復(fù)合谷物蛋白飲料配方工藝的研究

林小琴，楊帆仔，鐘彬林，蔡福帶（惠爾康集團(tuán)有限公司，福建廈門361004）

復(fù)合谷物蛋白飲料配方工藝的研究

林小琴，楊帆仔，鐘彬林，蔡福帶
（惠爾康集團(tuán)有限公司，福建廈門361004）

摘要：以復(fù)配谷物預(yù)制粉為主要原料，研究了復(fù)合谷物蛋白飲料的配方工藝參數(shù)，確定了最佳的配方工藝參數(shù)為：采用10%復(fù)配谷物預(yù)制粉和6%白砂糖進(jìn)行調(diào)配；復(fù)合乳化劑和穩(wěn)定劑的配比是：蔗糖脂肪酸酯0.03%、蒸餾單硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纖維素0.15%、黃原膠0.02%；并且采用50℃、35MPa二次均質(zhì)條件。制得的產(chǎn)品口感清爽細(xì)膩、風(fēng)味獨特且穩(wěn)定性良好。

關(guān)鍵詞：復(fù)配谷物預(yù)制粉；飲料；配方工藝；穩(wěn)定性

近年來以谷物雜糧為原料開發(fā)的谷物飲料將是未來飲料市場的發(fā)展方向[1]。目前谷物飲料發(fā)展較快，無論從質(zhì)量和數(shù)量都有一個明顯的提高。但也存在不足，谷物飲料行業(yè)相對其它飲料行業(yè)規(guī)模較小，另外，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，高品質(zhì)的產(chǎn)品相對較少[2]。谷物飲料目前大部分都是濃漿型，口感風(fēng)味有些人難以接受，且不能完全達(dá)到解渴的作用；谷物原料也因產(chǎn)地、季節(jié)的不同，造成產(chǎn)品營養(yǎng)和感官品質(zhì)不同；同時谷物飲料的生理活性組分以及生物有效性均未達(dá)到有效合理的開發(fā)利用。

針對上述問題，本公司通過谷物和堅果復(fù)配，采用液化酶解、糖化酶解以及微波干燥等技術(shù)自主研制出蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素等含量與奶粉極為相似的復(fù)配谷物預(yù)制粉。旨在為谷物雜糧復(fù)配和新制備技術(shù)方面提供一定的理論參考，解決谷物原料均一性問題，充分利用谷物雜糧的有效營養(yǎng)物質(zhì)。

復(fù)合谷物蛋白飲料是以復(fù)配谷物預(yù)制粉為主要原料，加入白砂糖、緩沖鹽（碳酸氫鈉、三聚磷酸鈉）、乳化劑、穩(wěn)定劑、食用香精，經(jīng)磨漿、均質(zhì)、調(diào)配、超高溫瞬時滅菌、無菌包裝制成的具有相應(yīng)風(fēng)味的飲料，其口感清爽，谷物蛋白含量較高，營養(yǎng)豐富均衡，能與牛奶相媲美。

本研究以復(fù)配谷物預(yù)制粉為原料，通過對比復(fù)配谷物預(yù)制粉、白砂糖添加量、乳化劑和穩(wěn)定劑配比以及對均質(zhì)工藝條件的確定，研究了復(fù)合谷物蛋白飲料的配方工藝條件，旨在為復(fù)配谷物預(yù)制粉的工業(yè)化推廣應(yīng)用提供一定的理論參考和技術(shù)參數(shù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

復(fù)配谷物預(yù)制粉：惠爾康集團(tuán)有限公司自制；蔗糖脂肪酸酯、蒸餾單硬脂酸甘油酯、微晶纖維素、黃原膠：均為食用級分析純。

電子天平：上海雷韻試驗儀器制造有限公司；FA25高速剪切機(jī)：弗魯克FLUKO；JMS-50膠體磨：溫州長宏輕工機(jī)械有限公司；APV15MR-8TA高壓均質(zhì)機(jī)：德國 APV；Arm field-FT74X UHT殺菌設(shè)備：英國Armfield；TDL-5-A離心機(jī)上海醫(yī)療器械有限公司。

