功能留胚米乳飲料配方優(yōu)化及其穩(wěn)定性研究

劉日斌，蔡 涵，唐儷芷，夏 頡，黃潔璇，張林尚，朱建華，鄒秀容

（1.韶關(guān)學(xué)院英東食品學(xué)院，廣東韶關(guān) 512005；2.廣東省粵北食藥資源利用與保護(hù)重點實驗室，廣東廣州 510095；3.河南工業(yè)大學(xué)，糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001）

留胚米，又稱胚芽米，是指稻谷通過特殊的碾磨設(shè)備和技術(shù)去除糠粉層，保留相對完整的糊粉層、珠心層和胚芽的大米，并要求留胚率大于80%以上或胚芽的質(zhì)量占比大于2%[1]。胚芽是稻米的重要組成部分，其富含脂肪、蛋白質(zhì)、B 族維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[2]。有研究表明，長期食用留胚米可以達(dá)到預(yù)防便秘、減少膽固醇、改善機體腸道菌群構(gòu)成等作用，還具有預(yù)防和降低心血管疾病、癌癥和2 型糖尿病等慢性病生理機能[3-4]。

菊粉（Inulin），又名菊糖，為白色無定型粉末，是由果糖經(jīng)β（2→1）鍵連接而成的線性直鏈多糖，從天然植物菊芋塊莖中提取的果聚糖混合物，是目前發(fā)現(xiàn)最好的水溶性膳食纖維之一，屬于一種非消化性碳水化合物[5-7]。研究發(fā)現(xiàn)，菊粉能改進(jìn)產(chǎn)品的感官特性，提升產(chǎn)品的味道和口感，被用作益生菌、脂肪替代品、糖替代品和功能性食品的功能成分，以達(dá)到改善健康和營養(yǎng)保健作用[8-9]。低聚果糖（Fructo-oligosaccharides，F(xiàn)OS），是一種非還原性糖，被歸為益生元，是由1～3 個果糖基通過β（2→1）糖苷鍵與蔗糖中的果糖基結(jié)合生成的功能性低聚糖，也是一種優(yōu)良的水溶性膳食纖維[10]。低聚果糖可以為益生元，通過誘導(dǎo)腸道菌群發(fā)生改變和降低能力攝入來預(yù)防和控制肥胖[11-12]；同時，還具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖、降血糖、改善血清脂質(zhì)、增強免疫力等作用[13-14]。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對健康飲食越來越重視，五谷雜糧制品重新獲得人們的喜愛，如谷物飲料這類新興飲料近年來備受關(guān)注，其中的米乳飲料因其兼具大米和動物乳2 種原料的豐富營養(yǎng)和醇香口感最受消費者歡迎。以留胚米和脫脂奶粉為原料，以菊粉和低聚果糖為甜味劑，通過糊化、酶解、調(diào)配和均質(zhì)等工藝制備功能性留胚米乳飲料。通過單因素試驗和正交試驗進(jìn)行工藝優(yōu)化，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

留胚米，廣東金友米業(yè)有限公司提供；α -淀粉酶、液化酶，河南妙味軒食品有限公司提供；食用堿，連云港堿業(yè)有限公司提供；檸檬酸，廣州市東紅化工廠提供；菊粉，三生蔲生物科技有限公司提供；脫脂乳粉，紐瑞滋食品有限公司提供；黃原膠、明膠（食品級），鄭州蒼宇化工產(chǎn)品有限公司提供；氫氧化鈉，湖南幾虹試劑有限公司提供；海藻酸鈉，青島明月海藻集團有限公司提供；卡拉膠，滕州市香凝生物工程有限責(zé)任公司提供；三聚磷酸鈉，重慶萬盛船東化工有限公司提供；鹽酸，淮安市貴龍化工有限公司提供；乙酸鋅，天津市福晨化學(xué)試劑廠；亞鐵氰化鉀，洛陽市化學(xué)試劑廠提供；酚酞，廣州化學(xué)試劑廠提供；硫酸銅，天津市百世化工有限公司提供；濃硫酸，茂名市雄大化工有限公司提供；95%酒精，東莞市南箭精細(xì)化工有限公司提供；次甲基藍(lán)，天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心提供；甲基橙，天津市大茂化學(xué)試劑廠提供。

