胡明明,潘開林,牛躍庭,楊峻豪

(1.大馬棕櫚油技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司/MPOB,上海 201108;2.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

植物蛋白飲料是指以一定含量蛋白的植物種子、果實(shí)或者果仁等作為原材料,通過加工制得漿液,并向其中添加水,或其他食品配料而制成的飲料,比如豆奶、核桃露、花生露、椰子汁等[1]。植物蛋白飲料包括豆乳類飲料、椰子乳(汁)飲料、杏仁乳(露)飲料、花生乳(露)飲料以及其他植物蛋白飲料。植物蛋白飲料具有豐富的營養(yǎng),同動(dòng)物蛋白乳飲料相比,其含有較高的不飽和脂肪酸并且膽固醇含量低,故其對預(yù)防心腦血管疾病、糖尿病等疾病有積極的意義[26]。

植物蛋白飲料為一種富含脂肪的蛋白質(zhì)膠體,也是一個(gè)復(fù)雜的熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系,其中不只有由蛋白質(zhì)形成的懸溶液,并且有由乳化脂肪形成的乳濁液,此外,還有由鹽、糖等形成的真溶液。然而,在植物蛋白飲料生產(chǎn)儲(chǔ)藏中,易出現(xiàn)蛋白質(zhì)沉淀以及脂肪上浮等不穩(wěn)定性的現(xiàn)象,對產(chǎn)品的感觀品質(zhì)影響重大,所以,如何保證植物蛋白飲料的穩(wěn)定性是科研或?qū)嶋H生產(chǎn)中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響因素種類較多,本文針對植物蛋白飲料穩(wěn)定性機(jī)理及其主要影響因素,如物理、化學(xué)以及微生物因素等進(jìn)行了探討與分析,并就近年來針對植物蛋白飲料的穩(wěn)定性的測定方法進(jìn)行了總結(jié)歸納,以供植物蛋白飲料研發(fā)人員以及生產(chǎn)企業(yè)提供一定的參考與依據(jù)。

1 植物蛋白飲料的穩(wěn)定性及失穩(wěn)機(jī)理

植物蛋白飲料為由多種物質(zhì)組成的復(fù)雜乳狀液體系,其中包括溶液、膠體、懸浮液,很容易在生產(chǎn)貯藏中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象[7]。究其原因則是植物蛋白本身的理化性質(zhì)與乳狀液體系中各組分之間的相互作用決定的。植物蛋白主要成分為清蛋白、球蛋白,少量的谷蛋白及醇溶蛋白。球蛋白溶于中性鹽溶液而不溶于水,清蛋白可溶于水,但是兩者熱穩(wěn)定性較差。在植物蛋白飲料的生產(chǎn)加工時(shí),熱處理容易使部分蛋白變性,天然蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變,溶解性能降低且穩(wěn)定性變差,進(jìn)而原體系中蛋白質(zhì)與其他成分之間固有的平衡被破壞,從而使蛋白質(zhì)分子間、蛋白質(zhì)同體系中的其他組分容易產(chǎn)生作用而失穩(wěn),出現(xiàn)乳析、沉降、絮凝、奧斯特瓦爾德熟化或者凝結(jié)的現(xiàn)象[8]。在貯藏過程中,體系中各粒子的垂直運(yùn)動(dòng)均遵守Stokes法則[9],各組分之間的密度差、介質(zhì)粘度以及粒子大小等都會(huì)影響體系穩(wěn)定性,在相互間引力及表面張力作用下,體系中的粒子趨于聚結(jié)變大,此趨勢隨貯藏時(shí)間延長而加劇,最終產(chǎn)生失穩(wěn)。