1.2方法

1.2.1工藝流程

復(fù)配谷物預(yù)制粉→加水膠磨→均質(zhì)→調(diào)配（添加乳化劑和穩(wěn)定劑、白糖、緩沖鹽、食用香精）→均質(zhì)→UHT殺菌→灌裝→封口→成品。

1.2.2工藝要點

1.2.2.1復(fù)配谷物預(yù)制粉原料制備

將谷物和堅果按一定比例復(fù)配，然后通過液化酶解、糖化酶解以及微波干燥制得粉末狀物質(zhì)，其蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素等含量與奶粉極為相似。其中，谷物占配料量大于70%（不包括水），包括大米、小米、小麥、大麥、燕麥、玉米、大豆、豌豆、蕓豆、芝麻，堅果包括核桃、松仁、榛子。

1.2.2.2磨漿、均質(zhì)

稱取一定量的復(fù)配谷物預(yù)制粉倒入膠體磨循環(huán)2 min，整個磨漿過程中，固形物與水的質(zhì)量比約為1∶8，磨好的漿液細(xì)膩、顆粒均勻。將磨好的漿液倒入高壓均質(zhì)機(jī)中經(jīng)25MPa均質(zhì)1次，使料液顆粒細(xì)微化。

1.2.2.3調(diào)配

要想得到最佳的口感和風(fēng)味，需研究復(fù)配谷物預(yù)制粉濃度、白砂糖添加量，同時為保證復(fù)合谷物蛋白飲料在后續(xù)加工中的穩(wěn)定性，需將選定的乳化劑和穩(wěn)定劑按一定的配比添加至料液中，通過觀察測定其穩(wěn)定性，確定最佳的組合和用量。

1.2.2.4均質(zhì)

對于含蛋白質(zhì)、含油脂的飲料，均質(zhì)有利于改善口感、提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，是很重要的工序[3]。采用不同的均質(zhì)溫度、壓力和次數(shù)處理并觀察試驗結(jié)果，以確定最佳均質(zhì)條件。

1.2.2.5UHT殺菌、灌裝

通過137℃、15 sUHT殺菌設(shè)備，在無菌操作臺上灌裝，封蓋后即得成品。

1.3分析和測定方法

1.3.1沉淀率的測定

在調(diào)配好的復(fù)合谷物蛋白飲料中，添加不同的穩(wěn)定劑，在有刻度的離心管中，準(zhǔn)確加入配制好的復(fù)合谷物蛋白飲料10mL，然后在3 500 r/min離心速度下離心15min，除去上部溶液，準(zhǔn)確稱取沉淀物重量，計算沉淀率[4]。

計算公式如下：

1.3.2綜合得分加權(quán)方法

對復(fù)合谷物蛋白飲料進(jìn)行隨機(jī)編號，并分裝到一次性紙杯中，請食品專業(yè)有多年谷物飲料品嘗經(jīng)驗的評價員10名，單獨對編號復(fù)合谷物蛋白飲料按表1進(jìn)行感官評價，最后得分為各評分的算術(shù)平均值，根據(jù)QB/T 4221-2011《谷物類飲料》對復(fù)合谷物蛋白飲料進(jìn)行感官評價，并做修改。然后測定復(fù)合谷物蛋白飲料沉淀率，以沉淀率及感官評分為指標(biāo)綜合評價，優(yōu)選最佳配方。

綜合得分=（最小沉淀率/沉淀率）×30+（感官評分/最大感官評分）×70[5]