1.2 儀器與設(shè)備

DFT-200 型萬能粉碎機，浙江溫嶺市林大機械有限公司產(chǎn)品；HH-S28S 型恒溫水浴鍋，金壇市大地自動化儀器廠產(chǎn)品；BS210S 型電子分析天平，北京賽多利斯天平有限公司產(chǎn)品；WYA-80 型手持折光儀，上海光學(xué)儀器廠產(chǎn)品；高速分散均質(zhì)機，常州圖宇儀器制造有限公司產(chǎn)品；pH 計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品；低速臺式離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；黏度計，上海越平儀器有限公司產(chǎn)品；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機，江蘇省金壇市大地自動化儀器廠產(chǎn)品；SH220N 型石磨消解儀，廣州海能儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗與方法

1.3.1 留胚米漿的制備

將留胚米用高速萬能粉碎機粉碎，過60 目篩，準(zhǔn)確稱取100 g 于1 000 mL 燒杯中，加入一定量的蒸餾水，置于30 ℃水浴鍋浸泡2 h。用100 mL 燒杯分批次用均質(zhì)器以轉(zhuǎn)速13 000 r/min 打漿3 min，合并漿液于70 ℃水浴鍋中糊化30 min，邊攪拌邊糊化。調(diào)節(jié)糊化液pH 值至6.0，加入0.15%的α -淀粉酶于70 ℃下液化1 h 后，再調(diào)整pH 值為4.5 左右，加入0.3%的糖化酶于60 ℃下糖化1 h。將糖化液煮沸2 min 滅酶后，冷卻后用2 層200 目尼龍布過濾，得到留胚米漿，備用。

1.3.2 米乳飲料的制備

以留胚米漿為原料，按一定比例加入脫脂乳粉、低聚果糖和菊粉進(jìn)行調(diào)配，在25 MPa 壓力下均質(zhì)1 次，于80 ℃條件下滅菌25 min 后冷卻，得到成品。

1.3.3 單因素試驗

（1）米水比對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。固定脫脂乳粉的添加量為3.0%，低聚果糖的添加量為1.0%，菊粉的添加量為1.5%?？疾槊诐{米水比分別為1∶6，1∶8，1∶10，1∶12 時對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。

（2）脫脂乳粉添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。固定米水比為1∶10，低聚果糖添加量為1.0%，菊粉的添加量為1.5%?？疾槊撝榉厶砑恿糠謩e為1.0%，2.0%，3.0%，4.0%時對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。

（3）低聚果糖添加量對對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。固定米水比為1∶10，脫脂乳粉添加量為3.0%，菊粉添加量為1.5%?？疾榈途酃翘砑恿糠謩e為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%時對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。

（4）菊粉添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。固定米水比為1∶10，脫脂乳粉添加量為3.0%，低聚果糖添加量為1.0%?？疾榫辗厶砑恿繛榉謩e0.5%，1.5%，2.5%，3.5%時對米乳飲料感官品質(zhì)的影響。

1.3.4 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇米水比（A）、脫脂乳粉添加量（B）、低聚果糖添加量（C）、菊粉添加量（D）4 個變量為因素，以感官評價為檢測指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗，確定最優(yōu)工藝參數(shù)。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設(shè)計

1.3.5 產(chǎn)品感官品質(zhì)評價

參照朱蕊芳等人[15]對碎米乳酸發(fā)酵飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整改進(jìn)，評定小組根據(jù)表2 中的評分標(biāo)準(zhǔn)對留胚米乳飲料組織狀態(tài)、色澤、香味和口感進(jìn)行感官評價。

