燕麦植物蛋白饮料生产工艺及其稳定性2023-09-16

燕麦(Avena sativa L.)是禾本科草本植物,也称野麦、莜麦,是常见的粮食作物,主要种植于北半球温带地区。燕麦是一种富含多种生物活性物质的作物,在营养价值方面优于许多其他谷物(大麦、玉米、小米、高粱等),含有蛋白质、脂肪、酶类化合物、矿物质及β-葡聚糖等多种营养物质且淀粉颗粒细腻,易消化吸收,具有降血脂、调节血糖、调节血压、减轻胃肠道炎症等多种生理功能。

早在2008年,燕麦和燕麦副产品被证明对治疗糖尿病和心血管疾病有帮助。因此,以燕麦为原料制作植物基谷物饮料具有口感细腻、营养丰富且兼有保健功能等多种优势。

试验以燕麦片为主要原料,通过对其浸泡时间、打浆料液比、稳定剂、口感和灭菌条件的观测,研究燕麦植物蛋白饮料的加工工艺,研制出一款高纤维植物蛋白饮料,产品可增强植物蛋白饮料市场竞争力,满足消费者的日常需求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦片;蔗糖;食品级羧甲基纤维素钠;食品级黄原胶;食品级单甘酯;食品级蔗糖酯。

1.2 主要仪器与设备

LH-Q20手持折光计;FJ200-SH均质机;LC-LX-H185C恒温离心机;DGS-280C灭菌锅;KH-45AS电热恒温干燥箱;HH-2数显恒温水浴锅;MS105DU电子天平。

1.3 试验方法

1.3.1 燕麦植物饮料工艺流程

原料挑选→浸泡→过滤→打浆、胶磨→过滤→调配→均质→灌装→封口→灭菌→包装→成品

1.3.2 燕麦植物饮料加工工艺研究

1.3.2. 1 燕麦植物饮料主要配方的单因素试验

1.3.2. 1. 1 浸泡时间

以5.00 g燕麦片为基准,固定水的体积、静置时间和过滤时间,考察不同浸泡时间(10,20,30,40,50和60 min)对燕麦片吸水膨胀率的影响。

1.3.2. 1. 2 料液比

以5.00 g燕麦片为基准,固定浸泡时间和烘箱参数,考察不同料液比(1︰5,1︰10,1︰20,1︰30和1︰40)对原料利用率和燕麦浆中可溶性固形物含量的影响。

1.3.2. 2 燕麦植物饮料复合稳定剂的单因素试验

1.3.2. 2. 1 羧甲基纤维素钠添加量

以200 m L燕麦浆为基准,黄原胶、单甘酯和蔗糖酯的添加量分别固定为0.01%,0.03%和0.05%,考察不同羧甲基纤维素钠添加量(0.10%,0.15%,0.20%,0.25%和0.30%)对燕麦浆静置分层率的影响。

1.3.2. 2. 2 黄原胶添加量

以200 m L燕麦浆为基准,羧甲基纤维素钠、单甘酯和蔗糖酯的添加量分别固定为0.2%,0.03%和0.05%,考察不同黄原胶添加量(0.005%,0.010%,0.025%,0.040%和0.055%)对燕麦浆静置分层率的影响。

1.3.2. 2. 2 单甘酯添加量

以200 m L燕麦浆为基准,羧甲基纤维素钠、黄原胶和蔗糖酯的添加量分别固定为0.20%,0.01%和0.05%,考察不同单甘酯添加量(0.01%,0.03%,0.05%,0.07%和0.09%)对燕麦浆静置分层率的影响。

1.3.2. 2. 3 蔗糖酯添加量

以200 m L燕麦浆为基准,羧甲基纤维素钠、黄原胶和单甘酯的添加量分别固定为0.2%,0.01%和0.03%,考察不同蔗糖酯添加量(0.01%,0.03%,0.05%,0.07%和0.09%)对燕麦浆静置分层率的影响。

1.3.2. 3 燕麦植物饮料复合稳定剂的正交试验

在单因素基础上,选择羧甲基纤维素钠添加量、黄原胶添加量、单甘酯添加量和蔗糖酯添加量4个因素的最佳水平,以饮料品质鉴定结果为指标,进行四因素三水平正交试验,确定燕麦植物饮料的最佳稳定剂,试验因素与水平见表1。

  

表1 燕麦植物饮料稳定性正交试验因素与水平表  



单位:%

正在加载图片

1.3.2. 4 燕麦植物饮料蔗糖含量的确定

将按照1.3.2.1,1.3.2.2和1.3.2.3小节中得到的最佳结果,按照工艺步骤进行加工,向50 m L样品分别加入3%,4%,5%,6%和7%蔗糖,并进行感官评定,通过感官评定确定最佳蔗糖添加量。

1.3.2. 5 灭菌条件的确定

将制作好的燕麦植物饮料样品分别在110℃/25min,110℃/30 min,115℃/20 min,115℃/25 min,121℃/15 min和121℃/20 min条件下进行灭菌处理,室温放置60 d观察其稳定性。

1.3.3 测定方法

1.3.3. 1 吸水膨胀率的测定

1.3.3. 2 原料利用率的测定

1.3.3. 3 可溶性固形物含量的测定

饮料中可溶性固形物含量测定,按GB/T 121413—2008《饮料通用分析方法》。

1.3.3. 4 静置分层率的测定

1.3.3. 5 离心沉淀率的测定

1.3.4 数据处理

采用SPSS 20.0软件对试验数据进行分析,Origin9.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 燕麦植物饮料主要配方的单因素试验结果

