張桂芳，陳羽紅，郭希娟，王有光，張東杰，*（.國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江大慶6339；.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶6339）

小米飲料穩(wěn)定性的研究

張桂芳1，陳羽紅2，郭希娟2，王有光2，張東杰2，*
（1.國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江大慶163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319）

試驗(yàn)以小米飲料的離心沉淀率為評(píng)定指標(biāo)，考察了小米飲料調(diào)配時(shí)加入的穩(wěn)定劑對(duì)飲料穩(wěn)定性的影響。選取5種不同的穩(wěn)定劑，包括瓜爾豆膠、阿拉伯膠、單硬脂酸甘油酯、結(jié)冷膠以及蔗糖酯，分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)添加穩(wěn)定劑后的小米飲料進(jìn)行感官評(píng)定以及測(cè)定離心沉淀率，從中篩選出三種效果較好的穩(wěn)定劑，分別是瓜爾豆膠、阿拉伯膠和結(jié)冷膠，然后進(jìn)行正交試驗(yàn)，從而提高飲料的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在添加0.35%瓜爾豆膠、0.60%阿拉伯膠和0.30%結(jié)冷膠時(shí)，小米飲料的穩(wěn)定性達(dá)到最好，常溫下放置兩周無(wú)分層現(xiàn)象。

小米飲料；穩(wěn)定劑；穩(wěn)定性；離心沉淀率

作為我國(guó)北方主要雜糧之一的小米，富含大量的營(yíng)養(yǎng)素且維生素B1的含量居于糧食之首，蛋白質(zhì)含量平均高于其余谷物，且氨基酸比例適宜[1]。增強(qiáng)腦細(xì)胞功能的谷氨酸和能消除機(jī)體疲勞的天門(mén)冬氨酸含量也非常豐富。小米中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均易被人體吸收，消化率高達(dá)90%[2]。醫(yī)術(shù)曾記載“小米具有滋養(yǎng)腎氣、健脾胃、清虛熱的功效”[3]。小米飲料保存了小米原有的營(yíng)養(yǎng)成分且具有特殊的香氣，小米經(jīng)過(guò)糊化、酶解之后，淀粉被分解成小分子并且漿液黏度會(huì)下降，但那些不能完全被分解的大分子物質(zhì)，放置一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)分層和沉淀現(xiàn)象[4-6]。

本試驗(yàn)主要研究5種不同穩(wěn)定劑對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)選取3種效果相對(duì)較好的穩(wěn)定劑，通過(guò)正交試驗(yàn)選出復(fù)合穩(wěn)定劑。目的在于解決小米飲料的分層沉淀問(wèn)題，為小米飲料的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

小米：黑龍江省大慶市市售，金黃色且顆粒小，無(wú)霉變無(wú)蟲(chóng)蛀。

穩(wěn)定劑：瓜爾豆膠，結(jié)冷膠，單硬脂酸甘油酯，阿拉伯膠，蔗糖脂肪酸酯，以上均為食品級(jí)，且均符合相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求；試驗(yàn)用水：去離子水；耐高溫α-淀粉酶（20 000 U/mL）：上海金穗生物科技有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

FA1604N型電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；XMTD-6000型水浴鍋：北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司；TD4A型離心機(jī)：長(zhǎng)沙英泰儀器有限公司；DJ13BC03SG型豆?jié){機(jī)：九陽(yáng)有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

小米→篩選→清洗→浸泡→打漿→粗濾→糊化→酶解→離心→小米汁→調(diào)配→精濾→滅菌→灌裝[7-8]

1.3.2小米飲料的制備

稱(chēng)取200 g優(yōu)質(zhì)小米，除去原料中砂石等其他雜質(zhì)，清洗后用溫水浸泡15 min。取出小米后瀝干，放入豆?jié){機(jī)中，加入2 000 mL水用豆?jié){機(jī)進(jìn)行磨漿。將得到的漿液用100目濾布進(jìn)行粗濾，然后放入恒溫水浴鍋中進(jìn)行糊化，60℃，30 min。糊化后加入耐高溫α-淀粉酶0.2 g，85℃酶解40 min。酶解結(jié)束后將漿液從水浴鍋中取出，將其放入離心機(jī)中，3 000 r/min，離心20 min。最后得到上層清液備用[9-10]。

