許 彬 李慧星 楊樹慧

XU Bin LI Hui－xingYANG Shu－h(huán)ui

（南陽理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，河南 南陽 473004）

（College of Biology and Chemical Engineering，Nanyang Institute of Technology，Nanyang，Henan 473004，China）

花生被人們譽(yù)為“植物肉”、“綠色牛奶”，品質(zhì)優(yōu)良，氣味清香?；ㄉ鞍罪嬃鲜欠浅：玫闹参锏鞍罪嬈?，具有嫩膚養(yǎng)胃等功效，是老少皆宜的保健飲品。但花生蛋白飲料的主要組分——花生漿，是一個(gè)復(fù)雜的多相不穩(wěn)定體系，貯存時(shí)間稍長(zhǎng)，便會(huì)出現(xiàn)蛋白質(zhì)及固體顆粒聚沉，脂肪上浮等現(xiàn)象［1］。目前主要通過單體穩(wěn)定劑復(fù)配的方法來提高花生蛋白飲料的穩(wěn)定性［1－3］。

大豆?fàn)I養(yǎng)豐富，含有約40%的蛋白質(zhì)和約2%的磷脂，它們均具有良好的乳化作用，是天然的穩(wěn)定劑［4－6］。此外，大豆蛋白中必需氨基酸的種類齊全，比例恰當(dāng)，蛋白質(zhì)生物價(jià)較好。而且大豆卵磷脂能降低血清膽固醇水平，效果好于蛋黃卵磷脂［7］。

飲料中各組分的配比是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，各種配料總和等于1，各種配料所占的比例是不獨(dú)立的［8］。而通常采用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，各因素所取的試驗(yàn)水平相互間是獨(dú)立的，一個(gè)因素的試驗(yàn)水平不受其它因素的試驗(yàn)水平影響，這些方法并不適用于飲料中組分配比的優(yōu)化［9］。混料設(shè)計(jì)特別適用于各配方組分間不獨(dú)立的情況，該方法通過建立試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)各種成分的回歸方程，利用回歸方程探索響應(yīng)面，求取最佳混料比。研究［8］表明，混料設(shè)計(jì)能夠克服常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的局限性。

本研究擬以花生漿為主料，大豆?jié){為穩(wěn)定劑，以蔗糖液為甜味劑，采用混料設(shè)計(jì)方法，選擇穩(wěn)定性（浮層厚度和沉淀率）和感官（香氣和味感）為指標(biāo)，優(yōu)化花生蛋白飲料中花生漿、大豆?jié){和蔗糖液的用量比例，分析大豆?jié){在花生蛋白飲料穩(wěn)定性中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

大豆：品種為中黃39，市購；

花生：品種為豫花15，市購；

白砂糖：購于南陽市萬德隆超市；

大豆分離蛋白（SPI）：蛋白質(zhì)含量90%，北京永勝食品添加劑公司；

無水碳酸鈉、濃硫酸、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、雙氧水、氫氧化鈉、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠：分析純，天津歐密科化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101－2 A型，天津泰斯特儀器有限公司；

電子天平：JA－1003型，上海良平儀器有限公司；

臺(tái)式離心機(jī)：TDL－40B型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

恒溫水浴鍋：DK－98－1型，天津泰斯特儀器有限公司；

膠體磨：JI－50型，溫州市長(zhǎng)宏輕工機(jī)械有限公司；

高壓均值機(jī)：GYB－1001型，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；

多功能食品打漿機(jī)：MST－303型，廣東中山市小欖鎮(zhèn)美斯特電器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 制備流程

工藝要點(diǎn)：選取飽滿花生仁，在120℃下烘烤20 min，去皮后在0.1%的Na2CO3溶液中室溫浸泡12 h。將浸泡后的花生仁洗凈，與80℃水混合，依次用打漿機(jī)和膠體磨進(jìn)行磨漿，然后用150目濾布過濾。將濾漿煮沸2 min。大豆要選取飽滿、無蟲蛀的顆粒，其浸泡、磨漿、過濾方法與花生仁處理方法相同。調(diào)配后的物料冷卻至65℃，在25 MPa下均質(zhì)一次。分裝后在121℃下滅菌30 min。

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，花生磨漿時(shí)采用料水比為1∶11（m∶V），大豆磨漿時(shí)采用料水比1∶8（m∶V），測(cè)定所得花生漿的蛋白質(zhì)含量為1.1%，可溶性物質(zhì)為4.5%；大豆?jié){蛋白質(zhì)含量為3.9%，可溶性物質(zhì)為8.0%。蔗糖液濃度為50%。

1.2.2 大豆?jié){對(duì)花生漿穩(wěn)定性的影響 將大豆分離蛋白配制成3.9%的溶液。取3份花生漿，分別與蒸餾水、大豆?jié){和大豆分離蛋白溶液按8∶2（V∶V）混合后均質(zhì)，測(cè)定浮層厚度和沉淀率，考察大豆?jié){對(duì)花生漿穩(wěn)定性的影響。

