基于物理反射模型的背反射光檢測(cè)技術(shù)研究不同瓜爾膠添加量對(duì)超高溫滅菌乳體系粘度及乳 脂肪球的穩(wěn)定性。以0.02%添加量(w/w)的K-卡拉膠作為乳蛋白穩(wěn)定劑，蔗糖酯SE-15、羥基化改性大 豆磷脂及分子蒸餾單甘酯按一定比例進(jìn)行復(fù)配并以0.1%(w/w)進(jìn)行添加以穩(wěn)定乳脂肪,在此基礎(chǔ)上分 別添加0%、0.02%、0.03%、0.04%的瓜爾肢以增加超高溫滅菌乳的粘度。分別測(cè)定了樣品的粘度及頂部 脂肪球的遷移動(dòng)力學(xué)并比較4者之間的穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著瓜爾膠添加量的增加,樣品粘 度亦隨之增加，頂部的脂肪浮油速率呈降低趨勢(shì)，瓜爾肢添加量為0.03%時(shí)樣品的穩(wěn)定性達(dá)到最大值。 因此，增加粘度可以抑制乳脂肪球上浮速率、增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
超高溫滅菌處理使得滅菌乳體系中的微生 物數(shù)量達(dá)到商業(yè)無(wú)菌水平，因此，微生物腐敗引 起的產(chǎn)品變質(zhì)不是其貨架期的限制因素。牛乳 體系一般是由蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組 成，是一種客觀不穩(wěn)定的分散體系。超高溫處理 使得蛋白質(zhì)和脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)較生奶發(fā)生變化，脂 肪球隨著時(shí)間的推移發(fā)生聚集并產(chǎn)生浮油，蛋白 質(zhì)球會(huì)發(fā)生沉淀。目前，超高溫滅菌乳的保質(zhì)期到8個(gè)月時(shí)其組織狀態(tài)一般都不甚理想，因 此，超高溫滅菌乳的穩(wěn)定性是其貨架期的最主要 限制因素' 要解決此問(wèn)題，需加人配比恰當(dāng)且適 量的乳化劑、增稠劑等以使產(chǎn)品穩(wěn)定。K-卡拉膠 可與乳酪蛋白起絡(luò)合反應(yīng)并形成穩(wěn)定的弱凝膠 網(wǎng)絡(luò)體系，起到懸浮和穩(wěn)定乳蛋白的作用3前期 試驗(yàn)結(jié)果表明，添加0.02%的K-卡拉膠即可很好 地穩(wěn)定超髙溫滅菌乳中的蛋白質(zhì)。然而,乳脂肪 在觀察期內(nèi)的穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生脂肪聚集及 浮油現(xiàn)象。牛乳屬于典型的水包油(0/W)體系，選 擇合適的乳化劑是決定其貨架期的關(guān)鍵因素。乳 化效果良好的乳化劑可以抑制乳脂肪球的聚集， 但是，由于乳脂肪球的密度小于乳介質(zhì)的密度， 不可避免存在上浮現(xiàn)象。為了抑制乳脂肪球的上 浮，根據(jù)Stock’s定律I可以從兩方面角度人手。 一方面，增加體系的粘度,另一方面則可從增加 乳脂肪的密度。本文主要從粘度角度抑制超高溫 滅菌乳脂肪球的上浮速率，增加其穩(wěn)定性。
瓜爾膠為大分子天然親水膠體，主要由半乳糖 和甘露糖聚合為食品而成，屬于天然半乳甘露聚 糖，一種天然的增稠劑。對(duì)超高溫牛乳的穩(wěn)定效 果考察，主要以觀察法和離心法為主，這兩種方 法檢測(cè)精度不夠精確、只能定性但不能定量評(píng)價(jià) 其對(duì)超高溫牛乳體系的穩(wěn)定效果M。
由于添加0.02%(w/w)的K-卡拉膠即可很好 地穩(wěn)定超高溫滅菌乳中的蛋白質(zhì),鹿糖酯SE-15、 分子蒸餾單甘酯及羥基化改性大豆磷脂這3種 乳化劑按一定的地比例可以很好地穩(wěn)定乳脂肪 球，防止脂肪球的聚集，乳化劑總的添加量為 0.1%。因此，本文重點(diǎn)研究對(duì)粘度對(duì)乳脂肪球上 浮速率及超高溫滅菌乳穩(wěn)定性的影響，瓜爾膠的 添加量分別為 0.02%、0.03%、0.04%( w/w)。
將1.0 kg的生鮮牛奶加熱至75-80弋,利用 高速組織分散機(jī)分別將1.2 g的K-卡拉膠和6.0 g的乳化劑以及瓜爾膠(依據(jù)添加量分別選擇1.2 g、1.8 g和2.4 g)溶解于牛奶中,8000 r/tnin攪拌10 min,與5.0 kg的生鮮牛奶混合后攪拌5 min,將其 加熱至（65±2)弋后經(jīng)2級(jí)均質(zhì)（1級(jí)均質(zhì)壓力5 MPa,2級(jí)均質(zhì)壓力15 MPa),經(jīng)超高溫瞬時(shí)滅菌 (137丈，34 s)后灌裝，樣品以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用。
