原味燕麥乳的研制及其理化性質

王明明，李娟，陳銀艷，楊瑜芳，余智瑾，3，盛軍，，趙存朝，3*

（1.云南農業(yè)大學食品科學技術學院，云南昆明 650201；2.昆明生物制造研究院有限公司，云南昆明 650201；3.云南省高原特色農業(yè)產業(yè)研究院，云南昆明 650201）

燕麥（Avena sativaL.）是禾本科、燕麥屬植物，其在全世界范圍內廣泛栽培，在干燥、高寒的地區(qū)更適宜生長。根據(jù)燕麥的外稃性狀可將燕麥分為裸燕麥和皮燕麥[1-3]，其中，裸燕麥在我國大部分地區(qū)種植，距今至少有2000 多年的栽培歷史[4]，其他國家種植的大多為皮燕麥[5]。皮燕麥可以作為牧草，裸燕麥可作為食品、飼料和糧食食用[6-8]。有研究表明，采用高溫淀粉酶酶解制備燕麥乳飲料，其最佳酶解條件：溫度80 ℃、加酶量50 U/g、時間90 min、料水比1 ∶10（g/mL）[9]，所制得燕麥乳飲料口感質地濃厚、味道清香、具有天然的燕麥香味。此外，通過單因素試驗與正交試驗，確定出燕麥乳飲料的最優(yōu)配方：燕麥汁添加量80%、全脂奶粉添加量8%、白砂糖添加量8%、檸檬酸添加量0.06%，所制得的燕麥飲料味道酸甜，具有燕麥的清香[10]。

燕麥中含有豐富的蛋白質、脂肪、膳食纖維，具有調節(jié)血糖、降低血脂、抗氧化[11-13]等多種功能，能夠滿足人體的營養(yǎng)和健康要求。本文以燕麥粒為原料，進行單因素試驗，考察各因素對原味燕麥乳品質的影響，利用響應面試驗進行優(yōu)化，最終確定原味燕麥乳的最佳的配方，以期提高燕麥的生產附加值，拓寬其加工利用途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥粒：黑龍江兵強馬壯食品有限公司；復配增稠乳化劑（植物蛋白飲料）：江蘇豪蓓特食品有限公司；檸檬酸：鄭州廣宇食品添加劑有限公司；菜籽油：云南金豐匯油脂股份有限公司；耐高溫淀粉酶（150 000 U/mL）、糖化酶（260 000 U/mL）：安琪酵母股份有限公司；燕麥香精：杭州安塞生物科技有限公司；香蘭素：嘉興市中華化工有限責任公司。

1.2 儀器與設備

HJJ-6 水浴恒溫電動攪拌器：常州華奧儀器制造有限公司；AR224CN 電子天平：奧豪斯儀器（常州）有限公司；HL-SYKS00r 商用智能烤箱：中山市阜沙鎮(zhèn)創(chuàng)紅電器廠；GYB60-68 高壓均質機：上海東華高壓均質機廠；JYL-C022E 磨漿機：廣西南寧旭昆機電設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原味燕麥乳加工工藝流程

燕麥→挑選→烘烤→浸泡→磨漿→液化→酶解→糖化→滅酶→過濾→調配→均質→滅菌→灌裝→燕麥乳。

1.3.2 原味燕麥乳加工操作要點

1）烘烤：將燕麥粒用烤箱進行烘烤，選擇上火150 ℃，下火120 ℃的條件，烘烤30 min；2）浸泡：稱取適量烘烤好的燕麥粒浸泡（大約3～5 h）；3）磨漿：用磨漿機按照1 ∶20（g/mL）的料液比進行磨漿；4）酶解：先進行液化，將磨漿后的料液pH 值調至5～6，待升溫至90 ℃，先加入0.2‰的耐高溫淀粉酶，酶解90 min；再進行糖化，將pH 值調至4.5～5.0，糖化酶添加量0.2‰，酶解60 min；5）滅酶：將糖化好的料液升溫至85 ℃，在85 ℃的條件下保持5 min；6）過濾：用兩層100 目的紗布過濾，得到燕麥漿；7）均質：料液溫度保持65 ℃，高、低壓分別選擇45 MPa 和30 MPa，均質5～8 min；8）滅菌：95 ℃滅菌15 min。

1.3.3 原味燕麥乳制備的單因素試驗

采用單因素試驗研究料液比[1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25、1 ∶30（g/mL）]、耐高溫淀粉酶添加量（0.05‰、0.10‰、0.15‰、0.20‰、0.25‰）、耐高溫淀粉酶酶解時間（30、60、90、120、150 min）、糖化酶添加量（0.1‰、0.2‰、0.3‰、0.4‰、0.5‰）、糖化酶酶解時間（20、40、60、80、100 min）對感官評分的影響，確定各因素較佳試驗參數(shù)范圍，每個處理重復3 次，結果取平均值。

