燕麥固態(tài)酶解飲料的穩(wěn)定性研究

王少君，馬挺軍*

1.北京朔方科技發(fā)展股份有限公司（北京 102212）；2.北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院（北京 102206）

燕麥?zhǔn)呛坦阮愔袪I養(yǎng)價(jià)值最高的作物之一，其健康功能因子應(yīng)當(dāng)首推燕麥膳食纖維，含量在16%左右，特別是可溶性膳食纖維（β-葡聚糖）約占1/3，含量在3.0%～6.4%之間[1-2]。此外，燕麥中還含有亞油酸、皂苷、生物堿等生物活性成分，在降低血壓、降低膽固醇、防治大腸癌、防治心臟疾病方面具有世界公認(rèn)的醫(yī)療價(jià)值和保健作用[3-4]。

燕麥飲料在內(nèi)容上具備獨(dú)特的營養(yǎng)功能特性，在形式上具有飲料方便、快捷的特點(diǎn)，是解決現(xiàn)代快節(jié)奏生活中城市居民膳食營養(yǎng)失衡的方式之一，蘊(yùn)藏著巨大的潛力和商機(jī)[5-6]。以燕麥為主要原料制備燕麥飲料一直存在較大技術(shù)難度，主要是因?yàn)檠帑溨械牡矸垡子谂cβ-葡聚糖形成黏度很大的膠體，甚至是形成凝膠，這是制約液態(tài)燕麥飲料產(chǎn)業(yè)化的瓶頸[7-8]。為解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)主要是將燕麥加工成液態(tài)糊狀，利用淀粉酶水解燕麥中的淀粉，將其分解成糊精、葡萄糖等物質(zhì)，使得制備飲料時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)黏度大，甚至是凝膠的問題[9-10]。如20世紀(jì)90年代瑞典Oatly公司開發(fā)的深受消費(fèi)者喜歡并一直銷售至今的燕麥飲料產(chǎn)品就是該技術(shù)的產(chǎn)物。不過，該液態(tài)酶解技術(shù)路線普遍因燕麥預(yù)處理工序繁瑣復(fù)雜，質(zhì)量控制較難而很難在國內(nèi)飲料企業(yè)內(nèi)大規(guī)模推廣。利用淀粉酶在擠壓膨化產(chǎn)品中的應(yīng)用及擠壓膨化技術(shù)在變性淀粉的生產(chǎn)中的應(yīng)用研究，開發(fā)一種利用連續(xù)式的固態(tài)預(yù)酶解工藝加工成的燕麥粉，能很好地解決傳統(tǒng)液態(tài)酶解法生產(chǎn)燕麥飲料的難題[11-12]。試驗(yàn)以該燕麥粉為原料加工飲料，考察不同穩(wěn)定劑對(duì)燕麥固態(tài)酶解飲料的影響，得到口感細(xì)膩醇厚、麥香味濃郁獨(dú)特、穩(wěn)定性好的飲料產(chǎn)品，從而推動(dòng)該生產(chǎn)工藝在國內(nèi)飲料企業(yè)的推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酶解燕麥粉（北京朔方科技發(fā)展股份有限公司）；中溫α-淀粉酶[Ban480，諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司]；白砂糖（廣西東亞扶南精糖有限公司）；食用鹽（中國鹽業(yè)總公司）；維生素E[混合生育酚，嘉吉亞太食品系統(tǒng)（北京）有限公司]；微晶纖維素（上海欣融實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司）；結(jié)冷膠[阿澤雷斯國際貿(mào)易（上海）有限公司]；黃原膠（山東淄博中軒生化有限公司）；羧甲基纖維素鈉[威怡化工（蘇州）有限公司]；蔗糖脂肪酸酯（日本三菱化學(xué)）。

1.2 儀器與設(shè)備

DS32-Ⅱ擠壓機(jī)、BFJ拌粉機(jī)（山東賽信膨化機(jī)械有限公司）；SF-300粉碎機(jī)（上海船兵制藥有限公司）；YXD101-1-1烤箱（電烤爐，上海早苗食品有限公司）；RT-25超微粉碎機(jī)（北京燕山正德機(jī)械設(shè)備有限公司）；BT125D電子天平、BSA3202S電子秤（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州翔天試驗(yàn)儀器廠）；LVDVS黏度儀（BROOKFIELD）；JYL-C020E料理機(jī)（九陽股份有限公司）；DT5-2離心機(jī)（上海京工實(shí)業(yè)有限公司）；DHP-600恒溫培養(yǎng)箱（常州梅香儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→滅菌→冷卻→成品

