大豆低聚肽功能性飲料的研制

姚鵬程，吳媛媛，王 鑫，徐麗萍

（1.牡丹江市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江牡丹江 157000；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150076）

0 引言

近年來(lái)，植物蛋白的開(kāi)發(fā)和利用得到快速發(fā)展，質(zhì)高價(jià)廉的植物蛋白成為世界各國(guó)人民營(yíng)養(yǎng)需求的重要來(lái)源，大豆蛋白質(zhì)從眾多植物蛋白中脫穎而出，成為廣大消費(fèi)者的首選產(chǎn)品[1]。大豆低聚肽是指大豆蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶水解作用后得到的短肽混合物，所得產(chǎn)物中還含有少量游離的糖類(lèi)和無(wú)機(jī)鹽等成分，分子量大多在1 000以下[2]。大豆低聚肽中的必需氨基酸組成不僅與大豆蛋白一樣具有優(yōu)質(zhì)蛋白的特點(diǎn)，而且還具有大豆蛋白不具備的溶解性、穩(wěn)定性等理化性質(zhì)，以及降血壓、抗疲勞、抗氧化、易于消化吸收等生理功效[3-4]。大豆低聚肽具有良好的溶解性和穩(wěn)定性，被應(yīng)用于大多數(shù)食品中；因其氨基酸組成全面均衡、易于吸收等特點(diǎn)，被應(yīng)用于嬰幼兒食品、特殊病人營(yíng)養(yǎng)品中；因其具有一定的生理活性而應(yīng)用于化妝品及保健品行業(yè)[5]。大豆低聚肽在原大豆蛋白序列中基本無(wú)活性，但在體外可以通過(guò)水解將有活性的肽釋放出來(lái)，常被用作功能性食品或飲料添加劑[6]。在一般的體育活動(dòng)中，體內(nèi)4%～10%的熱量消耗均由破壞蛋白質(zhì)所導(dǎo)致，由于機(jī)體不能合成必需氨基酸和儲(chǔ)存蛋白質(zhì)，所以運(yùn)動(dòng)員必需及時(shí)從體外補(bǔ)充蛋白質(zhì)，以免肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)的失衡。大豆低聚肽作為一種小分子肽，比蛋白質(zhì)和氨基酸更容易被人體吸收，可以使運(yùn)動(dòng)員迅速恢復(fù)體能，因此開(kāi)發(fā)含小分子低聚肽的功能性飲料成為近年來(lái)開(kāi)發(fā)活性肽產(chǎn)品的主要趨勢(shì)[7]。試驗(yàn)主要以大豆低聚肽粉、糖分、增稠劑和酸味劑為因素，結(jié)合正交試驗(yàn)和感官評(píng)分來(lái)確定大豆低聚肽提取的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆低聚肽粉，中食都慶（山東） 生物技術(shù)有限公司提供；葡萄糖，天津市天新精細(xì)化工有限公司提供；氯化鈉，天津石英鐘廠霸州市化工分廠提供；斐林試劑，沈陽(yáng)試劑二廠提供；醋酸鋅，天津津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠提供；氫氧化鈉、甲基紅指示劑、鹽酸，天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心提供；硫酸亞鐵，沈陽(yáng)市試劑一廠提供；雙氧水，天津市富宇精細(xì)化工有限公司提供；水楊酸，天津市泰興化學(xué)試劑廠提供；蔗糖、蜂蜜、檸檬酸、羧甲基纖維素、檸檬、食鹽，均為市售。

ALC-1100.2型電子分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品；SJ260C型多功能食品攪拌機(jī)，順德蘭譜電器制造有限公司產(chǎn)品；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋，天津斯泰特儀器有限公司產(chǎn)品；PHS-3C型pH計(jì)，上海市偉業(yè)儀器廠產(chǎn)品；DELTA320型糖度計(jì)，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；DHG-9123A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海-恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；722型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；LDZX-50KB型立式壓力蒸汽滅菌器，上海中安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；DL-CJ-1F型超級(jí)潔凈工作臺(tái)，中國(guó)北京東聯(lián)哈爾濱儀器廠產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 大豆低聚肽功能性飲料制備的工藝流程

糖液+輔料→調(diào)配→過(guò)濾→殺菌→冷卻→灌裝。

（1） 原輔料的調(diào)配及溶解。將大豆低聚肽粉、蔗糖、蜂蜜、檸檬酸（酸味劑）、羧甲基纖維素（增稠劑）、食鹽、檸檬濃縮汁等原輔料按配方比例進(jìn)行調(diào)配，于50℃溫水中調(diào)配至全部溶解，攪拌約5 min，用蒸餾水配制100 mL。

