应用 | 膳食纤维润湿性对酸奶货架期乳清析出的影响

研究背景

凝固型酸奶作为一种营养、健康的食品，在部分发达国家和地区占据液态奶市场50%以上份额，因具有独特的发酵香味及绵软的口感，深受全世界消费者的喜爱。然而，凝固型酸奶在低温运输及贮藏过程中常因温度浮动易出现凝胶乳清析出等问题。

膳食纤维作为人体必需的第七大营养素，对抑制餐后血糖升高，改善胃肠道功能具有显著作用。不溶性膳食纤维作为膳食纤维家族的重要分支，经纳微化改性后具有较高的比表面积，能暴露出更多的亲水羟基，赋予其良好的溶胀性及持水性。因此，采用纳微化膳食纤维作为强化因子，替代传统商业凝胶剂在改善酸奶乳清析出等货架期品质方面极具潜力。纳微化膳食纤维不仅弥补了凝固型酸奶这类蛋白精细食品膳食纤维的不足，同时也满足了现代消费者对清洁食品的需求。

本研究采用笋头副产物为原料制备了纳微化笋膳食纤维粉，研究了纳微化笋膳食纤维粉的乳润湿性和添加浓度对凝固型酸奶货架期乳清析出率的影响。并从凝胶质构特性、微观结构以及水分分布的角度，讨论其抑制乳清析出的作用机制。

(A) CK；(B) 3g/L NBDF-1.5；(C) 6g/L NBDF-1.5；(D) 9g/L NBDF-1.5；(E) 12g/L NBDF-1.5；(F) 15g/L NBDF-1.5

实验仪器

仪器：本文采用德国KRÜSS DSA100液滴形状分析仪评价膳食纤维与乳体的润湿性。

方法：取200 mg冻干膳食纤维粉末置于压片机上制成薄片（直径20 mm，厚度2 mm），采用快速精密滴定器滴加1 μL纯牛乳于膳食纤维薄片上，平衡后采用高速摄像机捕捉画面，对液滴形状进行拟合分析即可得到接触角结果。

结论与讨论

纳微化笋膳食纤维的乳体润湿性

纳微化膳食纤维在乳体的润湿性代表其亲和能力，会影响酪蛋白凝胶网络的形成质量，从而影响凝固型酸奶货架期乳清析出的程度，故此选择乳体润湿性良好的膳食纤维对改善凝固型酸奶凝胶品质至关重要。膳食纤维粉末（固体）、牛乳（液体）以及空气（气体）三者间形成接触角可用来表示固液间的亲和能力，接触角越小表明膳食纤维与乳体系间的亲和能力越好，润湿性及分散性越强。

图2 不同粒径范围的纳微化笋膳食纤维与乳体系间的接触角

(A)BDF；(B) NBDF；(C) NBDF-0.5；(D) NBDF-1.5；(E) NBDF-5.5；(F) NBDF-5.5B

笋膳食纤维经多元复合改性后的乳体润湿性如图2所示。笋膳食纤维随着改性程度的增加，其接触角会呈现先下降后上升的趋势。BDF与牛乳间的接触角较高，达到88.93°。当膳食纤维经过超声-压热与酶解改性1.5h，NBDF-1.5与乳体系间形成的接触角最小为40.34°。进一步延长酶解时间或通过球磨改性的膳食纤维与牛乳间的浸润角明显提高。这些结果说明，未改性的大颗粒膳食纤维与改性过度的纳米级膳食纤维与乳体系的亲和能力均不理想，而粒径D50为10-30μm的微纤丝具有良好的乳体润湿性能。

本质上，牛乳主要是由乳蛋白溶液与油脂形成的乳液体系，膳食纤维在乳体系中维持良好的分散性必须平衡各种分子间作用力。微米级颗粒状的笋膳食纤维由于表面羟基数目有限，亲水性能差，因此与乳体系的亲和能力弱；另一方面，纳米级颗粒状膳食纤维富含大量表面亲水羟基，不易于乳体系中的脂肪亲和而产生较大的接触角，乳蛋白之间弱的静电斥力不能彻底抵抗纳米纤维素之间的氢键缔合作用力，因此体系容易团聚而不能形成稳定溶液。值得注意的是，笋膳食纤维经多元复合改性后形成的微纤丝显示出较低的接触角，这可能与微纤丝相比纳米级颗粒具有更多疏水基团，与O/W水包油体系有更好的亲和能力有关。同时，微纤丝的长径比更高，空间位阻更大使得其分子间氢键缔合作用减弱，因此在乳体系中的分散性更好。

结论

采用超声-压热结合酶法改性制备的纳微化笋膳食纤维（粒径D50为10-30μm，直径20-30nm）呈现微纤丝状形态，具有良好的乳体系润湿性。该粒径纳微化膳食纤维与乳体系的接触角为40.34°，可作为膳食纤维配料适用于凝固型酸奶加工。该膳食纤维的添加可有效提高凝固型酸奶的振荡稳定性，降低酸奶低温货架期28天的乳清析出率。主要原因是将乳体系中的自由水转化为束缚水，通过提高乳体系的持水能力来优化酪蛋白凝胶网络结构，从而缩小酸奶发酵凝乳过程的乳清孔隙通道来抑制酸奶的乳清析出。研究表明，笋纳微化膳食纤维微纤丝可作为天然凝胶剂在提高凝固型酸奶品质方面极具潜力。

参考文献：

[1]陈秉彦,郭晓菲,林晓姿等.纳微化笋膳食纤维改善酸奶货架期乳清析出的作用[J/OL].食品科学:1-13[2024-0103].