防止酸性蛋白饮料沉淀的方法

《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．22，N0．1。2001 防止酸性蛋白饮料沉淀的方法 陈 奇 (湖南省轻工业高等专科学校，长沙 410007) ● I～ ● _1． ● 一 ● 一 ～ ～ ● 一 一 ● ～ ● _ ● ● 一 ● 一 ⋯ ● ¨ l● _ ● ¨ ● 一 ⋯ I． ． ● ●’● ● 一 ● 一 ● ¨ l● ⋯ ● ● 摘 要 酸性蛋白饮料中蛋白质有凝聚沉淀的倾向。为了防止这种现象，必须采用正确的工艺．井台理使用食 品添加剂。本文舟绍的方法是加^数种乳化剂及增效剂(协同剂)，使酸性蛋白饮料在完成灭菌过程后仍能保持稳定、 均一的状态，从而生产出台格的酸性蛋白饮料。 关键词 等电点 酸性多糖 增效剂 均质 ～ ． 1～ ● 一 ～ ● ¨ l I⋯ ⋯ 1． 一 一 ⋯ I一 ● ¨ ⋯ ⋯ ． ．’● ●’● ● 一 ～ ～ ● _● ● 一 + ●● 酸性蛋 白饮料具有 良好的风味与 口感 ，且营养丰 富，有较大的市场潜力，但如何使生产出的酸性蛋白 饮料不产生沉淀及分层现象，保持稳定的产品质量， 则是饮料生产厂家应当解决的首要问题。 1 促使酸性蛋白饮料沉淀产生的因素 在生产过程中，促使酸性蛋白饮料产生沉淀的主 要因素有 ： 1 1 稳定剂的选择不 当 对于不同的饮料应当选择不同的稳定剂，每一种 稳定剂都有不同的使用环境和适应范围，适应于在不 同的pH值及不同特性的饮料中使用，如果稳定剂选 择不 当，则容易产生大量沉淀。 1 2 稳定剂的用量及处理方式不当 在选择合适的稳定剂后，还应当选择适合该饮料 的用量，使之既能保持 良好的口感，又不致于产生沉 淀。另外大部分稳定剂都易吸水而粘接成胶团，不易 充分化开，处理不当，也会影响稳定剂的使用效果。 1 3 饮料中金属离子(如 Ca2 )的存在导致蛋白质 及稳定剂的沉淀 在蛋白饮料中，尤其是酸性蛋白饮料中，金属离 子在低 pH值下呈游离状态，易导致稳定剂及蛋白质 从饮料 中沉淀出来。 1 4 加酸方式不当造成蛋白质产生沉淀 每一种蛋白质都有其固有的等电点，在等电点 时，蛋白质非常不稳定，极易产生沉淀，因此，在加酸 时，应快速通过等电点，舫止沉淀发生，但加酸过快， 又会使饮料中的蛋白质微粒变得粗大，也容易使蛋白 质粒子沉降而沉淀。 1 5 除上述因素外．原辅材料含有杂质、水质不符合 生产要求、微生物污染后的大■繁殖、均质时温度与 工艺要求不符都会促使酸性蛋白饮料产生沉淀 2 酸性蛋白饮料沉淀产生的机理 头香、实味和底味所构成。根据调味的原理～5．本试 验以水解鱼蛋白作为底味的基料并和其它呈味剂配 合，以鱼香精为头香成分，风味增强剂作为实味成分， 采用不完全正交 L (4 )安排试验，以产品的色、 香、味作为指标来确定较优配方。 表 3 海鲜风昧调料质量分析结果 感 官 色泽和组织状态t浅黄色疏松粉状，无结块 品 质 滋气味：具浓郁海鲜香气及鲜美适口滋味，无苦 潍 畦 和 耳 陡 理 化 水分 4 1％；蛋白质 13．6％；粗脂肪 3．0％；酸价 指 标 0．4；过 氧 化 值 0．08％；铅 含 量 ( Ph计) 0 15mg／kgl砷含量 ( 计 )0．27mg／kg 微生物 细菌总数：310个，g；太肠菌群：<30个／100g；致 指标 病菌：未检出 从正交试验的直观分析可知，海鲜调味料的最佳 配比 为 岛c2 E3 F3G H4I3J ，即水解 鱼蛋 白粉 lO．5％、食盐 48％、鲜味剂 5．