大米蛋白乳飲料的工藝優(yōu)化

苗文娟　陳志宏　張汆　孫艷輝　張榆敏

摘要? 為優(yōu)化大米蛋白乳飲料生產(chǎn)工藝，以大米蛋白、乳清蛋白為主料，采用單因素及正交試驗(yàn)優(yōu)化確定產(chǎn)品最終配方。氨基酸分析結(jié)果表明，大米蛋白和乳清蛋白以3∶2比例復(fù)配后的蛋白粉氨基酸組成合理;穩(wěn)定性單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，大米淀粉、卡拉膠和結(jié)冷膠對大米蛋白乳飲料具有較好的穩(wěn)定性，黃原膠效果不佳;通過正交試驗(yàn)確定復(fù)配穩(wěn)定劑添加量為卡拉膠0.040%、結(jié)冷膠0.035%、大米淀粉0.60%;風(fēng)味調(diào)配結(jié)果表明復(fù)配蛋白粉添加量6.0%、蔗糖5.0%，檸檬酸0.04%，炒米香精0.08%，在此工藝下制得的大米蛋白乳飲料氨基酸組成合理，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好，風(fēng)味佳。

關(guān)鍵詞? 大米蛋白;飲料;穩(wěn)定性;工藝優(yōu)化

中圖分類號? TS275.4??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A

文章編號? 0517-6611（2019）24-0170-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.051

Optimization of Rice Protein Beverage Technology

MIAO Wen-juan，CHEN Zhi-hong，ZHANG Cuan et al? （College of Biology and Food Engineering，Chuzhou University，Chuzhou，Anhui 239000）

Abstract? In order to optimize the production process of rice protein beverage，rice protein and whey protein were used as the main materials，and the final formula of rice protein beverage was optimized by single factor test and orthogonal experiment.The results of amino acid analysis showed that the amino acid composition of the compound protein powder was reasonable when the ratio of rice protein to whey protein was 3∶2.The results of stability single factor test showed that rice starch，carrageenan and gelatin gum had good stability for rice protein beverage，but xanthan gum had poor effect.Orthogonal test results showed that the addition of compound stabilizer was 0.040% carrageenan，0.035% gellan gum and 0.60% rice starch.The results of flavor blending showed that the compound protein powder was 6.0%，sucrose 5.0%，citric acid 0.04%，and fried rice flavor 0.08%.The rice protein beverage prepared by this process has reasonable amino acid composition，good stability and good flavor.

Key words? Rice protein;Beverage;Stability;Process optimization

基金項(xiàng)目? 滁州市農(nóng)業(yè)與社會發(fā)展類科技計(jì)劃項(xiàng)目“大米渣蛋白酶法增溶改性及其產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”（201709）;滁州市工程技術(shù)中心（滁州市大米深加工工程技術(shù)研究中心）項(xiàng)目;安徽省特派員工作站（安徽大米深加工科技特派員工作站）項(xiàng)目（201804）;滁州學(xué)院食品酶法加工科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（00001702）。

作者簡介? 苗文娟（1987—），女，江蘇連云港人，講師，碩士，從事食品加工技術(shù)研究。

收稿日期? 2019-06-26;修回日期? 2019-07-15

大米蛋白是淀粉、糖、味精和有機(jī)酸等大米精深加工行業(yè)的副產(chǎn)物[1]，大米蛋白主要由75%～90%谷蛋白、2%～ 5%清蛋白、2%～10%球蛋白和1%～5%醇溶蛋白構(gòu)成[2]，大米蛋白的氨基酸配比合理，接近 FAO/WHO 推薦理想模式，蛋白質(zhì)效用比率 （PER） 和生物價(jià) （BV） 較高[3]，是理想的植物蛋白來源。隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對于健康食品的需求也在逐年增加，在此基礎(chǔ)上開發(fā)一款富含大米蛋白的健康型乳飲料顯得尤為必要。由于大米蛋白中75%以上是水不溶性的谷蛋白，因此大米蛋白的溶解性差，限制了大米蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用。為提高大米蛋白的綜合利用程度，該研究通過單因素及正交試驗(yàn)對提高大米蛋白懸浮穩(wěn)定性的幾種穩(wěn)定劑進(jìn)行篩選，并在此基礎(chǔ)上對飲料的口感進(jìn)行合理調(diào)配，開發(fā)出一款口感好、懸浮穩(wěn)定性高的大米蛋白乳飲料，為提高大米蛋白的綜合利用提供一條新途徑。