1.2.3 配方優(yōu)化方法 采用混料設(shè)計(jì)，優(yōu)化花生漿（X1）、大豆?jié){（X2）、蔗糖液（X3）三者在飲料中的比例。采用Sheffe多項(xiàng)式（式（1）），對(duì)結(jié)果進(jìn)行回歸分析［8，10，11］。

由預(yù)試驗(yàn)可知，花生漿體積分?jǐn)?shù)低于0.65、大豆?jié){體積分?jǐn)?shù)超過0.30時(shí)，豆?jié){香氣比較突出，會(huì)明顯掩蓋花生香氣，因此花生漿體積分?jǐn)?shù)下限為0.6，大豆?jié){體積分?jǐn)?shù)上限為0.3。試驗(yàn)以50%的蔗糖液調(diào)節(jié)味感，過高的蔗糖液用量會(huì)導(dǎo)致飲料過于甜膩，選擇蔗糖液體積分?jǐn)?shù)上限為0.16。

根據(jù)SAS 8.0提供的試驗(yàn)方案，在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)選取11個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，進(jìn)行16次試驗(yàn)，以浮層厚度、沉淀率、香氣、味感為試驗(yàn)指標(biāo)，優(yōu)化配方。試驗(yàn)點(diǎn)分布見圖1。

1.2.4 穩(wěn)定性的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)［7，12，13］修改如下：取20 mL調(diào)配均質(zhì)過的蛋白飲料倒入刻度離心管（Φ29 mm）中，在3 000 r／min條件下離心10 min，測(cè)定浮層厚度，將清液倒出，稱量沉淀質(zhì)量，計(jì)算沉淀率。以浮層厚度表示脂肪穩(wěn)定性，以沉淀率表示蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。沉淀率按式（2）計(jì)算。

圖1 試驗(yàn)區(qū)域及試驗(yàn)點(diǎn)分布Figure 1 Test region and test point distribution

式中：

Y2—— 沉淀率，%；

m1—— 沉淀質(zhì)量，g；

m2——20 mL蛋白飲料的質(zhì)量，g。

1.2.5 感官評(píng)分 由10人組成的評(píng)價(jià)小組對(duì)飲料的香氣、味感進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。將各項(xiàng)的10次評(píng)分結(jié)果取平均值。

表1 感官評(píng)分表Table 1 Standard of sensory evaluation

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆?jié){對(duì)花生漿穩(wěn)定性的影響

圖2 花生漿與不同液體混合后的穩(wěn)定性Figure 2 Stability of peanut－milk mixed with other solution

由圖2可知，大豆?jié){－花生漿混合體系的沉淀率和浮層厚度明顯小于花生漿－水的混合物，說明大豆?jié){能夠穩(wěn)定花生漿中的蛋白質(zhì)和脂肪；大豆分離蛋白SPI的效果略低于大豆?jié){；花生漿中富含脂肪和蛋白質(zhì)，飲料的浮層厚度與脂肪上浮量有關(guān)，而離心后產(chǎn)生的沉淀主要成分是蛋白質(zhì)［12］。SPI是食品加工中的常用乳化穩(wěn)定劑，但SPI的穩(wěn)定效果略低于大豆?jié){的結(jié)果表明，大豆?jié){中起到穩(wěn)定作用的成分不僅有蛋白質(zhì)，還有其它成分，如磷脂，大豆多糖等，它們也對(duì)花生漿中的蛋白質(zhì)和脂肪起穩(wěn)定作用［6，14］。

2.2 配方優(yōu)化

2.2.1 直觀分析 由表2可知：不添加大豆?jié){和蔗糖液時(shí)（15＃，16＃），浮層厚度和沉淀率都最高，穩(wěn)定性最差。同時(shí)，味感感官評(píng)分也最低（≤5分）。單獨(dú)添加大豆?jié){時(shí)，飲料的浮層厚度和沉淀率降低（12＃、13＃）；提高大豆?jié){的比例會(huì)使浮層厚度繼續(xù)降低，但對(duì)降低沉淀率貢獻(xiàn)不大，且大豆的氣味影響了花生的香氣（6＃、7＃）。本試驗(yàn)中，使用蔗糖的目的是調(diào)節(jié)花生蛋白飲料的味感，但從試驗(yàn)結(jié)果可以得知：蔗糖液還能在一定程度上降低沉淀率（10＃、11＃、14＃），分析這是由于蔗糖提高了體系的黏度和密度，并有助于蛋白質(zhì)表面形成水化層，從而阻止了蛋白質(zhì)的沉降［12］。此外，蔗糖還能夠提高大豆蛋白乳化能力，強(qiáng)化大豆蛋白的穩(wěn)定作用［15］。因此，浮層厚度也得到降低。由此可知，蔗糖在花生蛋白飲料中不僅作為甜味劑，對(duì)體系的穩(wěn)定性也有一定的積極作用。但蔗糖液用量過高時(shí)會(huì)使飲料甜膩，影響了飲料的香氣和味感。