將所得的小米漿液先加入一定量的白砂糖，然后加入一定量的穩(wěn)定劑，混合均勻。將混合后的料液趁熱進(jìn)行灌裝、密封，然后將小米飲料立即進(jìn)行高溫殺菌處理（滅菌溫度：110℃，滅菌時(shí)間：10 min）。

1.3.3單一穩(wěn)定劑對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響

穩(wěn)定劑可以提高飲料的穩(wěn)定性，保持良好的外觀[11]。按照1.3.2的制備方法制得的小米漿液中分別加入0.05%、0.15%、0.25%、0.35%、0.45%瓜爾豆膠，0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%阿拉伯膠，0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%結(jié)冷膠，0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%蔗糖脂肪酸酯，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.50%單硬脂酸甘油酯。根據(jù)1.4.2的方法測(cè)定其離心沉淀率，選取3個(gè)離心沉淀率小的穩(wěn)定劑進(jìn)行下一步正交試驗(yàn)。

1.3.4穩(wěn)定劑配比對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響

單一的穩(wěn)定劑雖然可以保持飲料的穩(wěn)定性，但是無(wú)法完全滿(mǎn)足人們對(duì)于飲料的外觀色澤、口感和澄清度等方面的要求，復(fù)配就顯得特別重要[11-12]。因此選擇

1.3.3中效果最好的穩(wěn)定劑進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，測(cè)定各種處理組合飲料的沉淀率和分層情況，從而確定穩(wěn)定劑的最佳配比。

1.4穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法

1.4.1靜置穩(wěn)定性

將調(diào)配好經(jīng)過(guò)滅菌后的小米飲料瓶裝，每瓶100 mL。放置一周之后觀察其分層情況，以下層高度為指標(biāo)。

1.4.2離心穩(wěn)定性

在離心桶中加入調(diào)配后小米飲料200 mL，在3 000 r/min的離心速下離心10 min，測(cè)定其沉淀率，離心沉淀率越小則說(shuō)明飲料穩(wěn)定性越好，其中加入的穩(wěn)定劑效果越好。離心沉淀率的計(jì)算方式為：

2　結(jié)果與分析

2.1單一穩(wěn)定劑對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響

食品穩(wěn)定劑以水溶性高分子居多，溶于水后導(dǎo)致體系黏度增加，分散相不易發(fā)生聚集和凝聚，從而使分散體系達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[13]。穩(wěn)定劑的分子結(jié)構(gòu)不同，即使在理化參數(shù)相同、同一濃度條件下，黏度也可能存在差別[14]。由于小米飲料存在分層、沉淀現(xiàn)象，所以向其中添加適量的穩(wěn)定劑來(lái)保持飲料的穩(wěn)定性。

2.1.1瓜爾豆膠不同添加量的處理

瓜爾豆膠是目前國(guó)際上最為便宜而又普遍的親水膠體之一。主要成分是分子量為5萬(wàn)～80萬(wàn)的配糖鍵結(jié)合的半乳甘露聚糖[15]。白色至淡黃褐色粉末。能分散在熱或冷水中形成黏稠液。1%水溶液黏度約為4 Pa·s～5Pa·s，為天然膠中黏度最高者[16]。圖1為添加不同量的瓜爾豆膠之后小米飲料的離心沉淀率。當(dāng)瓜爾豆膠的添加量達(dá)到0.35%時(shí)小米飲料的離心沉淀率最小，繼續(xù)添加則沉淀率有所上升。添飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置1周后無(wú)分層現(xiàn)象和沉淀。

圖1　瓜爾豆膠不同添加量的處理結(jié)果Fig.1　Treatment results of differentamountofguar gum

由圖1可知，瓜爾豆膠的添加量為0.35%時(shí)，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.11%，說(shuō)明此時(shí)小米飲料最穩(wěn)定。所以選擇穩(wěn)定劑的添加量為0.25%、0.35%、0.45%，將這3個(gè)值作為穩(wěn)定劑配比正交試驗(yàn)中A因素（瓜爾豆膠的添加量）的3個(gè)水平。

