火麻蛋白肽復(fù)合飲料研制

衛(wèi) 萍, 游向榮, 張雅媛, 謝小強(qiáng), 孫 健, 李明娟, 周 葵, 王 穎, 黃承祖

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，南寧 530007； 2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530007)

在我國(guó)，火麻作為一種典型的醫(yī)食同源油料作物已有近3 000年的歷史[1]。研究證實(shí)，火麻籽油具有抗氧化和保健作用，對(duì)便秘、高血脂、高血壓等疾病有良好的預(yù)防作用[2-3]?；鹇樽阎械鞍踪|(zhì)含量高達(dá)20%～30%[4]?；鹇榈鞍字饕汕虻鞍缀桶椎鞍捉M成，二者均易被人體消化吸收，火麻蛋白還是一種全價(jià)蛋白，其中精氨酸、谷氨酸和含硫氨基酸含量尤為豐富[5]。叢濤等[6]研究火麻仁蛋白粉對(duì)生長(zhǎng)期大鼠營(yíng)養(yǎng)生理功能發(fā)現(xiàn)，火麻蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)經(jīng)消化道酶促水解后，主要以低肽的形式被吸收，比完全游離氨基酸更易、更快通過(guò)小腸黏膜被機(jī)體吸收利用[7]。此外，蛋白質(zhì)在酶催化下有控制地酶解得到肽混合溶液，其溶解性、熱穩(wěn)定性等大幅改善。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于火麻蛋白肽的研究報(bào)道主要集中在火麻蛋白肽的酶解制備和抗氧化活性等方面[8-15]?；鹇榈鞍咨罴庸ぎa(chǎn)品主要為火麻蛋白飲料[16-17]，而關(guān)于火麻蛋白肽飲料的開(kāi)發(fā)方面還未見(jiàn)報(bào)道。

本研究主要采用堿性蛋白酶和中性蛋白酶分步酶解火麻蛋白，制備富含營(yíng)養(yǎng)且易消化吸收的火麻蛋白肽液，通過(guò)與蘋(píng)果汁、蔗糖、純凈水等調(diào)配，進(jìn)一步考察穩(wěn)定劑對(duì)復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響，制備兼具口感和穩(wěn)定性的火麻蛋白肽復(fù)合飲料，以期為火麻蛋白肽產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

火麻仁，購(gòu)自廣西巴馬瑤族自治縣，用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎過(guò)60目篩后脫脂備用。堿性蛋白酶、中性蛋白酶、氫氧化鈉、檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉、黃原膠、耐酸型羧甲基纖維素鈉(CMC)、高酯果膠、六偏磷酸鈉均為食品級(jí)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JY6002電子天平，上海良平儀器儀表有限公司；L550低速大量離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)發(fā)有限公司；PHS-25型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；RRH-100萬(wàn)能高速粉碎機(jī)，歐凱萊芙(香港)實(shí)業(yè)有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司；JM-L50膠體磨，鄭州玉祥食品機(jī)械有限公司；LGJ-18冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；NDJ-8S黏度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 火麻蛋白肽制備

脫脂火麻仁粉與水按質(zhì)量體積比1∶9過(guò)膠體磨，然后加入0.1 mol/L氫氧化鈉進(jìn)行堿提，提取溫度60℃，提取pH 10，提取時(shí)間1 h，提取結(jié)束后用酸調(diào)pH 4.5進(jìn)行沉降，沉降后的蛋白反復(fù)水洗至中性后進(jìn)行真空冷凍干燥，得火麻蛋白。取一定量火麻蛋白按質(zhì)量體積比1∶10加入去離子水，然后加入8 000 U/g堿性蛋白酶(以火麻蛋白干重計(jì)，下同)，于pH 10、溫度50℃條件下酶解4 h，在95℃水浴滅酶5 min，冷卻至45℃，再加入8 000 U/g中性蛋白酶于pH 7條件下酶解4 h，滅酶，冷卻，放置-4℃冰箱待用。

1.2.2 蘋(píng)果汁制備

蘋(píng)果削皮后加入D-異抗壞血酸鈉護(hù)色劑直接榨汁，并將其放置-4℃冰箱冷藏待用。

1.2.3 火麻蛋白肽飲料生產(chǎn)工藝流程

火麻蛋白肽液、蘋(píng)果汁→加水、蔗糖、穩(wěn)定劑等調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌(80℃，20 min)→冷卻→成品