1? 材料與方法

1.1? 材料? 大米蛋白粉（300目，蛋白含量82.54%）、大米淀粉（100目）均來自于安徽順鑫盛源生物食品有限公司;乳清粉（食品級），戴維林國際貿(mào)易（上海）有限公司;白砂糖、檸檬酸、炒米香精、卡拉膠、結(jié)冷膠、黃原膠均為食品級，市售。

1.2? 儀器與設(shè)備

S433D全自動氨基酸分析儀（德國Sykam）; DHR-2流變儀（美國TA公司）; BSA124S-CW電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）;DF-101S型磁力攪拌器（鞏義予華儀器有限責(zé)任公司）;L550低速離心機(jī)（湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司）;FJ300-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)（上海標(biāo)本模型廠）;BPG-9140A精密鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.3? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1? 大米蛋白乳飲料的制作工藝流程。工藝流程見圖1。

1.3.2? 蛋白粉蛋白配比的確定。主料配方中蛋白配比根據(jù)氨基酸評分（amino acid score，AAS）及互補(bǔ)原則確定，AAS為待測蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸占FAO/WHO評分模式中相應(yīng)氨基酸含量的百分比[4-5]。

1.3.3? 大米蛋白乳飲料穩(wěn)定性優(yōu)化單因素試驗(yàn)。

在穩(wěn)定性優(yōu)化單因素試驗(yàn)中，取大米蛋白粉15 g，乳清粉10 g，加入80 ℃水至500 mL，并分別加入大米淀粉（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）、卡拉膠（0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%）、黃原膠（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%）、結(jié)冷膠（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%），采用恒溫水浴磁力攪拌器攪拌15 min至溶液混合均勻，采用高速勻漿機(jī)11 000 r/min均質(zhì)2 min，以溶液黏度和離心沉淀率為指標(biāo)，考察大米淀粉、卡拉膠、黃原膠以及結(jié)冷膠添加量對溶液穩(wěn)定性的影響，每組試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.4? 大米蛋白乳飲料穩(wěn)定性正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以卡拉膠添加量、結(jié)冷膠添加量、大米淀粉添加量為考察對象，以離心沉淀率為考察指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化大米蛋白乳飲料穩(wěn)定劑用量，因素水平見表1。

1.3.5? 風(fēng)味調(diào)配試驗(yàn)。

風(fēng)味調(diào)配試驗(yàn)是在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，采用感官評價(jià)方法確定復(fù)配蛋白粉、蔗糖、檸檬酸和食用香精的最適添加量，優(yōu)選出最優(yōu)組合。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見表2。

1.3.6? 指標(biāo)測定方法。

1.3.6.1? 蛋白粉氨基酸組成測定。

氨基酸組成分析參考GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》，采用鹽酸水解法對樣品進(jìn)行預(yù)處理，在570 nm和440 nm下進(jìn)行檢測。

1.3.6.2? 黏度測定。采用DHR-2流變儀測定樣品的黏度，選用40 mm平板夾具，溫度25 ℃，剪切速率100 r/min，跑樣時(shí)間2 000 s，間隙52 μm。

1.3.6.3? 離心沉淀率（sedimentation rate，SR）測定。

離心沉淀率的測定參考張濤[6]方法并稍作修改，取混合均勻的樣品于離心管中，以3 000 r/min離心10 min，倒出離心后的上清液，稱量剩余沉淀的質(zhì)量，計(jì)算離心沉淀率SR，平行測試3次，取平均值為最終穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)，SR越小，穩(wěn)定性越好。

SR=（M1/M2）×100%

其中M1、M2分別表示樣品溶液離心后沉淀物總質(zhì)量與離心前樣品溶液質(zhì)量（g）。

1.3.6.4? 風(fēng)味調(diào)配感官評價(jià)。風(fēng)味調(diào)配采用百分制感官評分方法，由10名評定人員組成評價(jià)小組，分別從色澤、香味、口感滋味、穩(wěn)定性四個(gè)方面對大米蛋白乳飲料的感官品質(zhì)進(jìn)行評分，具體評定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

