衛(wèi) 萍, 游向榮, 張雅媛, 謝小強, 孫 健, 李明娟, 周 葵, 王 穎, 黃承祖

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，南寧 530007； 2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點實驗室，南寧 530007)

在我國，火麻作為一種典型的醫(yī)食同源油料作物已有近3 000年的歷史[1]。研究證實，火麻籽油具有抗氧化和保健作用，對便秘、高血脂、高血壓等疾病有良好的預(yù)防作用[2-3]?；鹇樽阎械鞍踪|(zhì)含量高達20%～30%[4]?；鹇榈鞍字饕汕虻鞍缀桶椎鞍捉M成，二者均易被人體消化吸收，火麻蛋白還是一種全價蛋白，其中精氨酸、谷氨酸和含硫氨基酸含量尤為豐富[5]。叢濤等[6]研究火麻仁蛋白粉對生長期大鼠營養(yǎng)生理功能發(fā)現(xiàn)，火麻蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。近年來研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)經(jīng)消化道酶促水解后，主要以低肽的形式被吸收，比完全游離氨基酸更易、更快通過小腸黏膜被機體吸收利用[7]。此外，蛋白質(zhì)在酶催化下有控制地酶解得到肽混合溶液，其溶解性、熱穩(wěn)定性等大幅改善。目前，國內(nèi)外關(guān)于火麻蛋白肽的研究報道主要集中在火麻蛋白肽的酶解制備和抗氧化活性等方面[8-15]?；鹇榈鞍咨罴庸ぎa(chǎn)品主要為火麻蛋白飲料[16-17]，而關(guān)于火麻蛋白肽飲料的開發(fā)方面還未見報道。

本研究主要采用堿性蛋白酶和中性蛋白酶分步酶解火麻蛋白，制備富含營養(yǎng)且易消化吸收的火麻蛋白肽液，通過與蘋果汁、蔗糖、純凈水等調(diào)配，進一步考察穩(wěn)定劑對復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響，制備兼具口感和穩(wěn)定性的火麻蛋白肽復(fù)合飲料，以期為火麻蛋白肽產(chǎn)品開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

火麻仁，購自廣西巴馬瑤族自治縣，用萬能粉碎機粉碎過60目篩后脫脂備用。堿性蛋白酶、中性蛋白酶、氫氧化鈉、檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉、黃原膠、耐酸型羧甲基纖維素鈉(CMC)、高酯果膠、六偏磷酸鈉均為食品級。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JY6002電子天平，上海良平儀器儀表有限公司；L550低速大量離心機，湖南湘儀實驗儀器開發(fā)有限公司；PHS-25型實驗室pH計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；RRH-100萬能高速粉碎機，歐凱萊芙(香港)實業(yè)有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司；JM-L50膠體磨，鄭州玉祥食品機械有限公司；LGJ-18冷凍干燥機，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；NDJ-8S黏度計，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 火麻蛋白肽制備

脫脂火麻仁粉與水按質(zhì)量體積比1∶9過膠體磨，然后加入0.1 mol/L氫氧化鈉進行堿提，提取溫度60℃，提取pH 10，提取時間1 h，提取結(jié)束后用酸調(diào)pH 4.5進行沉降，沉降后的蛋白反復(fù)水洗至中性后進行真空冷凍干燥，得火麻蛋白。取一定量火麻蛋白按質(zhì)量體積比1∶10加入去離子水，然后加入8 000 U/g堿性蛋白酶(以火麻蛋白干重計，下同)，于pH 10、溫度50℃條件下酶解4 h，在95℃水浴滅酶5 min，冷卻至45℃，再加入8 000 U/g中性蛋白酶于pH 7條件下酶解4 h，滅酶，冷卻，放置-4℃冰箱待用。

1.2.2 蘋果汁制備

蘋果削皮后加入D-異抗壞血酸鈉護色劑直接榨汁，并將其放置-4℃冰箱冷藏待用。

1.2.3 火麻蛋白肽飲料生產(chǎn)工藝流程

火麻蛋白肽液、蘋果汁→加水、蔗糖、穩(wěn)定劑等調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌(80℃，20 min)→冷卻→成品

1.2.4 基礎(chǔ)配方的正交試驗優(yōu)化

通過前期大量試驗，確定在純凈水70%,火麻蛋白肽液-蘋果汁30%(以D-異抗壞血酸鈉護色)條件下，以火麻蛋白肽液與蘋果汁體積比(A)、蔗糖添加量(B)、D-異抗壞血酸鈉添加量(C)為影響火麻蛋白肽復(fù)合飲料品質(zhì)的主要因素，感觀評分為考察指標(biāo)，采用L9(34)進行基礎(chǔ)配方正交優(yōu)化試驗，基礎(chǔ)配方正交試驗因素水平見表1。

