槐米濁汁飲料穩(wěn)定性研究

厲妍青，范柳萍

(江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫，214122)

槐米(FlosSophoraeImmaturus)是豆科植物槐(SophorajaponicaL.)的干燥花蕾，主要種植于黃土高原以及華北地區(qū)，是我國特有的中藥材[1]。研究表明，槐米黃酮含量高，具有抗氧化、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗癌和降血脂、降血糖等功效[2-5]，有著較高的營養(yǎng)和保健價值，因此，槐米的開發(fā)利用具有廣闊的前景。

如今，人們對飲料的消費需求逐漸從傳統(tǒng)的碳酸型趨向于營養(yǎng)豐富的植物型[6]。槐米為藥食同源型植物[7]，其黃酮含量高，抗氧化活性強等特性，符合人們對植物飲料的需求。目前，槐米飲料的研究主要集中于清汁，雖然清汁飲料制備工藝簡單易行，但槐米利用率極低，存在大量廢渣[8]，且制得的飲料營養(yǎng)成分損失較大。因此將槐米加工成濁汁飲料，對槐米資源的開發(fā)具有重要意義。大多數(shù)植物飲料因其蛋白及碳水化合物等含量高，屬熱不穩(wěn)定體系，殺菌過后極易出現(xiàn)析水、絮凝和沉淀等現(xiàn)象[9]。添加合適的親水膠體可以通過增強體系黏度，懸浮不溶解的顆粒，以提高其穩(wěn)定性。張桂芳[10]利用瓜爾膠、阿拉伯膠、結(jié)冷膠等復(fù)合增稠劑來提高小米飲料的穩(wěn)定性。G?SSINGER[11]使用黃原膠來提高蘋果濁汁的穩(wěn)定性，隨著黃原膠的加入穩(wěn)定性提高，但由此產(chǎn)生的“糊口”感不為消費者喜愛。高潔[12]在松籽飲料的開發(fā)中發(fā)現(xiàn)，在添加復(fù)合增稠劑時，用量過高時會使飲料過于黏稠，影響口感。鄧代君[13]在對不同增稠劑對咖啡乳飲料穩(wěn)定性的分析中也指出，過度添加瓜爾膠會對飲料口感產(chǎn)生較大影響。這些研究都表明，需要根據(jù)不同飲料體系來應(yīng)用不同的膠體，同時，膠體的用量也有所不同。因此，選擇合適的親水膠體及用量在開發(fā)濁汁飲料的過程中至關(guān)重要。

本試驗擬研究多種親水膠體對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性及黏度的影響，并通過與市售濁汁飲料的對比，來檢驗槐米濁汁飲料應(yīng)用開發(fā)的合理性，為槐米濁汁飲料的工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展提供更全面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

槐米,河北安國藥源商貿(mào)有限公司；黃原膠、羧甲基纖維素鈉,武漢百茂生物科技有限公司；瓜爾豆膠、刺槐豆膠,青州榮美爾生物科技有限公司；微晶纖維素(MCC),上海FMC有限公司；結(jié)冷膠,鄲城財鑫糖業(yè)有限公司；單脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯,愛格富食品科技有限公司；市售濁汁飲料(甜玉米飲料、抹茶拿鐵飲料、核桃乳及花生牛奶),均購于當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

行星式球磨儀,德國萊馳有限公司；膠體磨,JM-L50型，溫州強忠機械有限公司；均質(zhì)機(AH-2010型)，蘇州安拓思納米技術(shù)有限公司；黏度計(DVESLVTJ0型)，美國Brook Field公司；Turbiscan分散穩(wěn)定性分析儀,法國Formulation公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 槐米濁汁制備工藝

根據(jù)倪洋[14]的濁汁制備工藝修改為：

原料槐米→挑選→球磨粉碎→膠體磨→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌→槐米濁汁

(1)球磨粉碎：槐米經(jīng)挑選后放入球磨儀中，在300 r/min轉(zhuǎn)速下粉碎45 min，球磨模式為粉碎15 min，間隔10 min。

(2)膠體磨：按照1∶200(g∶mL)的料液比，用膠體磨將槐米與水混合。

(3)調(diào)配：把飲料預(yù)熱至70 ℃，在250 r/min的轉(zhuǎn)速下，邊攪拌邊加入一定量的穩(wěn)定劑及乳化劑。攪拌持續(xù)20 min。

(4)均質(zhì)：均質(zhì)壓力為25 MPa，均質(zhì)次數(shù)為2次。

(5)灌裝滅菌：將槐米濁汁分裝在飲料瓶中，并在121 ℃下滅菌20 min。

1.3.2 增稠劑單因素試驗設(shè)計

研究6種增稠劑對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性及黏度的作用，膠體分別為黃原膠、結(jié)冷膠、微晶纖維素、刺槐豆膠、羧甲基纖維素鈉及瓜爾豆膠，以懸浮穩(wěn)定性及黏度為指標(biāo)，考察不同種類增稠劑對槐米飲料的影響。

