酸奶是一種通過發酵制得的乳制品，它富含多種維生素及礦物質，同時具有獨特風味和口感。酸奶凝膠是指酸奶中的大分子物質在一定條件下相互作用，形成內部含有大量液體的特殊網狀結構。其影響酸奶的硬度、黏附性、內聚性、彈性膠黏性和保水性等特性，并為酸奶提供了獨特的質地與口感。然而，在生產過程中，酸奶凝膠往往容易因固形物含量及種類、生產工藝、發酵等因素的影響而出現脫水及乳清分離現象，從而降低酸奶品質和消費者的接受度。同時也會因水溶性物質的損失而降低其營養價值。因此，深入了解生產過程中不同因素對酸奶凝膠穩定性的影響并加以控制，對提高酸奶品質具有重要意義。本文探討了原料固形物、均質化、熱處理以及發酵劑對凝膠穩定性產生的影響及控制措施，旨在為提高酸奶生產過程中的凝膠穩定性提供理論依據，促進我國酸奶生產行業更好、更快地發展。
1 不同因素對酸奶凝膠穩定性的影響
1.1 固形物
酸奶凝膠被認為是一個可以結合液相的三維網絡，其微觀結構是由蛋白質基質和嵌入其中的大分子物質組成。原料中固形物的含量及種類顯著影響三維結構，從而影響酸奶凝膠的穩定性。有報道指出，將酸奶的總固形物含量提高約14%(w/w），可以大大減少乳清的析出，增強凝膠的硬度和口感。蛋白質和穩定劑是酸奶總固形物的重要來源，因此，下文重點討論蛋白質和穩定劑對酸奶凝膠穩定性的影響。
1.1.1 蛋白質
乳清蛋白濃縮物（Whey Protein Concentrate,WPC）含有34%～88%的蛋白質，是乳清通過超濾和干燥制成的。將WPC添加到牛奶中，可以產生更致密的蛋白質網絡，并使酪蛋白和乳清蛋白之間產生良好的交聯。同時，由于乳清蛋白粉具有高生物價和高利用率等營養功能，被廣泛應用于酸奶中。由于高含量的乳清粉會導致不良的乳清味道和明顯的顆粒感，其在酸奶中的添加量應限制在一定范圍內。BITARAF等研究指出添加0.6%～4.0%(w/w）的乳清蛋白濃縮物，可明顯提高凝膠的穩定性，且能使酸奶保持良好的口感和質地。另外，在生產WPC時，處理條件不當可能會影響其增強凝膠穩定性的作用。因此，在制備WPC時，應嚴格控制熱處理和乳清的酸度，避免產品顆粒粗大和異質性紋理的增多。
酪蛋白粉也常被用于增加酸奶固形物含量的產品之一，由脫脂牛奶制成，包括酸性酪蛋白（凝乳酪蛋白）、酪蛋白酸鹽和酪蛋白水解物等類型。酸奶中添加酪蛋白粉可增加蛋白質含量，增強三維網絡結構的親水性能，提高凝膠黏度，從而降低酸奶的乳清析出。與其他乳蛋白成分相比，酪蛋白酸鈉會使酸奶擁有更高的黏度、結實性和更強的網絡結構。然而，酪蛋白粉的添加量并非越多越好。SOUMAYA等研究表明酪蛋白的最佳添加量為1%～2%(w/w），添加量過多則會導致凝膠過于堅硬，酸奶稠度過高。
1.1.2 穩定劑
穩定劑主要是指膠體類物質，特別是親水膠體，被廣泛用于各種食品中，以改善結構性能，延長保質期。穩定劑用于酸奶的生產則可有效抑制乳清分離，這是因為其分子結構易與水結合，減少液體基質的流動，從而增加黏性和凝膠強度。因此，添加適量的穩定劑可以改善酸奶的質地、外觀、口感等特性。食品工業中常見的穩定劑包括淀粉、卡拉膠、菊粉、果膠、甲基纖維素衍生物，如羧甲基纖維素、阿拉伯膠等。下文重點研究淀粉、卡拉膠以及菊粉對凝膠穩定性的影響。
淀粉是由多個葡萄糖分子通過α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵連接而成。淀粉顆粒膨脹引起的黏度增強可以提高酸奶凝膠結構的保水性，提升網絡結構的穩定性。此外，淀粉的添加還能改善低脂酸奶的質地與口感。淀粉根據其來源不同，可分為多種類型。其中，玉米淀粉因其成本較低一直被用作酸奶中的增稠劑和脂肪替代品。然而，近年來，隨著人們對營養需求的提升，其他植物來源的淀粉也在不斷被開發和使用，如葛根淀粉、木薯淀粉、水山藥淀粉和馬鈴薯淀粉。
