植物蛋白固體飲料理化和感官特性研究

馮 魏

(杭州衡美食品科技有限公司,浙江 杭州 310032)

固體飲料是指將各類原料經(jīng)過濃縮、干燥和調(diào)配制得的即溶性良好的混合體系,用水沖調(diào)后,可以得到風(fēng)味良好的飲料。一般液體飲料的固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%[1],而固體飲料中固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高,營養(yǎng)更豐富,且易于包裝和攜帶。另外,由于固體飲料的含水量很低(<5%),因此其中的一些成分更不容易失活,風(fēng)味保持更久,且不易腐敗變質(zhì)[2]。蛋白質(zhì)制劑作為食品配料,具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和較好的功能特性。目前,市場上的固體飲料中雖然都會使用大量的乳蛋白[3],但近期越來越多的植物蛋白被用來部分替代食品中的碳水化合物和乳清蛋白,它們的成本更低、更具可持續(xù)性。相對于動(dòng)物蛋白而言,植物蛋白中低密度脂蛋白更少,且不含膽固醇[4],富含膳食纖維和黃酮等營養(yǎng)物質(zhì)[5],有助于防止動(dòng)脈粥樣硬化、預(yù)防癌癥、降低2型糖尿病和某些腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)等[6]。

在各類植物蛋白中,大豆蛋白[7]顯示出優(yōu)異的特性,并成功應(yīng)用于生產(chǎn)多種食品,如仿奶酪、奶油、豆奶和烘焙產(chǎn)品等。然而,由于其過敏性和明顯的豆腥味,大豆蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用也受到一定的限制[8]。因此,比較目前市場上不常見的植物源蛋白的性質(zhì),了解其中影響食品營養(yǎng)、質(zhì)地及其感官特性的成分,可以大大拓寬它們在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍。此外,了解個(gè)別蛋白質(zhì)制劑的特性差異,將有助于更好地利用它們并獲得蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的新產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

乳清蛋白粉、豌豆蛋白粉,購自吉林毅潤蛋白有限公司;大米蛋白粉,購自浙江恒騰福生物制品有限公司;花生蛋白粉、馬鈴薯蛋白粉,購自廣州市利統(tǒng)食品有限公司。

全脂乳粉、脫脂乳粉,購自雀巢(中國)有限公司;膳食纖維粉,購自扶風(fēng)斯諾特生物科技有限公司;抗性糊精、麥芽糊精、結(jié)晶果糖、低聚異麥芽糖粉,購自江蘇采薇生物科技有限公司;其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純級。

1.2 儀器與設(shè)備

G&G電子天平JJ100A,常熟市雙杰測試儀器廠;數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2,常州朗越儀器制造有限公司;恒溫恒濕箱BSC-150,上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司;HD-3A型智能水分活度測量儀,無錫市華科儀器儀表有限公司;3NH立式色差儀NR60CP,深圳市三恩時(shí)科技有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合固體飲料的制備

按照固體飲料用量進(jìn)行配方比例添加,配方中每種植物蛋白質(zhì)制劑的用量為20%,稱重后的原料在40 ℃下,使用攪拌器,充分混勻。隨后將制備完成后的樣品用聚乙烯材料食品塑封袋封口包裝,每袋60 g,一半樣品放入恒溫恒濕箱保存一定時(shí)間。恒溫恒濕箱設(shè)置為25 ℃,空氣相對濕度75%[9]。配方如表1所示。

表1 固體飲料的配方

1.3.2 植物蛋白的基本成分的測定

各類植物蛋白粉在105 ℃烘箱中干燥直到達(dá)到恒定重量后即為其干質(zhì)量。總蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)GB/T 14771食品中蛋白質(zhì)的測定方法,采用凱氏定氮法測定,用樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘以轉(zhuǎn)換因子6.25計(jì)算總蛋白[10]。脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB/T 5009.6食品中脂肪的測定,采用索氏抽提法?？偦曳仲|(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定方法:將1 g蛋白質(zhì)粉加入坩堝中,在550 ℃的馬弗爐中焚燒,并測定殘?jiān)亓俊?/p>

1.3.3 固體飲料溶解度的測定

袋裝固體飲料在37 ℃恒溫恒濕儲藏180 d后,將1 g固體飲料粉末加入100 mL蒸餾水中,用磁力攪拌器以280 r/min的速度攪拌30 mL,然后以3 000 r/min的速度離心5 min。收集上清液并在105 ℃下烘干。樣品溶解度[10]為干燥上清液相對于原始量的比值。

1.3.4 固體飲料水分活度、含水量和吸濕性的測定

袋裝固體飲料在37 ℃恒溫恒濕儲藏180 d后,在室溫環(huán)境下平衡1 h,打開包裝,對各組固體飲料的粉末進(jìn)行含水量、吸濕性和水分活度的測定,每組均測定5次。