2.2.2 回歸分析 利用SAS 8.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，剔除不顯著項(xiàng)后，得到4個(gè)指標(biāo)的回歸方程，見式（3）～（6）。

表2 混料設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of mixture design

根據(jù)方程回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小來判斷因素對(duì)各響應(yīng)值Y 的影響［11，16］。

（1）對(duì)于浮層厚度（Y1），花生漿和大豆?jié){的交互作用影響最大，交互項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值。單獨(dú)一個(gè)因素時(shí)，大豆?jié){的影響最大，系數(shù)為正值。由此可知，大豆?jié){顯著影響飲料的浮層厚度，但大豆?jié){對(duì)浮層厚度的影響具有兩面性，在飲料中所占比例不宜過大。

（2）對(duì)于沉淀率（Y2），蔗糖液和大豆?jié){的交互作用影響最大，交互項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值，說明蔗糖液所占比例增大有利于降低沉淀率；單獨(dú)一個(gè)因素時(shí)，蔗糖液的影響最大，但其系數(shù)為正值，但與交互作用項(xiàng)的系數(shù)相比，該項(xiàng)系數(shù)較小，綜合分析提高蔗糖液在飲料中的比例會(huì)降低沉淀率。

（3）對(duì)于香氣（Y3），花生漿和蔗糖液的交互作用影響最大，交互項(xiàng)系數(shù)為正值，表明飲料中各組分的互配會(huì)提高香氣評(píng)分。在因素單獨(dú)作用中，大豆?jié){和蔗糖液的影響均較大，且系數(shù)為負(fù)值說明這兩者所占比例過大會(huì)降低飲料的香氣評(píng)分。

（4）對(duì)于味感（Y4），大豆?jié){和蔗糖液的交互作用影響最大，其次是花生漿和蔗糖液的交互作用，這兩項(xiàng)交互作用系數(shù)均為正值，說明各組分的互配會(huì)提高口感評(píng)分；在因素單獨(dú)作用中，蔗糖液的影響最大，但其系數(shù)為負(fù)值，過高的蔗糖液比例會(huì)導(dǎo)致飲料過于甜膩。

2.3 最佳配方及驗(yàn)證

通過直觀分析和回歸分析可知，飲料中各組分的互配可以提高飲料的穩(wěn)定性、香氣和口感，但是各組分在飲料中的比例需要優(yōu)化選擇。試驗(yàn)利用SAS軟件的優(yōu)化工具箱，對(duì)各指標(biāo)綜合分析得最優(yōu)水平組合為X1＝0.780 5（花生漿），X2＝0.148 6（大豆?jié){），X3＝0.070 9（蔗糖液），在該條件下指標(biāo)預(yù)測(cè)值：浮層厚度1.17 mm，沉淀率1.00%，香氣8.4分，味感8.8分。根據(jù)混料設(shè)計(jì)結(jié)果分析得出的最優(yōu)配方，將花生漿、豆?jié){和蔗糖液按0.78，0.15，0.07混合，然后測(cè)定穩(wěn)定性和感官指標(biāo)，結(jié)果見表3。

由表3可知，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果接近混料設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)值，故采用混料設(shè)計(jì)優(yōu)化花生蛋白飲料配方是合理可行的。

3 結(jié)論

（1）大豆?jié){能夠提高花生漿的穩(wěn)定性，其效果優(yōu)于相同蛋白質(zhì)濃度的SPI溶液。

（2）大豆?jié){主要影響花生蛋白飲料中脂肪的穩(wěn)定性，能夠顯著降低飲料的浮層厚度；蔗糖液不僅能夠作為甜味劑，還能夠降低花生蛋白飲料的沉淀率，但過高比例的大豆?jié){和蔗糖液對(duì)感官指標(biāo)有一定的負(fù)面影響。

表3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of verification

（3）經(jīng)混料設(shè)計(jì)試驗(yàn)并優(yōu)化，得到的花生蛋白飲料配方為花生漿、大豆?jié){、蔗糖液的體積分?jǐn)?shù)分別為0.78，0.15，0.07（總和為1），經(jīng)驗(yàn)證在該比例下，獲得的花生蛋白飲料的離心浮層厚度平均為1.13 mm，離心沉淀率平均為1.01%，感官評(píng)分中，香氣平均分為8.6分，味感平均分為8.5分。

（4）本研究在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)只考慮到大豆?jié){可能對(duì)花生蛋白飲料穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所以將大豆?jié){與其它溶液對(duì)飲料的穩(wěn)定作用進(jìn)行了比較（1.2.2）。試驗(yàn)中，蔗糖僅被用做甜味劑，設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)并沒有考慮發(fā)揮其提高飲料穩(wěn)定性的作用。在試驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)才發(fā)現(xiàn)蔗糖對(duì)穩(wěn)定性有貢獻(xiàn)，因此在方案設(shè)計(jì)中沒有將蔗糖與其他溶液進(jìn)行比較，這是本研究的不足之處，也是下一步研究的方向。

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