1.3.4 響應面設計

根據(jù)單因素試驗的結果，采用Design-Expert 8.0.6程序軟件，選擇耐高溫淀粉酶添加量、耐高溫淀粉酶酶解時間、糖化酶添加量和糖化酶酶解時間4 個因素進行響應面試驗。Box-Behnken 因素及水平見表1。

表1 Box-Behnken 因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken

1.3.5 感官評價方法

原味燕麥乳感官性狀評定參照孟凡歡[14]的相關評定方法，并根據(jù)試驗所得的原味燕麥乳的特點進行適當修改。感官評定小組由10 名食品專業(yè)的同學組成，以感官評分標準為依據(jù)，對原味燕麥乳進行感官品評，評分標準參照谷物類飲料輕工行業(yè)標準[15]。評分標準如表2所示。

表2 原味燕麥乳感官評分標準Table 2 Standard for sensory evaluation of plain oat milk

1.3.6 原味燕麥乳理化指標及微生物指標的測定

1.3.6.1 總固形物含量的測定

總固形物含量的測定采用直接干燥法，在101.3kPa、105 ℃下直接干燥，根據(jù)原味燕麥乳樣品在干燥過程中的質量損失計算總固形物含量（S，%），公式如下。

式中：m1為樣品干燥前的質量，g；m2為樣品干燥后的質量，g。

1.3.6.2 還原糖含量測定

按照GB 5009.7—2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》中的方法測定還原糖含量（B，g/100 g），公式如下。

式中：A為堿性酒石酸酮溶液（甲乙液各半，相當于葡萄糖的質量），g；M為樣品的質量，g；V為滴定平均消耗樣品溶液體積，mL；50 為酸水解中吸取樣液體積，mL；250 為試樣處理中樣品定容體積，mL；100 為酸水解中定容體積，mL；1 000 為換算系數(shù)。

1.3.6.3 離心沉淀率測定

準確稱取待測樣品，質量記為W1（g），用離心沉淀法，4 000 r/min 離心30 min，取出沉淀物在90 ℃下烘干20 min，沉淀物質量記為W2（g），樣品離心沉淀率（R，%）計算公式如下。

1.3.6.4 脂肪含量測定

脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》測定。稱取10 g 左右樣品于50 mL 試管內，加入10 mL 鹽酸，于70 ℃水浴中進行消化至試樣完全溶解，5 min 振搖一次，約50 min 后分別加入乙醇、乙醚和石油醚抽提。抽提后得到的脂肪進行干燥后稱量即可計算出脂肪含量。

1.3.6.5 水分含量測定

水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法進行測定。在101.3 kPa、105 ℃下直接干燥，確定原味燕麥乳樣品在干燥過程中損失的水分。水分含量（Q，%）計算公式如下。

式中：m1為樣品干燥前的質量，g；m2為樣品干燥后的質量，g。

1.3.6.6 蛋白質含量測定

蛋白質含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中凱式定氮法進行測定，蛋白質含量（P，%）的計算公式如下。

式中：V1是消耗的硫酸標準滴定液的體積，mL；V2是空白消耗硫酸標準滴定液的體積，mL；C是硫酸標準滴定液的濃度，mol/L；0.014 0 是氮原子的相對原子質量，g；M是樣品的質量，g；V3是吸取消化液的體積，mL；F為蛋白質轉換系數(shù)，6.25。

1.3.6.7 穩(wěn)定性的測定

依據(jù)Stokes Law 離心加速法與Lambert-Beer Law光學技術的原理，測定樣品在離心作用下紅外透光率的變化并繪制譜線[16]。分析條件為溫度25 ℃、時間間隔2 s、速度1 500 r/min、譜線1 000 條。

1.3.6.8 微生物指標測定

微生物指標參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用WPS Office（11.1.0.11551）進行整理和分析，利用Design-Expert 8.0.6 軟件進行響應面分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比對原味燕麥乳的影響

料液比對原味燕麥乳感官評分的影響見圖1。

圖1 料液比對原味燕麥乳感官評分的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on sensory score of original oat milk

從圖1 可以看出，隨著溶劑用量逐漸增大，感官評分呈先上升再下降的趨勢。在料液比為1 ∶20（g/mL）時，原味燕麥乳的感官評分最高。根據(jù)實際情況，在此料液比下，原味燕麥乳的黏稠度較好。溶劑用量低，黏稠度過高，適口性差；溶劑用量過高，黏稠度過低，原味燕麥乳體系不穩(wěn)定，容易分層。