表1 基礎(chǔ)配方正交試驗因素水平

1.2.5 穩(wěn)定性試驗

1.2.5.1 單一穩(wěn)定劑的影響

根據(jù)經(jīng)驗及目前市場情況，選取穩(wěn)定劑黃原膠和高酯果膠，分別添加0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，以及穩(wěn)定劑耐酸型CMC和六偏磷酸鈉，分別添加0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，按優(yōu)選基礎(chǔ)配方生產(chǎn)飲料，測定產(chǎn)品的黏度及離心沉淀率，考察單一穩(wěn)定劑的影響。

1.2.5.2 穩(wěn)定劑的復(fù)配

在優(yōu)選基礎(chǔ)配方中加入一定量黃原膠、高酯果膠、六偏磷酸鈉復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)飲料，對產(chǎn)品進行感官評定，考察復(fù)配穩(wěn)定劑的影響，優(yōu)化穩(wěn)定劑復(fù)配比例。

1.2.6 指標(biāo)測定

黏度的測定：采用旋轉(zhuǎn)黏度計進行測定。

離心沉淀率的測定：在15 mL離心管中加入10 mL飲料，4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心30 min，棄去上清液后，擦去管壁口附著液體后精確稱量沉淀質(zhì)量。按下式計算離心沉淀率。

火麻蛋白肽飲料感官評定方法：請10位經(jīng)驗豐富的評定人員對樣品進行感官評鑒，評價標(biāo)準(zhǔn)見表2，采用總分100分制。

表2 飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.7 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 基礎(chǔ)配方正交試驗結(jié)果

基礎(chǔ)配方的正交試驗設(shè)計與結(jié)果見表3。

表3 基礎(chǔ)配方正交試驗設(shè)計與結(jié)果

從表3可以看出，影響基礎(chǔ)配方感官評分因素大小順序為火麻蛋白肽液與蘋果汁體積比>蔗糖添加量>D-異抗壞血酸鈉添加量，最優(yōu)基礎(chǔ)配方組合為A2B3C2，即火麻蛋白肽液與蘋果汁體積比14∶16、蔗糖添加量8%(以飲料總質(zhì)量計)、D-異抗壞血酸鈉添加量0.03%(以飲料總質(zhì)量計)。

2.2 穩(wěn)定劑配方優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 單一穩(wěn)定劑影響結(jié)果

2.2.1.1 黃原膠的影響(見圖1)

圖1 黃原膠對飲料離心沉淀率及黏度的影響

黃原膠是細胞外多糖，溶解于水中時主鏈和側(cè)鏈通過氫鍵能夠形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，具有良好的親水性、增稠性、假塑性和穩(wěn)定性。在飲料加工中，黃原膠可作為增稠穩(wěn)定劑，起到乳化和懸浮的作用[18-20]。從圖1可以看出，隨著黃原膠添加量的增加，飲料黏度增大，離心沉淀率減小，在黃原膠添加量為0.03%時離心沉淀率較小，且黏度較適宜。之后隨黃原膠添加量增加，離心沉淀率整體增大，黏度降低。

2.2.1.2 耐酸型CMC的影響(見圖2)

圖2 耐酸型CMC對飲料離心沉淀率及黏度的影響

作為一種陰離子多糖，CMC除了能增加產(chǎn)品黏度外，還可以在蛋白表面形成較薄的保護膜[21]，具有增穩(wěn)、乳化及黏結(jié)作用，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。對同種飲料體系來說，不同CMC對其穩(wěn)定效果不同，這主要取決于CMC自身的相對分子質(zhì)量及取代度(DS)，同時也受其他環(huán)境因素的影響，如體系pH、濃度、離子強度等，在實際應(yīng)用中，為了飲料爽滑的口感，黏度不宜過大。從圖2可以看出，添加耐酸型CMC飲料的離心沉淀率先呈下降趨勢，這可能是因為本品pH為6左右，能與耐酸型CMC發(fā)生靜電吸附，CMC在火麻蛋白肽表面提供靜電排斥和空間位阻的作用，維持飲料體系穩(wěn)定。耐酸型CMC添加量達到0.15%后，繼續(xù)增大其添加量，離心沉淀率反而上升。表明CMC對火麻蛋白肽的吸附存在一個臨界值，當(dāng)達到這個值時體系趨于穩(wěn)定，繼續(xù)添加反而不利于產(chǎn)品體系的穩(wěn)定?；鹇榈鞍纂膹?fù)合飲料的黏度則隨著耐酸型CMC添加量的增加先增大而后降低再趨于穩(wěn)定。通過反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)耐酸型CMC在0.1%～0.2%添加范圍對飲料的穩(wěn)定效果較好，但是鑒于實際生產(chǎn)火麻蛋白肽飲料過程中添加CMC呈色不好，顯暗，故下步不考慮添加CMC進行復(fù)配研究。

