一、CMC在酸奶中作用的原理
沉淀是酸奶中最常见的质量问题，它主要是由酪蛋白在酸性条件大量聚集引起的。正常酸奶的PH在3.8-4.0，而酪蛋白的等电点是PH=4.6,当 酸奶在PH小于等电点时，酪蛋白主要以正电形式存在，而CMC在水溶液中以聚阴离子形式存在，加入CMC可与酪蛋白发生胶溶作用，形成一种复合结构，阻止 酪蛋白聚集。其作用与蛋白质的等电点，体系的PH，以及CMC对蛋白质的量比有关。
当PH＜等电点时CMC与蛋白质的复合结构见图。
+ + + + +
从上可知，酪蛋白与CMC通过胶溶作用形成一种复合体系。酸奶沉淀量的多少就主要取决于这种体系的稳定性。
二、CMC性能的研究
CMC在水溶液中以聚阴离子的形式存在，从上图可以看出要增加CMC与蛋白质复合体系的稳定性，1.提高CMC水溶液呈聚离子时负电分布的均匀性。 2.增加CMC水溶液呈聚阴离子时负电的量，3.增加CMC与蛋白质的量比。对此，我们主要从以下几方面探索研究：1、提高CMC取代的均匀性：
提高产品的取代均匀性，可提高CMC水溶液呈聚阴离子时负电分布的均匀性，使CMC具有更好的耐酸、稳定性能。CMC的取代均匀性有二个方面。1.在整个分子上的取代均匀
性。
2.在2，3，6，位的取代均匀性。
（1）影响整个分子上的取代均匀性主要有以下几方面因素：
①纤维素本身的影响
纤维素本身的影响主要是由于它的物理结构复杂性引起的，和其它高分子物质一样，纤维素有近程、远程和聚集态之分。其中聚集态结构直接影响醚化反应和 醚化均匀性。根据纤维素聚集态结构理论：天燃纤维素中存在由纤维素长链分子从定向紧密排列连续过渡到松散无序状态形成结晶区和无定型区，在结晶区分子间有 许多氢键，无定型区分子无序排列，除叔羟基受分子内氢链束缚外，其余羟基的可及性可视为相同，仲羟基和伯羟基受环境影响，反应选择性略有差异。可见，纤维 素结晶区是影响醚化均匀的重要因素。我们在选择纤维素时，对棉短绒的成熟度和纤维素的结晶度都有一定要求。
②生产工艺的影响：
纤维素的工业制造大都在多相系统中进行，反应物的扩散速度和反应速度影响醚化均匀性，扩散速度大于反应速度时，醚化均匀，反之则反。通常醚化反应速 度比醚化剂扩散速度大，减缓反应速度或增加扩散速度均有利于醚化均匀。此外，防止醚化反应过程的局部过热也是提高产品取代均匀性的重要要因素。
（2）以2，3，6位上的取代均匀性
对于2，3，6位上的取代均匀性的CMC在酸奶饮料的应用，日文专利JP5-161450有以下论述：
|
编 号 物 性 |
实 施 例 |
比 较 例 |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||
|
取代 基的 分布 |
DS 2 |
43．13 |
41.04 |
41.94 |
47.34 |
47.17 |
44.89 |
|
DS 3 |
20.41 |
21.66 |
21.55 |
14.73 |
16.39 |
18.26 |
|
|
DS 6 |
36.46 |
37.30 |
36.52 |
37.93 |
36.44 |
36.86 |
|
|
标 准 偏 差 |
11.68 |
10.28 |
10.56 |
16. |
15.62 |
13.66 |
|
|
稳定性 |
一周前 |
+ |
+ |
+ |
－ |
－ |
± |
|
二周后 |
+ |
+ |
+ |
－ |
－ |
－ |
|
注：+：沉淀少，上层液不分离，稳定性好。±沉淀较少，上层液基本不分离，稳定性较良好。－：有沉淀，上层液分离，稳定性不好。
显然在2，3，6位上分布均匀的CMC对酸奶的稳定性更好些。
2、提高CMC的取代度：
提高CMC 取代度有利于增加CMC上负电的量，使得CMC与蛋白质复合体系的稳定性能提高。同时取代度越高意味其中的未取代单元相对减少，醚化也越均匀。
试验结果1：
|
酸奶试验 样品型号 |
沉淀量(即时) ml/10ml |
耐热性沉淀量ml/10ml |
显 微 镜 下 检 测 |
|||
| 短期 | 长期 | |||||
|
1#（加量0.35%） |
0.05 | 0.08 | 0.18 | 蛋白质颗粒大小较均匀，有少量大颗粒，但有部分颗粒聚集在一起，移动速度较快。 | ||
| 2#（加量0.35%） | 0.04 | 0.06 | 0.14 | 蛋白质颗粒大小均匀，有少量大颗粒，也有少部分颗粒聚集在一起，移动速度较一般。 | ||
| 3#（加量0.35%） | 0.03 | 0.05 | 0.10 | 蛋白质颗粒大小均匀，有极少量大颗粒，基本无颗粒聚集在一起，移动速度较慢。 | ||
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项 目 样品号 |
取代度 | 粘度mpa.s | 氯化物% | 水分% | PH | 酸粘 |
| 1# | 0.96 | 1030 | 1.55 | 5.60 | 7.05 | 83 |
| 2# | 0.95 | 980 | 1.89 | 4.85 | 7.13 | 92 |
| 3# | 1.06 | 1050 | 1.76 | 4.60 | 6.98 | 90 |
3、CMC与蛋白质的量比。
在保证酸奶的口感的情况下，增加CMC与蛋白质的量比，可增加CMC与酪蛋白复合体系的稳定性，减缓蛋白质颗粒移动的速度，防止蛋白质的聚集，从而提高酸奶的稳定性、耐热性。
试验结果2：
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酸奶试验 样品型号 |
沉淀量(即时) ml/10ml |
耐热性沉淀量ml/10ml |
显 微 镜 下 检 测 |
|||
| 短期 | 长期 | |||||
|
1#（加量0.35%） |
0.05 | 0.08 | 0.18 | 蛋白质颗粒大小较均匀，有少量大颗粒，但有部分颗粒聚集在一起，移动速度较快。 | ||
| 2#（加量0.35%） | 0。.03 | 0.04 | 0.08 | 蛋白质颗粒大小均匀，基本无大颗粒，无颗粒聚集在一起，移动速度慢。 | ||
| 3#（加量0.35%） | 0.02 | 0.03 | 0.06 | 蛋白质颗粒大小均匀，有极少量大颗粒，颗粒不聚集在，移动速度很慢。 | ||
结论：
1、酸奶的沉淀是由蛋白质聚集引起的，CMC的作用是通过与蛋白质形成复合体系，阻止蛋白质颗粒的移动。
2、提高CMC的取代均匀性、取代度和增加CMC对蛋白质的量比可改善酸奶的稳定性。