1.2.4 基礎(chǔ)配方的正交試驗(yàn)優(yōu)化

通過(guò)前期大量試驗(yàn)，確定在純凈水70%,火麻蛋白肽液-蘋(píng)果汁30%(以D-異抗壞血酸鈉護(hù)色)條件下，以火麻蛋白肽液與蘋(píng)果汁體積比(A)、蔗糖添加量(B)、D-異抗壞血酸鈉添加量(C)為影響火麻蛋白肽復(fù)合飲料品質(zhì)的主要因素，感觀評(píng)分為考察指標(biāo)，采用L9(34)進(jìn)行基礎(chǔ)配方正交優(yōu)化試驗(yàn)，基礎(chǔ)配方正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)配方正交試驗(yàn)因素水平

1.2.5 穩(wěn)定性試驗(yàn)

1.2.5.1 單一穩(wěn)定劑的影響

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及目前市場(chǎng)情況，選取穩(wěn)定劑黃原膠和高酯果膠，分別添加0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，以及穩(wěn)定劑耐酸型CMC和六偏磷酸鈉，分別添加0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，按優(yōu)選基礎(chǔ)配方生產(chǎn)飲料，測(cè)定產(chǎn)品的黏度及離心沉淀率，考察單一穩(wěn)定劑的影響。

1.2.5.2 穩(wěn)定劑的復(fù)配

在優(yōu)選基礎(chǔ)配方中加入一定量黃原膠、高酯果膠、六偏磷酸鈉復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)飲料，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，考察復(fù)配穩(wěn)定劑的影響，優(yōu)化穩(wěn)定劑復(fù)配比例。

1.2.6 指標(biāo)測(cè)定

黏度的測(cè)定：采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

離心沉淀率的測(cè)定：在15 mL離心管中加入10 mL飲料，4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心30 min，棄去上清液后，擦去管壁口附著液體后精確稱量沉淀質(zhì)量。按下式計(jì)算離心沉淀率。

火麻蛋白肽飲料感官評(píng)定方法：請(qǐng)10位經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)定人員對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)鑒，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，采用總分100分制。

表2 飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.7 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 基礎(chǔ)配方正交試驗(yàn)結(jié)果

基礎(chǔ)配方的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 基礎(chǔ)配方正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

從表3可以看出，影響基礎(chǔ)配方感官評(píng)分因素大小順序?yàn)榛鹇榈鞍纂囊号c蘋(píng)果汁體積比>蔗糖添加量>D-異抗壞血酸鈉添加量，最優(yōu)基礎(chǔ)配方組合為A2B3C2，即火麻蛋白肽液與蘋(píng)果汁體積比14∶16、蔗糖添加量8%(以飲料總質(zhì)量計(jì))、D-異抗壞血酸鈉添加量0.03%(以飲料總質(zhì)量計(jì))。

2.2 穩(wěn)定劑配方優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 單一穩(wěn)定劑影響結(jié)果

2.2.1.1 黃原膠的影響(見(jiàn)圖1)

圖1 黃原膠對(duì)飲料離心沉淀率及黏度的影響

黃原膠是細(xì)胞外多糖，溶解于水中時(shí)主鏈和側(cè)鏈通過(guò)氫鍵能夠形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，具有良好的親水性、增稠性、假塑性和穩(wěn)定性。在飲料加工中，黃原膠可作為增稠穩(wěn)定劑，起到乳化和懸浮的作用[18-20]。從圖1可以看出，隨著黃原膠添加量的增加，飲料黏度增大，離心沉淀率減小，在黃原膠添加量為0.03%時(shí)離心沉淀率較小，且黏度較適宜。之后隨黃原膠添加量增加，離心沉淀率整體增大，黏度降低。

2.2.1.2 耐酸型CMC的影響(見(jiàn)圖2)

圖2 耐酸型CMC對(duì)飲料離心沉淀率及黏度的影響

作為一種陰離子多糖，CMC除了能增加產(chǎn)品黏度外，還可以在蛋白表面形成較薄的保護(hù)膜[21]，具有增穩(wěn)、乳化及黏結(jié)作用，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。對(duì)同種飲料體系來(lái)說(shuō)，不同CMC對(duì)其穩(wěn)定效果不同，這主要取決于CMC自身的相對(duì)分子質(zhì)量及取代度(DS)，同時(shí)也受其他環(huán)境因素的影響，如體系pH、濃度、離子強(qiáng)度等，在實(shí)際應(yīng)用中，為了飲料爽滑的口感，黏度不宜過(guò)大。從圖2可以看出，添加耐酸型CMC飲料的離心沉淀率先呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)楸酒穚H為6左右，能與耐酸型CMC發(fā)生靜電吸附，CMC在火麻蛋白肽表面提供靜電排斥和空間位阻的作用，維持飲料體系穩(wěn)定。耐酸型CMC添加量達(dá)到0.15%后，繼續(xù)增大其添加量，離心沉淀率反而上升。表明CMC對(duì)火麻蛋白肽的吸附存在一個(gè)臨界值，當(dāng)達(dá)到這個(gè)值時(shí)體系趨于穩(wěn)定，繼續(xù)添加反而不利于產(chǎn)品體系的穩(wěn)定。火麻蛋白肽復(fù)合飲料的黏度則隨著耐酸型CMC添加量的增加先增大而后降低再趨于穩(wěn)定。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)耐酸型CMC在0.1%～0.2%添加范圍對(duì)飲料的穩(wěn)定效果較好，但是鑒于實(shí)際生產(chǎn)火麻蛋白肽飲料過(guò)程中添加CMC呈色不好，顯暗，故下步不考慮添加CMC進(jìn)行復(fù)配研究。