2 影響植物蛋白飲料穩(wěn)定性的因素

2.1 物理因素對植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響

2.1.1 熱處理 植物蛋白飲料含有豐富的營養(yǎng),可為微生物生長繁殖提供優(yōu)良的培養(yǎng)基,故生產(chǎn)植物蛋白飲料時(shí),熱處理是不可或缺的。殺菌是生產(chǎn)時(shí)的主要熱處理過程。如果殺菌不徹底,植物蛋白飲料容易因微生物生長繁殖而腐敗變質(zhì);如果殺菌溫度過高,因蛋白飲料有熱敏感性,當(dāng)溫度高于臨界值時(shí)蛋白將會(huì)展開,暴露內(nèi)部部分蛋白。這些基團(tuán)會(huì)增大蛋白之間的引力,因而導(dǎo)致膠體發(fā)生液滴絮凝與結(jié)合作用,使蛋白發(fā)生變性,另外高溫會(huì)使脂肪的氧化速度加快,這將直接影響飲料的風(fēng)味與穩(wěn)定性。所以有必要在植物蛋白飲料加工中選擇恰當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞健?/p>

李萌萌等[10]研究了5種不同的滅菌方式對紅樹莓乳飲料穩(wěn)定性的影響,結(jié)果顯示采用超高壓殺菌(350 MPa,30 ℃下殺菌15 min)的紅樹莓乳飲料穩(wěn)定性最好。Rustom等[11]研究了兩種不同的超高溫瞬時(shí)滅菌(UHT)技術(shù)對花生飲料的理化性質(zhì)、營養(yǎng)及感官的影響,發(fā)現(xiàn)長時(shí)間的殺菌處理會(huì)降低花生飲料的粘度、使其色澤變暗,從而影響花生飲料的穩(wěn)定性。

2.1.2 機(jī)械微?；?在植物蛋白飲料的生產(chǎn)過程中,常用膠體磨與高壓均質(zhì)機(jī)使植物蛋白飲料充分混合，微?；叭闋钜撼浞秩榛?。由Stokes理論可以得出,粒子自然上浮或者沉降的速度同粒子半徑的平方及兩相之間的比重差成正相關(guān),同液體的粘度成負(fù)相關(guān)。膠磨及均質(zhì)可以使飲料粒度有效降低,進(jìn)而提高其穩(wěn)定性。植物蛋白飲料高壓均質(zhì)時(shí)的壓力愈大,微?；某潭染陀?飲料穩(wěn)定性也就愈好。吳金鋆等[12]對全豆蛋白飲料進(jìn)行三種不同微細(xì)化處理,并研究其穩(wěn)定性影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)均質(zhì)微細(xì)化處理的飲料穩(wěn)定性相比干法磨粉處理及膠體磨處理的飲料更高,但三種微細(xì)化處理后的體系穩(wěn)定性都高于未經(jīng)膠體磨處理的體系。

2.1.3 濃度 根據(jù)膠體穩(wěn)定性基本定律可知,兩個(gè)獨(dú)立膠體顆粒之間的相對距離是影響膠體懸浮體系穩(wěn)定性主要要素,而膠體濃度決定了相對距離的大小。在植物蛋白的乳狀液中,單位體積含有的蛋白質(zhì)粒子愈多,濃度也就愈大,蛋白質(zhì)粒子之間相對距離就愈小;反之亦然。分子作用力(又稱范德華力)及同符號的雙電層間的靜電排斥力是膠體粒子之間主要相互作用力。當(dāng)液體濃度保持恒定，引力位能的絕對值小于分散介質(zhì)粒子的斥力位能時(shí),有利于膠體溶液維持穩(wěn)定。反之,當(dāng)分子作用力大于雙電層斥力時(shí),蛋白質(zhì)粒子就會(huì)慢慢相互靠近、凝聚,使絮狀沉淀物出現(xiàn)。植物蛋白飲料中決定分子作用力及雙電層斥力的主要因素為溶液濃度。當(dāng)然,植物蛋白飲料的最佳穩(wěn)定濃度值也和其制備原料相關(guān)[13]。