（2） 過(guò)濾。用180目濾網(wǎng)過(guò)濾溶解好的物料，濾除物料中的渣滓。

（3）殺菌、冷卻。采用高溫蒸煮進(jìn)行滅菌，將過(guò)濾后的飲料裝入玻璃瓶、封蓋，在沸水浴中蒸煮滅菌15～20 min，然后冷卻至室溫。

（4）灌裝。趁熱進(jìn)行灌裝，于75℃條件下保溫10 min后冷卻至室溫。

1.2.2 大豆低聚肽功能性飲料的單因素選擇

（1）大豆低聚肽功能性飲料的單因素試驗(yàn)。在控制檸檬濃縮汁質(zhì)量濃度10 mg/mL，食鹽質(zhì)量濃度0.8 mg/mL的情況下，分別稱(chēng)取0.05，0.10，0.15，0.20，0.25 g的大豆低聚肽粉；7.0，7.5，8.0，8.5，9.0 g的蔗糖 （m蔗糖∶m蜂蜜=6∶4）；0.010，0.015，0.020，0.025，0.030 g的增稠劑；0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g的酸味劑。分別量取50 mL水進(jìn)行充分溶解，并與其他輔料進(jìn)行混合攪拌，再用水定容到100 mL。配置好飲料后進(jìn)行滅菌，然后以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查大豆低聚肽粉質(zhì)量濃度對(duì)飲料品質(zhì)的影響。

（2）大豆低聚肽功能性飲料最佳工藝條件的選擇。在單因素基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交試驗(yàn)，選擇大豆低聚肽質(zhì)量濃度（A）、蔗糖質(zhì)量濃度（B）、增稠劑質(zhì)量濃度（C） 及酸味劑質(zhì)量濃度（D） 為正交試驗(yàn)的4個(gè)主要影響因素。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì) /mg·mL-1

1.2.3 大豆低聚肽功能性飲料的質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定的方法

（1）感官評(píng)價(jià)。采用分析或描述性檢驗(yàn)的方法對(duì)大豆低聚肽功能性飲料進(jìn)行感官評(píng)分。優(yōu)選21名初級(jí)評(píng)價(jià)員，按照感官評(píng)價(jià)表對(duì)所品嘗樣品進(jìn)行打分（綜合評(píng)分滿(mǎn)分為100分）并記錄，最后將分?jǐn)?shù)匯總，比較不同因素及水平的情況下產(chǎn)品的感官品質(zhì)狀況。

感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（2）理化指標(biāo)。可溶性固形物、pH值、總糖含量[8]。

（3）微生物指標(biāo)。菌落總數(shù)、大腸桿菌。

（4）抗氧化性指標(biāo)。通過(guò)測(cè)定大豆低聚肽功能性飲料對(duì)羥自由基體系的清除作用，計(jì)算抑制率[9]。公式如下：

式中：Ai——加樣液時(shí)溶液的吸光度；

A0——不加樣液時(shí)溶液的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆低聚肽功能性飲料單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 大豆低聚肽質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析

大豆低聚肽添加量對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知，在所選的5個(gè)大豆低聚肽粉添加量下，固定其他3個(gè)因素，隨著質(zhì)量濃度的增加，感官綜合評(píng)分隨之升高；但當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度超過(guò)2 mg/mL時(shí)，綜合評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于大豆低聚肽有一定的苦味和豆腥味，當(dāng)超過(guò)一定量時(shí)，會(huì)影響飲料的色澤和口感，從而導(dǎo)致綜合評(píng)分下降。因此，確定大豆低聚肽較佳質(zhì)量濃度為2 mg/mL。

2.1.2 蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析

蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖1 大豆低聚肽質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

圖2 蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

由圖2可知，在所選的5個(gè)蔗糖質(zhì)量濃度下，固定其他3個(gè)因素，隨著蔗糖和蜂蜜添加量的增加，感官綜合評(píng)分隨呈上升趨勢(shì)，當(dāng)蔗糖質(zhì)量濃度達(dá)到80 mg/mL時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值，為94分；當(dāng)超過(guò)80 mg/mL時(shí)，評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于制作飲料時(shí)當(dāng)超過(guò)蔗糖的適當(dāng)濃度時(shí)，會(huì)影響口感評(píng)分，酸甜口味不適合消費(fèi)者的需求，從而會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此，確定蔗糖較佳質(zhì)量濃度為80 mg/mL。