2.1.2阿拉伯膠不同添加量的處理

阿拉伯膠是一種安全無(wú)害的增稠劑，并在空氣中自然凝固而成的樹(shù)膠[17]。為淡黃色塊狀或白色粉末，是分子量為22萬(wàn)～30萬(wàn)的高分子電解質(zhì)，加水則緩慢地溶解成濃稠無(wú)味的黏稠劑，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間則黏度下降。營(yíng)養(yǎng)學(xué)上，阿拉伯膠基本不產(chǎn)生熱量，是良好的水溶性膳食纖維，被應(yīng)用于保健品糖果及飲料[18]。圖2為添加不同量的阿拉伯膠之后小米飲料的離心沉淀率。當(dāng)阿拉伯膠的添加量達(dá)到0.60%時(shí)小米飲料的離心沉淀率最小。添加阿拉伯膠后，小米飲料稍顯黏稠，呈暗黃色，靜置1周后無(wú)分層現(xiàn)象和沉淀。

圖2　阿拉伯膠不同添加量的處理結(jié)果Fig.2　Treatment results of different amount ofarabian gum

由圖2可知，阿拉伯膠的添加量為0.60%時(shí)，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.52%，說(shuō)明此時(shí)小米飲料最穩(wěn)定。所以選擇穩(wěn)定劑的添加量為0.40%、0.60%、0.80%，將這3個(gè)值作為穩(wěn)定劑配比正交試驗(yàn)中B因素（阿拉伯膠的添加量）的3個(gè)水平。

2.1.3結(jié)冷膠不同添加量的處理

結(jié)冷膠是一種高分子線性多糖。它使用方便，雖不溶于冷水，但略加攪拌即分散于水中[19]。加熱即溶解成透明的溶液，冷卻后，形成透明且堅(jiān)實(shí)的凝膠。因?yàn)榻Y(jié)冷膠優(yōu)越的凝膠性能，所以已逐步取代瓊脂、卡拉膠的使用，廣泛應(yīng)用于食品中[20]。圖3為添加不同量的結(jié)冷膠之后小米飲料的離心沉淀率。當(dāng)結(jié)冷膠的添加量達(dá)到0.25%時(shí)小米飲料的離心沉淀率最小。添加結(jié)冷膠后，小米飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置1周后無(wú)分層現(xiàn)象和沉淀。

圖3　結(jié)冷膠不同添加量的處理結(jié)果Fig.3　Treatmentresults ofdifferentamount of gellan gum

由圖3可知，結(jié)冷膠的添加量為0.25%時(shí)，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.43%，說(shuō)明此時(shí)小米飲料最穩(wěn)定。所以選擇穩(wěn)定劑添加量為0.20%、0.25%、0.30%，將這3個(gè)值最為穩(wěn)定劑配比正交試驗(yàn)中C因素（結(jié)冷膠的添加量）的3個(gè)水平。

2.1.4蔗糖酯不同添加量的處理

蔗糖酯一種非離子表面活性劑，由蔗糖和脂肪酸經(jīng)酯化反應(yīng)生成的單質(zhì)或混合物。具有表面活性，能降低表面張力，同時(shí)有良好的乳化、分散增溶、潤(rùn)滑、滲透、起泡、黏度調(diào)節(jié)、防止老化、抗菌等性能[21]。高品質(zhì)的脂肪酸蔗糖酯無(wú)臭無(wú)味無(wú)毒，是一種良好的食品乳化劑。圖4為添加不同量的蔗糖酯之后小米飲料的離心沉淀率。當(dāng)蔗糖酯的添加量達(dá)到0.12%時(shí)小米飲料的離心沉淀率最小。添加蔗糖酯后，小米飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置一周后無(wú)分層現(xiàn)象和沉淀。

