦荞粉中的化学成分 J】天然产物研农产品加工究与开发，2 0 0 3，15（1)：2 4-2 6.8Zhu Fan.Chemical composition and health effects of Tartarybuckwheat .Food Chemistry,2016(203):231-245.9张余，黄小燕，刘昌敏，等.苦荞营养保健成分及其食品开发研究进展与展望.粮食与油脂，2 0 19，32（8)：12-14.10贾冬英，姚开，张海均.苦荞麦的营养与功能成分研究进展】，粮食与饲料工业，2 0 12，12（5)：2 5-2 7.11 任强.苦荞麦化学成分药理作用及体内代谢研究进展.济宁医学院学报，2 0 17，40（4)：2 51-2 55.12刘薇芝，刘巍，胡汉昆，等.苦荞黄酮提取物对2 型糖尿病模型大鼠血糖与血脂的影响.中国药房，2 0 15,26(4):470-472.13Karki R,Park C H,Kim D W.Extract of buckwheat sproutsscavenges oxidation and inhibits pro-inflammatory mediatorsin lipopolysaccharide-stimulated macrophages(RA W264.7)J.Integr Med,2013,11(4):246-252.14李富华，刘冬，明建.苦荞麸皮黄酮抗氧化及抗肿瘤活性 J】：食品科学，2 0 14，35（7)：58-6 3.15王静波，赵江林，彭镰心，等.苦荞芽中黄酮类化合物含量及其抗氧化性的研究 J.现代食品科技，2 0 13，34(5):965-968.16 石磊，刘超，梁霞，等.萌发荞麦中芦丁和皮素含量变化的研究 J.食品研究与开发，2 0 16，37（15）：30-33.17蔡利，甘国超，林巧，等.苦荞种子萌发条件研究：西昌学院学报（自然科学版），2 0 2 0，34（2）：16-18.18宋超，王跃华，赵刚，等.不同酸处理对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响】，种子，2 0 15，34（8）：7 9-8 2.19张继斌，王玉，徐浪，等.不同产地苦荞麦中黄酮类成分的含量测定与分析：食品研究与开发，2 0 18，39（2 4)：143-148.20陈志元，徐浪，余小玲，等.从苦荞麦中提取纯化苦荞黄酮的工艺方法 P】：中国专利：2 0 1410 3547 54，2 0 14-07-24.2023年第10 期(上接第11页）钙的稳定性研究 J】.中国乳品工业，2 0 15，43（12)：37-39.8张莉丽，唐传核.两步乳化法改善蛋白基高内相乳液稳定性：现代食品科技，2 0 2 0，36（11）：18 0-18 7.9马永轩，郝娟，田云，等.花生牛奶复合乳饮料乳化稳定剂配方优化 农产品加工，2 0 2 2（4)：13-1710杨利平，龙芷姣，许秋莉.果胶对发酵乳品质影响的研究进展.食品工业，2 0 2 2，43（8)：19 1-19 3.11 李扬，李妍，李栋，等。单硬脂酸甘油酯对酪蛋白再制稀奶油乳化稳定性的影响 食品科学，2 0 2 2，43（14)；60-67.12 庞军浩，常江，王宇，等微晶纤维素研究进展 化学工程师，2 0 2 2，43（14)：6 0-6 7.13】徐仰仓，赵炳赫，衣丽霞，等.果胶的结构、提取及应用研究进展 福建技术师范学院学报，2 0 2 1，39（5)：437-442.14 起赵建云，胡国伟，金苏英，磷酸盐对枸杞汁饮料稳定性的影响】.饮料工业，2 0 19，2 2（4)：1-5.15李美玲.单甘酯对再制搅打稀奶油物理特性的影响 D北京：中国农业大学，2 0 2 0：48.16 Cheng JJ,Dudu OE,Li XD,et al.Effect of emulsifier-fatinteractions and interfacial competitive adsorption of emulsi-fiers with proteins on fat crystallization and stability of whip-ped-frozen emulsions .Food Hydrocolloids,2020(101):105 491-105 505.17 Mao L,Calligaris S,Barba L,et al.Monoglyceride self-assembled structure in O/W emulsion:Formation,charac-terization and its effect on emulsion properties J FoodResearch International,2014(58):81-88.