濃縮杏仁乳制備及其穩(wěn)定性技術(shù)研究

李 通，柳 珊，劉 賀，郭順堂

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083)

杏仁為薔薇科李屬植物杏或山杏的種子，含豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、胡蘿卜素、B族維生素、維生素C、維生素P以及鈣、磷、鐵、硒等營養(yǎng)成分，其蛋白質(zhì)含量24%～27%［1］。杏仁提取油脂后獲得的杏仁粕含有42.92%的蛋白、14.54%的脂肪、14.05%的粗纖維［2］，是良好的食用蛋白資源。近年來，以杏仁乳及乳粉等開發(fā)的產(chǎn)品不斷增多，何余堂［3］等以扁杏仁和牛乳為主要原料研制了一種保健乳飲料;張偉等［4］對山藥杏仁乳飲料的制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化;牟朝麗［5］將冷榨法榨取杏仁油后的杏仁粕與菠蘿汁復(fù)合，研制出了杏仁粕菠蘿復(fù)合蛋白飲料。這些研究提高了杏仁的利用率，增加了杏仁的附加值，但總體上看研究還不夠深入。

脫脂杏仁乳是以水為分散介質(zhì)的杏仁蛋白等可溶性成分的提取物，以蛋白質(zhì)、脂肪為主要分散相形成的膠體體系。但是，在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，杏仁乳在放置過程中易產(chǎn)生分層，濃縮過程中濃度上升過快且易產(chǎn)生凝膠化，杏仁乳的濃縮倍率低，限制了后續(xù)噴霧干燥等操作，降低了生產(chǎn)效率。因此，如何提高濃縮杏仁乳的倍率、改善其流動性是一個(gè)重要的關(guān)鍵技術(shù)問題。

本研究以脫脂杏仁粕為原料制備濃縮杏仁乳，考察了不同料液比對原料轉(zhuǎn)化率、蛋白得率、可溶性蛋白含量和黏度的影響，分析了熱處理溫度、乳化劑的添加和均質(zhì)工藝對濃縮杏仁乳穩(wěn)定性的影響，確定了濃縮杏仁乳的制備工藝，為杏仁粉生產(chǎn)及杏仁乳在糖豆、護(hù)膚品等應(yīng)用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

杏仁粕 由北京白草畔帥旭天然植物油壓榨有限公司提供;考馬斯亮藍(lán)G250 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙醇，分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;85%正磷酸 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;消泡劑，食品級 美晨集團(tuán)股份有限公司。

紫外－可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司;九陽豆?jié){機(jī) 山東九陽小家電有限公司;高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司;離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;千分之一電子天平 ND，JAPAN;水浴恒溫磁力攪拌器 金壇市華峰儀器公司;粒度分布儀 美國貝克曼－庫爾特公司;流變儀 美國博勒飛公司;磁力攪拌器 上海雷磁新涇儀器有限公司;電磁爐 南海市富士寶家用電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 杏仁乳的制備 將杏仁粕和蒸餾水(冷水工藝取常溫的蒸餾水，熱水工藝取80℃的蒸餾水)分別按料液比(g/g)1∶18、1∶12、1∶9、1∶7、1∶5 混合后，用九陽豆?jié){機(jī)間歇性打漿2min，打漿得到的糊狀液經(jīng)紗布過濾除渣后，即得杏仁乳。

1.2.2 杏仁乳總固形物含量的測定 在培養(yǎng)皿中放入少量石英砂后，置于鼓風(fēng)干燥箱中105℃下烘干，加蓋，于干燥器中冷卻至室溫，稱重，記為G0。取杏仁乳5mL左右置于干燥稱重后的培養(yǎng)皿中，稱得樣品、培養(yǎng)皿與石英砂的總質(zhì)量G1，再放入105℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干4h，加蓋，立刻置于干燥器中冷卻至室溫，取出稱重，再按以上方法進(jìn)行重烘，每隔30min取出冷卻稱重一次，烘至前后兩次重量差不超過0.005g為止，得烘干后樣品、石英砂與培養(yǎng)皿的總質(zhì)量G2。

1.2.3 原料轉(zhuǎn)化率的測定 準(zhǔn)確記錄利用一定質(zhì)量(M0)的杏仁粕所制備的杏仁乳質(zhì)量M1，并測定每個(gè)樣品的總固形物含量W。轉(zhuǎn)化率X計(jì)算公式如下:

1.2.4 杏仁乳可溶性蛋白含量的測定 采用考馬斯亮藍(lán)G250法測定可溶性蛋白含量，具體方法如下:

考馬斯亮藍(lán)G250試劑的配制:稱取100mg考馬斯亮藍(lán)G－250溶于50mL 90%乙醇中，加入85%正磷酸100mL，加蒸餾水至1000mL，攪拌8h后過濾。

蛋白標(biāo)準(zhǔn)液的制備:稱取100mg牛血清蛋白，溶于100g蒸餾水中，制成0.10%的貯備液，然后分別配制成0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的蛋白標(biāo)準(zhǔn)液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:準(zhǔn)確稱取 0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)液0.1mL，放入10mL的刻度試管中，加入5.0mL考馬斯亮藍(lán)G－250試劑，將溶液混勻，2min后以蒸餾水為空白對照，在595nm處測定消光值。

樣品可溶性蛋白含量的測定:取杏仁乳樣品10mL，于4000r/min條件下離心10min，去除上層脂肪層，重復(fù)離心一次，取上清液2mL，加水定容至100mL，即得樣品液。準(zhǔn)確吸取樣品液0.1mL測定其消光值(操作同標(biāo)準(zhǔn)液)，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線可查樣品液可溶性蛋白含量，進(jìn)而得到樣品可溶性蛋白的含量。

1.2.5 杏仁乳總蛋白含量的測定 本研究中杏仁乳的總蛋白含量是通過其可溶性蛋白含量來估算的。由盛小娜等［6］文獻(xiàn)知，杏仁蛋白的等電點(diǎn)為4.5，而在pH為9～12時(shí)蛋白的溶解度為80%(即可溶性蛋白含量/總蛋白含量=80%)，故在此條件下測定的可溶性蛋白含量來計(jì)算其總蛋白含量(即總蛋白含量=可溶性蛋白含量/80%=可溶性蛋白含量×1.25)。具體操作方法為:取杏仁乳20mL，在40℃水浴鍋中攪拌加熱30min，用1mol/L NaOH滴定并保持pH在10.0左右，然后4000r/min條件下離心30min，去除上層脂肪及下層沉淀，重復(fù)離心10min，將上清液稀釋50倍，用1.2.4的考馬斯亮藍(lán)G250法測定可溶性蛋白含量。總蛋白含量計(jì)算公式為:總蛋白含量=1.25×可溶性蛋白含量。

1.2.6 杏仁乳蛋白得率的測定 分別測定每個(gè)樣品的總固形物含量及總蛋白含量，計(jì)算杏仁乳蛋白得率，公式為:

1.2.7 杏仁乳黏度的測定 采用BROOKFIELD RS+流變儀測定每個(gè)樣品的黏度值。采用變剪切模式記錄樣品的動態(tài)流變過程，剪切速率的設(shè)定范圍為0～5000s－1，測定時(shí)間 300s，每隔 2s 記錄黏度值(共150個(gè)點(diǎn))。黏度單位為mPa·s。

1.2.8 杏仁乳蛋白粒子粒徑分布的測定 采用LSTM230粒度分布儀來分析樣品的粒徑分布。樣品臺采用濕法小樣品臺，粒徑測量范圍0.04～2000μm。把樣品加入樣品臺后，當(dāng)模糊度穩(wěn)定在40%～50%時(shí)開始測定。以水為溶劑，折射率為1.333;蛋白粒子折射率采用1.570。采用Beckman Coulter LS Version 3.29分析軟件計(jì)算不同粒徑蛋白粒子的體積百分比。

1.2.9 均質(zhì)條件對杏仁乳穩(wěn)定性的影響 將杏仁乳預(yù)熱到 25、50、60、70、80℃，于 0、15、20、25MPa 的條件下均質(zhì)，然后測定其黏度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用OriginPro 8.0 SR3及EXCEL2003對杏仁乳的轉(zhuǎn)化率、總固形物含量，可溶性蛋白含量、黏度進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 杏仁乳磨漿工藝參數(shù)的確定

