玉米汁飲料穩(wěn)定劑的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

朱建宇，崔 皓，張 燕，鐘 源，王憲青

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

0 引言

我國是玉米種植大國，主要種植區(qū)分布在東北、華北及江淮等地。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)可知，2021 年我國玉米種植總面積為43 324.1 hm2，產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢(shì)[1]。玉米作為一種我國主要的糧食作物，含有豐富的維生素、膳食纖維、脂類物質(zhì)，玉米還是類胡蘿卜素生物強(qiáng)化的6 種主要作物之一[2-3]。此外，還含有豐富的鈣、鐵、鎂、硒、胡蘿卜素、尼克酸等[4-7]。并且玉米中的谷固醇，可以起到防止高血壓、冠心病和細(xì)胞衰老。玉米中還含有公認(rèn)的抗癌因子——谷胱甘肽，具有良好的抗癌作用[8-9]。玉米須提取物已被用作天然的降血糖藥物[10]。玉米在工業(yè)生產(chǎn)中也起著重要作用。

近年來，玉米飲料的加工生產(chǎn)在已發(fā)展成為一種新興產(chǎn)業(yè)[11-12]。玉米汁飲料的加工不但能夠保留住充足的膳食纖維，而且具備清甜的玉米香氣及食用方便等優(yōu)點(diǎn)，贏得了許多消費(fèi)者的推崇，成為玉米加工研究領(lǐng)域的一個(gè)亮點(diǎn)[7，13]。市面上所銷售的玉米汁飲料大多數(shù)分為純玉米汁飲料、復(fù)合型玉米汁飲料、發(fā)酵型玉米汁飲料。在不添加穩(wěn)定劑情況下，玉米汁飲料會(huì)因?yàn)榈矸酆偷鞍踪|(zhì)形成的懸浮液膠體的原因，在貯存運(yùn)輸容易出現(xiàn)沉淀、結(jié)塊的現(xiàn)象，造成產(chǎn)品品質(zhì)不佳。為了避免此類現(xiàn)象，玉米汁飲料在加工生產(chǎn)中會(huì)加入一定量的穩(wěn)定劑，用來提高玉米汁飲料的穩(wěn)定性狀，改善其營養(yǎng)成分構(gòu)成。因此，穩(wěn)定劑的添加是玉米汁飲料生產(chǎn)加工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)玉米汁飲料中常見穩(wěn)定劑的研究進(jìn)行總結(jié)敘述，以期對(duì)未來玉米汁飲料中穩(wěn)定劑添加的研究與發(fā)展提供一定的參考方向。

1 玉米汁飲料

1.1 玉米原汁飲料

玉米原汁飲料是指以玉米原汁為主要原料，通過加水、白砂糖或其他甜味物質(zhì)、穩(wěn)定劑所制成的飲料。有甜玉米汁飲料、糯玉米汁飲料等。馬天貴[14]通過生產(chǎn)實(shí)踐篩選出了合適的復(fù)合穩(wěn)定劑，黃原膠和瓊脂復(fù)合使用能達(dá)到較好的效果，添加量0.3%。馬雪等人[15]通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)穩(wěn)定劑進(jìn)行篩選。結(jié)果表明，黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉（Sodium carboxymethyl cellulose，CMC） 都有較大的影響；單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)添加劑添加量分別為黃原膠0.12%，海藻酸鈉0.10%，羧甲基纖維素鈉0.15%時(shí)飲料穩(wěn)定性最佳；正交試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)配穩(wěn)定劑最佳添加量為黃原膠0.12%，海藻酸鈉0.20%，羧甲基纖維素鈉0.15%。呂滿霞等人[16]經(jīng)正交試驗(yàn)優(yōu)化了甜玉米雙酶酶解獲取甜玉米汁的最佳工藝條件：以1∶4（g∶mL） 的料液比制備獲得甜玉米汁，并以0.35%的添加量添加中溫α - 淀粉酶在55 ℃的試驗(yàn)溫度下液化25 min；以0.15%的糖化酶添加量，與55 ℃試驗(yàn)溫度下糖化20 min。在此最佳工藝條件下制備的甜玉米汁飲料中可溶性固形物含量為3.90%。羅映英等人[17]通過正交試驗(yàn)篩選出甜玉米汁的最佳酶解條件為淀粉酶添加量0.05%，70 ℃溫度下液化60 min 后糖化；0.10%的添加量添加糖化酶，60 ℃條件下糖化3 h 獲得甜玉米原汁。在添加檸檬酸0.1%、白砂糖4.5%和氯化鈉0.05%時(shí)，制得的甜玉米汁飲料具有最優(yōu)品質(zhì)。林美娟等人[18]經(jīng)試驗(yàn)得出，海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠對(duì)糯玉米汁的穩(wěn)定效果較好。當(dāng)黃原膠、刺槐豆膠配比為1∶4時(shí)，糯玉米汁體系最穩(wěn)定。

