酸乳营养丰富，其营养成分几乎包含了机体生命活动所需的全部营养物质，此外，酸乳中含有大量活性益生菌，这些益生菌及其代谢产物具有维持人体肠道菌群平衡、增进人体健康的功能[1]。然而，酸乳产品在运输、暂存以及销售中，会不可避免地受到振动或振荡，导致酸乳发生凝乳碎裂、乳清析出等品质变劣的现象[2]。在食品工业中，一般采用添加稳定剂或增稠剂来优化酸乳的质构特性和黏度，使其具备一定的抗振性。马雪等[3]以猕猴桃、酸奶为主要原料，通过添加复合稳定剂羧甲基纤维素钠、海藻酸钠和黄原胶，制备了一种猕猴桃酸奶冰淇淋；孙雪姣等[4]采用植物乳杆菌单一菌种发酵并添加卡拉胶、瓜尔豆胶等增稠剂，制备益生菌火龙果酸奶冰淇淋；马瑞芬等[5]研究了配方和工艺条件对冷冻酸奶冰淇淋产品活菌数以及感官品质的影响，开发出益生菌酸奶冰淇淋。
本研究将淀粉微粒、辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride，OSA）酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三种改性淀粉添加到冷冻酸乳冰淇淋的制备中。其中，作为乳化剂或增稠剂，淀粉微粒是经糊化、反向醇沉等工艺加工制成[6]，其粒径约为普通淀粉颗粒的1/40，具有较好的分散性；OSA酯化淀粉兼具亲水性和亲油性，在食品工业中应用广泛；OSA酯化淀粉微粒在亲水、亲油的基础上，具有粒径小、分散性好等特点，能够作为乳化剂或脂肪模拟物应用于食品加工[7]。本研究根据冷冻酸乳的制备工艺和产品品质特点，研究不同添加量的3种改性淀粉（淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒）对冷冻前后酸乳样品品质的影响，旨在为酸乳新产品开发提供理论借鉴。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 原料与菌种
纯牛奶（蛋白质3.4 g/100 mL、脂肪4.0 g/100 mL、碳水化合物5.0 g/100 mL、钠60 mg/100 mL、钙110 mg/100 mL）：广泽乳液有限公司；白砂糖：太古集团；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）：安琪酵母股份有限公司；鲜奶油：新西兰恒天然集团；乳清蛋白粉：乌克兰Milkiland集团；玉米淀粉：中粮生化能源（公主岭）有限公司；淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒：本实验室自制。
1.1.2 化学试剂
辛烯基琥珀酸酐（OSA）（分析纯）：美国西格玛奥德里奇贸易有限公司；氢氧化钠（分析纯）：天津市化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
ESFSL-500均质乳化机：上海仪驰实业有限公司；EGK100D手持式电动搅拌机：合肥荣事达三洋电器股份有限公司；AR500流变仪：美国TA仪器（上海）有限公司；GNP9080恒温培养箱：常州菲普实验仪器厂；TA-XTplus2质构仪：英国SMS公司；HH-W600电热恒温水浴箱：金坛市医疗仪器厂；SW-CJ-1D超净工作台：苏州净化设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒的制备
淀粉微粒的制备：将玉米淀粉与去离子水配制成质量浓度20 g/L的悬浮液，置于100 ℃水浴中，60 r/min搅拌1 h，停止加热后，持续搅拌并冷却至25 ℃，得到淀粉糊化液。将淀粉糊化液以体积分数0.5%滴加至无水乙醇中，200 r/min持续搅拌，将上述液体置于离心机中，3 500 r/min离心5 min，倒掉上清液，将沉淀物用无水乙醇洗两遍，然后于-70 ℃冻干，即得到淀粉微粒[8]。
OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒的制备：将玉米淀粉（或淀粉微粒）与体积分数85%的乙醇溶液配制成质量浓度20 g/L的悬浮液。用质量分数3%的NaOH溶液将悬浮液的pH值调制8.5±0.5，然后滴加质量分数3%的OSA并100 r/min持续搅拌6 h，反应过程中，保持体系pH值处于8.5±0.5范围内。用体积分数3%的HCl将上述悬浮液的pH值调至6.5±0.5，3 500 r/min离心5 min，倒掉上清液，将沉淀物用去离子水洗两遍，再用体积分数70%的乙醇洗两遍，最后于-70 ℃冻干，即得到OSA酯化淀粉（或OSA酯化淀粉微粒）[9]。
1.3.2 冷冻酸乳冰淇淋加工工艺流程及操作要点
原料调配→均质→杀菌→冷却→混合乳酸菌→发酵→冷却→后熟→搅打充气→冷冻→冷冻酸乳冰淇淋成品
操作要点：
原料调配：纯牛奶中加入2 g/100 g乳清蛋白粉，搅拌至其充分溶解；再将适量淀粉微粒、OSA酯化淀粉、OSA酯化淀粉微粒任选其一，分别加入上述乳液中搅拌均匀[10-11]。
均质和杀菌：利用乳化机将乳液960 r/min均质处理22 min，然后利用80 ℃恒温水浴加热处理乳液17 min。
混合乳酸菌：将乳液混合液置于室温条件下冷却至35℃，加入乳酸菌（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=2∶1）0.1 g/100 g，搅拌均匀。
发酵和后熟：将乳液置于42 ℃恒温培养箱中培养11 h，然后再置于室温（25 ℃）条件下发酵5 h，最后置于4 ℃冰箱后熟14 h，制成酸乳。
搅打充气和冷冻：取鲜奶油20g/100g和白砂糖12g/100g，将电动搅拌器调至快速搅打模式，然后对其进行搅打充气（4 min左右），搅打至产生细腻的白色泡沫；将制备好的酸乳与泡沫混合、翻拌至均匀，最后，将其置于-18 ℃冰箱中冷冻12 h，即制成冷冻酸乳冰淇淋。
1.3.3 试验设计
采用单因素试验分别研究淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三种改性淀粉的添加量（0、0.2 g/100 g、0.4 g/100 g、0.6 g/100 g、0.8 g/100 g、1.0 g/100 g、1.2 g/100 g）对冷冻酸乳冰淇淋品质的影响。采集酸乳在搅打充气前的硬度和黏度检测数据，以及冷冻后的冻融稳定性数据和感官品评分值，对冷冻酸乳冰淇淋样品品质进行分析。
1.3.4 分析检测
酸乳硬度和黏度：分别利用质构仪和流变仪对酸乳的硬度[12]和黏度[13]进行检测；冻融稳定性的测定：将经搅打充气后的酸乳样品转移至20 mL离心管中，在-18 ℃冷冻12 h后，置于室温（25 ℃）条件下解冻2 h，样品反复冻融3次，计算乳析指数并分析冷冻酸乳冰淇淋的冻融稳定性[14]。乳析指数大，说明反复冻融导致酸乳凝乳萎缩、乳清析出，冻融稳定性低。冷冻酸乳冰淇淋。乳析指数（Cr）计算公式如下：
式中：HS为酸乳样品析出清液层的高度，cm；HT为酸乳样品总高度，cm。
1.3.5 冷冻酸乳冰淇淋感官品评方法
冷冻酸乳冰淇淋感官品评方法参考刘洋等[15]的方法并做适当调整。分别从颜色和表面、气味和滋味以及组织状态三个方面对冷冻酸乳冰淇淋样品进行感官品评，具体评分标准见表1。计算每一个冷冻酸乳冰淇淋样品的单项得分平均分，再对平均分进行加和计算得到感官品评综合得分，满分为100分。
表1 冷冻酸乳冰淇淋感官品评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of frozen yoghurt ice cream
1.3.6 试验设计及数据分析
每个样品平行检测3次，检测结果取平均值，采用SPSS20.0软件对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同改性淀粉及添加量对酸乳硬度的影响
图1 改性淀粉添加量对酸乳硬度的影响
Fig.1 Effect of different modified starches addition on the hardness of yoghurt
不同小写字母表示同改性淀粉不同添加量对结果影响显著（P＜0.05）。下同。