2.1.2 耐高溫淀粉酶添加量對原味燕麥乳的影響

耐高溫淀粉酶添加量對原味燕麥乳感官評分的影響見圖2。

圖2 耐高溫淀粉酶添加量對原味燕麥乳感官評分的影響Fig.2 Effect of thermostable amylase addition on sensory score of original oat milk

由圖2 可知，隨著耐高溫淀粉酶添加量逐漸升高，感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，且耐高溫淀粉酶添加量為0.20‰時的感官評分最高，此時原味燕麥乳的體系相對較均勻。淀粉是燕麥中的一種不穩(wěn)定成分，隨著加酶量的增加，酶促反應速度加快，淀粉的水解程度也隨之提高，當?shù)矸鬯獾揭欢ǔ潭戎?，淀粉?shù)量較少，酶促反應速度減慢，繼續(xù)加酶，原味燕麥乳品質受影響程度減小[17]。

2.1.3 耐高溫淀粉酶酶解時間對原味燕麥乳的影響

耐高溫淀粉酶酶解時間對原味燕麥乳感官評分的影響見圖3。

圖3 耐高溫淀粉酶酶解時間對原味燕麥乳感官評分的影響Fig.3 Effect of hydrolysis time of thermostable amylase on sensory score of original oat milk

由圖3 可知，隨著耐高溫淀粉酶酶解時間逐漸延長，感官評分呈先上升后下降的趨勢，且耐高溫淀粉酶的酶解時間達到90 min 時的感官評分最高。酶解時間不足，燕麥中的淀粉等物質水解不完全，影響原味燕麥乳的組織狀態(tài)[18]。當酶解時間達到90 min 后，再延長酶解時間，原味燕麥乳色澤發(fā)生變化，色澤加深，顏色偏黃，并非均勻的乳白色，感官評分較低。

2.1.4 糖化酶添加量對原味燕麥乳的影響

糖化酶添加量對原味燕麥乳感官評分的影響見圖4。

圖4 糖化酶添加量對原味燕麥乳感官評分的影響Fig.4 Effect of glycosylase addition on the sensory score of original oat milk

由圖4 可知，隨著糖化酶添加量逐漸增加，感官評分呈先增加后降低的趨勢，且糖化酶添加量在0.2‰時原味燕麥乳的感官評分達到最大，糖化酶在此添加量下得到的原味燕麥乳口感較佳。當糖化酶添加量低于0.2‰時，口感較差，味道較淡；當糖化酶添加量大于0.2‰時，甜度無明顯變化。這可能是因為隨著糖化酶添加量的增加，原味燕麥乳甜度逐漸增強，還原糖的含量在逐漸增加[19]。當糖化酶增加到一定程度時，因液化后所得產物已大部分轉化成糖類，所以還原糖含量增加不明顯。

2.1.5 糖化酶酶解時間對原味燕麥乳的影響

糖化酶酶解時間對原味燕麥乳感官評分的影響見圖5。

圖5 糖化酶酶解時間對原味燕麥乳感官評分的影響Fig.5 Effect of glycosylase digestion time on the sensory score of original oat milk

從圖5 可以看出，隨著糖化酶酶解時間逐漸延長，感官評分表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，在60 min 時的感官評分最高，在此酶解時間下得到的原味燕麥乳口感較好。甜度隨酶解時間的延長而逐漸增強，還原糖含量逐漸增加。在60 min 后，盡管酶解時間還在延長，但原味燕麥乳的甜味增加并不明顯。這可能是因為在糖化酶發(fā)揮作用時，首先與底物分子結合，隨著酶解時間的延長，底物濃度隨之減少，不利于絡合物生成，影響糖化酶的催化效率[20]。

2.2 原味燕麥乳響應面試驗結果分析

2.2.1 響應優(yōu)化及結果

結合原味燕麥乳單因素試驗的結果，以感官評分（Y）為響應值，依次選擇耐高溫淀粉酶添加量（A）、耐高溫淀粉酶酶解時間（B）、糖化酶添加量（C）、糖化酶酶解時間（D）4 個因素，采用響應面對原味燕麥乳的加工工藝進行優(yōu)化試驗，其結果如表3所示。

表3 響應面試驗方案及結果Table 3 Scheme and results of response surface test

對表3 中的數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到原味燕麥乳耐高溫淀粉酶添加量（A）、耐高溫淀粉酶酶解時間（B）、糖化酶添加量（C）、糖化酶酶解時間（D）與感官評分值（Y）的二次方程：Y=90.78+1.32A+1.16B+0.19C+0.50D-1.60AB-1.28AC+1.83AD-2.10BC+0.63BD-3.60CD-6.26A2-4.72B2-3.27C2-4.46D2。

