植物蛋白较差的凝胶特性及相分离现象限制了植物基酸奶产品的发展。本研究评估了阴离子胶体在核桃酸奶生产中的应用效果，结果表明海藻酸钠(SA)或黄原胶(XG)可显著提升核桃酸奶的整体品质。在低浓度(0.5–0.6%，w/v)条件下添加SA或XG可有效促进发酵进程，并使核桃酸奶中总酚含量分别提升至对照组的1.47倍和1.23倍，同时持水性(WHC)提升约3倍。两种胶均能改善酸奶的质构与流变学特性，尤其显著提升了硬度与咀嚼性。感官评价证实，含0.5–0.6% SA或XG的酸奶获得了更高的综合感官评分。值得注意的是，SA可促进核桃酸奶形成致密的网状结构，而XG则有助于优化酸奶的发酵过程。
研究背景与意义
传统动物乳酸奶因畜牧业扩张带来的环境与动物福利问题，促使消费者与研究者将目光转向植物基酸奶替代品。相较于动物乳酸奶，植物基酸奶不含胆固醇与乳过敏原，且富含膳食纤维、矿物质及生物活性成分，契合现代消费者对健康食品的需求，市场预测其复合年均增长率将在未来两年内超过18%。当前研究多集中于大豆酸奶，但其豆腥味与抗营养因子限制了市场推广。核桃作为我国产量居世界首位的坚果，其果仁富含优质油脂、蛋白质及多酚等功能成分，蛋白质氨基酸组成均衡且符合FAO成人推荐标准，且具有改善脑功能、抗氧化等健康益处，开发核桃基酸奶具备良好的市场基础。然而，核桃的高油含量与蛋白质凝胶性能差导致发酵与贮藏过程中易出现相分离与非连续凝胶结构，这是坚果基酸奶的共性问题。大分子胶作为增稠剂是改善该问题的简便途径，其中阴离子胶体因可与带正电的蛋白质分子发生静电相互作用，在传统动物乳酸奶中应用广泛，而核桃蛋白等电点约为4.8，与酪蛋白接近，因此研究人员假设阴离子胶体的引入同样可促进核桃蛋白凝胶形成，但目前水胶体在核桃基酸奶体系中的应用研究仍较匮乏。为此，研究人员系统探究了黄原胶(XG)与海藻酸钠(SA)对核桃基酸奶凝胶网络的稳定效应，旨在为高品质植物基酸奶的开发提供理论与技术支撑，相关成果发表于《Food Chemistry: X》。
主要关键技术方法
研究人员选用新疆阿克苏产核桃为原料，采用双菌株发酵剂(嗜热链球菌 Streptococcus thermophilus 与德氏乳杆菌保加利亚亚种 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)开展发酵实验。首先通过单因素筛选试验评估低甲氧基果胶、明胶、低酰基结冷胶、海藻酸钠、黄原胶、κ-卡拉胶、魔芋葡甘聚糖共7种食品常用阴离子胶体对核桃酸奶品质的影响，筛选出效果最优的SA与XG进行后续浓度梯度(0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%，w/v)试验。研究中采用pH计与电位滴定法测定pH值与可滴定酸度(TA)，离心法测定持水性(WHC)，DPPH与ABTS自由基清除实验评价抗氧化能力，福林-酚法测定总酚含量(TPC)。质构特性采用质构仪测定硬度、咀嚼性等指标，流变学特性通过旋转流变仪分析表观黏度、储能模量(G′)与损耗模量(G″)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子间官能团变化，通过序贯化学溶解法解析离子键、氢键与疏水相互作用对凝胶网络的贡献，扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构，并由经过培训的评价小组按20分制进行感官评价。
研究结果
3.1 胶体筛选
视觉外观、pH、WHC与感官评价结果显示，相较于对照组，所有添加胶体的样品pH均有所下降，其中SA与XG组最终pH稳定在4.2–4.3，处于发酵乳制品适宜范围。κ-卡拉胶、SA、低酰基结冷胶与XG均可显著提升WHC，SA与XG组酸奶感官评分显著高于对照组，因此被选作后续研究对象。
3.2 XG与SA对核桃酸奶pH与TA的影响
SA组最终pH显著高于对照组，0.4% SA组pH最低且TA最高，0.5–0.6% SA组TA仍显著高于对照组且pH处于商业凝固型酸奶适宜范围(3.9–4.6)，表明低浓度SA未显著抑制发酵乳酸菌活性。0.4–0.6%低剂量XG组最终pH显著低于对照组且TA升高，0.5% XG组TA达最高值49.77°T。
3.3 XG与SA对核桃酸奶WHC的影响
对照组WHC仅为30.52%，0.4% SA与XG组分别提升至80.32%与54.89%；0.5%时两组WHC分别达97.20%与96.68%，为对照组的3.18倍与3.17倍。该提升归因于多糖与蛋白质的强结合亲和力促进了紧密蛋白-多糖复合物的形成，进而构建了连续三维网络以抑制水分迁移。浓度增至0.6–0.8%时WHC无显著上升，表明此时凝胶网络已接近饱和。
