增稠剂又称食品胶或糊精,是一类能改进食品物理特征、提高食品粘稠度或改善食品凝胶特性的食品添加剂。增稠剂分子结构中拥有许多亲水基团如羟基、羧基、氨基和羧酸根等,这些基团与水分子发生水化作用后,以分子状态高度分散于水中,形成了具有高粘度的单相均匀分散体系。正是由于增稠剂这种特殊的分子结构,使其在不同配合条件下,起到增稠、稳定、悬浮、胶凝、乳化、润滑、组织改进和结构改进等作用。

但在食品工业应用中,单用一种增稠剂,往往会出现明显缺陷。与单体增稠剂作比较,复合增稠剂优势明显。复合增稠剂是指按照一定的比例复合两种或两种以上的增稠剂而成的食品添加剂产品。多种增稠剂复合后,可以发挥互补作用、扩大适用范围以及提高使用功能。在饮料实际生产和储藏过程中,经常会出现分层、沉淀或水分析出等不稳定现象,针对该问题国内外大量学者对饮料稳定性问题分别从不同的角度进行了大量的研究。

在实际生产中,一般利用增稠剂提高饮料汁液的黏度,使其拥有足够的浮力保证微粒的均匀分散来解决这种问题。而单纯使用某种增稠剂不能很好地改善饮料品质,若利用增稠剂的协同效应进行适当的组合、复配,不仅能更好地改善品质,还能防止单一增稠剂使用量过大而导致风味、质地、口感差等负面影响。

复合技术的优势,大大缩短产品的开发周期,节省开发费用,提高产品市场的竞争力,使得复合增稠剂在饮料工业中拥有强大的研究开发前景。

1、饮料中常见的增稠剂

在饮料工业中,增稠剂的主要作用是改善饮料的口感、风味和提高稳定性。而常用于饮料中的增稠剂有黄原胶、琼脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、卡拉胶和果胶等。由于这些增稠剂的分子构成不同,在饮料中的应用性能各不相同,有明显的优势与不足。

1)黄原胶

黄原胶具有良好的稳定性,不受高温杀菌的影响,而且耐酸耐碱性好,可用作各种果汁饮料、植物蛋白饮料的增稠稳定剂。然而,黄原胶的透明性差,当使用浓度超过0.3%时,挂壁糊影响外观和口感。有学者在研究亲水胶体对香蕉饮料稳定性影响时,发现使用单一增稠剂时黄原胶的稳定性能最佳,但稳定作用时间不长。

黄原胶用于各种乳制品和蛋白质饮料中,可以防止油水分层和提高蛋白质的稳定性,防止蛋白质沉淀。然而在花生乳浊体系中单独使用,易产生絮凝或沉淀,有学者研究发现:复配胶总量为0.36g/L,m(黄原胶)∶m(魔芋胶)=3∶2时,可有效延缓花生乳的沉淀和油脂析出,且当可以达到最佳的稳定效果。

2)琼脂

琼脂在饮料类产品中,可作为助悬剂,其悬浮时间及保质期长,但获得的产品流动性和透明度却不太理想。琼脂在乳制品中,可有效降低奶制品的离浆性、增强乳化稳定性,但耐酸性差,价格高,不宜在酸性蛋白饮料中单独使用。而在凉粉制作工艺中,单用琼脂时,产品成型差,品质得不到保障。有学者研究了卡拉胶和琼脂复配特性以及在凉粉中的应用,为凉粉的实际生产开发出了一种优良的复配胶。实验结果表明:在总胶浓度不变情况下,0.6%卡拉胶与0.1%琼脂复配,加热温度为85℃,时间为50min时所制得的凉粉凝胶强度、粘弹性、持水性较好,口感最佳。

3)海藻酸钠

海藻酸钠具备良好的增稠性、相容性,但不耐强酸、强碱及某些重金属离子。海藻酸钠作为乳制品的增稠剂时,可以增加产品的浓稠感,防止沉淀影响外观;作为啤酒泡沫稳定剂和酒类澄清剂时,能增加透明度、稳定泡沫、延长保质期。但海藻酸钠在果肉型饮料中单独使用时,悬浮效果不佳。

单一海藻酸钠在植物蛋白饮料中增稠效果不佳,如制作可可奶时,单纯使用海藻酸钠对产品风味和色泽产生不良影响,应与其它增稠剂和乳化剂配比,以提高植物蛋白饮料稳定性。

4)羧甲基纤维

CMC具有良好的持水性、亲水性和触变性,粘度高,悬浮性能好,能提高饮料稳定性,延长保质期。用于果蔬汁饮料中,可使果肉等各种营养成分悬浮,色泽艳丽,均匀饱满,改善口感,延长保质期。

