乳酸菌飲料是以鮮乳或還原乳為主要原料，殺菌之后接種乳酸菌發(fā)酵后制成的含乳飲料。乳酸菌飲料不能夠調(diào)節(jié)腸道菌群、改善**和腹瀉，而且具有豐富的營養(yǎng)價值和獨(dú)特的風(fēng)味，因此倍受廣大消費(fèi)者的喜愛，近年來的銷量也在持續(xù)上升[7]。但由于乳酸菌飲料 pH 值很接近牛乳酪蛋白的等電
點(diǎn)，因此在加工、儲存過程中容易發(fā)生沉淀、絮凝、分層等體系穩(wěn)定性問題，所以選擇合適的穩(wěn)定劑提高乳酸菌飲料體系的穩(wěn)定性對提升產(chǎn)品品質(zhì)至關(guān)重要。本文通過研究瓊脂低聚糖的基本性質(zhì)及在乳酸菌飲料中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)瓊脂低聚糖 QZ-C50 低凝膠強(qiáng)度的特性很適合飲料體系使用，且瓊脂低聚糖 QZ-C50 的性能對增加乳酸菌飲料懸浮性、提升乳酸菌飲料整體穩(wěn)定性有非常重要的作用。因此，將瓊脂低聚糖 QZ-C50 推廣應(yīng)用到具有懸浮需求、在加工、儲存過程中容易發(fā)生沉淀、絮凝、分層等體系穩(wěn)定性問題的飲料產(chǎn)品中，用于提升飲料產(chǎn)品的整體穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)，有非常重要的價值，且具有廣闊的市場前景。
1 材料與方法
1.1 材料
脫脂奶粉，新西蘭恒天然集團(tuán)；白砂糖，市售；嗜熱鏈球菌 Streptococcus thermophilus、保加利亞乳桿菌 Lactobacillus bulgaricus、果膠，丹尼斯克（中國）有限公司；瓊脂低聚糖 QZ-C50，上海宏騰健康科技有限公司。
1.2 儀器
pH 計、分析天平，上海梅特勒-托利多儀器有限公司；MBL25 高速剪切機(jī)，上楚業(yè)生物科技(上 海)有限公司；SH-160 生化培養(yǎng)箱、D5G 離心機(jī)，金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司；APV-1 000 型均質(zhì)機(jī)，丹麥 APV 公司；小型 UHT 殺菌機(jī)，Armfield 設(shè)備有限公司；stersizer3 000 激光粒度分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；黏度計，愛拓中國分公司；Lumisizer，羅姆（江蘇）儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS 公司。
1.3 實驗方法
1.3.1 瓊脂低聚糖基礎(chǔ)性能
1.3.1.1 凝膠強(qiáng)度測定
按照國標(biāo)方法，將試樣制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.5%的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠在 15～20 s 內(nèi)的抗破砝碼質(zhì)量，根據(jù)溫度換算系數(shù)，計算樣品凝膠強(qiáng)度。
1.3.1.2 耐酸性考察
配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%的膠液，分別裝在 5 個 100 mL 藍(lán)蓋瓶中，將 pH 分別調(diào)整到起始 pH 值、4.5、4.2、4.0、3.8，然后擰緊瓶蓋在 121 ℃殺菌 10 min，冷卻到室溫，設(shè)置黏度計為 25 ℃，60 r/min下進(jìn)行黏度測定。
1.3.1.3 耐熱性考察
配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%的膠液，分別裝在 5 個 100 mL 耐高壓瓶中，置于 130 ℃油浴中，分別殺菌0、5、10、20、30 min，冷卻到室溫，設(shè)置黏度計為 25 ℃，60 r/min 下進(jìn)行黏度測定。
1.3.1.4 假塑性測定
配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%的膠液，設(shè)置黏度計為 25 ℃，分別測試 10、60 r/min 下的黏度。
1.3.2 滅菌型乳酸菌飲料的工藝流程
1.3.2.1 發(fā)酵乳的制備
脫脂粉 10%→50 ℃溶解→殺菌（95 ℃，5 min）→冷卻到 43 ℃→接種（嗜熱鏈球菌:保加利亞乳桿菌=2:1）→43 ℃恒溫靜置發(fā)酵 5 h→冷藏（2~6 ℃）。
1.3.2.2 乳酸菌飲料的調(diào)配
發(fā)酵乳攪拌破乳→均質(zhì)（20/5 Bar）→攪拌時加入溶解后冷卻好的糖漿 10%→攪拌時加入溶解后冷卻好的果膠和瓊脂低聚糖溶液 1%→調(diào)酸（pH 至 4.2）→定容→均質(zhì)→UHT 殺菌→室溫儲藏。
1.3.3 瓊脂低聚糖在乳酸菌飲料中的應(yīng)用
1.3.3.1 瓊脂低聚糖對乳酸菌飲料粒徑的影響
用馬爾文 Mastersizer3 000 激光粒度分析儀，分別檢測不添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料和添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料的粒徑。測試條件為：25 ℃，1 800 r/min。
1.3.3.2 瓊脂低聚糖對乳酸菌飲料黏度的影響
分別檢測不添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料和添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料的黏度，設(shè)置黏度計為25 ℃，60 r/min。
1.3.3.3 瓊脂低聚糖對乳酸菌飲料離心沉淀率的影響
在 50 mL 離心管（質(zhì)量 m1）中加入定量樣品（質(zhì)量 m），1 500 r/min 下離心 10 min，將上清液棄去得 m2。離心沉淀率的計算如公式（1）所示：
離心沉淀率/%=(m2 -m1 )/m×100 （1）
1.3.3.4 乳酸菌飲料 Lumisizer 測定
Lumisizer 穩(wěn)定性分析儀，是通過離心力的作用使飲料中的各組分在重力或離心力的作用下發(fā)生上浮或者沉淀，再利用光源照射，得到一個實時監(jiān)測的透光率圖譜，從而加速評估樣品在貨架期的沉降情況而推導(dǎo)出體系是否穩(wěn)定。乳酸菌飲料的穩(wěn)定性可由 Lumisizer 圖譜透光率變化、整體不穩(wěn)定系數(shù)以及體系透光率變化斜率來反映，斜率越大、不穩(wěn)定系數(shù)越大、透光率變化越快，說明飲料的穩(wěn)定性越差；反之亦然。測試條件：在 25 ℃，1 500 r/rnjn 下 5 s/條測試 500 條譜線。
1.3.3.5 乳酸菌飲料貨架期放置觀察
跟蹤觀察不添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料和添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料在貨架期靜態(tài)放置的底部沉淀、整體狀態(tài)的外觀情況。
2 結(jié)果與分析
2.1 瓊脂低聚糖基礎(chǔ)性能
2.1.1 凝膠強(qiáng)度
收集了市售可用于食品飲料中的多個普通瓊脂型號，按照國標(biāo)方法，將試樣制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的凝膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠在 15～20 s 內(nèi)的抗破砝碼質(zhì)量，分別測試凝膠強(qiáng)度，結(jié)果如下：