在酸乳制备的发酵工艺中，乳酸菌将乳中的乳糖分解形成乳酸，乳体系的pH降低，促使乳中的酪蛋白由胶粒态转变成凝胶网络结构，从而形成酸乳凝乳[16]。此外，乳清蛋白中的β-乳球蛋白经热诱导可形成三维网状凝胶[17]。两种蛋白凝胶的质地对酸乳硬度具有重要的影响。由图1可知，在改性淀粉添加量0～1.2 g/100 g范围内，淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三种不同改性淀粉的添加量对冷冻前酸乳样品的硬度均产生显著的影响（P＜0.05）。其中，添加淀粉微粒的酸乳样品，其硬度从130.32 g增加至187.53 g，增加幅度为43.90%；添加OSA酯化淀粉的酸乳样品，其硬度从130.32 g 增加至202.76 g，增加幅度为55.59%；添加OSA酯化淀粉微粒的酸乳样品，其硬度从130.32 g 增加至218.47 g，增加幅度为67.64%。出现上述试验结果，可能是因为在样品制备工艺流程的热处理阶段，改性淀粉发生糊化反应，糊化后的改性淀粉进入由蛋白质形成的三维凝胶网络结构中，促使凝胶网络结构增强，进而提高了样品的硬度。与此同时，OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒均能与乳中的脂肪结合并被包裹进凝胶结构中，使凝胶结构更加稳定[18]。三种改性淀粉对酸乳样品硬度增加效果依次为OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。
2.2 不同改性淀粉及添加量对酸乳黏度的影响
根据人体口腔吞咽食物的行为特点，检测由不同改性淀粉制备的酸乳样品的剪切黏度，并选取在剪切速率为50 s-1下的剪切黏度作为目标数据进行分析[19-20]。由图2可知，在剪切速率50 s-1条件下，由3种不同改性淀粉制备的酸乳样品，其黏度均随着改性淀粉添加量的增加而明显增加。其中，添加淀粉微粒的酸乳样品，其黏度从298.78 mPa·s增加至439.31 mPa·s，增加幅度为47.03%；添加OSA酯化淀粉的酸乳样品，其黏度从298.78 mPa·s增加至551.63 mPa·s，增加幅度为84.63%；添加OSA酯化淀粉微粒的酸乳样品，其黏度从298.78 mPa·s增加至577.92 mPa·s，增加幅度为93.43%。3种改性淀粉对酸乳样品黏度增加效果依次为OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。OSA酯化淀粉可以作为增稠剂，增加酸乳体系黏度[21]；而OSA酯化淀粉微粒由于其粒径相对较小，在乳液体系中，其能移动到乳脂肪球的表面，在脂肪球之间起到屏障作用，并能促进脂肪球的分散效果，有助于形成质地均匀的酸乳凝乳。淀粉微粒由于不具备亲油性，在乳液体系中，虽能发挥一定的增稠作用，但是作用效果不及另外两种改性淀粉。
图2 改性淀粉添加量对酸乳黏度的影响
Fig.2 Effect of different modified starches addition on the viscosity of yoghurt
2.3 不同改性淀粉及添加量对冷冻酸乳冰淇淋冻融稳定性的影响
经过冻融处理，酸乳样品的结合态脂肪会变为游离脂肪而析出，分布在酸乳样品的上层。因此，可以通过检测乳析指数来分析酸乳样品的冻融稳定性[22]。由图3可知，经过3次冻融，冷冻酸乳冰淇淋样品的乳析指数均随着改性淀粉添加量的增加而明显降低。其中添加淀粉微粒的冷冻酸乳冰淇淋样品，其乳析指数从62.74%下降至35.56%，下降幅度为43.32%；添加OSA酯化淀粉的冷冻酸乳冰淇淋样品，其乳析指数从62.74%下降至31.73%，下降幅度为49.43%；添加OSA酯化淀粉微粒的冷冻酸乳冰淇淋样品，其乳析指数从62.74%下降至29.94%，下降幅度为52.28%。三种改性淀粉对提高冷冻酸乳冰淇淋样品冻融稳定性的效果依次为OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。这可能是因为在冷冻酸乳冰淇淋制备中，OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒均能与鲜奶油经打发形成的结晶脂肪结合，前者有助于提高乳液体系的乳化性，而后者有助于提高乳液体系中气泡的稳定性，进而对冷冻酸乳冰淇淋物理结构的稳定性发挥促进作用[23]。除此之外，OSA酯化淀粉微粒表现出更加优越的冻融稳定性[24]，因此，经反复冻融处理，由其制备的冷冻酸乳冰淇淋样品的乳析指数相对较低，冻融稳定性优于另外两种改性淀粉制备的冷冻酸乳冰淇淋样品。