研究发现CMC添加量为0.10%时,板栗红枣复合饮料口感较好,粘稠度较佳。在含有脂肪蛋白质饮料中,CMC能降低水和脂肪的表面张力,使脂肪充分的乳化,起到乳化稳定的作用。在酸性加热条件下,CMC的粘度和悬浮性下降明显,研究得出:在酸性乳饮料中,CMC浓度过低时,酪蛋白颗粒易发生架桥絮凝而使体系失稳,CMC浓度较高时,才可使体系趋于稳定。CMC与其它增稠剂复配形成网络结构具有悬浮稳定的作用,能有效防止沉淀分层。

5)卡拉胶

卡拉胶稳定性强,不易降解,易形成高粘度溶液,与其它增稠剂具有良好的配伍性和协同增效性以及与蛋白质等成分间强烈的交互作用。在奶制品中,卡拉胶与牛奶中的酪蛋白发生交互作用,能使脂肪蛋白稳定,防止热和酸的分解,增加果肉悬浮性和泌水性。在果汁饮料中充当悬浮稳定剂,可使颗粒悬浮,减缓沉降速度,改善口感。

有学者研究得出卡拉胶能应用于低酸性乳饮料中,使乳饮料具有较好的黏度、口感以及外观。但其主要缺点是价格高、不太耐酸和高温,一定程度上影响了饮料的悬浮稳定性。亦有研究发现在花生果汁乳中单纯使用卡拉胶,稳定效果不佳,灭菌后即出现沉淀。卡拉胶与甘露胶、黄原胶之间存在协同增效作用,马晓军学者等以0.3%卡拉胶和0.07%黄原胶复合,提高了大麦乳状液的稳定性。

6)果胶

果胶胶溶性好、口感好、增粘性弱、易吸收以及生产的易操作性,在国内外市场上已被广泛应用于饮用型酸奶、果汁奶以及其他多种酸性乳饮料。有学者研究得出当果胶添加量为0.4%时,酸性乳饮料稳定性最佳。

在浓缩果汁饮料中,果胶的胶凝作用可为产品提供获得稳定持久的降伏值,能稳定乳浊液和水果粒悬浮液,改善饮料口感,保持产品外观。但果胶价格高,粘度低,悬浮能力差,单独使用时需要添加的量大。果胶的复配性能良好,有学者研究了果胶和几种增稠剂及其用量对乳酸菌饮料稳定性的影响,结果表明:果胶0.40%,羧甲基纤维素钠0.05%,黄原胶0.05%,瓜尔豆胶0.04%,能较好地稳定乳酸菌饮料体系,同时口感较佳。

2、复合增稠剂在饮料中的应用

饮料在贮存过程中容易出现沉淀或悬浮等问题,这对饮料的风味、口感都产生了极大的影响。因此,饮料的稳定性问题一直是饮料生产中的一大难题。其中,饮料中复杂的营养成分是导致这一问题的主要原因。果蔬型饮料成分复杂,稳定性要求高,植物蛋白饮料易分层,含乳饮料的稳定性易受外界因素的影响。

因此,不同类型的饮料,成分不同,需要添加不同的复合增稠剂来防止饮料制备过程中出现问题,提高饮料的感官品质及综合性质。

1)在植物蛋白饮料中的应用

植物蛋白饮料不仅含有充足的必需氨基酸、蛋白质、维生素、矿物质等营养物质,而且不含胆固醇和乳糖,适合心脑血管疾病及乳糖不耐症患者的饮用。但植物蛋白饮料易受化学、物理、微生物等多方面因素的影响,这直接影响了体系的稳定性。

豆乳类制品作为植物蛋白饮料中的主力军,富含大豆蛋白、脂肪以及其他生理活性物质,但是,易出现蛋白质沉淀、脂肪上浮等质量问题。豆乳制品带有豆腥味,而在豆乳中添加果汁

能开发出果汁豆乳复合饮料,既可以增加营养,又能掩盖豆腥味,改善豆乳制品的风味和口感。有学者等通过添加增稠剂来提高苹果汁豆乳饮料的稳定性,并确定最适添加量;最终得出增稠剂的最佳复配组合为果胶0.15%,CMC-Na0.25%,海藻酸钠0.30%时,制得可稳定保存的苹果汁豆乳饮料,是一款可工业化生产饮料新品。

植物蛋白饮料不止是豆乳类饮料,还包括椰子乳饮料、杏仁乳饮料、花生乳饮料等。有学者以香蕉、椰子、牛奶为主要原料,在复配稳定剂配方为结冷胶0.13%、海藻酸钠0.08%、单硬脂酸甘油酯0.07%下制得的香蕉椰子乳,口感细腻饱满、香气浓郁,在保质期内具有良好的稳定性。