1.3.3 懸浮穩(wěn)定性的測定

根據(jù)黃迪宇[15]的方法修改如下：將不同配方配制好的槐米濁汁飲料稀釋5倍，660 nm處測定其吸光值A(chǔ)0。在3 000 r/min下離心15 min，稀釋相同的倍數(shù)，在相同的波長下測定其吸光度為At，按公式(1)進行計算：

(1)

1.3.4 黏度的測定

采用DVS+旋轉(zhuǎn)黏度計進行測定，選用S18號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為100 r/min，在室溫下測量。

1.3.5 復(fù)配親水膠體對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性的影響

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇微晶纖維素、結(jié)冷膠、單甘酯和蔗糖酯這4種親水膠體，以多重光散射儀穩(wěn)定性指數(shù)(turbiscan stability index,TSI)作為指標(biāo)，通過均勻設(shè)計確定復(fù)配親水膠體的添加量。

表1 均勻設(shè)計試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design method

1.3.6 Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)的測定

根據(jù)RAIKOS等[16]的方法修改如下：將20 mL樣品置于樣品瓶中，放入樣品池中進行測量，多重光散射儀利用波長為850 nm的紅外光源，對樣品進行周期性掃描。測試條件為測試溫度50 ℃，掃描時間2 h，掃描周期60 s，掃描高度40 μm。

1.3.7 感官評價

由食品專業(yè)的感官評定人士組成的感官評定小組(15人)進行感官評定，感官評分表如表2所示。

表2 飲料感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Beverages sensory evaluation criteria

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 20統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Origin 9.0進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同增稠劑對槐米飲料穩(wěn)定性及黏度的影響

添加增稠劑提高了體系的黏度，使飲料達到穩(wěn)定的狀態(tài)。但過高的黏度也會失去飲料清爽的口感，同時掩蓋飲料原有的風(fēng)味。因此，合適的增稠劑及其適當(dāng)用量，對飲料的穩(wěn)定性及風(fēng)味有著重要意義。

如圖1所示，隨著增稠劑添加量的增加，飲料的黏度和懸浮穩(wěn)定性增加。其中，微晶纖維素對體系的穩(wěn)定效果最好，且黏度變化小。在添加0.40%的微晶纖維素時，其黏度僅為3.01 mPa·s, 而懸浮穩(wěn)定性達26.85%，是首選的槐米飲料增稠劑。這歸功于微晶纖維素在飲料體系中形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[17]，以此來懸浮顆粒。結(jié)冷膠的凝膠性可以穩(wěn)定體系，且具有改善口感的作用，同時其黏度變化不大，與微晶纖維素復(fù)配使用效果更好[18]。黃原膠雖然也能提高體系穩(wěn)定性，但隨添加量的增加體系黏度顯著增大，不利于飲料口感的保持。而刺槐豆膠、瓜爾豆膠及羧甲基纖維素鈉對體系穩(wěn)定性的影響小，這可能是由于高溫滅菌過后，這些膠體在槐米飲料體系中已失效。故選擇微晶纖維素復(fù)配結(jié)冷膠作為槐米濁汁飲料的增稠劑進行下一步試驗。

2.2 復(fù)配親水膠體對槐米飲料穩(wěn)定性的優(yōu)化

單一的親水膠體很難使飲料體系達到長期均一穩(wěn)定的狀態(tài)，多種膠體復(fù)配使用將會達到協(xié)同增效的作用，使飲料更加穩(wěn)定[19]。選擇微晶纖維素、結(jié)冷膠、單甘酯和蔗糖酯為復(fù)配膠體，通過均勻設(shè)計確定其添加量，結(jié)果如表3所示。

表3 均勻設(shè)計試驗及結(jié)果分析Table 3 Design of uniform experiments and analysis of results

Turbiscan穩(wěn)定分析技術(shù)是一種基于粒子的遷移而引起體系背散射光光強變化來檢測分散體系穩(wěn)定性指數(shù)的測量方法。體系中粒子運動會引起飲料出現(xiàn)絮凝、沉淀分層或油脂上浮等現(xiàn)象，導(dǎo)致穩(wěn)定性指數(shù)增大，即表明體系穩(wěn)定性變差[20]。由圖2可知，隨著測定時間的延長，8組試驗樣品的穩(wěn)定性指數(shù)逐漸增大，這表明飲料在測試過程中其內(nèi)部微粒在不停地運動，使得體系中顆粒濃度出現(xiàn)不同程度的變化。

圖2 8組試驗的穩(wěn)定性指數(shù)Fig.2 TSI of 8 experiment samples

表4 回歸方程的方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation

回歸方程P<0.05，R2=0.999，表明回歸方程模擬顯著，可以解釋99.9%的槐米飲料TSI值的變化，方程擬合性好。

對方程求偏導(dǎo)，求得TSI最小值，解得：X1=0.41;X2=0.06;X3=0.09;X4=0.15；

將最優(yōu)配方代入原回歸方程，得：Ymin=0.62。

即：微晶纖維素0.41%；結(jié)冷膠0.06%；單甘酯0.09%；蔗糖酯0.15%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，預(yù)測TSI指數(shù)為0.62。