1.3.2 工藝要點(diǎn)

將各種原輔料按照配方設(shè)計(jì)要求進(jìn)行稱量，加入常溫凈化水，使用攪拌機(jī)溶解，定容后使用高速剪切機(jī)，按10 000 r/min、3 min進(jìn)行均質(zhì)，灌入3片罐中，使用封罐機(jī)進(jìn)行封罐，放入立式壓力蒸汽滅菌鍋進(jìn)行

121 ℃/10 min滅菌，搖勻并冷卻，制成成品。

1.3.3 飲料黏度檢測(cè)方法

采用BROOKFIELD黏度儀（配S00轉(zhuǎn)子）對(duì)飲料進(jìn)行黏度檢測(cè)，試驗(yàn)平行測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 飲料穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法[13]

燕麥飲料以靜置分層現(xiàn)象表現(xiàn)出其不穩(wěn)定性，因而以靜置分層率來評(píng)價(jià)飲料的穩(wěn)定性。

取10 mL調(diào)配好的樣品于平底試管中，滅菌后常溫靜置48 h，量取上層析水層高度（Lw）與飲料總高度（Ls），靜置分層率按式（1）計(jì)算。其值越大說明產(chǎn)品穩(wěn)定性越差。試驗(yàn)平行測(cè)定3個(gè)試管，結(jié)果取平均值。

1.3.5 穩(wěn)定劑篩選方法[14-16]

稱取8.0%燕麥粉、4.0%白砂糖、0.1%食用鹽及0.06%維生素E，加入部分常溫水，使用攪拌機(jī)將其溶解，備用。分別稱取一定量的微晶纖維素（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、結(jié)冷膠（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%）、黃原膠（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、羧甲基纖維素鈉（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）和蔗糖脂肪酸酯（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）5種乳化穩(wěn)定劑，加入80 ℃以上的熱水，使用料理機(jī)將其溶解，備用。將兩者混合均勻，制備得到燕麥飲料。以黏度檢測(cè)值和靜置分層率為指標(biāo)，考察不同乳化穩(wěn)定劑的添加量對(duì)飲料黏度和穩(wěn)定性的影響，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次重復(fù)，結(jié)果以平均值表示。

1.3.6 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以靜置分層率為指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)，分別選取對(duì)燕麥飲料穩(wěn)定性效果較好的3種乳化穩(wěn)定劑及其對(duì)應(yīng)的3個(gè)較優(yōu)水平添加量進(jìn)行四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn)，確定最佳穩(wěn)定性的最優(yōu)復(fù)合穩(wěn)定劑配方，每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)，結(jié)果以平均值表示。表1為試驗(yàn)因子編碼表。

表1 穩(wěn)定劑添加過程中影響穩(wěn)定性的因素及水平表

2 結(jié)果與討論

2.1 穩(wěn)定劑篩選試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 微晶纖維素對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%微晶纖維素添加量對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響。

從圖1中可以看出，微晶纖維素對(duì)飲料黏度影響并不顯著，隨著微晶纖維素添加量增加，飲料黏度緩慢增高。從圖2中可以看出，微晶纖維素對(duì)飲料的靜置分層率結(jié)果影響較大，微晶纖維素添加量0.12%以上時(shí)，靜置分層率明顯較低，說明微晶纖維素添加量0.12%以上時(shí)對(duì)提高燕麥飲料的穩(wěn)定性有明顯益處。

圖1 微晶纖維素對(duì)燕麥飲料黏度的影響

圖2 微晶纖維素對(duì)燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.2 結(jié)冷膠對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響

考察0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%結(jié)冷膠添加量對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響。

從圖3中可以看出，結(jié)冷膠對(duì)飲料黏度影響顯著，隨著結(jié)冷膠添加量增加，飲料黏度明顯增高，尤其在結(jié)冷膠添加量0.03%以上時(shí)。從圖4中可以看出，結(jié)冷膠對(duì)飲料的靜置分層率影響并不大，尤其是結(jié)冷膠添加量0.03%以上時(shí)，對(duì)靜置分層率幾乎沒有影響，說明結(jié)冷膠添加量不宜超過0.03%。