2)在果蔬汁饮料中的应用

果蔬汁饮料成分复杂,既有果肉微粒形成的悬浮溶液,还有盐和糖等形成的真溶液,此外还有蛋白质、果胶等形成的胶体溶液,甚至还有脂类物质形成的乳浊液。这些复杂成分赋予了果蔬汁良好的感官品质,但又极易产生分层、沉淀、析水等不稳定现象。产品混浊不稳定是一个制约我国果蔬汁饮料行业发展的重要技术难题。

玉米饮料中含有丰富的维生素、矿物质和脂肪酸等营养成分,具有清甜的玉米特色香气和方便食用等特点。颗粒较大的果肉易沉降,导致玉米饮料极易出现分层、沉淀以及脂肪圈等不稳定现象,严重影响产品品质。

有学者研究CMC、海藻酸钠两种增稠剂及其复配对玉米饮料稳定性的影响,得出复合增稠剂配方为0.1%海藻酸与0.05%CMC时玉米饮料稳定性优于添加单一增稠剂的玉米饮料。

橙汁类饮料占我国饮料市场比例大,迫使企业对产品的色泽和混浊度提出更高要求。研究发现:果胶添加量0.04g/g,羧甲基纤维素钠添加量0.06g/g,黄原胶添加量为0.06g/g,此时橙汁稳定性最优。

复合果蔬汁饮料既兼顾了各种原料营养,还使饮料风味独特,满足消费者与市场的巨大需求,进一步完善了果蔬汁的发展。选用胡萝卜、番茄、苹果进行复合,研究发现,当增稠剂配方为:海藻酸钠1.2g/L、羧甲基纤维素钠0.4g/L、黄原胶0.4g/L时,产品口感清爽、色泽明亮,保留了多种果蔬的营养价值与保健功效,为市场的开发提供了良好的参考。

3)含乳饮料中的应用

含乳饮料味道清香,具有促进健康、改善营养、补充能量等功效。这些优良的功能性成分对消费者具有很强的吸引力。然而含乳饮料的原料乳含有大量的蛋白质,易凝聚沉降,造成乳清分离。而且含乳饮料作为一种悬浮液,易受物理因素影响。因此,含乳饮料稳定性也是企业要解决的技术难题。

含乳饮料可分为配制型含乳饮料与发酵型含乳饮料。配制型含乳饮料要求蛋白质含量不低于1%,发酵型含乳饮料可为乳酸菌乳饮料(蛋白质不低于1%)和乳酸菌饮料(蛋白质不低于0.7%)。配制型乳饮料的主要成分是乳或乳制品,乳蛋白中80%为酪蛋白[31],由于乳蛋白的等电点处于乳饮料最佳风味时的酸碱变化范围内,乳蛋白会发生凝集沉淀,从而导致产品蛋白变性。

增稠剂的添加不仅可以增加饮料的粘度,还对酪蛋白粒子有胶溶作用。研究发现果胶0.12%、羧甲基纤维素0.17%、黄原胶0.23%进行复配时酸乳饮料的稳定性较好。

发酵型含乳饮料营养全面,易吸收,基本上保留了牛奶原有营养成分,乳酸菌发酵后,风味独特。但是发酵乳饮料是一种不稳定的体系,在存放过程中易产生沉淀和分层,因此改善产品稳定性显得尤为重要。研究发现,当增稠剂配方为:CMC0.25%、果胶0.23%、PGA0.10%时,产品的稳定性提升,得到稳定的灭菌型发酵乳饮料,满足了消费者的需求。

3、结语

在饮料工业中,增稠剂是解决饮料稳定性不可或缺的添加剂。单一增稠剂在成本和稳定效果等诸多方面存在各种缺陷,而复合增稠剂在不同程度上弥补了不足。在我国,复合增稠剂因其独特的优越性而得到了食品企业的青睐。

目前,单一增稠剂价格上涨以及消费者对饮料的要求越来越高,导致企业对复合增稠剂的配方做出调整。而复合增稠剂的稳定依据匮乏、缺少基础研究,阻碍了复合增稠剂应用于企业生产的发展。因此,复合增稠剂在饮料行业中的应用必将日益增多,尤其是在一些特色含乳饮料中,这将是食品增稠剂生产与发展的一个重要趋势。复合增稠剂相互作用机理的研究也将成为学术研究的重点。

随着人们安全意识增强,开发出新型、天然增稠剂的问题也迫在眉睫,同时也需对复合增稠剂相互作用机理作深层次研究。只有全面掌握增稠剂的性质、作用机理,合理根据饮料的性质选择不同的复合配比,深层次研究复合机理,才能将其作用在饮料工业中发挥得淋漓尽致。

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