待測(cè)樣品裝在一個(gè)圓柱形的玻璃測(cè)試室中。 儀器采用脈沖近紅外光源U=880 nm)兩個(gè)同步 光學(xué)探測(cè)器分別探測(cè)透過(guò)樣品的透射光和背散 光（偏離人射光135°處），采用掃描模式進(jìn)行測(cè) 量，以樣品測(cè)試室底部為坐標(biāo)的0點(diǎn)，光學(xué)探測(cè) 頭從低于樣品測(cè)試室底部的-2 mm處起沿樣品 測(cè)試室向上掃描，最大高度為55 mm,每40 (jun 高度采集一次透射光和背散射光數(shù)據(jù)。透射光和 背散射光強(qiáng)度以％表示，其含義是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品 (Latex suspension：0.3 fim-10% Silicone oil)的 光通量的百分比。對(duì)于透明體系,選取透射光的 透過(guò)率(T, %)為指標(biāo)，不透明體系則選取背散射 光的散射率(0S, %)為指標(biāo)，牛奶屬于不透明體 系，其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)為6S。掃描曲線給出了不 同掃描時(shí)間透射光和背散射光隨樣品高度的變 化關(guān)系。以樣品初始SS為對(duì)照，不同觀察時(shí)間的 BS與之的差值（BP變化率4BS)反映其體系的變 化，從而放大了樣品在測(cè)定時(shí)間內(nèi)微觀特征變化。
測(cè)試樣品的添加量為20.0 mL,樣品在樣品測(cè)試 室中所占高度約為45.0 mm。采用多次掃描模式進(jìn) 行測(cè)量,設(shè)定每個(gè)樣品的掃描時(shí)間為12 h,掃描間隔 為20 min。牛奶體系具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性的特性， 溫度越髙布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，能加速觀察其體系的不 穩(wěn)定性，因此,設(shè)定樣品室的溫度為35 1.S數(shù)據(jù)分析與處理
利用Turbiscan Lab穩(wěn)定分析儀的TLAb EXPERT 1.23軟件采集數(shù)據(jù)并用Turbiscan Easysaft軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)越 小代表體系越穩(wěn)定。
前期的研究結(jié)果表明,超高溫滅菌乳體系組 織狀態(tài)的變化分為4個(gè)變化并發(fā)生在樣品的不 同的部位,即底部沉淀層、底部澄清層、脂肪聚集 層及頂部浮油層，其中頂部浮油的速率可以反映 整個(gè)體系脂肪顆粒的上浮速率。因此，利用穩(wěn)定 分析儀所采集的數(shù)據(jù)，以時(shí)間為自變量、不同時(shí) 間背反射光的強(qiáng)度在掃描高度上隨時(shí)間的變化 為因變量，分別研究對(duì)樣品頂部的脂肪上浮速率 進(jìn)行了測(cè)定。
對(duì)照組穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)分別為 0.74,與瓜爾膠添加組0.02%、0.03%、0.04%。因此 添加瓜爾膠可以顯著地體系的穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)參數(shù), 提高體系的穩(wěn)定性，但是，樣品的穩(wěn)定性并不是 隨著瓜爾膠添加量的增加呈正相關(guān)，而是在瓜爾 膠添加量為0.03%達(dá)到最大，此后呈降低趨勢(shì)。因 此，為了降低超高溫滅菌乳體系脂肪的上浮速率， 提高其體系穩(wěn)定性，瓜爾膠的添加量選擇0.03%。
基于物理反射模型的背反射光檢測(cè)技術(shù)可 精確測(cè)定超高溫滅菌乳體系的穩(wěn)定性。由于乳脂 肪小于乳介質(zhì)的密度，不可避免存在上浮現(xiàn)象。 為抑制乳脂肪球的上浮，根據(jù)Stock’s定律，增加 體系的粘度是有效手段之一。瓜爾膠作為一種高 效的水溶性增稠劑，其添加量對(duì)粘度影響顯著。 本文發(fā)現(xiàn)瓜爾膠的添加量顯著地影響超高溫滅 菌乳脂肪球的上浮速率、體系的穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)參數(shù) 以及感官評(píng)定中的掛杯和口感指標(biāo)，瓜爾膠添加 量為0.03%時(shí)，其脂肪上浮速率可以達(dá)到最小值 0.08 mm/h,穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)亦達(dá)到最小值0.46, 感官評(píng)定指標(biāo)中的掛杯及口感指標(biāo)達(dá)到最佳值。