1.2 復(fù)合型玉米汁飲料

復(fù)合型飲料可以同時(shí)具備多種原料中的營養(yǎng)元素與風(fēng)味物質(zhì)，使飲料具有獨(dú)特的口味及豐富的營養(yǎng)[19]。李湘麗等人[20]在研究渾濁型玉米漿玉米須復(fù)合型飲料中進(jìn)行了復(fù)合穩(wěn)定劑的篩選試驗(yàn)，得到最佳配方為瓊脂0.02%，黃原膠0.1%，CMC 0.15%，蔗糖酯0.1%。許丹妮等人[21]通過單因素試驗(yàn)得出玉米花生復(fù)合飲料中穩(wěn)定劑CMC 的最佳添加用量為0.20%。林志榮等人[22]在玉米薏米復(fù)合飲料的穩(wěn)定性研究中使用的最佳復(fù)配增稠劑比例為瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉= 3∶2∶1，添加量為0.16%。趙萬里等人[23]在研究玉米- 柚子復(fù)合型飲料時(shí)選擇添加0.05%黃原膠作為穩(wěn)定劑，制得了性質(zhì)穩(wěn)定的玉米復(fù)合型飲料?？锩鞯热薣24]在研究甜玉米木瓜復(fù)合飲料時(shí)使用的最佳穩(wěn)定劑為CMC-Na 和瓊脂按1∶2，按照0.06%的添加量使用。

1.3 發(fā)酵型玉米汁飲料

發(fā)酵被廣泛用于提高飲料的營養(yǎng)價(jià)值、消化率水平、保質(zhì)期、功能特性、質(zhì)地、味道和風(fēng)味[25-29]。早在瑪雅時(shí)期，發(fā)酵玉米飲料就已經(jīng)作為儀式祭品使用[30]。在現(xiàn)代發(fā)酵型玉米汁一般是通過加入乳酸菌發(fā)酵制成無酒精飲料，分為澄清型發(fā)酵玉米汁飲料和渾濁型發(fā)酵玉米汁飲料。加納人喜歡的飲料中最著名的“Asaana”就是一種由發(fā)酵玉米制成的加糖甜味飲料[31]。而墨西哥傳統(tǒng)飲料“Pozol”是由發(fā)酵的氧化玉米面團(tuán)制備而來[32-33]。穩(wěn)定劑常被使用在渾濁型發(fā)酵玉米汁飲料中。任靜波等人[34]在渾濁型玉米發(fā)酵飲料中采用了復(fù)配穩(wěn)定劑：黃原膠、CMC ，并確定二者1∶1 的比例添加0.1%。顧宗珠[35]在甜玉米紅棗發(fā)酵飲料的試驗(yàn)研究中，添加0.02%的瓜爾豆膠和0.1%的CMC 用來增加產(chǎn)品穩(wěn)定性并且起到延長(zhǎng)保質(zhì)期的作用，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)添加0.25%的瓊脂及黃原膠也可以起到相同的穩(wěn)定作用。徐春麗[36]在鮮甜玉米、大豆乳酸發(fā)酵飲料的研究試驗(yàn)中通過多種穩(wěn)定劑的篩選及試驗(yàn)確定了最適合此飲料添加的復(fù)合穩(wěn)定劑的添加量為黃原膠0.14%，果膠0.12%，單甘酯0.02%。

