食品添加剂在酸奶凝固过程中的应用研究

随着乳制品工业的快速发展，酸奶产品种类日益丰富，消费者对产品品质的要求不断提高。食品添加剂作为现代食品工业不可或缺的组成部分，在酸奶生产过程中发挥着重要作用。本文系统分析了不同类型添加剂的特性及其作用机理，探讨了天然及合成添加剂在酸奶凝固过程中的功能差异及作用机制，以期为提升产品品质、优化生产工艺提供参考。

一、食品添加剂概述

（一）定义与特性

食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，或为防腐和加工工艺需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定，食品添加剂具有非营养性、安全性、必要性和有效性等基本特征。在酸奶生产过程中，食品添加剂的应用应严格遵循安全性评价体系，确保其残留量符合国家标准要求，同时应针对不同工艺环节和品质需求，选择特定功能的添加剂，以达到预期的改良效果。只要在安全使用范围内，添加剂能有效提升产品品质、延长保质期、优化加工工艺，且对人体无害。

（二）主要类别

按照功能分类，食品添加剂主要包括抗氧化剂、防腐剂、乳化剂、增稠剂、稳定剂。在酸奶生产中，常用的增稠稳定剂包括卡拉胶、黄原胶、果胶等多糖类物质；乳化剂主要使用单甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等；防腐剂则采用山梨酸钾、苯甲酸钠等。

按照来源分类，食品添加剂可分为天然添加剂和人工合成添加剂，前者主要源自动植物组织或微生物发酵产物，后者则通过化学方法制备。目前，现代食品工业趋向于使用天然食品添加剂，以满足消费者对食品安全和健康的需求。

（三）提取与制备方法

天然食品添加剂的提取方法包括溶剂提取法、超临界萃取法、膜分离技术等。溶剂提取主要采用水、乙醇等极性溶剂，通过调控温度、pH等工艺参数，实现对目标物质的选择性分离。超临界萃取是利用超临界流体的特殊性质，在温和条件下提取活性物质，具有选择性强、环境友好的优势。膜分离技术则主要通过不同孔径和材质的膜，实现组分的精确分离。在添加剂的制备过程中，应建立完善的质量控制体系，严格控制工艺参数，确保产品的纯度、活性以及质量稳定、可控。

二、食品添加剂在酸奶凝固过程中的作用机理

食品添加剂在酸奶凝固过程中的作用机理主要包括三方面，分别为凝固网络形成机理、凝固体系稳定机理，以及凝固质地调控机理。这三种机理相互作用、相互影响，共同决定了最终产品的品质特性。

（一）凝固网络形成机理

1.蛋白质交联作用。食品添加剂主要通过静电和疏水两种方式参与酸奶凝固过程中的蛋白质交联作用。在酸化过程中，随着pH降低至酪蛋白等电点附近，添加剂分子会与蛋白质表面的带电基团发生静电作用，形成分子间架桥。疏水基团的暴露，可促进蛋白质分子间形成疏水相互作用，增强凝胶网络结构的稳定性。稳定剂类添加剂通过与蛋白质分子表面的活性基团结合，可形成多点交联，提高蛋白质分子间的结合力，最终构建起三维网状结构，这种交联作用显著影响了凝胶强度和保水性。

2.胶体稳定作用。胶体稳定作用主要体现在添加剂对蛋白质胶体系统的调控上。添加剂通过改变蛋白质胶体颗粒表面的电荷分布，可增加空间位阻效应，防止蛋白质分子过度聚集。其中，亲水性添加剂可在蛋白质颗粒表面形成水化层，增强胶体系统的稳定性；多糖类添加剂可形成网状结构包裹蛋白质胶体，防止其沉降或分层。同时，添加剂分子也能调节胶体系统的黏度和流变特性，优化凝胶网络的微观结构，增强体系的均匀性和稳定性。研究表明，羧甲基纤维素钠等亲水性添加剂能显著提高胶体系统的Zeta电位绝对值，增强颗粒间的静电排斥作用，从而有效防止蛋白质的聚集沉降。

3.水分结合能力。添加剂对酸奶凝固体系的水分结合能力源自其分子结构中的亲水基团。羧基、羟基等极性基团可通过氢键作用与水分子结合，形成水合层，而多糖类添加剂具有较强的持水能力，能在蛋白质网络结构中形成水分结合位点。通过调控添加剂的用量和种类，可有效改善凝胶网络的保水性能，减少离水现象。水分结合能力的增强，有助于形成致密均匀的凝胶结构，改善产品的口感和质地，延长保质期。

（二）凝固体系稳定机理

1.pH调控作用。食品添加剂在酸奶凝固体系中的pH调控作用主要体现在发酵过程和后期稳定两个阶段。在发酵阶段，缓冲性添加剂可通过羧基、磷酸基等功能基团的解离作用，调节体系酸碱平衡，控制pH下降速率，合理的pH下降速率有利于形成均匀的凝胶网络结构。研究发现，柠檬酸盐类添加剂能在pH为4.4—4.8范围内形成良好的缓冲体系，促进酪蛋白的均匀絮凝；磷酸盐类添加剂则能通过多重解离平衡，在发酵过程中维持适宜的酸度变化速率。添加剂的浓度和种类，显著影响着pH调控效果，其中，过高浓度可能会干扰发酵菌的正常代谢活动。