圖4　蔗糖酯不同添加量的處理結(jié)果Fig.4　Treatment results ofdifferentamountof sucrose ester

2.1.5單硬脂酸甘油酯不同添加量的處理

單硬脂酸甘油酯是食物的乳化劑和添加劑，是一種非離子型的表面活性劑。為白色蠟狀薄片或珠粒固體，不溶于水，與熱水經(jīng)強(qiáng)烈振蕩混合可分散于水中，為油包水型乳化劑。加入含脂的蛋白飲料中，可提高穩(wěn)定性，防止油脂上浮，蛋白質(zhì)下沉。圖5為添加不同量的單硬脂酸甘油酯之后小米飲料的離心沉淀率。當(dāng)單硬脂酸甘油酯的添加量達(dá)到0.30%時(shí)小米飲料的離心沉淀率最小。添加單硬脂酸甘油酯后，小米飲料黏稠度較低，口感欠佳，靜置一周后有少量沉淀。

圖5　單硬脂酸甘油酯不同添加量的處理結(jié)果Fig.5　Treatmentresults ofdifferentamountof guar gum

以小米飲料的離心沉淀率為評(píng)測(cè)指標(biāo)，對(duì)上述5種食品穩(wěn)定劑添加后小米飲料的穩(wěn)定性進(jìn)行比較。通過(guò)對(duì)比圖1～圖5，選取對(duì)小米飲料穩(wěn)定性相對(duì)較好的3種穩(wěn)定劑進(jìn)行正交試驗(yàn)，采用L9（34）正交表以瓜爾豆膠、阿拉伯膠和結(jié)冷膠作為3種考察因素。

表1　正交試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1　Orthogonaltestfactor levelcode table

2.2最佳穩(wěn)定劑配比的確定

穩(wěn)定劑添加量配比正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　穩(wěn)定劑添加量配比正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2　Results of orthogonaltest for the proportion ofstabilizer

采用極差分析法對(duì)表2進(jìn)行分析。由極差可知，各因素對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響程度為瓜爾豆膠＞結(jié)冷膠＞阿拉伯膠。即對(duì)小米飲料穩(wěn)定性影響最大的為瓜爾豆膠的用量，其次為結(jié)冷膠的用量，而阿拉伯膠對(duì)小米飲料穩(wěn)定性的影響最小。根據(jù)離心沉淀率可知，第五組的離心沉淀率最小為5.85%，由此直接得到試驗(yàn)最佳值，為瓜爾豆膠0.35%、阿拉伯膠0.60%、結(jié)冷膠0.30%。再通過(guò)對(duì)各因素的水平試驗(yàn)結(jié)果總和值進(jìn)行比較，取其中最小值所在的水平，即可得到最佳理論值也為瓜爾豆膠0.35%、阿拉伯膠0.60%、結(jié)冷膠0.30%。所以最終選擇最佳穩(wěn)定劑配比為瓜爾豆膠0.35%，阿拉伯膠0.60%，結(jié)冷膠0.30%，沉淀率為5.85%。

3　結(jié)論

在小米飲料制作的工藝過(guò)程中，其穩(wěn)定性是衡量飲料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。同樣，飲料的穩(wěn)定性也是影響產(chǎn)品在銷(xiāo)售期間穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。本試驗(yàn)解決了小米飲料的分層和沉淀問(wèn)題，對(duì)小米飲料的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的穩(wěn)定性具有一定的指導(dǎo)意義。通過(guò)正交試驗(yàn)最終確定了穩(wěn)定劑的最佳配比方案為：瓜爾豆膠0.35%，阿拉伯膠0.60%，結(jié)冷膠0.30%。按照以上比例進(jìn)行添加可以有效的降低小米飲料的沉淀率為5.85%，比單一穩(wěn)定劑的沉淀率低。并且小米飲料的口感和黏稠度均較好。室溫下放置2周后，小米飲料無(wú)分層現(xiàn)象和沉淀。

[1]劉麗萍.小米營(yíng)養(yǎng)及小米食品的開(kāi)發(fā)[J].糧油加工與食品機(jī)械, 2003(1):48-49

[2]郭淑春,錢(qián)麗燕,張鳳清,等.蕎麥、小米營(yíng)養(yǎng)成分的開(kāi)發(fā)和利用[J].糧油食品科技,1998(1):12-13

[3] 孫蕾,沈群.小米飲料的最佳液化、糖化及穩(wěn)定條件研究[J].食品工業(yè)科技,2012(7):220-223

[4]安辛欣.小米飲料的試制[J].食品科學(xué),1995(6):69-70

[5]王海棠,尹衛(wèi)平,陽(yáng)勇,等.小米黃色素的初步研究—化學(xué)成分及應(yīng)用研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2004(19):26-30