圖3 結(jié)冷膠對(duì)燕麥飲料黏度的影響

圖4 結(jié)冷膠對(duì)燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.3 黃原膠對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%黃原膠添加量對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響。

從圖5中可以看出，黃原膠對(duì)飲料的黏度影響顯著，隨著黃原膠添加量的增加，飲料的黏度明顯增高。從圖6中可以看出，黃原膠對(duì)飲料的靜置分層率影響不大，靜置分層率均在15%以上。

圖5 黃原膠對(duì)燕麥飲料黏度的影響

圖6 黃原膠對(duì)燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.4 羧甲基纖維素鈉對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%羧甲基纖維素鈉添加量對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響。

從圖7中可以看出，羧甲基纖維素鈉對(duì)飲料黏度影響較顯著，隨著羧甲基纖維素鈉添加量增加，飲料黏度逐漸增高。從圖8中可以看出，羧甲基纖維素鈉對(duì)飲料的靜置分層率影響不大，靜置分層率均在25%以上。

圖7 羧甲基纖維素鈉對(duì)燕麥飲料黏度的影響

圖8 羧甲基纖維素鈉對(duì)燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.5 蔗糖脂肪酸酯對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%蔗糖脂肪酸酯添加量對(duì)燕麥飲料黏度和穩(wěn)定性的影響。

從圖9和圖10可以看出，蔗糖脂肪酸酯對(duì)飲料黏度幾乎沒有影響，而且對(duì)飲料的靜置分層率影響也不大，但靜置分層率整體都在20%以下。

圖9 蔗糖脂肪酸酯對(duì)燕麥飲料黏度的影響

圖10 蔗糖脂肪酸酯對(duì)燕麥飲料靜置分層率的影響

綜上所述，在不明顯增加飲料黏度的前提下，0.12%以上的微晶纖維素、0.03%以下的結(jié)冷膠及0.08%左右的蔗糖脂肪酸酯對(duì)燕麥飲料的穩(wěn)定性有良好作用。

2.2 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究微晶纖維素、結(jié)冷膠、蔗糖脂肪酸酯對(duì)燕麥飲料穩(wěn)定性的影響，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 以靜置分層率為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的正交試驗(yàn)表L9(34)

從R值可以看出：以靜置分層率為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行判定時(shí)，各因素對(duì)靜置分層率的影響主次順序?yàn)锽＞A＞C，即結(jié)冷膠添加量對(duì)燕麥飲料的靜置分層率影響最大；其次為微晶纖維素添加量，蔗糖脂肪酸酯添加量對(duì)穩(wěn)定效果的影響最小。通過方差分析，誤差Re=0.633＞RC=0.267，所以C因素的影響不可靠，即蔗糖脂肪酸酯添加量對(duì)靜置分層率的影響不可靠。其中，正交試驗(yàn)的復(fù)合添加劑配方A2B2C3的靜置分層率為0，理論最優(yōu)水平為A2B2C2，結(jié)合成本考慮，穩(wěn)定劑復(fù)配最佳配方為A2B2C1，即微晶纖維素添加量0.16%、結(jié)冷膠添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%。復(fù)配穩(wěn)定劑的靜置分層率明顯低于單一穩(wěn)定劑靜置分層率，最低可以到0，可能由于混合乳化穩(wěn)定劑有協(xié)同增效作用，有助于形成良好的表面膜而使得制成的飲料具有較好的懸浮穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

燕麥經(jīng)水解制成的飲料往往穩(wěn)定性較差，主要體現(xiàn)在靜置分層上。一方面，由于燕麥水解后，其黏度大幅降低，從而容易發(fā)生分層現(xiàn)象；另一方面，燕麥含有大量粗纖維，不容易懸浮，也是導(dǎo)致發(fā)生沉淀分層的主要原因。試驗(yàn)主要選擇微晶纖維素、結(jié)冷膠和蔗糖脂肪酸酯3種穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配，極大改善燕麥飲料的穩(wěn)定性，其復(fù)配穩(wěn)定劑配方為微晶纖維素添加量0.16%、結(jié)冷膠添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%，按此配方可極大改善產(chǎn)品穩(wěn)定性，為燕麥飲料的商業(yè)化生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。