2.1.1 燕麦片浸泡时间对燕麦片吸水膨胀率的影响

由图1可知:随着浸泡时间增加,燕麦片吸水膨胀率先呈增长趋势;浸泡时间30 min时,燕麦片吸水膨胀率达到最大;浸泡时间大于30 min后,燕麦片的吸水膨胀率降低;因此,选择燕麦片浸泡时间30 min为宜。

正在加载图片

图1 燕麦片浸泡时间对燕麦片吸水膨胀率的影响  


2.1.2料液比对燕麦片原料利用率和燕麦浆中可溶性固形物含量的影响

由图2可知,可溶性固形物含量随着料水比中水的比例逐渐增加呈下降趋势并逐渐趋于稳定,而原料利用率随着料水比中水的比例增加先增加,料水比达到1︰20 g/m L时原料利用率达到最高,随着料水比继续增加而降低。综合2条曲线,料水比1︰20 g/m L时燕麦浆品质达到最佳。

正在加载图片

图2 料液比对燕麦片原料利用率和燕麦浆中可溶性固形物含量的影响 


2.2 燕麦植物饮料复合稳定剂的单因素试验结果

正在加载图片

图3 稳定剂添加量对燕麦植物饮料稳定性的影响  


由图3可知,羧甲基纤维素钠添加量0.3%时,经过24 h静置,饮料几乎不分层。由此可见,羧甲基纤维素钠添加量0.3%可使燕麦植物饮料具有较好稳定性。黄原胶添加量0.055%时,经过24 h静置,饮料几乎不分层,由此可见,黄原胶添加量0.055%可使燕麦植物饮料具有较好的稳定性。增加单甘脂添加量,燕麦植物饮料静置分层率先呈降低趋势,单甘脂添加量0.07%时,燕麦植物饮料静置分层率最低,单甘脂添加量大于0.07%时,燕麦植物饮料静置分层率升高,因此,选择单甘脂添加量0.07%为宜。增加蔗糖酯添加量,燕麦植物饮料静置分层率呈先降低趋势,蔗糖酯添加量0.07%时,燕麦植物饮料静置分层率最低,蔗糖酯添加量大于0.05%时,燕麦植物饮料静置分层率升高,因此,选择单甘脂添加量0.07%为宜。

2.3 燕麦植物饮料复合稳定剂的正交试验结果

以静置分层率为指标的正交试验设计结果见表2,以离心沉淀率为指标的正交试验结果与分析见表3。

  

表2 以静置沉淀率为指标的正交试验结果分析 



正在加载图片

  

表3 以离心沉淀率为指标的正交试验结果分析  



正在加载图片

由表3和表4直观分析结果可知,以静置分层率为考察指标时,4个因素对静置分层率的影响大小依次为B>A>C>D,即黄原胶添加量>羧甲基纤维素钠添加量>单甘酯添加量>蔗糖酯添加量,A3B3C2D3为最佳组合方案。以离心沉淀率为考察指标时,4个因素对离心沉淀率的影响大小依次为B>A>C>D,即黄原胶添加量>羧甲基纤维素钠添加量>单甘酯添加量>蔗糖酯添加量。虽然考察指标不同,但4个因素所起主次作用相同,即黄原胶和羧甲基纤维素钠是主要影响因素,单甘酯和蔗糖酯是次要影响因素。综合考虑,主要以静置分层率为参考标准,取A3B3C2D3作为最佳复合稳定剂组合,即羧甲基纤维素钠添加量0.3%、黄原胶添加量0.04%、单甘酯添加量0.07%、蔗糖酯添加量0.07%。

2.4 蔗糖对燕麦植物饮料感官品质的影响

分别添加2%,3%,4%,5%,6%和7%的蔗糖,对其进行感官评价。蔗糖添加量对燕麦植物饮料口味的影响见表4。

由表4可知,当蔗糖添加量为4.0%时,燕麦植物饮料甜度较佳。

  

表4 蔗糖添加量对燕麦植物饮料口味的影响  



正在加载图片

2.5 不同灭菌条件对饮料稳定性的影响

高温灭菌对饮料稳定性有一定影响,试验对饮料采取不同的灭菌温度和时间,室温放置60 d观察其稳定性。灭菌条件对饮料稳定性的影响见表5。

由表5可知,在121℃下灭菌,15和20 min的饮料稳定性效果相同,且经微生物检验均达到卫生要求,故以121℃,15 min为最佳灭菌条件。

  

表5 不同灭菌条件对燕麦植物饮料稳定性的影响 



正在加载图片

3 结论

以燕麦片、白砂糖为主要原料,经过磨浆、均质、调配等一系列工艺开发研制高蛋白植物饮料,通过单因素试验和正交试验,得到燕麦植物蛋白饮料最佳工艺:燕麦片浸泡时间30 min、打浆料水比1︰20g/m L、羧甲基纤维素钠添加量0.3%、黄原胶添加量0.04%、单甘酯添加量0.07%、蔗糖酯添加量0.07%、蔗糖添加量4%,经121℃灭菌15 min后具有较好的稳定性。试验结果对燕麦植物蛋白饮料的制备及生产实践有一定指导意义。