2.2.1.3 高酯果膠的影響(見圖3)

圖3 高酯果膠對飲料離心沉淀率及黏度的影響

果膠是植物中的酸性多糖物質(zhì)，在食品中常用作增稠劑、懸浮劑及乳化劑，根據(jù)其結(jié)構(gòu)中半乳糖醛酸甲酯化的程度，可將果膠分為高酯果膠和低酯果膠。果膠常用于酸性飲料的生產(chǎn)中。研究表明，低酯果膠中的半乳糖醛酸以及分子的糖苷鍵易形成能接受Ca2+的空間構(gòu)型[18]，用在富含鈣離子的飲料中，不具有穩(wěn)定效果，火麻仁中鈣離子含量較高[22]，故選擇高酯果膠。從圖3可以看出，隨著高酯果膠添加量的增大，飲料的黏度不斷增大，離心沉淀率先下降而后又略有上升，其中高酯果膠添加量在0.03%左右較適宜。

2.2.1.4 六偏磷酸鈉的影響(見圖4)

圖4 六偏磷酸鈉對飲料離心沉淀率及黏度的影響

磷酸鹽具有螯合金屬離子的作用，蛋白質(zhì)體系的負電性增強，靜電斥力增大，蛋白質(zhì)在體系中更容易分散；同時，磷酸鹽還可以防止蛋白質(zhì)變性，保持其持水作用[23-25]。從圖4可以看出，隨著六偏磷酸鈉添加量的增大，飲料黏度不斷上升，離心沉淀率先下降，但六偏磷酸鈉添加量超過0.15%時其又有上升的趨勢。鑒于六偏磷酸鈉在飲料中的限量標(biāo)準(zhǔn)要求小于0.2%，故在實際生產(chǎn)中六偏磷酸鈉添加量不宜過大。

2.2.2 穩(wěn)定劑復(fù)配結(jié)果

由于單一穩(wěn)定劑難以達到理想的穩(wěn)定效果，對穩(wěn)定劑進行復(fù)配不但具有協(xié)同增效作用，還能改善產(chǎn)品的風(fēng)味和口感，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因而在單因素基礎(chǔ)上把黃原膠、高酯果膠和六偏磷酸鈉進行復(fù)配，采用三因素三水平正交試驗設(shè)計，并進行感官評定。穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗因素水平見表4，穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表5。

表4 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗因素水平

表5 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗設(shè)計及結(jié)果

由表5可知，3個因素對火麻蛋白肽復(fù)合飲料感官評分影響大小依次為黃原膠添加量>六偏磷酸鈉添加量>高酯果膠添加量。A3B1C2是最佳復(fù)配穩(wěn)定劑組合，即黃原膠添加量0.03%、高酯果膠添加量0.01%、六偏磷酸鈉添加量0.10%。據(jù)此生產(chǎn)的飲料離心沉淀率為0.63%，黏度為20 mPa·s，穩(wěn)定性好，感官評分達73.82。將此試樣進行貨架期保溫試驗(37℃，10 d)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品無明顯絮狀物沉淀及分層現(xiàn)象，流動性良好，說明產(chǎn)品在貨架期內(nèi)感官指標(biāo)穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

通過正交試驗確定火麻蛋白肽復(fù)合飲料最佳基礎(chǔ)配方為純凈水70%、火麻蛋白肽液-蘋果汁30%(火麻蛋白肽液與蘋果汁體積比14∶16)、蔗糖8%、D-異抗壞血酸鈉0.03%；最佳復(fù)配穩(wěn)定劑為黃原膠0.03%、高酯果膠0.01%、六偏磷酸鈉0.10%。按最佳基礎(chǔ)配方和復(fù)配穩(wěn)定劑生產(chǎn)的火麻蛋白肽復(fù)合飲料感官綜合評分為73.82，在貨架期內(nèi)無明顯絮狀物沉淀及分層現(xiàn)象，流動性良好，產(chǎn)品穩(wěn)定。