[6]李慶春,吳舒致.不同品種小米中粗蛋白質(zhì)含量的普查與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),1993(A9):9-13

[7]李慶春,黎裕.小米蛋白質(zhì)含量和氨基酸組成及對(duì)其蛋白質(zhì)品質(zhì)的評(píng)價(jià)[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),1994,9(4):6-13

[8]毛麗萍,李鳳翔,楊玲存.小米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和深加工[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào),1997(2):14-17

[9] 劉發(fā)敏,喻尚其,唐章林.我國(guó)小米脂肪酸含量研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,19(4):371-374

[10]熊風(fēng)麒,袁呂江.高效液相色譜法測(cè)定小米維生素E含量研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1992,14(6):525-527

[11]曾得國(guó).石墨爐原子吸收法測(cè)定小米中微量硒[J].光譜學(xué)與光譜分析,1991,11(4):47-49

[12]蔣林時(shí),劉立行,齊娜.非完全消化-火焰原子吸收光譜法測(cè)定大米及小米中鎂鋅[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2004,20(6): 82-84

[13]薛月圓,李鵬,林勤保.小米的化學(xué)成分及物理性質(zhì)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2008,23(3):199-206

[14]王強(qiáng),孫曉明,宋玉麗,等.小米資源的開(kāi)發(fā)利用[J].資源與生產(chǎn), 2000(6):26

[15]黃潔,安秋鳳.瓜爾豆膠研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2011(1): 144-147

[16]張雅媛,顧正彪,洪雁,等.淀粉與瓜爾豆膠復(fù)配體系糊化及流變特性研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2012(8):820-825

[17]郭鐵柱.阿拉伯膠的性質(zhì)和研究進(jìn)展[J].河南科技,2014(12):62 [18]代欣欣,李汴生.食品增稠劑流變學(xué)研究綜述[J].中國(guó)食品添加劑(開(kāi)發(fā)應(yīng)用),2007(4):138-142

[19]蔡為榮,徐苗之,史學(xué)穎,等.食品增稠劑瓜兒豆膠性質(zhì)及復(fù)配性的研究[J].江蘇食品與發(fā)酵,2002,3(1):16-19

[20]秦剛,王庭.結(jié)冷膠生產(chǎn)技術(shù)及其在食品中應(yīng)用[J].糧食與油脂. 2010(5):44-47

[21]陳宜頂,閆長(zhǎng)偉,王結(jié)聯(lián),等.關(guān)于增加植物蛋白飲料穩(wěn)定性的研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2003,24(3):31-33

Study on Stability of Millet Beverage

ZHANG Gui-fang1，CHEN Yu-hong2，GUO Xi-juan2，WANG You-guang2，ZHANG Dong-jie2，*
（1.National Coarse Cereals Engineering Research Center，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）

With millet beverage centri fugalsedi mentation rate as evaluation indexes，the test mainly examines the milletbeverage when allocating of stabilizer was added into the effecton the stability of the beverage.Select five different stabilizers，including guar gum，gum Arabic，glycerol monostearate，gellan gum and sucrose ester，single factor experiments，respectively.By adding the stabilizer for milletb everage after the sensory evaluation and determined the centri fugalsedi mentation rate，the sifting three stabilizer with better effect，guar gum，gellan gum and gum Arabic，then orthogonal experiments，in order to improve the stability ofthe millet beverage.The final results show that adding 0.35%guar gum，gellan gum Arabic gum and 0.30%0.60%，millet beverage the beststa bility.Room temperature placed two weeks with out stratification.

milletb everage；stabilizer；stability；centri fugalsedi mentation rate

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.003

黑龍江省農(nóng)墾總局技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（HNK13KF-05）；大慶市指導(dǎo)性科技計(jì)劃項(xiàng)目（szdfy-2015-51）；黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)培育課題（XZR2014-18）

張桂芳（1980—），女（漢），助理研究員，博士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

張東杰，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：食品安全及農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

2016-01-03