2.2.2 模型建立及顯著性檢驗

回歸模型的方差分析結果見表4。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

由表4 方差分析可知：原味燕麥乳感官評分回歸模型顯著性檢驗P＜0.001，說明原味燕麥乳的感官評分二次多元回歸模型極顯著；原味燕麥乳回歸模型失擬項P=0.152 0>0.05，故原味燕麥乳的感官評分二次多元回歸失擬項無顯著性影響。方差分析結果表明，決定系數(shù)R2和信噪比分別為0.950 5、14.771，F(xiàn)值為5.10，表明該模型具有較高的擬合度和良好的可信度，能夠用于原味燕麥乳的工藝優(yōu)化。綜合上述分析，從F值能夠看出4 個因素對原味燕麥乳感官評分的影響順序依次為耐高溫淀粉酶添加量（A）＞耐高溫淀粉酶酶解時間（B）＞糖化酶酶解時間（D）＞糖化酶添加量（C）。

2.2.3 最佳條件的確定和回歸模型的驗證

根據(jù)回歸模型驗證，得到原味燕麥乳最優(yōu)工藝配方：耐高溫淀粉酶添加量0.21‰，耐高溫淀粉酶酶解時間94.08 min，糖化酶添加量0.22‰，糖化酶酶解時間62.28 min，原味燕麥乳感官評分為90.96。綜合考慮實際情況，在上述條件下進行試驗驗證，調整耐高溫淀粉酶添加量0.20‰，耐高溫淀粉酶酶解時間90 min，糖化酶添加量0.2‰，糖化酶酶解時間60 min，原味燕麥乳感官評分為92，接近理論預測值，證明該方法可行。

2.3 原味燕麥乳理化指標、微生物指標與穩(wěn)定性結果

2.3.1 原味燕麥乳理化指標、微生物指標結果分析

原味燕麥乳理化指標及微生物指標結果見表5。

表5 原味燕麥乳理化指標及微生物指標Table 5 Physicochemical index and microbial index of original oats milk

由表5 可知，根據(jù)還原糖（以葡萄糖計）含量和總固形物含量的比值可計算出還原糖占干物質的百分比（dextrose equivalent，DE）值為50.55%。DE 值越高，說明葡萄糖漿的級別越高。加入的耐高溫淀粉酶能夠將燕麥中的淀粉水解成糊精等小分子物質，生成的糊精在糖化酶的作用下發(fā)生糖化作用，轉化成糖類物質。這不僅提高了原味燕麥乳的口味，還提高了原味燕麥乳體系的穩(wěn)定性。

2.3.2 加淀粉酶、糖化酶與不加酶燕麥乳穩(wěn)定性分析

透光率隨樣品管的位置變化關系圖譜見圖6。

圖6 不同燕麥乳指紋透光圖譜Fig.6 Different oat milk fingerprint transmittance profiles

從圖6 可以看出，兩種方法制得的原味燕麥乳都有各自的特點，都存在上浮和沉降的現(xiàn)象，但是，相比較來說，加了耐高溫淀粉酶和糖化酶進行酶解制得的燕麥乳穩(wěn)定性比未加酶制得的燕麥乳穩(wěn)定性相對較好，因為未加酶制得的燕麥乳在樣品管底部的譜線面積較大，說明其透光率相對較大，穩(wěn)定性相對較差。

不穩(wěn)定性系數(shù)隨時間的變化關系圖譜見圖7。

圖7 不穩(wěn)定性系數(shù)隨時間的變化關系圖譜Fig.7 Map of the instability coefficient over time

由圖7 可以看出，加了兩種酶得到的原味燕麥乳斜率比不加酶得到的燕麥乳的斜率低，穩(wěn)定系數(shù)變化較慢，說明穩(wěn)定性相對較好。

3 結論

本試驗對原味燕麥乳的生產制作工藝過程進行了優(yōu)化，得到最優(yōu)的生產工藝條件為料液比1 ∶20（g/mL），耐高溫淀粉酶添加量和酶解時間分別為0.20‰、90 min；糖化酶添加量和酶解時間分別為0.20‰、60 min。制得的原味燕麥乳組織狀態(tài)均勻，離心沉淀率較小，穩(wěn)定性相對較好，還原糖含量較高，色澤呈現(xiàn)出較好的乳白色。本研究可為燕麥的深加工提供一定的理論基礎。