2.2.1.3 高酯果膠的影響(見(jiàn)圖3)

圖3 高酯果膠對(duì)飲料離心沉淀率及黏度的影響

果膠是植物中的酸性多糖物質(zhì)，在食品中常用作增稠劑、懸浮劑及乳化劑，根據(jù)其結(jié)構(gòu)中半乳糖醛酸甲酯化的程度，可將果膠分為高酯果膠和低酯果膠。果膠常用于酸性飲料的生產(chǎn)中。研究表明，低酯果膠中的半乳糖醛酸以及分子的糖苷鍵易形成能接受Ca2+的空間構(gòu)型[18]，用在富含鈣離子的飲料中，不具有穩(wěn)定效果，火麻仁中鈣離子含量較高[22]，故選擇高酯果膠。從圖3可以看出，隨著高酯果膠添加量的增大，飲料的黏度不斷增大，離心沉淀率先下降而后又略有上升，其中高酯果膠添加量在0.03%左右較適宜。

2.2.1.4 六偏磷酸鈉的影響(見(jiàn)圖4)

圖4 六偏磷酸鈉對(duì)飲料離心沉淀率及黏度的影響

磷酸鹽具有螯合金屬離子的作用，蛋白質(zhì)體系的負(fù)電性增強(qiáng)，靜電斥力增大，蛋白質(zhì)在體系中更容易分散；同時(shí)，磷酸鹽還可以防止蛋白質(zhì)變性，保持其持水作用[23-25]。從圖4可以看出，隨著六偏磷酸鈉添加量的增大，飲料黏度不斷上升，離心沉淀率先下降，但六偏磷酸鈉添加量超過(guò)0.15%時(shí)其又有上升的趨勢(shì)。鑒于六偏磷酸鈉在飲料中的限量標(biāo)準(zhǔn)要求小于0.2%，故在實(shí)際生產(chǎn)中六偏磷酸鈉添加量不宜過(guò)大。

2.2.2 穩(wěn)定劑復(fù)配結(jié)果

由于單一穩(wěn)定劑難以達(dá)到理想的穩(wěn)定效果，對(duì)穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配不但具有協(xié)同增效作用，還能改善產(chǎn)品的風(fēng)味和口感，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因而在單因素基礎(chǔ)上把黃原膠、高酯果膠和六偏磷酸鈉進(jìn)行復(fù)配，采用三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行感官評(píng)定。穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表4，穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)因素水平

表5 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表5可知，3個(gè)因素對(duì)火麻蛋白肽復(fù)合飲料感官評(píng)分影響大小依次為黃原膠添加量>六偏磷酸鈉添加量>高酯果膠添加量。A3B1C2是最佳復(fù)配穩(wěn)定劑組合，即黃原膠添加量0.03%、高酯果膠添加量0.01%、六偏磷酸鈉添加量0.10%。據(jù)此生產(chǎn)的飲料離心沉淀率為0.63%，黏度為20 mPa·s，穩(wěn)定性好，感官評(píng)分達(dá)73.82。將此試樣進(jìn)行貨架期保溫試驗(yàn)(37℃，10 d)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品無(wú)明顯絮狀物沉淀及分層現(xiàn)象，流動(dòng)性良好，說(shuō)明產(chǎn)品在貨架期內(nèi)感官指標(biāo)穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

通過(guò)正交試驗(yàn)確定火麻蛋白肽復(fù)合飲料最佳基礎(chǔ)配方為純凈水70%、火麻蛋白肽液-蘋(píng)果汁30%(火麻蛋白肽液與蘋(píng)果汁體積比14∶16)、蔗糖8%、D-異抗壞血酸鈉0.03%；最佳復(fù)配穩(wěn)定劑為黃原膠0.03%、高酯果膠0.01%、六偏磷酸鈉0.10%。按最佳基礎(chǔ)配方和復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)的火麻蛋白肽復(fù)合飲料感官綜合評(píng)分為73.82，在貨架期內(nèi)無(wú)明顯絮狀物沉淀及分層現(xiàn)象，流動(dòng)性良好，產(chǎn)品穩(wěn)定。