2.3 優(yōu)化配方飲料穩(wěn)定性的驗證

為進一步驗證復(fù)合親水膠體對槐米濁汁的作用效果，按照均勻設(shè)計優(yōu)化后的配方添加，并測定其TSI值。由圖3可知，平行樣品的TSI值分別為0.59和0.61，驗證了均勻設(shè)計的預(yù)測穩(wěn)定性指數(shù)，且配方重復(fù)性好。

圖3 槐米濁汁飲料的穩(wěn)定性變化指數(shù)Fig.3 Changes of stability index of cloudy Flos Sophorae Immaturus beverages

2.4 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的比較分析

為進一步驗證自制槐米濁汁配方的可實用性，現(xiàn)與4款市售濁汁飲料進行比較分析，配料表如表5所示。

表5 市售濁汁飲料配方表Table 5 Formula table of commercial cloudy beverages

2.4.1 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的Turbiscan比較分析

將這4款市售濁汁飲料與自制槐米飲料進行Turbiscan穩(wěn)定性分析。圖譜采用高度為橫坐標(biāo)，背散射光的變化率為縱坐標(biāo)，用藍色代表起始線，用紅色代表終止線。由圖4可知，槐米濁汁與甜玉米汁的背散射光光強變化較小，120 min后背散射光光強變化值(ΔBS)仍不超過-0.5%。說明體系中懸浮顆粒沒有出現(xiàn)明顯的上浮或沉降現(xiàn)象，可視為穩(wěn)定體系[21]，進一步驗證槐米濁汁配方的可實用性。抹茶拿鐵體系在底部(0～2 mm)時曲線高于基線，ΔBS大于2%，這說明底部有沉淀產(chǎn)生，其中部及頂部曲線逐漸向上增加，ΔBS從-1.5%左右上升至-0.5%，這可能是飲料在測量過程中產(chǎn)生了聚結(jié)。120 min后，核桃乳的底部ΔBS值約為2%，中部曲線下降較大，2～10 mm處，ΔBS低于-3%，但頂部曲線的下降幅度減緩，30～40 mm處，ΔBS約為-1%，說明核桃乳中部組分向下遷移，底部有顆粒沉淀，中上層可能出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象?；ㄉＤ谈鱾€部位終止曲線均位于基線下方，120 min時ΔBS為-2%左右，表明體系在測量過程中顆粒向下運動，產(chǎn)生了沉淀。

圖4 槐米濁汁飲料與市售濁汁飲料的背散射光光強變化比較Fig.4 Comparison of the change of backscattered light intensity among cloudy Flos Sophorae Immaturus beverage and commercial cloudy beverages

2.4.2 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的黏度比較分析

由圖5可知，雖然甜玉米飲料體系最為穩(wěn)定，但其黏度高達40 mPa·s，是其他4種飲料的數(shù)10倍。其他3種濁汁飲料，雖然在穩(wěn)定性上不如甜玉米飲料，但黏度小，均小于10 mPa·s，符合消費者對飲料的需求。而槐米濁汁飲料，使用了合適的膠體及用量，不僅使飲料在穩(wěn)定性上保持優(yōu)越的性能，且保留其清爽的口感，其黏度僅為8.71 mPa·s，流動性強。該槐米濁汁配方對槐米飲料的工業(yè)化生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。

圖5 槐米濁汁飲料與市售濁汁飲料的黏度比較Fig.5 Comparison of viscosity among cloudy Flos Sophorae Immaturus beverage and commercial cloudy beverages

2.4.3 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的感官評分

由表6可知，這5款飲料中，槐米飲料、甜玉米飲料及核桃乳的穩(wěn)定性好，無分層沉淀，抹茶拿鐵和花生牛奶雖有些許分層現(xiàn)象，但不明顯，不影響消費者購買。流動性方面，甜玉米飲料表現(xiàn)出極差的流動性，并且造成風(fēng)味口感的下降，吞咽感較明顯。同時其他4款飲料表現(xiàn)較好，流動性強，均保留了飲料清爽的口感。由此可知，槐米濁汁飲料的工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的實踐意義。

表6 飲料感官評定表Table 6 Beverages sensory evaluation table

3 結(jié)論

多種親水膠體的復(fù)配使用有利于提高濁汁飲料的穩(wěn)定性。在研究槐米濁汁飲料穩(wěn)定性時，選用微晶纖維素和結(jié)冷膠作為增稠劑，以微晶纖維素的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)懸浮不溶性顆粒，結(jié)冷膠產(chǎn)生凝膠使顆粒不易遷移；單甘酯和蔗糖酯作為乳化劑，減少析水浮油現(xiàn)象。根據(jù)均勻設(shè)計表明，復(fù)配親水膠體的最優(yōu)組合為微晶纖維素0.41%、結(jié)冷膠0.06%、單甘酯0.09%、蔗糖酯0.15%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其在滅菌后未發(fā)生沉淀、析水或聚結(jié)等現(xiàn)象。自制槐米飲料與市售飲料的比較表明，自制槐米飲料的穩(wěn)定性強，沒有沉淀析水，絮凝聚結(jié)等不良現(xiàn)象的發(fā)生，且其黏度適中，保持了飲料清爽的口感，不遜于市售飲料，是一款為廣大消費者所能接受的濁汁飲料。