5％、砂糖 l2％、调味粉 6％、葱 姜 粉 3．0％、胡椒 粉 2．0％、风 味 增强 剂 0．4％、鱼香精 0．3％、粉末油脂8％。 2 5 2 海鲜风味调料质量评定 对所研制的海鲜风 味调料进行感官、理化及微生物指标检验，结果见表 3。分析结果表明，产品营养丰富，风味 口感好．各项 卫生指标均符合国家规定的。 参考文献 1 王励，陈银端，邓奇 鳗鲡养殖技术．北京：海洋出版社， 1 990 2 刘福岭．食品物理与化学分析方法 北京：中国轻工业出 版杜 ，1987 3 陈美珍，余杰，余纲哲 烤鳗加工废料鳗骨的综合利用 中 国海洋药物，1996，15(2)：48～53 4 宁正祥，赵谋明．食品生物化学 广州：华南理工大学出版 杜 ，1995 272 5 黄翠姬，捌昭明．复合调味品调配理论探讨．中国调味品． 1 999( ：5-8 ． 47 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry． Vol一22，No一1·2001 酸性蛋白饮料中的蛋白质有凝聚沉淀的倾向，严 重时，乳蛋白沉淀出来，上层液体成了透明液，为了防 止这种现象出现，必须充分了解乳蛋白的性质：乳蛋 白中，80％为酪蛋白质 ．属于高分子两性电解质。在 制作酸性饮料时，由于加入 了酸，pH将会下降(一般 酸性蛋白饮料 pH为3．3～4．0) 当 pH值低到接近 酪蛋白的等电点 4．6，酪蛋白几乎完成凝聚沉淀，进 一 步增加酸性 ，则碱基的解离 占优势。蛋白质粒子整 体带上正电荷，即酪蛋白趋向于分散溶解，使一度凝 聚的大粒子分散开，形成较不稳定的溶胶。 除了了解蛋白质的上述特性外，还要了解微小球 形粒子的沉降、上浮运动规律 微小球形粒子在液体 中的沉降或上浮速度 v，用下式表示(斯托克定律)： 1 1 ，几 gld1一 d2 Jr‘ V 7 。 式中： 为分散介质(液体)的粘度系数 r 为分散粒子 的半径 g 为重力加速度 d 为分散粒子的密度 d， 为分散介质的密度 由斯托克方程式可知，为防止蛋白质粒子沉降 (即降低沉降速度 V)，要减少蛋白质粒子的直径，减 少蛋白质粒和分散介质的密度差，增加分散介质的粘 度系数。 在 pH值为 3．3～4．0的蛋白饮料中，蛋白质粒 子不能完全溶解 容易凝聚而形成沉淀。 为使不稳定的蛋白质粒子保持稳定，要采取如下 ： 2 1 蛋白质粒子的微细化 用均质化法处理 用得最普遍的是高压柱塞式 均质机，操作压力为 10～20MPa。处理后蛋白质颗 粒由大约 1．78 m降到0．5～1 m。 2 2 添加糖类 经均质化处理已微细化的蛋白质，会再结合成粗 大的粒子，而产生沉淀。为防止出现这种情况，必须 提高蛋白质和分解介质的亲和性。一般采用羟基多 的糖类来提高这种亲和性。 糖类中，蔗糖与蛋白质亲 和性最高，但用量要大，用量不足(10％～l5％)则无 效果。鉴于上述原因，作者从生产工艺上加以改进， 用高浓度的糖液与蛋白液混合均匀，在 100℃下煮沸 10min以上，然后再稀释定容，经 121℃杀菌 20rain 后．蛋白饮料中蛋 白质仍能保持均一的稳定状态，而 没有 经 过上 述 方式 处 理 的对 照样 ，经 12l℃ 杀 菌 20min的操作后，蛋白饮料中蛋白质呈片状和絮状从 溶液 中析出。 3 酸性蛋白饮料稳定剂的选择 一 48 一 在酸性蛋白饮料中，稳定剂的最大作用是保护酪 蛋白，防止酸引起的沉淀 ，使蛋白饮料稳定化。 3 1 饮料稳定剂的分类 一 般饮料用稳定剂大多由多糖类物质构成，按多 糖的特性，可分为中性 、酸性和碱性多糖。 