樣品水分活度Aw由實(shí)驗(yàn)室水分活度分析儀測定[11]。樣品含水量[12]通過固體飲料粉末在105 ℃下干燥直至達(dá)到恒質(zhì)量后來進(jìn)行分析。在25 ℃和75.3%相對濕度(氯化鈉飽和溶液)下,將1 g粉末放入封閉容器內(nèi)的鋁盤中,樣品吸濕性[13]即為每100 g干燥固體中吸附的水分的克數(shù)×100%。

1.3.5 固體飲料的感官評定方法

根據(jù)Sulaiman等[14]的方法,感官評估小組由10名訓(xùn)練有素的評估人員組成,對產(chǎn)品的色澤、外觀形態(tài)、風(fēng)味及沖調(diào)性進(jìn)行綜合評估。具體方法:取混合均勻的待測樣品約5 g,置于干凈的白色搪瓷盤中,在自然光下用肉眼觀察其顏色和外觀,常溫下用蒸餾水溶解于透明玻璃燒杯中,立即聞其香氣,鑒別其風(fēng)味,靜置2 min后,檢查燒杯底部是否有雜質(zhì)。

1.3.6 固體飲料的微生物指標(biāo)

固體飲料中的菌落數(shù)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4789.21—2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn) 冷凍飲品、飲料檢驗(yàn)》中的方法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)采取完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn),重復(fù)3次,數(shù)據(jù)分析與結(jié)果繪制采用Origin 9.0軟件,數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,顯著性水平設(shè)置為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 各類植物蛋白質(zhì)粉的營養(yǎng)成分測定

各植物蛋白粉在化學(xué)成分上存在一定差異,其主要成分如表2所示。就總蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)而言,大米蛋白粉的總蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.29%,在4種植物蛋白粉中最高,而花生蛋白粉和馬鈴薯蛋白粉樣品中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是花生蛋白粉,大米蛋白粉次之,這可能會導(dǎo)致其儲藏較長時(shí)間后脂肪氧化產(chǎn)生不良風(fēng)味。而馬鈴薯蛋白粉中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少,灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,可能是由于馬鈴薯中無機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高且在蛋白粉制作過程中不易除去。此外,有研究顯示豌豆蛋白有特殊的功能益處,如溶解性、乳化和起泡能力,乳液和泡沫的穩(wěn)定性,凝膠和成膜能力[6]。對植物蛋白粉成分初步的研究為進(jìn)一步確定固體飲料的配方,增加營養(yǎng)價(jià)值,提供了良好的科學(xué)依據(jù)。

表2 各類植物蛋白質(zhì)粉的主要成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 不同植物蛋白固體飲料的溶解度

溶解度是決定蛋白質(zhì)制劑作為食品功能性成分的有效性的一個(gè)性質(zhì),這種特性有助于蛋白質(zhì)在食品中的添加和均勻分布[15]。此外,它還影響產(chǎn)品的質(zhì)地、顏色和感官特性。不同植物蛋白固體飲料的溶解度如圖1所示。

圖1 不同植物蛋白固體飲料的溶解度Fig.1 The solubility of solid drinks with different plant proteins

由圖1可知:對照發(fā)現(xiàn)乳清蛋白粉的溶解度最高,大米蛋白粉的溶解度也較好,且這兩者儲藏180 d后溶解度的降低均不明顯。而添加馬鈴薯蛋白粉和花生蛋白粉的固體飲料在室溫下溶解度明顯較差,可能需要更高溫度的熱水沖調(diào)才能較快較好地溶解[16]。豌豆蛋白粉的固體飲料在儲藏前后溶解性的變化明顯可能是由于二硫鍵和美拉德反應(yīng)誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)聚集,以及酚類物質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用[17],引起蛋白質(zhì)的物理化學(xué)特性的變化,從而導(dǎo)致其溶解性發(fā)生變化。

2.3 不同植物蛋白固體飲料的水分活度、含水量和吸濕性

相比于傳統(tǒng)熱加工導(dǎo)致的蛋白性狀劇烈的改變(熱誘導(dǎo)聚集),新興非熱加工技術(shù)雖然比較溫和,但也可能會對蛋白質(zhì)混合體系的功能特性有所影響。添加不同種類植物蛋白的固體飲料在水分活度、含水量和吸濕性方面存在顯著差異(P<0.05),其物理性質(zhì)如表3所示。

表3 不同植物蛋白固體飲料的物理性質(zhì)