2 玉米汁飲料中常用的穩(wěn)定劑

2.1 穩(wěn)定劑的研究現(xiàn)狀

玉米汁飲料中常用的穩(wěn)定劑有黃原膠、海藻多糖、羧甲基纖維素鈉等。經(jīng)過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在日常飲料開發(fā)試驗(yàn)中很少單一使用一種穩(wěn)定劑，因?yàn)橐环N穩(wěn)定劑在飲料中起到的穩(wěn)定效果不是特別理想，所以通常是2 種及以上的穩(wěn)定劑混合使用。

2.2 常用的穩(wěn)定劑

2.2.1 黃原膠

黃原膠（Xanthan gum，XG） 是由野油菜黃單胞桿菌以碳水化合物為原料經(jīng)發(fā)酵得到的多糖，可以看作是由“五糖重復(fù)單元”線性連接而成的一種天然陰離子多糖，為淺黃色至白色粉末[37-39]，易溶于水形成穩(wěn)定性膠體，在飲料類產(chǎn)品中做增稠劑和穩(wěn)定劑。王順余等人[40]在渾濁型玉米汁飲料穩(wěn)定劑研究中試驗(yàn)得到單一使用黃原膠可以使產(chǎn)品無沉淀，無絮凝，但與瓜爾膠和CMC 聯(lián)合使用時(shí)，所制得的飲料綜合品質(zhì)更佳。多種多糖共同聯(lián)用效果增強(qiáng)，表現(xiàn)出不同種類多糖之間具有良好的相容性[41]。黃原膠還具有耐酸、耐鹽的特點(diǎn)，多在發(fā)酵型玉米汁飲料與果汁復(fù)合型玉米汁飲料中與其他穩(wěn)定劑配合添加使用。常用作市售吞咽障礙食品增稠劑的主要成分[42]。孫彥君等人[43]在臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)黃原膠可以改善老年腦卒中后遺癥產(chǎn)生的吞咽功能障礙，對(duì)病人神經(jīng)功能恢復(fù)起到良好作用，臨床效果好，安全性強(qiáng)。黃原膠具有良好的水溶性、流變性、穩(wěn)定性，生物安全性好，可應(yīng)用在石油開采、紡織、化妝用品等行業(yè)[37，44]。

2.2.2 海藻多糖

海藻多糖是從海藻中提取的一種天然活性多糖，瓊脂、卡拉膠等都是屬于紅藻類多糖。由于地球上海藻資源十分豐富，制備工藝便捷，因此海藻多糖產(chǎn)量高，價(jià)格低廉。其具有的增強(qiáng)免疫力、抑制腫瘤、消炎、降血糖血脂等能力[45]，備受人們關(guān)注。加工成食品包材是藻類多糖是近些年來開發(fā)出的一種新型用途，利用其可降解性、無毒性、抗氧化能力,以及優(yōu)良的成膜能力做成可食膜和涂料[46]。海藻多糖作為食品添加劑是利用其增稠、穩(wěn)定、保水等性質(zhì)。除食品、醫(yī)藥行業(yè)外，還多應(yīng)用于化妝品、紡織等其他行業(yè)[47-48]，海藻多糖根據(jù)其來源可分為褐藻多糖、紅藻多糖、藍(lán)藻多糖、綠藻多糖等[49]。