表2 感官評定標(biāo)準(zhǔn)

感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3.6 離心沉淀率的測定

取干燥、有刻度的離心管稱質(zhì)量m0，準(zhǔn)確加入10 mL 飲料稱質(zhì)量m1，常溫下以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心15 min，倒出上清液，準(zhǔn)確稱量沉淀物和離心管總質(zhì)量m2，通過公式（1）計算沉淀率。

1.3.7 黏度的測定

在室溫下，用旋轉(zhuǎn)黏度計使用2 號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為60 r/min，選取2 min 后的數(shù)據(jù)為測量值直接測定，平行測定3 次，取平均值。

1.3.8 多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法測定[11]。

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。準(zhǔn)確稱取經(jīng)干燥恒質(zhì)量的葡萄糖0.100 0 g 于100 mL 燒杯內(nèi)，加入蒸餾水溶解，并轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶內(nèi)，定容、混勻。取10.00 mL 上述配制好的葡萄糖溶液稀釋，并定容至50 mL，得到葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取0，0.01，0.30，0.50，0.70，0.90，1.10，1.30 mL 上述葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL 具塞試管中，再分別加入蒸餾水至各試管溶液體積達(dá)2 mL，接著分別加入6%苯酚溶液1.00 mL 于各試管中，混勻充分后迅速加入濃硫酸溶液5.00 mL，輕輕混勻，靜置5 min 后置于水浴鍋中沸水浴中加熱15 min，取出冷卻至室溫。分別將上述溶液于波長487 nm 處測定其吸光度（以0.00 管為零管作為對照組）。以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

葡萄糖溶液標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度曲線見圖1。

圖1 葡萄糖溶液標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度曲線

由圖1 可知，得回歸方程Y=15.129X+0.014，R2=0.999，在0～0.13 mg 質(zhì)量濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。

（2）多糖含量測定。準(zhǔn)確量取1.00 mL 樣品于1 000 mL 容量瓶中，定容。用移液管量取樣品稀釋液1 mL，按照以上標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的測定方法進(jìn)行測定，同時做好空白試驗，利用上述葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線的回歸方程進(jìn)行計算，測定溶液中多糖含量，然后通過以下公式（2）計算飲料中的多糖含量。

式中：X——測定溶液中的多糖質(zhì)量濃度，mg/mL；

D——粗糖樣品溶液的稀釋體積，mL；

W——樣品移取體積，mL。

1.3.9 其他理化指標(biāo)

可溶固形物含量參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》中“折光儀法”測定；蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5—2016 《食品中蛋白質(zhì)的測定》 中“凱氏定氮法”測定；還原糖含量參照GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》中第一法“直接滴定法”測定。

總糖的測定。首先提取總糖，取1 mL 待測樣液，加入濃度為2 mol/L 的鹽酸溶液2.5 mL，于60～70 ℃下水浴10 min，取出冷卻，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的酚酞溶液2～3 滴，用濃度為2 mol/L 氫氧化鈉溶液中和至微紅，加水定容至刻度，即為測定總糖的樣品液。按還原糖測定方法，記下耗用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液的毫升數(shù)。做3 次平行測定，2 次相差不得超過0.5 mL。

1.3.10 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》 平板計數(shù)法進(jìn)行測定；大腸桿菌參照GB 4789.3—2016《食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》第二法平板計數(shù)法進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 米水比對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

不同米水比對米乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 不同米水比對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

由圖2 可知，米水比對米乳飲料感官品質(zhì)有顯著的影響。當(dāng)米水比為1∶8 和1∶10 時米乳飲料口感較好，米漿濃度適中，但在1∶10 的條件下米乳飲料口感最柔和。綜合考慮，選擇1∶10 的米水比為最佳。

2.1.2 脫脂乳粉添加量米乳飲料感官品質(zhì)的影響

脫脂乳粉添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 脫脂乳粉添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