图3 改性淀粉添加量对冷冻酸乳冰淇淋乳析指数的影响
Fig.3 Effect of different modified starches addition on the creaming indexes of frozen yoghurt ice cream
2.4 冷冻酸乳冰淇淋感官品评结果分析
由图4可知，在改性淀粉添加量0～1.2 g/100 g范围内，淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三种不同改性淀粉的添加量显著影响冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评结果。随着淀粉微粒添加量的增加，冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评综合得分呈现明显的下降趋势，其感官得分由65.52分下降至41.04分。这可能是由于在长时间的低温条件下，淀粉直链分子通过氢键结合，重新排列成有序的结晶结构，即发生老化现象，这导致冷冻酸乳冰淇淋样品的质地粗糙，能明显的品尝到颗粒感，因此，淀粉微粒的添加量越高，冷冻酸乳冰淇淋样品的质地就越粗糙，相应地，感官品评综合得分就越低[25]。然而，添加OSA酯化淀粉或OSA酯化淀粉微粒的冷冻酸乳冰淇淋样品，其感官品评综合得分均呈现明显的先上升后下降的趋势；其中，当OSA酯化淀粉的添加量由0增加至0.6 g/100 g时，由其制备的冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评综合得分由65.52分上升至87.68分，当继续增加OSA酯化淀粉的含量，冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评综合得分反而降低，最终降至74.95分；当OSA酯化淀粉微粒的添加量由0增加至0.8 g/100 g时，由其制备的冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评综合得分由65.52分上升至90.54分，当继续增加OSA酯化淀粉微粒的含量，会使冷冻酸乳冰淇淋样品的感官品评综合得分降低，最终降至81.33分。有研究表明OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒均具有抗老化的作用；在食品工业中，随着OSA酯化淀粉添加量的增加，产品的稳定性好，不易老化[26]。同时，相比于OSA酯化淀粉，OSA酯化淀粉微粒的乳化稳定性更高，能够避免冷冻酸乳冰淇淋料液发生沉淀或油水分离等，因此，添加OSA酯化淀粉微粒的冷冻酸乳冰淇淋样品感官品评综合得分相对较高。
图4 改性淀粉添加量对冷冻酸乳冰淇淋感官品评的影响
Fig.4 Effect of different modified starches addition on sensory evaluation of frozen yoghurt ice cream
3 结论
将三种不同的改性淀粉添加于冷冻酸乳冰淇淋中，考察其添加量对酸乳及冷冻酸乳冰淇淋品质的影响，结果表明，在冷冻处理前，三种改性淀粉均有助于增加酸乳硬度和黏度，并且OSA酯化淀粉微粒对酸乳硬度和黏度的增加效果较为明显；在冷冻处理后，3种改性淀粉均有助于改善冷冻酸乳冰淇淋的冻融稳定性，由OSA酯化淀粉微粒制备的冷冻酸乳冰淇淋的冻融稳定性最好，当OSA酯化淀粉微粒添加量为0.8 g/100 g时，由其制备的冷冻酸乳冰淇淋样品感官品评综合得分（90.54分）最高，表明其在增进冷冻酸乳冰淇淋品质方面具有较好的效果。
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