（1） 瓊膠。瓊膠，又稱瓊脂（Agar） 是一種膠狀生物聚合物，是從江蘺、石花菜等紅藻類細(xì)胞壁中提取而來的生物多糖[50]。含有瓊脂的復(fù)合多糖穩(wěn)定劑，都是通過增大飲料的稠度及靜電吸附原理來吸附大分子物質(zhì)，從而達(dá)到飲料性質(zhì)的穩(wěn)定，并且還利用其凝膠特性，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，來達(dá)到穩(wěn)定的效果[51]。普通瓊脂需要控制水溫在85 ℃及以上開始溶解，降至34～43 ℃時(shí)開始凝固。并且不易被人體吸收，在加工利用時(shí)會(huì)受到一定的限制。李文強(qiáng)等人[52]在研究乳酸菌飲料中添加適合飲料體系的穩(wěn)定劑- 瓊脂低聚糖，瓊脂水解聚合得到瓊脂低聚糖，在瓊脂原有的增加飲料穩(wěn)定的性能外，還利于人體吸收。

（2） 卡拉膠?？ɡz（Carrageenan，CAS），又稱為角叉菜膠，是由紅藻類中提取而來的天然硫酸酯基團(tuán)多糖[53]?？筛鶕?jù)硫酸基的含量及位置分為κ、λ、Ι、μ 等7 種類型，其中κ - 卡拉膠是最常見的一個(gè)類型[49]。前段時(shí)間某雪糕在高溫下經(jīng)久不化的新聞在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)了人們的激烈討論，其雪糕中添加卡拉膠也得到廣泛關(guān)注。其實(shí)卡拉膠是在國際上允許使用的一種食品添加劑，可適量添加用于飲料穩(wěn)定、肉品保水、酸奶凝固、雪糕和果凍的成型中。2018 年美國農(nóng)業(yè)部市場(chǎng)服務(wù)局發(fā)布2018-06867 文件中明確表明：“卡拉膠等非農(nóng)（非有機(jī)） 物質(zhì)在加工產(chǎn)品中或加工產(chǎn)品上允許標(biāo)記為‘有機(jī)’或‘用有機(jī)物質(zhì)（特定成分或食品類別）’”[54]。并且攝入一定量卡拉膠后，可以促進(jìn)胃腸道蠕動(dòng)，幫助消化?？ɡz在單獨(dú)使用成膠時(shí)，凝膠中的水分容易析出，產(chǎn)品脆性大，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)，不能滿足產(chǎn)品需要，因此卡拉膠在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)需要同其他穩(wěn)定劑復(fù)配后才能滿足產(chǎn)品所需的凝膠特性[53]。N P Minh等人[55]在研究影響嫩玉米飲料生產(chǎn)時(shí)添加0.6%的卡拉膠作穩(wěn)定劑后，玉米飲料可維持12 個(gè)月產(chǎn)品質(zhì)量不發(fā)生改變。吳芳英等人[56]在甜玉米、胡蘿卜、甜橙復(fù)合飲料的研制時(shí)發(fā)現(xiàn)，單一使用卡拉膠會(huì)使飲品出現(xiàn)輕微沉淀。黃麗等人[57]在高壓射流磨制備全谷物濃漿飲品試驗(yàn)中使用了復(fù)配穩(wěn)定劑：卡拉膠0.03%，黃原膠0.08%，CMC 0.10%，單甘脂0.11%，蔗糖酯0.06%，總添加量為0.38%，所制得的谷物飲料在靜置1 年后才出現(xiàn)輕微沉淀的現(xiàn)象。