卡拉膠是從紅色食用海藻中提取的硫酸多糖，常被作為凝膠劑、增稠劑和穩定劑用于酸奶生產。卡拉膠根據硫酸酯基在不同位置上的比例不同，被分為3種類型，即卡帕、阿歐塔和萊姆達。不同類型的卡拉膠具有不同的流變特性。作為一種陰離子羥基膠體，卡拉膠可與蛋白質表面上的正電荷相互作用，提供穩定的蛋白質網絡結構，從而增加酸奶凝膠的黏度和保水能力。有研究表明將不超過0.05%的卡拉膠加入酸奶，可顯著促進凝膠的形成。但在使用時，由于陽離子會限制卡拉膠和酪蛋白的相互作用，阻止其發揮作用，因此建議在使用時，適當添加半乳甘露聚糖，如瓜爾膠和刺槐豆膠，以降低陽離子帶來的影響。
菊粉是一種食品穩定劑且具有較高的營養價值，近年來被廣泛應用于酸奶的生產。菊粉由果糖基單元和一個末端的葡萄糖基單元構成，是一種可溶性膳食纖維。作為酸奶凝膠穩定劑，菊粉的羥基對水的吸附作用使其能夠形成一種穩定的高持水性凝膠，甚至可以代替酪蛋白網絡而在酸奶中存在。有研究表明，菊粉可以顯著提高低脂酸奶的黏度，改善凝膠的質地，同時減少乳清分離現象的發生。此外，與短鏈菊粉相比，長鏈菊粉具有更好的結合能力，可減少凝膠脫水，改善酸奶的質地和口感。
1.2 均質化
酸奶生產通常包括原料均質化、熱處理、接種和冷卻等流程，其中均質化是酸奶生產中對凝膠影響較大的因素之一。均質是指通過高壓力將乳液壓入小孔，破壞脂肪微粒，減小體積的過程。經過均質的脂肪，表面更易結合蛋白質，更易被納入網絡結構中，從而能夠增強凝膠的保水性和穩定性，提升酸奶的口感。在生產酸奶時，通常使用高壓雙級均質或單級均質。而在增加有效固形物的條件下，酸奶則可以在較低的壓力下實現均質化。近年來的研究發現，使用其他技術如高強度超聲結合均質化，可顯著降低脂肪微粒的尺寸，增強酸奶凝膠的黏度及保水能力。
1.3 熱處理
酸奶生產過程中的熱處理旨在改變牛奶成分（尤其改變乳清蛋白特性）以及殺滅有害微生物，促進發酵菌的生長。通過適當的熱處理，乳清蛋白的變性增強并與酪蛋白微粒緊密結合，從而降低疏水性，增加網絡結構的持水能力以及凝膠穩定性。NAGAOKA等研究發現，熱處理時間過長、溫度過高，酸奶凝膠的形成速度會顯著加快，但穩定性弱，易析出乳清。而在85℃、30 min和95℃、5 min的熱處理條件下，酸奶凝膠的形成時間較短且凝膠強度較大，具有較高的穩定性。
1.4 發酵劑
發酵是酸奶生產中的關鍵環節之一，其中發酵劑的選擇對酸奶凝膠的穩定性具有較大影響。在酸奶發酵過程中，發酵劑的主要作用是將乳糖轉化為乳酸而使p H下降，最終形成穩定的凝膠。發酵劑的產酸量及速度是影響凝膠形成的重要因素。然而，近幾年隨著對發酵劑研究的不斷深入，發現不同發酵劑的代謝方式及產物對酸奶凝膠的穩定性具有顯著影響。例如，在發酵期間，較高蛋白水解活性的發酵劑可明顯破壞凝膠的網絡結構，增加凝膠脫水及乳清分離發生的概率。而產生胞外多糖的發酵劑可以有效改善酸奶凝膠的品質。胞外多糖可作為天然增稠劑，使酸奶凝膠具有更均勻的結構和更多隨機分布的小孔洞，從而顯著增強酸奶凝膠的穩定性。目前已發現并投入使用的此類發酵劑包括乳酸乳球菌、德氏乳桿菌和唾液鏈球菌等。
2 結語
酸奶生產中的凝膠穩定性對于產品的質地、保質期和營養價值具有重要的影響。本文研究了不同因素對酸奶凝膠穩定性的影響。原料中的固形物，如乳清蛋白及酪蛋白含量的增加可在一定程度上增強酸奶凝膠的穩定性，但需要控制添加量；穩定劑的使用也可增加固形物含量，改善酸奶的結構性能，同時提升營養價值；均質化和熱處理可以增強蛋白質網絡的穩定性和脂肪球的分散性，提高凝膠的穩定性；在酸奶發酵過程中，適當的發酵劑可以提高酸奶的凝膠穩定性，同時代謝產生胞外多糖的發酵劑有助于提升凝膠品質，利于酸奶生產。綜上所述，深入研究影響酸奶凝膠穩定性的因素并加以利用，對提高酸奶品質具有重要意義，有助于滿足消費者需求，同時促進酸奶生產行業的發展。