3.4 XG与SA对核桃酸奶抗氧化活性的影响
对照组已表现出优异的抗氧化活性(DPPH清除率90.58%，ABTS清除率82.00%)，源于核桃固有抗氧化剂与发酵代谢产物的协同作用。XG的添加显著提升了DPPH清除能力，而SA组DPPH清除能力随浓度升高呈下降趋势，与pH及TA结果一致。两种胶均改善了ABTS自由基清除能力，0.4%与0.5%浓度组增强效果最显著。
3.5 XG与SA对核桃酸奶总酚含量(TPC)的影响
胶体的添加显著提高了TPC，0.5%时XG组与SA组TPC分别达10.54 mg GAE/g与8.86 mg GAE/g，为对照组的1.47倍与1.23倍。该提升可能源于致密凝胶网络通过氢键包裹并稳定多酚，减少其氧化降解。TPC随浓度升高呈先升后降趋势，高浓度下可能因过度致密的网络物理截留多酚，导致提取率下降，同等浓度下XG组TPC略高于SA组，与SA组更致密的凝胶结构有关。
3.6 XG与SA对核桃酸奶质构的影响
对照组因相分离无法测定质构。XG组破裂强度随浓度升高逐渐增大，0.8%时达510.47 g；SA组破裂强度则逐渐降低。同等浓度下SA组破裂距离大于XG组，表明其更能提升酸奶的凝聚性。两组硬度均随浓度升高而增加，0.4–0.7%范围内XG组硬度高于SA组，可能与SA分子结构中糖醛酸组分使其凝胶网络更具柔韧性有关。过高硬度或过低破裂强度均会降低消费者接受度。
3.7 XG与SA对核桃酸奶流变特性的影响
所有样品均表现出剪切稀化行为，为假塑性流体。对照组表观黏度最低，添加SA或XG可有效提高黏度。0.4%添加时低剪切速率下黏度最高，0.6–0.8%浓度下表观黏度趋于平稳。频率扫描显示所有样品储能模量(G′)均高于损耗模量(G″)，表明形成以弹性为主的凝胶结构。0.5% XG与0.4% SA组G′与G″最高，表明该浓度下形成最强致密的凝胶网络；0.8%浓度组G′与G″最低，提示过量添加可能导致结构过载或抑制，使弹性不足。
3.8 核桃酸奶的FTIR分析
FTIR光谱显示，添加XG或SA后样品特征吸收轮廓相似，表明二者主要通过非共价力与核桃蛋白相互作用，未形成新的共价键或引起凝胶网络显著构象变化。3400 cm-1附近吸收带发生轻微位移，提示多糖与蛋白间氢键相互作用增强；2930 cm-1附近吸收峰强度随胶浓度升高而增加，源于多糖引入的额外C-H基团；酰胺I带发生红移(由1654 cm-1分别移至1644 cm-1与1643 cm-1)，与分子间作用力增强及凝胶结构强化相关。
3.9 胶体与核桃酸奶的分子间作用力分析
疏水相互作用是所有作用力中强度最高的，是凝胶网络形成的主导驱动力，其强度随SA与XG浓度升高而增加，0.8%时分别达18.70 mg/g与15.50 mg/g。SA组疏水作用力更高但凝胶机械强度更低，XG组疏水作用力较低却形成更刚性的三维网络。此外，SA组形成更多氢键，XG组离子键含量更高，与二者分子结构差异直接相关。
3.10 XG-WY与SA-WY核桃酸奶的SEM分析
对照组表面粗糙松散，孔隙大小不均且无连贯网络，毛细管持水能力弱。SA组在0.4–0.6%浓度下形成高度互联、孔隙致密均匀的网络，显著降低孔径并提升WHC；浓度增至0.7–0.8%时网络过度致密，孔隙几乎消失，虽未降低持水能力但硬度和咀嚼性过高导致质构变差。XG组在高浓度(0.7–0.8%)下孔径增大、结构异质性增加，网络均匀性与连续性下降。同等浓度下SA组网络比XG组更致密，平均孔径更小、分布更窄，与SA更强的疏水相互作用及“egg-box”组装模式有关。
3.11 XG-WY与SA-WY核桃酸奶的感官分析
对照组感官评分最低(60.30分)，添加XG或SA后评分显著升高。0.4%、0.5%、0.6% XG组评分分别为77.10、78.60、78.30分；对应SA组为79.20、81.60、85.30分，同等浓度下XG组略低于SA组，与其赋予的高弹性与硬度导致的过硬质地有关。浓度超过0.6%后感官评分无显著提升，过高浓度下SA组质地硬而脆，XG组过硬且有嚼劲，均未进一步提升消费者接受度。综合考虑成本与添加剂用量，推荐0.5–0.6%为SA与XG的最优添加浓度。
讨论与结论
本研究系统阐明了SA与XG对核桃基酸奶品质的提升机制：二者均可通过增强分子间相互作用(疏水相互作用、氢键、离子键)构建稳定的三维凝胶网络，从而显著改善持水性、质构、流变特性、抗氧化活性与感官品质。其中SA更倾向于促进致密网络结构的形成，而XG则在优化发酵进程方面表现更优。二者的功能特性具有互补性，未来可进一步探究其复配使用的协同效应。该研究为植物基酸奶的配方设计与品质调控提供了重要的理论依据与技术参考，对推动核桃深加工与植物基食品产业发展具有重要意义。