乳粉的適量添加可以起到豐富產(chǎn)品香味的作用，但如果奶粉添加超過一定量，濃郁的奶粉香味容易掩蓋原本的米漿香味。由圖3 可知，當(dāng)添加量為2.0%和3.0%時，米漿和奶粉香味協(xié)調(diào)性較好，感官品質(zhì)較為相似。綜合考慮，確定脫脂乳粉添加量為3.0%。

2.1.3 低聚果糖添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

低聚果糖的添加量對米乳飲料口感品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 低聚果糖的添加量對米乳飲料口感品質(zhì)的影響

由圖4 可知，隨著低聚果糖添加量的增大，米乳飲料的整體甜度會有所增加，當(dāng)添加量為1.0%時，甜度適中，最受歡迎。當(dāng)?shù)途酃翘砑恿坷^續(xù)增加，容易出現(xiàn)甜膩感，整體感官評分降低。因留胚米經(jīng)過糖化和酶解工藝，本身有了一定的甜度，同時添加的菊粉也有一定的甜度，因此只需添加量為1.0%的低聚果糖就能夠滿足該米乳飲料的需要。綜合考慮，選擇1.0%為低聚果糖最佳添加量。

2.1.4 菊粉添加量米乳飲料感官品質(zhì)的影響

菊粉添加量對米乳飲料口感品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 菊粉添加量對米乳飲料口感品質(zhì)的影響

由圖5 可知，菊粉添加量的增加，在一定程度上可以增加米乳飲料的甜度和潤滑口感的效果，但隨著菊粉的不斷增加，產(chǎn)品的流動性有所增加，香味協(xié)調(diào)性降低，整體的感官品質(zhì)也隨著降低。當(dāng)菊粉添加量為1.5%時，甜度和香味等感官品質(zhì)最佳，飲料穩(wěn)定性也有所提高。綜合考慮，選擇1.5%的菊粉添加量為最佳。

2.2 正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，選擇米水比（A）、脫脂乳粉添加量（B）、低聚果糖添加量（C）、菊粉添加量（D）4 個變量作為考查對象，以感官評價為指標(biāo)，采用L9（34）設(shè)計四因素三水平正交試驗進(jìn)行優(yōu)化留胚米乳配方。

正交試驗結(jié)果見表3。

表3 正交試驗結(jié)果

由表3 可知，影響米乳感官品質(zhì)因素的大小為A＞B＞C＞D，留胚米乳飲料的最優(yōu)方案為A1B2C2D3，即米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%。在最佳條件下進(jìn)行3 次平行驗證試驗，得到感官評分為89 分，比正交試驗中的評分均要高，因此確定最佳配方為A1B2C2D3，即米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%。

2.3 米乳飲料穩(wěn)定性的研究

2.3.1 穩(wěn)定劑的選擇

選用的親水膠體：藻酸丙二醇酯（PGA）、明膠、海藻酸鈉、黃原膠、羧甲基纖維素（CMC）、果膠、卡拉膠和三磷酸鈉作為穩(wěn)定劑進(jìn)行單一試驗。穩(wěn)定劑的添加量為0.1%，在米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的條件下均質(zhì)，利用感官評價和離心沉淀率分析穩(wěn)定劑對米乳飲料穩(wěn)定性的影響。

單一穩(wěn)定劑對米乳飲料感官品質(zhì)的影響見表4。

表4 單一穩(wěn)定劑對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

由表4 可知，在組織狀態(tài)的評判中，1～3 號的穩(wěn)定劑均勻性一般，4～8 號的穩(wěn)定劑均勻性較好，其中7 號卡拉膠的離心沉淀率是最小的，其次是2 號黃原膠，最后是7 號PGA；明膠與海藻酸鈉組織狀態(tài)與口感相似，但離心沉淀率明膠更勝一籌。口感方面，黃原膠口感較稠，但綜合離心沉淀率來看，認(rèn)為可以在復(fù)配時少量添加；CMC 和三聚磷酸鈉離心沉淀率較高，且口感上一個稍稠一個稍稀，復(fù)配效果可能沒有其他穩(wěn)定劑好。綜上所述，選取PGA、卡拉膠、明膠和黃原膠作為復(fù)配穩(wěn)定劑，以2 種或者3 種添加進(jìn)行復(fù)配。