（3） 海藻酸鈉。海藻酸鈉（Sodium alginate，SA），又稱褐藻膠，是從海帶或馬尾藻等褐藻類植物中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物多糖[58]。為白色或淡黃色可溶于水的粉末，融水后形成高黏度膠體，多應(yīng)用于食品行業(yè)作穩(wěn)定劑、凝結(jié)劑等。有研究表明，甘露酸含量高的海藻酸鹽具有免疫刺激活性，可能會(huì)引起免疫反應(yīng)，然而通過葡萄固氮桿菌和假單胞菌生產(chǎn)的海藻酸鈉可以降低免疫反應(yīng)的發(fā)生[59-60]。張靜等人[58]探討了海藻酸鈉及衍生物在生物醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，認(rèn)為今后仍需要繼續(xù)深入研究海藻酸鈉及衍生物的潛在功能和安全性。海藻酸鈉近些年來還被加工成可食用膜，替代傳統(tǒng)的塑料薄膜，從而解決了傳統(tǒng)塑料薄膜不易降解的弊端。董宇豪等人[61]研究出的海藻酸鈉- 魚明膠復(fù)合可食膜不僅可以耐高強(qiáng)度拉伸，還表現(xiàn)出優(yōu)秀的抑制金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌繁殖的特點(diǎn)。何鳳林[62]在玉米南瓜復(fù)合飲料的研制中，海藻酸鈉與其他穩(wěn)定劑共同作用使飲料體系穩(wěn)定，其配方為海藻酸鈉∶CMC∶黃原膠= 1∶2∶2，添加量為0.25%，此時(shí)產(chǎn)品穩(wěn)定性高，得到的綜合感官評(píng)分最佳。

2.2.3 羧甲基纖維素鈉

羧甲基纖維素鈉（Sodium carboxymethyl cellulose，CMC），又稱纖維素膠，是以天然纖維素為基礎(chǔ)，通過一系列反應(yīng)得到的纖維素醚類衍生物，其結(jié)構(gòu)中具有羧甲基結(jié)構(gòu)[63]。羧甲基纖維素鈉常用作酸性飲料的穩(wěn)定劑，在果蔬、谷物等飲料中添加，以防止飲料出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，可以維持飲料品質(zhì)[64]。在酸乳飲料中羧甲基纖維素鈉可以增加蛋白質(zhì)粒子間的靜電斥力，從而阻止飲料中的相分離[65-66]。在谷物飲料中羧甲基纖維素鈉在飲料中與水形成的水膠體可以有效減少飲料中微小原料物的沉淀。韓曉娜等人[67]在玉米飲料穩(wěn)定性研究時(shí)探討了羧甲基纖維素鈉單一使用及與海藻酸鈉復(fù)配使用對(duì)飲料穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)得出單一使用羧甲基纖維鈉可以起到穩(wěn)定效果，雖然結(jié)果不是十分理想，但是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%海藻酸鈉和0.05% CMC 復(fù)配使用時(shí)，玉米汁的穩(wěn)定效果最好。

3 結(jié)語

如何在玉米汁飲料生產(chǎn)加工時(shí)避免沉淀分層，凝結(jié)成塊現(xiàn)象的發(fā)生及保持玉米汁原有清香爽口的性質(zhì)是目前玉米汁飲料加工中需要克服的難點(diǎn)。添加穩(wěn)定劑已經(jīng)是一種司空見慣的操作，在安全范圍內(nèi)使用穩(wěn)定劑并不會(huì)對(duì)人體造成損害，當(dāng)攝入過量時(shí)也會(huì)對(duì)人體代謝產(chǎn)生一定影響。隨著人們對(duì)食品安全的認(rèn)知加強(qiáng)，食品穩(wěn)定劑也逐漸被消費(fèi)者接受。復(fù)配穩(wěn)定劑是現(xiàn)在玉米汁飲料生產(chǎn)加工時(shí)的第一選擇，但復(fù)配穩(wěn)定劑需要隨著產(chǎn)品的種類、酸堿度等性質(zhì)及時(shí)進(jìn)行更改，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)造成一定的影響。同時(shí)，并不是所有的復(fù)配穩(wěn)定劑都比單一穩(wěn)定劑的效果好，只有恰當(dāng)比例的復(fù)配穩(wěn)定劑才會(huì)起到最佳效果，因此復(fù)配穩(wěn)定劑的種類、添加比例、添加量等因素仍然是今后進(jìn)行研究試驗(yàn)的一個(gè)重點(diǎn)，天然穩(wěn)定劑的開發(fā)及應(yīng)用也是未來飲料穩(wěn)定劑行業(yè)的一個(gè)方向。