表1　感官評分表Table1　The sensory scores

1.3.3指標(biāo)的測定

分別對復(fù)合谷物蛋白飲料蛋白質(zhì)（參照GB 5009.5-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》）、脂肪（參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》）、可溶性固形物（20℃折光計）（參照GB/T 12143-2008《飲料通用分析方法》）進(jìn)行測定。

同時為了解復(fù)合谷物蛋白飲料的安全性，參考相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)，分別對飲料中的菌落總數(shù)（參照GB 4789.2-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》）、大腸菌群（參照GB 4789.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》）、霉菌和酵母菌（參照GB 4789.15-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》）、沙門氏菌（參照GB 4789.4-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗沙門氏菌檢驗》）、志賀氏菌（參照GB 4789.5-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗志賀氏菌檢驗》）、金黃色葡萄球菌（參照GB 4789.10-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》）進(jìn)行檢測。

2　結(jié)果與分析

2.1復(fù)配谷物預(yù)制粉濃度對飲料口感的影響

分別添加6%、8%、10%、12%、14%的復(fù)配谷物預(yù)制粉，加入白砂糖7%、蔗糖脂肪酸酯0.02%、蒸餾單硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纖維素0.15%、黃原膠0.03%，按上述工藝流程進(jìn)行試驗，對其進(jìn)行感官評價，結(jié)果見表2。

表2　復(fù)配谷物預(yù)制粉濃度對飲料感官評分的影響Table 2　Influenceof theprecast powder of com pound cereal contentson thesensory quality of the beverage

由表2可見，復(fù)配谷物預(yù)制粉濃度為10%時，復(fù)合谷物蛋白飲料口感和風(fēng)味均較好。

2.2白砂糖添加量對飲料口味的影響

分別添加4%、5%、6%、7%、8%的白砂糖，加入復(fù)配谷物預(yù)制粉濃度為10%、蔗糖脂肪酸酯0.02%、蒸餾單硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纖維素0.15%、黃原膠0.03%，按上述工藝流程進(jìn)行試驗，對其進(jìn)行感官評價。

表3　白砂糖添加量對飲料感官評分的影響Table 3　Influence ofsugar contentson the sensory quality of the beverage

由表3的感官評分可知，白砂糖添加量為6%時風(fēng)味最佳，白砂糖含量過高，不僅風(fēng)味有所下降，且糖度過高容易對人體健康產(chǎn)生一定的危害。

2.3乳化穩(wěn)定效果的研究

2.3.1乳化劑和穩(wěn)定劑最佳配方的確定

根據(jù)前期以沉淀率為指標(biāo)，對多種乳化劑和穩(wěn)定劑單體進(jìn)行單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇蔗糖脂肪酸酯、蒸餾單硬脂酸甘油酯、微晶纖維素、黃原膠4個因素，以沉淀和感官評價的綜合得分為響應(yīng)值，參照文獻(xiàn)[6-8]，采用Box-Behnken設(shè)計方案，并用Design-Expert7.0對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。具體因素水平編碼如表4所示，其結(jié)果見表5。

表4　試驗因素及水平編碼表Table4　The code listof factors level

表5　Box-Behnken設(shè)計方案響應(yīng)值Table5　The resultsof Box-Behnken

運用Design-Expert7.0軟件對表5的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到復(fù)合谷物蛋白飲料綜合得分與乳化劑和穩(wěn)定劑單體各因素變量二次多元回歸模型為：

R=97.75-2.75A-3.09B+3.39C+0.73D-3.55AB+ 4.23AC+0.53AD+5.92BC+1.72BD-4.18CD-3.22A2-4.59B2-2.61C2-7.58D2

對該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表6，回歸模型系數(shù)顯著性檢驗見表7。

從模型的方差分析表6可見，回歸方程p<0.000 1，說明所建立模型達(dá)到極顯著水平，失擬項P=0.091 5> 0.05，不顯著；且決定系數(shù)R2=98.94%，即三個因素引起的復(fù)合谷物蛋白綜合得分變異系數(shù)為98.94%，說明該模型擬合程度好，試驗誤差小。綜合所述，該模型是合適的，可用此模型來分析和預(yù)測乳化劑和穩(wěn)定劑單體對復(fù)合谷物蛋白飲料綜合得分的影響。