3 1 1 中性多糖 主要有刺槐豆胶 、长角豆胶等。 3 1 2 酸性多糖 可分为硫酸化多糖和酸基化多糖。 硫酸化多糖 包括鹿角菜胶、红藻胶、琼脂等； 酸基化多糖 包括果胶、CIVIC—Na、藻胶、黄原胶 等。 3 1 3 碱性多糖 以壳聚糖为代表。 3 2 选择合适的稳定剩 合适的稳定剂，如酸性多糖类不仅可增大饮料的 粘度，降低粒子的沉降速度，还具有胶体保护作用。 在酸性蛋白饮料中，酸性多糖的这种胶体保护作用可 补偿蛋白质的阴离子电荷，由于静电排斥作用，防止 蛋白质凝聚作用的发生，因而防止产生沉淀。 3 2．1 作用原理 饮料中蛋白质是具有氨基和羧基 的高分子，具有氨基与羧基活性相等的特殊 pH和等 电点(IP)，而且对于每一种蛋 白质都是固有值。IP 溶液中的蛋白质非常不稳定，容易产生沉淀和混浊． 相反 IP以上的pH范围内，羧基的活性变强，不与酸 性多糖发生反应，由于阴离子相互之间的静电排斥而 呈现稳定。在 IP以下的 pH中，氨基的活性居优势， 容易与酸性多糖反应，造成蛋白质的凝聚而沉淀，但 对于某些酸性多糖(稳定剂)来说，这种反应不仅仅是 凝聚反应，这些酸性多糖还可以使 IP附近的不稳定 蛋白质进行再分散，在需要稳定化的溶液中，在蛋 白 质等电点以下的 pH条件下，酸性多糖可补偿蛋白质 的阴离子电荷，由阴离子电荷产生的复合物由于静电 排斥作用引起分散，这种胶体保护作用可应用于酸轧 酪、乳酸饮料、发酵豆乳饮料、含果汁的乳、酪乳酸性 饮料 ，制 造质量稳定的制品 ，这些制品在 pH4左右时 能产生 良好风味。 3 2．2 蛋白酸性饮料中稳定剂的选择 具有稳定化 作用的酸性多糖类如羧基化多糖类的藻酸丙二醇脂， CMC—Na和 HM果胶可以看作电离的阴性度较低的 多糖。作者所在的饮料公司一直使用 CMC—Na作为 稳定剂，考虑到稳定剂的价格及原材料采购的方便 性，建议在生产中仍采用 CMC-Na作为酸性蛋白饮 料的稳定剂。 4 酸性蛋白饮料中．增效剂(或协同剂)的选择及应用 要保持均匀稳定状态，必须添加一些增效剂(或 协 同剂 )．消除稳定剂加入后的不良反应，并增强稳定 剂的使用效果。 4 1 磷酸盐的加入 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．22。No．1．2001 一 般酸性蛋白饮料的蛋白质是由牛奶或牛奶粉 提供 的，牛奶 中含钙较多，每 100g脱脂奶粉 中约含 1200rag钙，在 pH6．6～6．7的正常乳弱酸性条件下， 乳中的钙等各种盐类呈离子型和结合型平衡状态，当 加酸使 pH值到乳蛋白的等电点以下，其钙离子完全 呈游离状态，这种浓度 的钙离子可使羧 甲基纤维 素 (CMC)从溶液中沉淀出来。添加磷酸盐可与溶液中 的钙离子作用，生成螯合化合物。使用得当，呵除去 97％的游离钙，得到乳蛋白稳定的酸性蛋白馈料： 4．2 添加蔗糖脂肪酸酯 蔗糖酯的一个最重要的指标即 HLB值(常把亲 水性和亲油性的平衡值称做 HLB，它是表面活性剂 乳化力的定量表示尺度)。蔗糖酯是一类高效的非离 子界面活性剂，市售品一般为单酸酯、二酸醋和三酸 酯的混合物，HLB价为 I～16，单脂肪酯含量越多， HLB价越高，亲水性越大 为了进一步防止蛋白酸性饮料中蛋白质凝集，可 在含 0．1％～5．0％的蛋白质 pH在 4．2以下的酸性 饮料中添加 0．03％～0．5％的 HLB价 1 3以上的蔗 糖酯，即可加工出风味良好，不产生凝集物的蛋白酸 性饮料 。 