本发明涉及酸性乳饮料稳定性评估技术领域，尤其是涉及一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法。
背景技术：
近些年，乳品工业在我国得到了迅猛的发展，而酸性乳饮料作为其中及其重要的一个品类，由于其独特的风味及各种搭配的灵活性得到消费者的青睐。然而牛乳蛋白在酸性条件下的变性沉淀一直是影响酸性乳饮料生产及开发的关键性问题。因此，对亲水胶体的特性及其与乳蛋白之间的相互作用的研究已然成为乳品学科的重点。在酸性乳饮料体系中常用的亲水胶体有羧甲基纤维素钠（cmc）、海藻酸丙二醇酯、果胶和大豆多糖等。其中cmc是性价比高、使用较为频繁的一种胶体，在酸性乳饮料中使用可以有效的防止酪蛋白在酸性条件下的聚集、沉淀以及由此产生的乳清分离，使酸性乳饮料在一定时期内保持均一、稳定的分散体系。
羧甲基纤维素钠是一种纤维素衍生物，以纤维素为原料在碱性条件下通过醚化或者酯化而成的阴离子线性高分子。根据实际生产经验及研究（例如，李静.羧甲基纤维素钠溶液的流变性质及其对酸性乳体系的稳定作用[d].上海交通大学,2007.）表明，羧甲基纤维素钠的取代度、分子量的大小以及钙离子等因素都会影响羧甲基纤维素钠的流变性质，从而影响其在酸化过程中对蛋白的稳定作用。
羧甲基纤维素钠的葡萄糖分子上有三个可以醚化的羟基，因此可以不同程度的取代度，食品级用羧甲基纤维素钠的取代度在0.6~0.95之间，取代度的大小可以影响羧甲基纤维素钠的流变性质。取代度越大，分子链间的静电排斥力增大，分子更趋向于伸长，即流体力学半径增加，从而引起溶液粘度的增加。分子量越大，那么分子之间更容易发生缠结从而使得粘度增加。钙离子浓度增加会屏蔽分子链上的静电排斥作用，使得分子链趋向卷曲，从而使溶液粘度下降。
但是，以上影响羧甲基纤维素钠流变性质的种种因素在实际生产过程中难以直接判断其在酸性乳饮料中所起的稳定作用到底如何，无法有效筛选出在酸奶饮品中可以提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠，对酸性乳饮料的生产造成了阻碍。
技术实现要素：
本发明是为了克服现有技术中在酸性乳饮料的生产过程中通常会加入羧甲基纤维素钠用以防止酪蛋白在酸性条件下的聚集、沉淀以及由此产生的乳清分离，但羧甲基纤维素钠的取代度、分子量的大小以及钙离子等因素都会影响其在酸化过程中对蛋白的稳定作用，而上述因素在生产过程中又难以直接判断，无法有效评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中所起的稳定作用到底如何的问题，提供一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，以酪蛋白为模型，通过粒径大小以及不稳定系数双重指标，能够有效评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力，快速筛选出在酸奶饮品中可以提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠，为生产应用提供指导，避免生产出的酸性乳饮料在货架期内出现失稳等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，包括如下步骤：
（1）将酪蛋白加入到50~60℃的温水中，剪切使其溶解完全，停止剪切静置水化后，均质得到酪蛋白溶液；
（2）将羧甲基纤维素钠和蔗糖混合后加入到温度为50~60℃的温水中剪切溶解，得到羧甲基纤维素钠溶液；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入羧甲基纤维素钠溶液中，再加入柠檬酸钠和三聚磷酸钠，剪切混合10~15min，在剪切过程中用柠檬酸溶液调整体系的ph为4.2~4.4间，加入纯水定容后继续剪切15~20min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至60~70℃，均质后进行巴氏杀菌，得到待测样品；
（5）将待测样品室温放置10~20h后检测样品的粒径分布，记录粒径平均值d[4,3]；
（6）检测并记录待测样品的不稳定系数；
（7）评估标准：当d[4,3]≤1.0μm并且不稳定系数≤0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力良好；当d[4,3]＞1.0μm并且不稳定系数≤0.3，或者d[4,3]≤1.0μm并且不稳定系数＞0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力中等，当d[4,3]＞1.0μm并且不稳定系数＞0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力差。
本发明以酪蛋白为模型，代替酸奶饮品中的全脂奶粉或脱脂奶粉，然后模拟酸性乳饮料的制备方法，将酪蛋白溶液加入羧甲基纤维素钠溶液中，并加入柠檬酸钠和三聚磷酸钠螯合游离的ca2 ，降低ca2 的有效浓度；评估过程中用巴氏杀菌的方法代替生产上的超高温瞬时杀菌方法，大大降低和缩短了验证稳定性的工作量和时间；最终通过粒径大小以及不稳定系数双重指标，评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力，筛选出在酸奶饮品中提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠。