2.1.4 粒度 植物蛋白飲料穩(wěn)定性同介質(zhì)粒度的大小密切相關(guān)。若粒度較大,便很容易在其重力作用下沉淀析出。根據(jù)Stokes定律,每一粒子所受向下重力應(yīng)等于沉降介質(zhì)的浮子與摩擦阻力之和。該法則適合粒子直徑大于0.2 μm的情況。若粒子直徑小于0.2 μm,便在溶液中產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng),具備了穩(wěn)定溶液的性質(zhì)。由Stokes可知,粒子自然上浮或者沉降的速度和粒子密度、粒子的直徑、介質(zhì)的密度及介質(zhì)的粘度相關(guān)。對某一特定植物蛋白飲料而言,粒子密度是常量;而介質(zhì)密度及介質(zhì)粘度變化小，可視為常量。因此,植物蛋白飲料粒子直徑愈大,其沉降的速度也就愈大,反之亦然。植物蛋白飲料常見的非酸敗沉淀分層現(xiàn)象，大部分是因其粒子的直徑比較大,加快沉降速度,使其沉降平衡被破壞[9]。

2.2 化學(xué)因素對植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.1 pH 蛋白質(zhì)分子能以靜電引力、疏水作用及氫鍵等多種形式和水結(jié)合。溶液pH可顯著影響蛋白質(zhì)水化作用。當(dāng)溶液pH與蛋白質(zhì)等電點(diǎn)愈接近,蛋白質(zhì)的水化能力也就愈差,其溶解度也愈小,蛋白質(zhì)分子也愈易和溶液內(nèi)其余組分彼此聚集凝結(jié),形成析出物。反之,當(dāng)溶液pH與蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)愈偏離時(shí),其水合作用愈好,蛋白質(zhì)也愈容易解離成親水膠體,其溶解度也隨之增大,溶液穩(wěn)定更好[14]。

不同植物蛋白質(zhì)等電點(diǎn)各有差異。大多數(shù)植物蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在pH4～6之間。所以,在保證口感及風(fēng)味的前提下,植物蛋白飲料應(yīng)該使其pH盡量偏離此植物蛋白的等電點(diǎn)。

2.2.2 電解質(zhì) 植物蛋白質(zhì)主要成分為醇溶蛋白、球蛋白與谷蛋白,均屬鹽溶性蛋白質(zhì),能溶于稀酸或者稀堿,但不溶于水。眾所周知,由多個(gè)氨基酸分子以多肽鏈形式連接成的蛋白質(zhì)分子表面分布著很多極性基團(tuán)。其解離的基團(tuán)有屬多價(jià)電解質(zhì)的氨基、羥基、巰基及咪唑基等。用中性鹽如CaCl2、NaCl、K2SO4等溶解植物蛋白時(shí),溶解情況隨中性鹽的濃度及種類差異而不同。一價(jià)鹽如KCl、NaCl等可促使植物蛋白的溶解。植物蛋白質(zhì)在二價(jià)金屬鹽溶液如MgSO4、CaCl2等中的溶解度則較小。這是因?yàn)镸g2+、Ca2+使離子態(tài)蛋白質(zhì)粒子之間產(chǎn)生橋聯(lián)作用，形成較大膠團(tuán),進(jìn)而趨于凝聚沉淀,使蛋白質(zhì)的溶解度降低,最終使植物蛋白飲料的穩(wěn)定性破壞[15]。

2.2.3 穩(wěn)定劑 通常,乳化劑及增稠劑被作為穩(wěn)定劑應(yīng)用于植物蛋白飲料生產(chǎn)中,以增強(qiáng)其水化性能、黏度或者乳化性。食品乳化劑為一種表面活性物質(zhì),可使乳狀液中脂肪分布均勻,溶液趨于穩(wěn)定。然而,不同乳化劑的乳化能力各有差異。在實(shí)踐中,通常用親水親油平衡值(HLB值)衡量乳化劑的乳化性能。植物蛋白飲料組分各異,單純用某種單體乳化劑很難達(dá)到理想的穩(wěn)定性要求,故常用按一定比例混合的多種乳化劑及其助劑,來提高飲料的穩(wěn)定性。王妮妮等[16]在研究各種乳化劑對調(diào)制乳飲料穩(wěn)定性能的影響中,探索了六種常用乳化劑單一和復(fù)配添加對含谷物調(diào)制乳飲料乳化穩(wěn)定性的影響。發(fā)現(xiàn)含谷物調(diào)制乳飲料添加0.03%雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)同0.08%單硬脂酸甘油酯(DMG)的復(fù)配劑時(shí)可提高其乳化穩(wěn)定性。