2.1.1 不同磨漿工藝對轉(zhuǎn)化率的影響 采用不同磨漿工藝制備的杏仁乳的原料轉(zhuǎn)化率見圖1。由圖可看出，熱水制漿工藝的轉(zhuǎn)化率稍高于冷水制漿工藝，且隨著料液比增加，轉(zhuǎn)化率總體上呈現(xiàn)降低趨勢，說明熱水有利于杏仁成分的溶出，且較低的料液比有利于提高原料的利用率;當(dāng)料液比1∶18時(shí)，杏仁粕成分轉(zhuǎn)化率最高，但此時(shí)杏仁乳的固形物含量過低，后續(xù)濃縮工藝勢必耗能增加;當(dāng)料液比1∶9時(shí)，杏仁粕成分轉(zhuǎn)化率與料液比1∶12時(shí)的轉(zhuǎn)化率相近，且此時(shí)采用冷水和熱水制漿得到的轉(zhuǎn)化率也相近。

圖1 不同磨漿工藝對轉(zhuǎn)化率的影響Fig.1 The effect of different pulping process on conversion rate

2.1.2 不同磨漿工藝對杏仁乳蛋白得率的影響 杏仁乳是一種植物蛋白水提取物，蛋白在其固形物中所占比例也是原料提取的重要參考指標(biāo)。從圖2中可看出，熱水工藝制備的杏仁乳蛋白得率總體上高于冷水工藝制備的杏仁乳。趙聲蘭等［7］研究發(fā)現(xiàn)，打漿溫度低于80℃時(shí)，核桃蛋白的溶出率隨打漿溫度的升高而升高，這是由于打漿溫度升高有利于蛋白質(zhì)分子和水分子的運(yùn)動，且蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)伸展有利于與水分子的相互作用;打漿溫度高于80℃時(shí)，溶出率隨打漿溫度升高而降低，這時(shí)蛋白質(zhì)變性、溶解性降低、溶出率下降。冷水和熱水制漿均以料液比為1∶9時(shí)制備的杏仁乳蛋白得率最高，且在此料液比下冷、熱水制漿的蛋白得率相近。

圖2 不同磨漿工藝對蛋白得率的影響Fig.2 The effect of different pulping process on protein yield

2.1.3 不同磨漿工藝對杏仁乳黏度的影響 乳液黏度越低，越利于后續(xù)濃縮工藝進(jìn)行。對不同磨漿工藝制備的杏仁乳黏度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3。隨著料液比增加，制備的杏仁乳黏度也隨之增大，且熱水工藝制備的杏仁乳黏度高于冷水工藝制備的杏仁乳黏度。

綜合以上不同磨漿工藝對轉(zhuǎn)化率、蛋白得率和黏度的影響來看，熱水制漿的杏仁粕原料轉(zhuǎn)化率和杏仁乳蛋白得率稍高于冷水制漿，但熱水制漿的杏仁乳黏度高于冷水制漿，同時(shí)，水溫較高可能會造成營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)損失;當(dāng)料液比1∶9時(shí)，轉(zhuǎn)化率、蛋白得率和固形物含量均較高，杏仁乳黏度適中，且采用冷水和熱水制漿得到的轉(zhuǎn)化率、蛋白得率相近。因此，確定以冷水工藝、料液比1∶9制備杏仁乳。

圖3 不同磨漿工藝對杏仁乳黏度的影響Fig.3 The effect of different pulping process on the viscosity of almond milk

2.2 熱處理溫度對杏仁乳穩(wěn)定性的影響

在熱處理過程中，蛋白質(zhì)的膠體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)一旦被破壞，就會破壞蛋白膠體的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)蛋白質(zhì)分離凝聚現(xiàn)象。圖4為熱處理溫度對杏仁乳黏度的影響。

圖4 不同熱處理溫度對杏仁乳黏度的影響Fig.4 The effect of different heating temperature on the viscosity of almond milk

從圖4可看出，杏仁乳的黏度隨熱處理溫度的增加而增加;當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，杏仁乳黏度變化不大;當(dāng)溫度超過70℃后，由于杏仁蛋白質(zhì)的變性聚集，乳液黏度增加明顯，在90℃達(dá)到最高，是未熱處理杏仁乳黏度的3倍多。