选择平均粒径d[4,3]及不稳定系数来评价，羧甲基纤维素钠稳定蛋白的能力，是因为在酸性条件下，羧甲基纤维素钠带负电，而对于酪蛋白来说，随着ph的降低，其带电情况逐渐从负电经过等电点向正电荷转变。因此，在酸性乳饮料的生产过程中，随着酸化的进行，由于带电量逐渐降低并且向零靠近，酪蛋白分子之间的静电排斥力减弱从而发生聚集导致体系失稳，即表现为产品的不稳定。然而，在蛋白体系酸化过程中，加入阴离子多糖cmc，由于静电吸附作用，带负电的cmc吸附在带正点的酪蛋白周围，增加了蛋白之间的静电排斥力，从而起到稳定酸性条件下蛋白体系的作用。因此，通过平均粒径，可以反映酪蛋白分子间的聚集情况，本发明通过大量实验发现，当平均粒径d[4,3]≤1.0μm时，证明酪蛋白分子较为稳定，不易发生聚集。
而不稳定系数则是通过样品透光率的变化换算成的判断样品稳定性的参数：基于斯托克斯定律和朗伯比尔定律，通过离心力加速蛋白粒子运动，同时采用近红外光源照射通过检测器同步获取样品在不同时刻的透光率信息，将整个离心时间段内样品实际透光率变动面积的积分值与样品透光率可变化的最大面积积分值之比，定义为不稳定系数，其数值越大表示样品越不稳定。本发明在大量实验的基础上发现，当不稳定系数≤0.3时，表示酪蛋白分子较为稳定。
因此，本发明通过粒径大小以及不稳定系数双重指标，可多角度全面的反应酪蛋白分子的稳定性情况，从而较为准确的评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力，快速筛选出在酸奶饮品中可以提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠，为生产应用提供指导，避免生产出的酸性乳饮料在货架期内出现失稳等问题。
作为优选，酪蛋白在待测样品中的浓度为1~2wt%，羧甲基纤维素钠在待测样品中的浓度为4~5wt%，柠檬酸钠和三聚磷酸钠在待测样品中的浓度为0.2~0.5wt‰。
作为优选，步骤（1）中酪蛋白和温水的质量比为（1~2）：（25~35）。
作为优选，步骤（1）中剪切时间25~30min，水化时间20~30min，均质时的压力250/50bar。
作为优选，步骤（2）中羧甲基纤维素钠、蔗糖和温水的质量比为（2~5）：（40~50）：（400~500）。
作为优选，步骤（2）中剪切时间20~30min。
作为优选，步骤（3）中柠檬酸钠和三聚磷酸钠的质量相同，剪切速度2500~3000rpm。
作为优选，步骤（4）中均质时的压力250/50bar，巴氏杀菌条件为85~90℃保持5~10min。
作为优选，步骤（6）中不稳定系数的检测方法为：用稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，记录不稳定系数。
本发明在制备样品的过程中，严格模拟酸性乳饮料实际生产过程中的参数，使得最终得到的评估结果可以直接应用于产品生产中，对实际生产有参考和指导意义；经研究发现，用巴氏杀菌的方法代替生产上常用的超高温瞬时杀菌方法，对最终的评价结果无明显影响，但可以大大降低和缩短验证稳定性的工作量和时间，因此在评估过程中采用巴氏杀菌法。
因此，本发明具有如下有益效果：以酪蛋白为模型，通过粒径大小以及不稳定系数双重指标，可多角度全面的反应酪蛋白分子的稳定性情况，从而较为准确的评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力，快速筛选出在酸奶饮品中可以提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠，为生产应用提供指导，避免生产出的酸性乳饮料在货架期内出现失稳等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明各实施例分别对不同批次的羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力进行了评估，在本发明中，若非特指，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。
测量平均粒径设备：粒度仪，英国马尔文公司，型号为mastersizer2000；
剪切设备：高速剪切机，英国silverson公司，型号为l5m；
稳定性分析仪：lumisizer全功能稳定性分析仪，型号为lumicheak。
实施例1：
（1）将10g的酪蛋白加入到250g温度为50℃的温水中，剪切25min使其溶解完全，停止剪切静置水化20min后，于250/50bar的压力条件下均质后得到酪蛋白溶液，冷却待用；
（2）将2g第一批次的羧甲基纤维素钠和40g的蔗糖进行干混后，加入到400g的温度为50℃的温水中剪切溶解20min得到羧甲基纤维素钠溶液，冷却待用；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液的温度都冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入到羧甲基纤维素钠溶液中，再加入0.2g的柠檬酸钠和0.2g的三聚磷酸钠，于2500rpm条件下剪切混合10min；在剪切过程中用20%的柠檬酸溶液调整体系的ph为4.2，加入纯水定容至1000g后继续剪切15min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至60℃，于250/50bar条件下均质后进行巴氏杀菌得到待测样品，杀菌条件为85℃保持10min；