由表3可知:與對照的乳清蛋白粉固體飲料相比,大米蛋白粉、豌豆蛋白粉固體飲料具有相似甚至更低的水分活度(0.28,0.26)以及含水量(5.40%,5.42%)。固體飲料的吸濕性與所用材料本身的吸濕性有關(guān),配方中結(jié)晶果糖具有較強(qiáng)的吸濕性(<10%),然而加入馬鈴薯蛋白粉的固體飲料的吸濕性可以達(dá)到9.07。這可能是由于馬鈴薯蛋白氨基酸側(cè)鏈中羥基、羧氨基和氨基等親水基團(tuán)較多[17];以及肽鍵與水分子相互作用,從而使得整體具有更高的吸水性和持水性。大米蛋白本身具有高度的疏水性,通過疏水基團(tuán)和二硫鍵交聯(lián),其制得的固體飲料吸濕性較差。所有植物蛋白固體飲料的水分活度均低于0.60,說明植物蛋白可有效防止微生物繁殖[18]。

2.4 不同植物蛋白粉對固體飲料感官評分的影響

對不同植物蛋白粉固體飲料的感官指標(biāo)進(jìn)行了評價(jià)如表4所示。由表4可知:由于蛋白粉中帶有一定的脂肪,儲藏180 d后因?yàn)橹狙趸瘯a(chǎn)生哈喇味[19],會對固體飲料的口味和整體可接受性產(chǎn)生一定的負(fù)面影響?；ㄉ婉R鈴薯蛋白粉固體飲料中在180 d的儲藏后,出現(xiàn)了少量結(jié)塊,且固體飲料的顏色變深,光澤度降低。而溶解度較好、不易發(fā)生蛋白質(zhì)聚集的大米和豌豆蛋白粉固體飲料在儲藏后產(chǎn)品的感官評價(jià)良好,更易被消費(fèi)者所接受[20]。感官評價(jià)結(jié)果表明:含大米蛋白粉和豌豆蛋白粉固體飲料組織形態(tài)均勻一致,無雜質(zhì),口感清爽,無異味,沖調(diào)性好,在熱水中可迅速溶解分散,但豌豆蛋白本身具有的豆腥味使得其制得的固體飲料的評分更低一些。

表4 不同添加量的固體飲料的感官評價(jià)標(biāo)

2.5 不同植物蛋白固體飲料的微生物檢出情況

在植物蛋白固體飲料的儲藏過程中,微生物的不斷增殖會嚴(yán)重固體影響飲料的品質(zhì)[21],不同添加量的固體飲料的微生物指標(biāo)如表5所示。由表5可知:不同植物蛋白粉固體飲料在整個(gè)儲藏期間內(nèi)都未檢出大腸桿菌以及致病菌,菌落總數(shù)和霉菌數(shù)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4789.21—2003,符合食品安全要求。這表明這4種植物蛋白制得的固體飲料混合粉在儲藏期內(nèi)都具有穩(wěn)定性,其水分活度遠(yuǎn)低于微生物的適宜生長范圍。其中馬鈴薯蛋白粉固體飲料中的菌落總數(shù)及霉菌數(shù)都較高,這可能與其較高的水分活度和吸濕性有關(guān)。

表5 不同添加量的固體飲料的微生物指標(biāo)

3 結(jié) 論

目前,人們對蛋白質(zhì)的需求逐年增加,然而全世界約有10億人無法獲取足量的蛋白質(zhì)。為滿足這一需求,利用植物蛋白部分替代動(dòng)物蛋白是非常有意義的。植物源性蛋白質(zhì)制劑可以作為有價(jià)值的成分添加到固體飲料中,可以增加其營養(yǎng),包括降低食品的熱量、提高蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和平衡氨基酸組成。以大米、豌豆、花生和馬鈴薯蛋白粉為原料,對其蛋白質(zhì)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、灰分及制得固體飲料產(chǎn)品的理化性質(zhì)、感官分析進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:添加不同植物蛋白粉的固體飲料,雖然在溶解度、含水量、水分活度、吸濕性、風(fēng)味以及顏色接受度方面存在差異,但經(jīng)分析其均為可接受的產(chǎn)品。添加大米蛋白制劑的固體飲料與對照乳清蛋白樣品的性質(zhì)最好,相似度最大。從溶解度和顏色變化來看,添加豌豆蛋白粉的和花生蛋白粉的固體飲料相對較差。這些植物蛋白在固體飲料中的具體應(yīng)用仍然面臨著較大的挑戰(zhàn),比如大米蛋白和豌豆蛋白缺乏一些必需氨基酸、消化性差和攝入過多可能會使體內(nèi)酸堿失衡等缺點(diǎn),高植物蛋白固體飲料是否適合長期飲用仍需要進(jìn)一步研究。