1.4? 數(shù)據(jù)處理? 采用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，Origin 8.0繪圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 主料和輔料比例的確定

AAS值越接近100，表示待評價(jià)物與模式氨基酸組成就越接近，蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值就越高[4]。由表4可知，試驗(yàn)所用大米蛋白粉中賴氨酸AAS評分僅69分，為第一限制性氨基酸，異亮氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸+胱氨酸的含量低于推薦模式值;亮氨酸和纈氨酸含量與推薦值相接近。而比較乳清蛋白各必需氨基酸AAS值發(fā)現(xiàn)其氨基酸含量均高于推薦含量，其中賴氨酸含量最為豐富?？梢岳萌榍宓鞍追酆痛竺椎鞍追墼诒匦璋被嵘洗嬖诘幕パa(bǔ)關(guān)系來進(jìn)行復(fù)配，開發(fā)出營養(yǎng)更加全面的復(fù)合型蛋白粉。

以大米蛋白中第一限制性氨基酸賴氨酸為指標(biāo)，最終確定大米蛋白和乳清蛋白的比例為3∶2，由表4可知復(fù)配后的蛋白粉AAS評分接近推薦模式，大米蛋白的限制性氨基酸賴氨酸評分經(jīng)復(fù)配后提高到109。

2.2? 大米蛋白乳飲料穩(wěn)定性優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1? 大米淀粉添加量對飲料穩(wěn)定性的影響。大米淀粉顆粒粒徑小[7]，比表面積大，具有與脂肪相似的滑潤細(xì)膩的口感，可作為增稠劑用于羹湯、沙司和方便米飯中，并能很好地改善食品的口感[8-9]，因此在這里將大米淀粉添加進(jìn)大米蛋白乳飲料中，考察其對飲料懸浮穩(wěn)定性的影響。從圖2可以看出，大米蛋白乳飲料溶液體系的表觀黏度隨著大米淀粉添加量的增加而升高，溶液的離心沉淀率隨著大米淀粉添加量的增加而降低，即溶液體系的穩(wěn)定性隨著大米淀粉添加量的增加而提高。當(dāng)大米淀粉的添加量為0.6%時(shí)，大米蛋白乳飲料的離心沉淀率下降趨勢變緩，繼續(xù)提高大米淀粉的添加量，溶液體系的黏度增加較大，但離心沉降率反而趨于平緩甚至下降趨勢，由此可見大米蛋白乳飲料溶液體系的穩(wěn)定性與大米淀粉的添加量不完全成正比，同時(shí)黏度也不是決定溶液體系穩(wěn)定性的唯一因素。綜上所述，添加大米淀粉對保持大米蛋白乳飲料溶液體系穩(wěn)定性效果較好，最適添加量在0.6%左右。

2.2.2? 卡拉膠添加量對飲料穩(wěn)定性的影響。

依次添加0.02%～0.06%卡拉膠，通過測定樣品黏度、離心沉淀率等綜合分析卡拉膠對大米蛋白乳飲料溶液體系穩(wěn)定性的影響。從圖3可以看出，隨著卡拉膠用量的增加，大米蛋白乳飲料溶液體系沉淀率不斷下降，體系穩(wěn)定性提高，黏度逐漸增加。同時(shí)也可看出卡拉膠具有低濃度高黏性的特點(diǎn)，在用量達(dá)0.04%時(shí)，體系黏度增加速率較大，而體系的沉淀率變化沒有黏度變化趨勢明顯，繼續(xù)增加卡拉膠用量對溶液體系穩(wěn)定性作用不大，體系濃度過大反而影響成品感官品質(zhì)。綜合分析卡拉膠濃度達(dá)0.04%之后不再適合作為大米蛋白乳飲料溶液體系的穩(wěn)定劑，因此卡拉膠添加量最適濃度在0.04%左右。

2.2.3? 黃原膠添加量對飲料穩(wěn)定性的影響。

為了解不同濃度黃原膠對大米蛋白乳飲料溶液體系穩(wěn)定性的影響，依次添加0.01%～0.05%黃原膠。從圖4可以看出，隨著黃原膠濃度的增大溶液體系黏度不斷增大，溶液的離心沉淀率也顯著降低，當(dāng)添加0.01%的黃原膠時(shí)，就可以保證蛋白粉的沉淀率趨于穩(wěn)定，但在該試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)黃原膠添加量過大，會使得飲料的溶液流動性差，不符合飲品的感官特性，綜合分析確定不采用黃原膠作為大米蛋白乳飲料溶液穩(wěn)定劑。