由結(jié)果可知，可用于食品飲料中的普通瓊脂 1~6，凝膠強(qiáng)度相比用于肉制品、豆類制品、果凍制品中的瓊脂凝膠強(qiáng)度低很多，但是依舊是在 30 g 以上，只有瓊脂低聚糖 QZ-C50 的凝膠強(qiáng)度為 26 g且凝膠軟彈不易破裂[11]。瓊脂低聚糖 QZ-C50 的這種特性可以極大的降低在飲料中應(yīng)用時由于溫差等導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)收縮引起的析水、分層、絮凝等風(fēng)險。
2.1.2 耐酸性
設(shè)置黏度計測試參數(shù)為 25 ℃，60 r/min，分別測定 pH 為起始 pH 值、4.5、4.2、4.0、3.8，經(jīng)過121 ℃殺菌 10 min，冷卻后的瓊脂低聚糖 QZ-C50 膠液的黏度，結(jié)果如下圖：

由測試結(jié)果可知，瓊脂低聚糖 QZ-C50 在酸性條件下熱處理后黏度下降幅度比大多數(shù)植物類、海藻類多糖小很多。但是當(dāng) pH＜4.2 時，黏度下降幅度較大，因此在 pH＜4.2 的產(chǎn)品中使用，要實時跟蹤關(guān)注穩(wěn)定性變化情況。
2.1.3 耐熱性
設(shè)置黏度計測試參數(shù)為 25 ℃，60 r/min，分別測定于 130 ℃油浴殺菌 0、5、10、20、30 min 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%的瓊脂低聚糖 QZ-C50 膠液的黏度，結(jié)果如下

由圖 3 結(jié)果可以看出，在經(jīng)過高溫短時熱處理，瓊脂低聚糖 QZ-C50 的黏度上升，分析可知此現(xiàn)象是由于在一定程度的熱處理下分子鏈完全舒展所致[11]。另外由整體變化趨勢可以看出瓊脂低聚糖QZ-C50 在經(jīng)過高溫處理后，黏度下降幅度可控且下降幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他植物類、海藻類多糖，也就是說該瓊脂對殺菌熱處理的耐受性較好，能夠滿足生產(chǎn)需求。
2.1.4 假塑性
用黏度計測試 25 ℃時，10、60 r/min 下瓊脂低聚糖 QZ-C50 的黏度，由表 1 結(jié)果可以計算出，該瓊脂低聚糖剪切性能值為 3.364，相比結(jié)冷膠、黃原膠假塑性差很多（黃原膠熱剪切性能值在6.5~8），所以在使用時要注意它對產(chǎn)品口感的影響。