表6　回歸模型方差分析Table6　The resultsof autoregressivemodel ANOVA

表7　回歸模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果Table7　The significant resultsofautoregressivemodelcofficients

各因素的F值可以反映出各個因素對試驗指標(biāo)的重要性，F(xiàn)值越大，表明對試驗指標(biāo)的影響越大，即重要性越大。從回歸方程系數(shù)顯著性檢驗表7可知，各因素對復(fù)合谷物蛋白綜合得分的影響程度大小順序為：微晶纖維素>蒸餾單硬脂酸甘油酯>蔗糖脂肪酸酯>黃原膠。其中微晶纖維素、蒸餾單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯一次項都達(dá)到極顯著水平（P<0.001），黃原膠一次項達(dá)到顯著水平（P<0.05）。二次項A2、B2、C2、D2都極顯著。交互項AB、AC、BC、CD交互效應(yīng)都達(dá)到極顯著水平，BD高度顯著，AD不顯著。對模型回歸系數(shù)顯著性檢驗，在P=0.05顯著水平剔除不顯著項，得到優(yōu)化后的回歸方程為：

R=97.75-2.75A-3.09B+3.39C+0.73D-3.55AB+ 4.23AC+5.92BC+1.72BD-4.18CD-3.22A2-4.59B2-2.61C2-7.58D2

根據(jù)回歸方程的計算可得到穩(wěn)定狀態(tài)下復(fù)合谷物蛋白飲料綜合得分的最大值為99.26。對響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化分析，以復(fù)合谷物蛋白飲料綜合得分為評價指標(biāo)，得到相應(yīng)的乳化劑和穩(wěn)定劑單體優(yōu)化配方為：蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.10%，微晶纖維素添加量0.15%，黃原膠添加量0.02%，在此條件下，復(fù)合谷物蛋白飲料綜合得分理論上可達(dá)99.26。

2.3.2驗證性試驗

為檢測試驗結(jié)果的真實性，根據(jù)以上試驗結(jié)果進(jìn)行了近似驗證試驗，即選擇蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.10%，微晶纖維素添加量0.15%，黃原膠添加量0.02%進(jìn)行驗證性試驗，重復(fù)3次，所得結(jié)果如表8所示。

表8　結(jié)果驗證Table8　The testing results

由表8可知，實際測得的谷物濃漿沉淀率為2.20%、感官評分為92.08，綜合得分為99.10，與理論預(yù)測值相比，其相對誤差約為0.16%，說明采用相應(yīng)曲面法優(yōu)化得到的復(fù)合谷物蛋白復(fù)配乳化劑和穩(wěn)定劑參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實用價值。

2.4均質(zhì)條件對飲料口感及其穩(wěn)定性的影響

均質(zhì)作用能使乳化劑和穩(wěn)定劑充分溶解分散，同時破碎大分子蛋白質(zhì)、脂肪球，使其在存儲過程中不出現(xiàn)脂肪上浮，蛋白質(zhì)絮凝沉淀等現(xiàn)象，達(dá)到最佳穩(wěn)定狀態(tài)，并且使產(chǎn)品變得細(xì)膩柔和。首先在30MPa的均質(zhì)壓力下確定均質(zhì)溫度，然后在最適溫度下確定最佳的均質(zhì)壓力，結(jié)果見圖1和圖2。

由圖1可知，在相同均質(zhì)壓力30MPa，不同溫度下均質(zhì)，飲料的沉淀率變化趨勢有所不同，在30℃～50℃范圍內(nèi)隨均質(zhì)溫度的升高，沉淀率呈下降趨勢。但由于溫度過高，飲料中蛋白質(zhì)容易變性，故從60℃開始飲料的穩(wěn)定性又開始降低，因此，選擇均質(zhì)溫度為50℃。