2.2.4? 結(jié)冷膠添加量對飲料穩(wěn)定性的影響。

結(jié)冷膠具有良好的穩(wěn)定性，耐酸、耐高溫、熱可逆以及用量少[10]，一定添加量范圍內(nèi)的結(jié)冷膠對大米蛋白乳飲料溶液體系穩(wěn)定性有一定的效果，從圖5可以看出，隨著結(jié)冷膠添加量的遞增，大米蛋白乳飲料溶液體系黏度不斷上升，離心沉淀率逐漸下降，溶液體系穩(wěn)定性不斷提高。但當(dāng)結(jié)冷膠濃度達(dá)0.03%之后，溶液體系表現(xiàn)出黏稠特點(diǎn)，影響感官品質(zhì)，結(jié)冷膠最適用量控制在0.03%左右。

2.3? 大米蛋白乳飲料穩(wěn)定性優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取對大米蛋白乳飲料穩(wěn)定性影響較大的3個(gè)因素：卡拉膠添加量（A）、結(jié)冷膠添加量（B）、大米淀粉添加量（C），做L9（34）正交試驗(yàn)。以離心沉淀率為穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)，選取最優(yōu)解作為穩(wěn)定劑復(fù)配用量。

從表5極差分析看出，RA>RB>RC，即3個(gè)因素對大米蛋白乳飲料溶液體系穩(wěn)定性影響大小為卡拉膠添加量（A）> 結(jié)冷膠添加量（B） >大米淀粉添加量（C），優(yōu)化得到最優(yōu)因素水平組合為A2B3C2，即最優(yōu)組合配方為卡拉膠0.040%、結(jié)冷膠0.035%、大米淀粉0.60%。按照A2B3C2試驗(yàn)條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得出3組平均沉淀率1.16%，優(yōu)于正交試驗(yàn)的每組試驗(yàn)結(jié)果，故A2B3C2為試驗(yàn)最優(yōu)組合，此時(shí)制得的大米蛋白乳飲料口感絲滑細(xì)膩，不黏稠，成品穩(wěn)定性效果好，飲用時(shí)間內(nèi)無明顯沉淀物。

2.4? 風(fēng)味調(diào)配結(jié)果

依據(jù)上述條件制備出的大米蛋白乳飲料營養(yǎng)比例恰當(dāng)，溶液穩(wěn)定性較好，但風(fēng)味較差，在此部分以甜度、酸度、黏稠度、香氣及整體喜好等感官指標(biāo)為依據(jù)采用正交試驗(yàn)進(jìn)行風(fēng)味優(yōu)化。由表6可知，4個(gè)因素對大米蛋白乳飲料風(fēng)味影響強(qiáng)弱關(guān)系為復(fù)配蛋白粉（B）> 蔗糖（A）> 檸檬酸（C）> 炒米香精（D），優(yōu)化得到最優(yōu)因素水平組合為A2B2C3D1，即蛋白粉6.0%、蔗糖5.0%、檸檬酸0.04%、炒米香精0.08%。按照A2B2C3D1試驗(yàn)條件進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證組結(jié)果與正交試驗(yàn)結(jié)果相符，故A2B2C3D1即為試驗(yàn)最優(yōu)組合。在此配方條件下制得的大米蛋白乳飲料色澤明亮，呈現(xiàn)特有的米黃色，口感細(xì)膩，酸甜適中，具有炒米、乳清混合香氣，渾濁度均勻一致。

3? 結(jié)論

該試驗(yàn)確定了大米蛋白乳飲料最佳工藝配方，即復(fù)配蛋白粉（大米蛋白與乳清蛋白3∶2）添加量6.0%、蔗糖5.0%、檸檬酸0.04%、炒米香精0.08%、卡拉膠0.040%、結(jié)冷膠0.035%、大米淀粉0.60%。按照此工藝制備的大米蛋白乳飲料溶液最終離心沉淀率為1.16%，酸甜適中，口感細(xì)膩，穩(wěn)定性良好，能夠滿足消費(fèi)者的營養(yǎng)需求。

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