2.离子平衡调节。离子平衡调节是影响酸奶凝固体系稳定性的关键因素。食品添加剂通过螯合金属离子、调节离子强度等方式，影响着蛋白质分子间的静电作用。其中，钙离子浓度对酪蛋白胶束的稳定性具有重要影响，而柠檬酸盐和多磷酸盐类添加剂则可调节游离钙离子含量，防止蛋白质过度凝聚。实验数据表明，在0.1%—0.3%浓度范围内，络合性添加剂能有效调控钙离子活度，优化凝固过程。不同价态金属离子的存在形式和浓度，直接影响着蛋白质分子的空间结构和相互作用，关系着凝胶网络的形成。

3.微观结构改良。微观结构改良主要体现在添加剂对凝胶网络精细结构的调控上。观察扫描电镜发现，添加剂分子能填充蛋白质网络孔隙，增强网络结构的完整性。其中，增稠稳定剂可在蛋白质分子间形成分子桥联，提高网络结构的均匀性和致密度；聚合物型添加剂可通过调节蛋白质分子的排列方式，影响凝胶网络的三维构型。流变学测试显示，结构改良剂的添加能有效提高凝胶的强度和弹性，改善产品的质构特性，而微观结构的优化对产品的离水性、口感和储藏稳定性具有显著影响。在实际应用中，需要根据原料特性和工艺要求选择适宜的结构改良剂。

（三）凝固质地调控机理

1.黏度调节作用。食品添加剂在酸奶凝固中主要通过分子链长度和空间构型的调控作用影响体系黏度。长链多糖类添加剂包括黄原胶、瓜尔胶等，能通过分子链缠结形成三维网状结构，增加体系表观黏度。流变学研究表明，添加剂浓度在0.05%—0.15%范围时，体系表现出剪切稀化特性，有利于加工过程中的流动性控制。添加剂分子的构象变化和解缠结行为，直接影响着体系的黏弹性质，关系着产品的口感特性。实验数据显示，特定黏度范围（3000—5000mPa·s）的体系具有良好的组织性能和质构特性，因此，选择合适的黏度调节剂对于改善产品口感和稳定性具有重要意义。

2.凝胶强度增强。食品添加剂主要通过增强蛋白质分子间的相互作用和形成辅助网络结构提高凝胶强度。羧甲基纤维素、果胶等亲水胶体能与蛋白质网络形成复合凝胶结构，提升体系的机械强度。凝胶强度测定结果显示，添加0.2%—0.4%的增强剂可使凝胶断裂强度提高30%—50%。动态流变测试观察到，添加剂的存在可同时提高储能模量和损耗模量，表明凝胶网络结构得到了加强。凝胶强度的增强与添加剂分子的功能基团种类、分布密度以及交联程度密切相关。实验证实，适宜的凝胶强度有助于保持产品的形态稳定性和抗离水性。

3.组织结构优化。添加剂分子主要通过调控蛋白质分子的排列方式和聚集状态，影响凝胶网络的均匀性和致密度。电镜观察结果显示，结构优化剂的添加可使蛋白质网络呈现出更规则的空间排布。质构分析数据表明，经过结构优化的样品具有更好的口感评分和组织均一性。由此可见，添加剂的分子量分布和空间构型，是影响结构优化效果的关键因素，需要通过实验筛选确定最佳配比。

三、食品添加剂在酸奶凝固过程中的应用研究

（一）评价方法与指标

食品添加剂在酸奶凝固过程中的应用效果评价涉及理化指标和感官特性两个维度。理化指标测定包括凝胶强度、黏度、pH、保水性等参数，主要采用流变仪测定储能模量和损耗模量，并通过质构仪分析产品的硬度、黏附性和弹性。同时，显微结构分析采用扫描电镜观察凝胶网络结构的均匀性和致密度。感官评价采用9分制评分法，评价项目包括组织状态、口感、色泽和风味等特性。此外，保质期研究主要通过加速实验考察产品的储藏稳定性，同时监测离水率、酸度和微生物指标的变化。可见，建立标准化评价体系，对于指导生产实践具有重要意义。

（二）应用的优势

食品添加剂在酸奶凝固过程中的应用优势体现在工艺和品质两个方面。生产数据表明，添加剂的合理应用能降低生产成本，提高产品的市场竞争力；实验数据显示，添加适量的稳定剂可使产品的保质期延长30%—50%，减少储藏期间的品质劣变。

（三）应用的限制

食品添加剂在酸奶凝固过程中的应用存在剂量、工艺和法规等方面的限制。添加剂用量须严格控制在国家标准规定范围内，过量使用可能会影响产品的天然属性和发酵菌的活性。在生产过程中，需要精确控制工艺参数，如温度、pH、离子强度等，若偏离最适条件将会降低添加剂的功效。部分添加剂在特定条件下可能会与其他配料发生相互作用，影响产品品质。此外，法规要求还限制了添加剂的种类选择，部分国家和地区甚至对添加剂使用有特殊规定，而且消费者对添加剂的认知程度和接受度也制约着其应用范围。因此，食品企业在生产中，应系统权衡添加剂使用的必要性和经济性。

综上，食品添加剂在酸奶凝固过程中具有独特的功能和作用，只要合理使用，就能显著提升产品品质、降低生产成本。未来，研究应着重关注天然添加剂的开发和应用，以满足消费者对健康、安全食品的需求，同时也应进一步完善相关标准和规范，确保添加剂的科学、合理使用。

作者简介：缪树婷（1987—），女，汉族，甘肃兰州人，工程师（9级岗位），硕士研究生，研究方向为食品添加剂检验。

盛丽娟（1989—），女，汉族，甘肃高台人，工程师（9级岗位），大学本科，研究方向为食品药品监督检查。

张进涛（1988—），男，汉族，甘肃高台人，工程师，大学本科，研究方向为化工。