蔗糖酯的添加量在 0．003％～0．5％的范围内 (对最终制品而言)，即可防止凝集物的产生，如果添 加量在 0．003％以下，则不能防止凝聚物的产生，可 是当添加量在0．5％以上时，蔗糖酯本身会产生沉淀 物，同时饮料还会带有蔗糖酯特有的气味，饮用时味 感差。 蔗糖酯的掭加时问可自由选择，但是蛋白质已经 凝聚后再添加蔗糖酯便不能起到防止蛋 白凝 聚的作 用。如果酸性蛋白饮料需要加热灭菌，则蔗糖酯应在 加热灭菌前添加，这是因为加热处理会促使蛋白质相 互凝结，容易形成凝聚物。 值得一提的是，此方法既适应于动物性蛋白酸性 饮料，也可用于植物性蛋白酸性饮料。既可使用单一 的蛋白饮料，也可用于两种以上异种蛋白质混合的饮 料。 饮料中的蛋白质应保持在 0．1％～0．5％的范围 内，如果蛋白质含量在 0．1％以下，则饮料缺少蛋白 质特有的浓厚感；如果蛋白质含量在 5％以上，则使 饮料的粘稠性增加，风味上缺少清凉感。 5 生产 配方及工艺要点 5．1 酸性蛋白饮料配方 新西兰脱脂奶粉 2．30％，蔗糖酯(HLB价 15) 0．01％，白 砂 糖 13．0％．磷 酸 盐 0．01％，CMC— Na0 4％，香精少许，柠檬酸 0．07％，精盐少许。 5 2 工艺 化 糖 稳 定 荆 、奶粉 预 一 一 肼 一 麟 一 调酸调味一 板式杀菌机～—，冷却 一 灌装 一 封口一 巴氏灭菌 一 包装一 成品 5．3 饮料生产中稳定剂的处理方法 在酸性蛋白饮料生产中，稳定剂极易遇水结块， 相互粘结成大胶团．往往使得胶团中心部分的稳定剂 不能与水接触造成稳定剂未彻底化开，从而使胶粘自 身直径过大，容易在重力作用下下沉，产生沉淀，同时 稳定剂未化开也影响稳定 剂的粘度和使用效果 ：因 此，必须用合理的方法将稳定剂充分化开。 5．3 1 将稳定剂与砂糖干混并搅拌均匀 在国外是 采用高速混搅器使糖粒与稳定剂的颗粒高度混匀。 加水溶解时，借助糖粒易溶解的性能，促使稳定剂更 好的溶解。采用此种方法，效果最佳，但设备投资费 用较大。 5．3 2 将稳 定{{6加冷水隔夜浸泡 一般浸泡时问要 求在 8h以上，使用前用胶体磨在边加水边磨的情况 下再进一步化开。稳定剂经隔夜浸泡后，胶体粒子已 充分吸水膨胀，再用胶体磨磨细，稳定剂的胶粒在饮 料中颗粒非常细小，大大降低了稳定剂胶粒产生沉淀 的可能，稳定剂使用效果良好。 5 3 3 直接用沸水浸泡 由于用冷水浸泡稳定剂所 需时间太长，不能满足生产旺季的需求，直接用沸水 浸泡，可大大缩短浸泡时间，用胶体磨化开后的稳定 剂效果也较好 。 5 4 调整糖酸比 为了改善酸性蛋白饮料的口味，使之适合多数人 的嗜好，必须选择合适的糖酸比。当pH一3．5～3．9， 酸度为 0．4％～0．5％，含糖量为 13％时，饮料口感 良 好 。 5 5 用高浓度的蔗糖提高蛋白质与分散介质的亲和 力 酸性蛋白饮料酪蛋白的不稳定性是导致产品出 现沉淀的主要原因，如果在生产过程中首先将酪蛋白 加以保护，使之与蔗糖很好的混合在一起(蔗糖浓度 超过 20％)，并在 100℃下处理 10rnin以上 ，则能大大 提高酪蛋白在饮料中的稳定性。该方法使用在中性 蛋白饮料中，经 121℃杀菌 20rain后，饮料仍保持均 一 、稳定的状态。由此可见在生产蛋白饮料时，采用 此特殊工艺可大大提高产品的稳定性。 6 结束语 尽管酸性蛋白饮料较易产生沉淀，但只要在各生 产环节上严格控制好工艺参数，并合理地使用食品添 加剂 ，就能生产出不产生沉淀的酸性蛋白饮料。 · 49 · 维普资讯 http://www.cqvip.com