2.1.3 增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析

增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

由圖3可知，在所選的5個(gè)增稠劑質(zhì)量濃度下，固定其他3個(gè)因素，隨著增稠劑質(zhì)量濃度的增加，感官綜合評(píng)分隨之呈上升趨勢(shì)，當(dāng)增稠質(zhì)量濃度達(dá)到0.25 mg/mL時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值，為92分；當(dāng)超過(guò)當(dāng)分質(zhì)量濃度0.25 mg/mL時(shí)，評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于飲料中增稠劑含濃度會(huì)影響飲料的濁度和組織狀態(tài)，當(dāng)超過(guò)增稠劑的適當(dāng)濃度后，飲料中會(huì)出現(xiàn)沉淀及絮狀物，流動(dòng)性不好，從而導(dǎo)致評(píng)分下降。加上生產(chǎn)成品的綜合考慮，因此確定增稠劑較佳質(zhì)量濃度為0.25 mg/mL。

2.1.4 酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析

酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

由圖4可知，在所選的5個(gè)酸味劑質(zhì)量濃度下，固定其他3個(gè)因素，隨著質(zhì)量濃度增加，感官綜合評(píng)分隨呈上升趨勢(shì)，當(dāng)酸味劑質(zhì)量濃度達(dá)到2.5 mg/mL時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值；當(dāng)超過(guò)2.5 mg/mL時(shí)，評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于制作飲料時(shí)，檸檬酸對(duì)大豆低聚肽功能性飲料的影響主要體現(xiàn)在固形物含量、口感方面，當(dāng)檸檬酸過(guò)多時(shí)，酸甜口味不適合消費(fèi)者的需求，從而會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此，確定酸味劑較佳質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL。

2.2 大豆低聚肽功能性飲料最佳工藝條件的選擇結(jié)果與分析

通過(guò)正交試驗(yàn)確定大豆低聚肽功能性飲料最佳的制作工藝，考查指標(biāo)為感官綜合評(píng)分。

L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，試驗(yàn)的最佳組合為A2B2C1D2，即大豆低聚肽質(zhì)量濃度2 mg/mL，蔗糖質(zhì)量濃度80 mg/mL（蔗糖51 mg/mL，蜂蜜34 mg/mL），酸味劑質(zhì)量濃度2.5 mg/mL，增稠劑質(zhì)量濃度0.20 mg/mL最好。極差R的數(shù)值直觀反映出各個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響大小為A＞D＞B＞C，即影響大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)的最主要因素為大豆低聚肽質(zhì)量濃度，酸味劑和蔗糖質(zhì)量濃度次之，增稠劑質(zhì)量濃度的影響最小。

2.2.1 方差分析

正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表4。

表4 正交試驗(yàn)方差分析

由表4的極差分析可知，影響大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)感官評(píng)價(jià)的顯著性因素為A，B，D，即大豆低聚肽質(zhì)量濃度、蔗糖質(zhì)量濃度、酸味劑質(zhì)量濃度。各因素對(duì)大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)感官評(píng)價(jià)影響的大小順序?yàn)锳＞D＞B＞C，即大豆低聚肽質(zhì)量濃度＞酸味劑質(zhì)量濃度＞糖分質(zhì)量濃度＞增稠劑質(zhì)量濃度。

2.2.2 直觀分析

通過(guò)比較正交試驗(yàn)表中各因素的極差值（R），可以看出，影響大豆低聚肽功能性飲料感官評(píng)分因素順序?yàn)锳＞D＞B＞C，最佳工藝條件為A2B2C1D2。為了探索更好的試驗(yàn)條件取值方向，以各因素的水平為橫坐標(biāo)，均值為縱坐標(biāo)繪制因素與水平直觀圖[10]。

直觀分析見(jiàn)圖5。

圖5 直觀分析圖

由圖5可知，4個(gè)因素中3個(gè)主要影響因素，大豆低聚肽質(zhì)量濃度、酸味劑質(zhì)量濃度、蔗糖質(zhì)量濃度在比較理想的水平。這3個(gè)主要因素的直觀圖均呈先升高，達(dá)到K值的最高點(diǎn)，隨后又呈下降的趨勢(shì)；次要影響因素增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果影響不是特別突出，應(yīng)在適當(dāng)范圍內(nèi)增加增稠劑，來(lái)尋求更加理想的增稠劑質(zhì)量濃度。通過(guò)直觀分析得出，當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度2 mg/mL，蔗糖質(zhì)量濃度80 mg/mL（蔗糖51 mg/mL，蜂蜜34 mg/mL），酸味劑質(zhì)量濃度2.5 mg/mL，增稠劑質(zhì)量濃度0.2 mg/mL時(shí)，飲料感官品質(zhì)最好，因此最佳制備方案A2B2C1D2。