（5）将待测样品室温放置10h后检测样品的粒径分布，得到粒径平均值d[4,3]=0.614μm；
（6）用lumisizer全功能稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，得到待测样品的不稳定系数=0.289；
（7）对待测样品进行评估：因为d[4,3]＜1.0μm，不稳定系数＜0.3，故判定本实施例中待检测羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力良好。
将本实施例中使用的第一批次的羧甲基纤维素钠用于酸性乳饮料的实际生产中，得到的酸性乳饮料稳定性良好，货架期内没有产生乳清分离现象。
实施例2：
（2）将18g的酪蛋白加入到300g温度为55℃的温水中，剪切25min使其溶解完全，停止剪切静置水化30min后，于250/50bar的压力条件下均质后得到酪蛋白溶液，冷却待用；
（2）将4g第二批次的羧甲基纤维素钠和48g的蔗糖进行干混后，加入到460g的温度为55℃的温水中剪切溶解25min后得到羧甲基纤维素钠溶液，冷却待用；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液的温度都冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入到羧甲基纤维素钠溶液中，再加入0.4g的柠檬酸钠和0.4g的三聚磷酸钠，于2700rpm条件下剪切混合10~15min；在剪切过程中用25%的柠檬酸溶液调整体系的ph为4.3，加入纯水定容至1000g后继续剪切18min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至65℃，于250/50bar条件下均质后进行巴氏杀菌得到待测样品，杀菌条件为88℃保持8min；
（5）将待测样品室温放置15h后检测样品的粒径分布，得到粒径平均值d[4,3]=1.18μ；
（6）用lumisizer全功能稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，得到待测样品的不稳定系数=0.204；
（7）对待测样品进行评估：因为d[4,3]＞1.0μm，不稳定系数＜0.3，故判定本实施例中待检测羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力中等。
将本实施例中使用的第二批次的羧甲基纤维素钠用于酸性乳饮料的实际生产中，得到的酸性乳饮料稳定性一般，2.1%的产品在货架期内产生了乳清分离现象。
实施例3：
（1）将20g的酪蛋白加入到350g温度为60℃的温水中，剪切30min使其溶解完全，停止剪切静置水化230min后，于250/50bar的压力条件下均质后得到酪蛋白溶液，冷却待用；
（2）将5g第三批次的羧甲基纤维素钠和50g的蔗糖进行干混后，加入到500g的温度60℃的温水中剪切溶解30min后得到羧甲基纤维素钠溶液，冷却待用；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液的温度都冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入到羧甲基纤维素钠溶液中，再加入0.5g的柠檬酸钠和0.5g的三聚磷酸钠，于3000rpm条件下剪切混合15min；在剪切过程中用40%的柠檬酸溶液调整体系的ph为4.4，加入纯水定容至1000g后继续剪切20min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至70℃，于250/50bar条件下均质后进行巴氏杀菌得到待测样品，杀菌条件为890℃保持5min；
（5）将待测样品室温放置20h后检测样品的粒径分布，得到粒径平均值d[4,3]=0.794μm；
（6）用lumisizer全功能稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，得到待测样品的不稳定系数=0.401；
（7）对待测样品进行评估：因为d[4,3]＜1.0μm，不稳定系数＞0.3，故判定本实施例中待检测羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力中等。
将本实施例中使用的第三批次的羧甲基纤维素钠用于酸性乳饮料的实际生产中，得到的酸性乳饮料稳定性一般，1.6%的产品在货架期内产生了乳清分离现象。
实施例4：
（1）将15g的酪蛋白加入到300g温度为55℃的温水中，剪切30min使其溶解完全，停止剪切静置水化30min后，于250/50bar的压力条件下均质后得到酪蛋白溶液，冷却待用；