2.3.2 穩(wěn)定劑的復(fù)配

由于穩(wěn)定劑之間會有互相作用，復(fù)合添加會導(dǎo)致飲料穩(wěn)定性發(fā)生變化，從單一穩(wěn)定劑的篩選中，篩選了PGA、卡拉膠、明膠和黃原膠這4 種穩(wěn)定劑添加量為變量，穩(wěn)定劑總的添加量為0.1%，在米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的前提下均質(zhì)，利用感官評定（口感等）和測定分析離心沉淀率分析穩(wěn)定劑對米乳飲料穩(wěn)定性的影響。

穩(wěn)定劑的復(fù)配對米乳飲料感官品質(zhì)的影響見表5。

表5 穩(wěn)定劑的復(fù)配對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

由表5 可知，復(fù)配1、4～6 號的離心沉淀率相差不大，都在7.00%左右，3 號的離心沉淀率最好，其次是2 號，相比口感黏稠，認(rèn)為3 號是比較合適的復(fù)配，即卡拉膠和黃原膠按3∶2 的比例進(jìn)行復(fù)配。

2.3.3 穩(wěn)定劑的復(fù)配添加量的確定

從復(fù)配試驗得出黃原膠與卡拉膠復(fù)配的穩(wěn)定性效果較好，在米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的前提下均質(zhì)，設(shè)定穩(wěn)定劑總的添加量為0.05%，0.10%，0.15%，0.20%這4 個變量，利用感官評定（口感等）和測定分析離心沉淀率分析穩(wěn)定劑對米乳飲料穩(wěn)定性的影響。

復(fù)配穩(wěn)定劑添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響見表6。

表6 復(fù)配穩(wěn)定劑添加量對米乳飲料感官品質(zhì)的影響

由表6 可知，當(dāng)穩(wěn)定劑添加量為0.2%時，米乳飲料的口感較稠，2 號和3 號的離心沉淀率差別不大，2 號口感順滑，適口性好，故復(fù)配總添加量為0.1%時最好，即綜合考慮選擇0.1%的添加量為復(fù)合穩(wěn)定劑（黃原膠∶卡拉膠=3∶2）最佳添加量。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)

色澤：乳白色，均一細(xì)膩；香味：有淡淡的米香和奶香味；口感：順滑飽滿，酸甜適中，適口性好；組織狀態(tài)：呈白色輕度渾濁狀，有少量沉淀。

2.4.2 理化指標(biāo)

通過測定得到米乳飲料：pH 值為5.9，蛋白質(zhì)含量為0.95%，還原糖含量為3.62%，總糖含量為9.50%，多糖為6.21%，固形物含量為15.00%，黏度為82.67 mPa·s。

2.4.3 理化指標(biāo)

菌落總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸菌群≤3 CFU/mL，致病菌未檢出。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗對功能留胚米乳飲料進(jìn)行配方優(yōu)化研究，確定了留胚米乳飲料的最佳配方為米水比1∶8，脫脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%，復(fù)合穩(wěn)定劑（0.06%卡拉膠+0.04%黃原膠）添加量0.1%。該功能留胚米乳飲料pH 值為5.9，蛋白質(zhì)含量為0.95%，還原糖含量為3.62%，總糖含量為9.50%，多糖為6.21%，固形物含量為15.00%，黏度為82.67 mPa·s。飲料呈均一乳白色，順滑飽滿，酸甜適中，有淡淡宜人的米香和奶香味。