2.2 瓊脂低聚糖在乳酸菌飲料中的應(yīng)用
2.2.1 瓊脂低聚糖對乳酸菌飲料粒徑的影響
從圖 4 粒徑分布圖和表 2 粒徑數(shù)據(jù)可知，添加了 0.04%瓊脂低聚糖 QZ-C50 的試驗樣粒徑峰圖分布集中無拖尾（通過前期瓊脂低聚糖添加量實驗可知，當(dāng)瓊脂低聚糖 QZ-C50 添加量≥0.04%時，瓊脂低聚糖對乳酸菌飲料的穩(wěn)定性有明顯改善，結(jié)合成本角度考慮，終確定乳酸菌飲料中瓊脂低聚糖QZ-C50 的添加量為 0.04%），跟對照樣相比不沒有因為瓊脂低聚糖的添加導(dǎo)致粒徑上升，反而消除了對照樣大顆粒所導(dǎo)致的拖尾現(xiàn)象，使產(chǎn)品整體粒徑下降 50%。由 Stokes 定律可知含乳飲料中微粒的上浮或沉淀速度與粒子的直徑成正相關(guān)作用，粒徑越小就意味著顆粒的沉降和上浮速度越慢，產(chǎn)品體系就越穩(wěn)定均勻[15]。因此可知，在乳酸菌飲料中使用了瓊脂低聚糖 QZ-C50 后，對乳酸菌飲料穩(wěn)定性的提高有很大作用。

分別測試對照樣和試驗樣的黏度和離心沉淀率，結(jié)果如圖 5 所示，可以看出，添加了 0.04%瓊脂低聚糖 QZ-C50 的試驗樣，黏度稍有上升，但是離心沉淀率卻大幅度下降，對整體穩(wěn)定性的提高有非常明顯的效果。這么明顯的穩(wěn)定性改善所用，不是上升的黏度帶來體系顆粒運(yùn)動速度減慢，更重要的是瓊脂低聚糖在溫度低于 43 ℃時會形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的弱凝膠，對體系中的顆粒物的下沉和上浮有比較明顯的控制作用，因此它的加入很大程度上提高了乳酸菌飲料體系的穩(wěn)定性。

Lumisizer 穩(wěn)定性分析儀，是通過離心力的作用使飲料中的各組分在重力或離心力的作用下發(fā)生上浮或者沉淀，再利用光源照射，得到一個實時監(jiān)測的透光率圖譜，從而加速評估樣品在貨架期的沉降情況而推導(dǎo)出體系是否穩(wěn)定[18-20]。圖 6 是未添加瓊脂低聚糖乳酸菌飲料（QZ-1 H1 0808）和添加了0.04%瓊脂低聚糖乳酸菌飲料（QZ-2 0808）的 Lumisizer 測試結(jié)果。從 Lumisizer 穩(wěn)定性分析儀檢測圖譜可以看出，添加瓊脂低聚糖 QZ-C50 的試驗組，透光率變化率逐漸減小，沉淀與懸浮分離的速度逐漸變慢，Lumisizer 斜率逐漸減小，穩(wěn)定性明顯優(yōu)于對照組。不管是整個體系透光率的穩(wěn)定性還是底部沉淀的降低幅度，都有非常明顯的差異；從不穩(wěn)定系數(shù)柱狀圖和體系穩(wěn)定性變化斜率曲線也均可知，添加了瓊脂低聚糖 QZ-C50 后，乳酸菌飲料的不穩(wěn)定系數(shù)降低，及穩(wěn)定性有了明顯提高，因此可以說明瓊脂低聚糖 QZ-C50 對乳酸菌飲料體系穩(wěn)定有非常明顯的改善作用。

2.2.4 乳酸菌飲料貨架期放置觀察
圖 7 是對照樣和試驗樣室溫放置 7 個月的底部沉淀情況，由圖可知，對照組底部沉淀較厚，顏色呈黑色，且倒置后沉淀仍然貼壁，沉淀較為致密。添加了瓊脂低聚糖 QZ-C50 的試驗樣沉淀量大幅度減少，且沉淀較為松散，稍作晃動或倒置后沉淀馬上消失，體系均勻無異樣。因此可知，瓊脂低聚糖QZ-C50 對改善乳酸菌飲料沉淀問題、提高乳酸菌飲料整體穩(wěn)定性，有很大的幫助。

3 結(jié)論
本文研究了瓊脂低聚糖 QZ-C50 的基本性能和它在乳酸菌飲料中應(yīng)用后對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響。瓊脂低聚糖 QZ-C50 凝膠強(qiáng)度低、耐熱性好、pH 4.2 以上耐酸性能較好，添加 0.04%就具有較好的懸浮性，且瓊脂低聚糖 QZ-C50 較低凝膠強(qiáng)度的特性很適合飲料體系；通過瓊脂低聚糖 QZ-C50 在乳酸菌飲料中的應(yīng)用試驗可知，在乳酸菌飲料中添加 0.04%瓊脂低聚糖 QZ-C50，可以有效降低乳酸菌飲料的粒徑、大幅度減少沉淀量，瓊脂低聚糖 QZ-C50 對提高乳酸菌飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性有明顯的效果。通過該研究，將瓊脂低聚糖 QZ-C50 推廣應(yīng)用到具有懸浮需求、在加工、儲存過程中容易發(fā)生沉淀、絮凝、分層等體系穩(wěn)定性問題的飲料產(chǎn)品中，用于提升飲料產(chǎn)品的整體穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)，有非常重要的價值，且具有廣闊的市場前景。