（2）将3g第四批次的羧甲基纤维素钠和45g的蔗糖进行干混后，加入到450g的温度为55℃的温水中剪切溶解25min后得到羧甲基纤维素钠溶液，冷却待用；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液的温度都冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入到羧甲基纤维素钠溶液中，再加入0.3g的柠檬酸钠和0.3g的三聚磷酸钠，于2800rpm条件下剪切混合10min；在剪切过程中用30%的柠檬酸溶液调整体系的ph为4.3，加入纯水定容至1000g后继续剪切15min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至65℃，于250/50bar条件下均质后进行巴氏杀菌得到待测样品，杀菌条件为90℃保持5min；
（5）将待测样品室温放置过夜后检测样品的粒径分布，得到粒径平均值d[4,3]=1.28μm；
（6）用lumisizer全功能稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，得到待测样品的不稳定系数=0.383；
（7）对待测样品进行评估：因为d[4,3]＞1.0μm，不稳定系数＞0.3，故判定本实施例中待检测羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力差。
将本实施例中使用的第四批次的羧甲基纤维素钠用于酸性乳饮料的实际生产中，得到的酸性乳饮料稳定性一般，10.3%的产品在货架期内产生了乳清分离现象。
从上述实施例中的结果可以看出，使用本发明的方法得到的评估结果，与实际生产过程中的产品稳定性结果相一致，证明本发明的方法可以有效评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白的能力，可以作为筛选在酸奶饮品中可以提供较好稳定性的羧甲基纤维素钠的依据。
1.一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）将酪蛋白加入到50~60℃的温水中，剪切使其溶解完全，停止剪切静置水化后，均质得到酪蛋白溶液；
（2）将羧甲基纤维素钠和蔗糖混合后加入到温度为50~60℃的温水中剪切溶解，得到羧甲基纤维素钠溶液；
（3）待酪蛋白溶液和羧甲基纤维素钠溶液冷却至30℃以下后，将酪蛋白溶液加入羧甲基纤维素钠溶液中，再加入柠檬酸钠和三聚磷酸钠，剪切混合10~15min，在剪切过程中用柠檬酸溶液调整体系的ph为4.2~4.4间，加入纯水定容后继续剪切15~20min；
（4）将步骤（3）中得到的体系加热至60~70℃，均质后进行巴氏杀菌，得到待测样品；
（5）将待测样品室温放置10~20h后检测样品的粒径分布，记录粒径平均值d[4,3]；
（6）检测并记录待测样品的不稳定系数；
（7）评估标准：当d[4,3]≤1.0μm并且不稳定系数≤0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力良好；当d[4,3]＞1.0μm并且不稳定系数≤0.3，或者d[4,3]≤1.0μm并且不稳定系数＞0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力中等，当d[4,3]＞1.0μm并且不稳定系数＞0.3时，该羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力差。
2.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，酪蛋白在待测样品中的浓度为1~2wt%，羧甲基纤维素钠在待测样品中的浓度为4~5wt%，柠檬酸钠和三聚磷酸钠在待测样品中的浓度为0.2~0.5wt‰。
3.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（1）中酪蛋白和温水的质量比为（1~2）：（25~35）。
4.根据权利要求1或2所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（1）中剪切时间25~30min，水化时间20~30min，均质时的压力250/50bar。
5.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（2）中羧甲基纤维素钠、蔗糖和温水的质量比为（2~5）：（40~50）：（400~500）。
6.根据权利要求1或4所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（2）中剪切时间20~30min。
7.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（3）中柠檬酸钠和三聚磷酸钠的质量相同，剪切速度2500~3000rpm。
8.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（4）中均质时的压力250/50bar，巴氏杀菌条件为85~90℃保持5~10min。
9.根据权利要求1所述的一种快速评估羧甲基纤维素钠在酸性乳饮料中稳定蛋白能力的方法，其特征是，步骤（6）中不稳定系数的检测方法为：用稳定性分析仪于4000rpm，37℃，870nm波长条件下每10s扫描一次，一共扫描600次，记录不稳定系数。
技术总结