2.3 大豆低聚肽功能性飲料產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)的結(jié)果與分析

2.3.1 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

通過(guò)正交試驗(yàn)，選擇感觀綜合評(píng)分最高的產(chǎn)品，進(jìn)行感官評(píng)定[11]，結(jié)果如下：

（1）色澤。產(chǎn)品呈均勻淺黃色，溶液透明，無(wú)分層。

（2）氣味。具有大豆低聚肽獨(dú)特的風(fēng)味，自然芳香，無(wú)異味。

（3）口感?？诟屑?xì)膩，酸甜適度，無(wú)苦味，柔和爽口。

（4）雜質(zhì)。無(wú)肉眼可見(jiàn)的外來(lái)雜質(zhì)，組織狀態(tài)良好。

2.3.2 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果與分析

選擇感官綜合評(píng)分最高的飲料為待測(cè)樣品，對(duì)其進(jìn)行理化指標(biāo)的測(cè)定，做3組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果得出，產(chǎn)品的可溶性固形物含量8.13%，pH值4.3，總糖含量12%。

理化指標(biāo)平行試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 理化指標(biāo)平行試驗(yàn)結(jié)果

2.4 微生物指標(biāo)測(cè)定的結(jié)果與分析

2.4.1 菌落總數(shù)測(cè)定的結(jié)果與分析

稀釋度為1∶10菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖6，稀釋度為1∶100菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖7，2個(gè)空白對(duì)照菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖8。

圖6 稀釋度為1∶10菌落生長(zhǎng)情況

由圖6可知，樣品稀釋度為1∶10和1∶100的培養(yǎng)基經(jīng)培養(yǎng)后均有1個(gè)菌落生成，2個(gè)空白對(duì)照培養(yǎng)基均無(wú)菌落生成，按照平板菌落計(jì)數(shù)的方法，大豆低聚肽功能性飲料的菌落總數(shù)為10個(gè)/mL，符合國(guó)家食品衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)（細(xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/mL）。

2.4.2 大腸桿菌測(cè)定的結(jié)果

大腸桿菌的測(cè)定見(jiàn)圖9。

由圖9可知，9個(gè)發(fā)酵管中均無(wú)產(chǎn)氣現(xiàn)象出現(xiàn)，說(shuō)明待測(cè)產(chǎn)品中不含大腸桿菌，符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 稀釋度為1∶100菌落生長(zhǎng)情況

圖8 2個(gè)空白對(duì)照菌落生長(zhǎng)情況

圖9 大腸桿菌的測(cè)定

2.5 抗氧化活性指標(biāo)測(cè)定的結(jié)果與分析

按照上述方法配制大豆低聚肽飲料溶液質(zhì)量濃度分別為 0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 mg/mL，進(jìn)行抑制羥自由基能力的測(cè)定。

大豆低聚肽飲料對(duì)羥自由基的抑制作用見(jiàn)圖10。

圖10 大豆低聚肽飲料對(duì)羥自由基的抑制作用

由圖10可知，大豆低聚肽對(duì)羥自由基有顯著的抑制作用，隨著大豆低聚肽質(zhì)量濃度的增大，對(duì)羥自由基的抑制能力也呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)，增長(zhǎng)速度由快到慢，最后趨于平緩。原因可能是隨著大豆低聚肽質(zhì)量濃度增大，其與羥自由基作用的機(jī)會(huì)增大，使羥自由基與水楊酸作用的機(jī)會(huì)降低，從而使2,3-二羥基苯甲酸的生成量減少，抑制率上升，起初體系中羥自由基量較大，而大豆低聚肽量較小，每一分子大豆低聚肽都充分發(fā)揮清除自由基的作用，抑制率隨質(zhì)量濃度的增大快速上升；而當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度升高達(dá)到一定程度，接近飽和時(shí)，則一部分大豆低聚肽與羥自由基的作用受阻，不再發(fā)揮作用，抑制率隨大豆低聚肽質(zhì)量濃度的增長(zhǎng)變化不大。大豆低聚肽飲料的質(zhì)量濃度為0.14 mg/mL時(shí)，對(duì)羥自由基的抑制率達(dá)到90.2%，即抑制率達(dá)到90%以上時(shí)，大豆低聚肽飲料質(zhì)量濃度不低于0.14 mg/mL。

3 結(jié)論

以大豆低聚肽為主要原料，主要研究了大豆低聚肽功能性飲料工藝配方的內(nèi)容。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了大豆低聚肽功能性飲料的最佳工藝參數(shù)為大豆低聚肽粉2 mg/mL，糖分80 mg/mL，增稠劑0.25 mg/mL，酸味劑2.5 mg/mL。同時(shí)，對(duì)感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示，以此配方制作的功能性飲料各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

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