不同熱處理溫度下杏仁乳蛋白粒子的粒徑分布如圖5。未加熱的脫脂杏仁乳蛋白粒子粒徑主要分布在2～10μm，這些蛋白粒子可能主要為磨漿過程中形成的蛋白質(zhì)體碎片。而經(jīng)過50、60、70℃處理的杏仁乳蛋白粒子粒徑分布基本與未處理的杏仁乳粒徑分布一致。經(jīng)過80、90、100℃加熱處理后的杏仁乳，蛋白粒子粒徑有所增大，經(jīng)80、90℃處理蛋白粒子粒徑主要分布在10～100μm，而經(jīng)100℃加熱處理后的杏仁乳中蛋白粒子的平均粒徑超過100μm。這說明蛋白體在熱的作用下開始發(fā)生解離和伸展，超過90℃后蛋白粒子很可能產(chǎn)生聚集而使粒徑進(jìn)一步增大。韓麗華等［8］研究大豆蛋白表明，經(jīng)過熱處理后蛋白發(fā)生了聚集和解離，隨著熱處理程度加劇，形成的聚集體再進(jìn)一步聚集生成更大的聚集體。王金梅等［9］對大豆蛋白的研究也有相似的結(jié)果:熱處理蛋白的粒徑高于天然蛋白，且更高溫度的熱處理導(dǎo)致蛋白粒徑進(jìn)一步增加，表明較高溫度處理利于大尺度聚集體的形成。蛋白粒子發(fā)生聚集，黏度就會增大，后續(xù)濃縮過程中組織不均勻，容易凝集成團(tuán)，且流動性差。結(jié)合圖4和圖5的分析，從而確定后續(xù)濃縮單元操作的溫度應(yīng)小于70℃。

圖5 不同熱處理溫度下杏仁乳蛋白粒子的粒徑分布Fig.5 The size distribution of protein particles under different heating temperature

2.3 均質(zhì)對杏仁乳穩(wěn)定性的影響

均質(zhì)可以通過空穴和剪切效應(yīng)將乳濁液中的粒子破碎成微小的粒子［10］，從而顯著提高乳濁液的穩(wěn)定性［11］。由于乳液中顆粒減小會導(dǎo)致乳液黏度下降，故以杏仁乳均質(zhì)后的黏度為指標(biāo)確定最優(yōu)的均質(zhì)條件。

杏仁乳經(jīng)過均質(zhì)后，可觀察到色澤變得更加乳白、均一，不易分層，表觀穩(wěn)定性更好。從圖6可看出，均質(zhì)操作可明顯降低杏仁乳的黏度;在一定均質(zhì)溫度下，隨著均質(zhì)壓力增加，杏仁乳黏度呈下降趨勢，但是當(dāng)均質(zhì)壓力超過20MPa后，其黏度變化不大;在一定均質(zhì)壓力下，均質(zhì)溫度為50、60℃時(shí)，所得的杏仁乳黏度較低且相差不大，均質(zhì)溫度較高時(shí)杏仁乳黏度較高。因此，均質(zhì)溫度可取50或60℃，均質(zhì)壓力為20MPa即可。

圖6 均質(zhì)條件對杏仁乳黏度的影響Fig.6 The effect of homogeneity conditions on the viscosity of almond milk

3 結(jié)論

3.1 不同磨漿工藝比較表明，雖然熱水制漿的杏仁粕成分轉(zhuǎn)化率和杏仁乳蛋白得率稍高于冷水制漿，但熱水制漿的杏仁乳黏度高于冷水制漿，同時(shí)，水溫較高可能造成營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的損失;當(dāng)料液比1∶9時(shí)，轉(zhuǎn)化率、固形物含量和可溶性蛋白含量均較高，黏度適中，且采用冷水和熱水制漿得到的轉(zhuǎn)化率相近。綜合考慮，確定制漿工藝參數(shù)為:冷水制漿，料液比 1∶9。

3.2 杏仁乳經(jīng)過熱處理后，黏度和蛋白粒子粒徑有增大趨勢。當(dāng)熱處理溫度低于70℃時(shí)，杏仁乳黏度和蛋白粒子粒徑分布與未經(jīng)熱處理的杏仁乳相比差別不大，容易保持穩(wěn)定性。因此，杏仁乳后續(xù)濃縮工藝的溫度不宜超過70℃。

3.3 均質(zhì)操作可提高杏仁乳的穩(wěn)定性。結(jié)合對杏仁乳黏度影響的考察，確定均質(zhì)溫度50～60℃，均質(zhì)壓力20MPa。

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