圖1　不同均質(zhì)溫度對產(chǎn)品的影響Fig.1　Influenceofhomogenizing temperatureon productquality

圖2　不同均質(zhì)壓力對產(chǎn)品的影響Fig.2　Influence ofhomogenizing pressureon product quality

由圖2可知，均質(zhì)壓力的不同得到的均質(zhì)效果也有較大差異。均質(zhì)壓力越高飲料沉淀率越小，穩(wěn)定性也越好，但當(dāng)均質(zhì)壓力增加到35MPa以后，隨著壓力的增加，均質(zhì)效果提高并不明顯，綜合設(shè)備性能與經(jīng)濟(jì)效益多方面因素，均質(zhì)壓力以35MPa為宜，此條件下飲料的口感細(xì)膩爽口且穩(wěn)定性好。

在35MPa壓力下，采用50℃，多次均質(zhì)，比較均質(zhì)次數(shù)對的穩(wěn)定效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3　不同均質(zhì)次數(shù)對產(chǎn)品的影響Fig.3　Influenceof hom ogenizing timeson product quality

由圖3可看出，飲料二次均質(zhì)的穩(wěn)定效果明顯好于一次均質(zhì)，之后隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，均質(zhì)效果也有所提高，但不顯著。故均質(zhì)次數(shù)以二次為宜。2.5復(fù)合谷物蛋白飲料的質(zhì)量指標(biāo)

2.5.1感官品質(zhì)指標(biāo)

在最佳配方工藝條件下生產(chǎn)的全谷物飲料呈乳白色，且均勻一致，無沉淀分層，微有脂肪上浮，清爽順滑，具有谷物獨特的香氣和滋味，香氣協(xié)調(diào)。

2.5.2營養(yǎng)理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)

樣品營養(yǎng)理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)由譜尼測試提供，見表9。

表9　復(fù)合谷物蛋白飲料營養(yǎng)理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)Table 9　The chem icalandm icrobiological com position of com pound cerealp rotein beverage

3　討論

經(jīng)試驗確定了復(fù)合谷物蛋白飲料的配方工藝參數(shù)是：采用10%復(fù)配谷物預(yù)制粉進(jìn)行調(diào)配，添加6%白砂糖、蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.10%、微晶纖維素添加量0.15%、黃原膠添加量0.02%來改善體系的風(fēng)味以及提高其穩(wěn)定性，并且采用50℃、35MPa二次均質(zhì)條件來使產(chǎn)品更加穩(wěn)定，口感更加細(xì)膩，以制成一種新型的營養(yǎng)飲料，為后續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.021

收稿日期：2014-03-21

基金項目：國家科技支撐計劃項目（2012BAD34B08）；廈門市科技計劃項目（3502Z20131032）

作者簡介：林小琴（1985—），女（漢），助理工程師，碩士，研究方向：谷物飲料深加工。

The Processing Technique of Compound Cereal Protein Beverage

LINXiao-qin，YANGFan-zai，ZHONGBin-lin，CAIFu-dai
（Huierkang Group Co.，Ltd.，Xiamen 361004，F(xiàn)ujian，China）

Abstract：The specialprecastpowderof compound cerealwasused as rawmaterial for preparation of compound cereal protein beverage.The formula and preparing technique were studied.The optimum conditions for compound cereal protein beverage were：the precast powder of compound cereal and sugar contents were of 10%and 6%，respectively.The best formula of compound emulsifiers and stabilizerswere SE 0.03%，GMS 0.10%，MCC 0.15%，and xanthan 0.02%.The suitable homogenizing temperature，pressure and timeswere 50℃，35MPaand twice.Theachieved producthad soft tasteand good stability.

Key words：the precastpowder ofcompound cereal；beverage；formula and preparing technique；stability