增稠劑常被用來提高食品粘度以保持飲料均勻穩(wěn)定的懸浮及乳濁狀態(tài)。由Stokes定理可知,沉降速度同溶液粘度成負(fù)相關(guān),增稠劑可使分散介質(zhì)粘度增加,以防液滴并合,使顆粒沉降速率降低,減少蛋白質(zhì)及固體顆粒的凝聚,從而使乳濁液中的分散粒子穩(wěn)定,使植物蛋白質(zhì)飲料的穩(wěn)定性提高。

不同穩(wěn)定劑產(chǎn)生的效果各有差異,如粘度、口感等,植物蛋白飲料的生產(chǎn)過程中,相比只添加某一種穩(wěn)定劑,同時(shí)添加多種穩(wěn)定劑的效果一般更佳。徐效圣等[17]研究了四種增稠劑對核桃乳的穩(wěn)定性影響發(fā)現(xiàn)乳化增稠復(fù)合劑配方為果膠0.15%、黃原膠0.15%、海藻酸鈉0.3%,而且具有較高的穩(wěn)定性。

2.2.4 糖類和多元醇 糖常被加入到蛋白飲料中,因?yàn)樘强尚纬商悄び诘鞍踪|(zhì)分子表面,使蛋白質(zhì)和水的親和性提高,還可增加其溶解度,使絮凝沉淀減少。生產(chǎn)蛋白飲料時(shí),添加少量的糖(5%～8%),不僅能使植物蛋白飲料穩(wěn)定性得以提高,還可改善其風(fēng)味。楊曉倩[18]就糖對乳飲料體系穩(wěn)定性影響進(jìn)行探索,發(fā)現(xiàn)蔗糖、乳糖及葡萄糖的加入能不同程度地提高乳飲料的熱處理穩(wěn)定性。貯藏期間,加入糖也可使蛋白的沉降顯著減緩,對乳飲料體系貯藏穩(wěn)定性有積極的影響,且在保持酪蛋白溶解性能方面效果顯著。Kim等[19]探索了蔗糖對β乳球蛋白乳狀液的穩(wěn)定性影響,發(fā)現(xiàn)乳狀液均質(zhì)后,立即加入蔗糖,乳狀液絮凝穩(wěn)定性會(huì)隨蔗糖濃度的增加而增加;當(dāng)乳狀液老化幾小時(shí)后再加入蔗糖,反而會(huì)促進(jìn)乳狀液絮凝。

2.3 微生物因素對植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響

微生物通常對植物蛋白飲料穩(wěn)定性有很多的影響。植物蛋白飲料富含蛋白、脂肪及糖類等,是優(yōu)良的微生物培養(yǎng)基,并且含大量的游離水,pH一般在7左右,尤其適合微生物生長、繁殖。微生物可以利用蛋白飲料的營養(yǎng)成分生長繁殖,使蛋白飲料中的糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解,pH發(fā)生變化,風(fēng)味劣變,破壞其良好的穩(wěn)定性,發(fā)生渾濁,產(chǎn)生分層和沉淀現(xiàn)象。

引起植物蛋白飲料腐敗的細(xì)菌主要包括假單孢菌屬(Pseudomonas)、變形桿菌屬(Proteus)、梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)等。這些細(xì)菌可在以蛋白質(zhì)為主體的食品上生長良好,即使沒有碳源糖類存在。菌體細(xì)胞自溶后分泌出的胞外蛋白酶也可將蛋白質(zhì)分解。

大部分酵母菌分解蛋白質(zhì)的能力極其微弱,但也可利用有機(jī)酸。當(dāng)植物蛋白飲料中多糖或者有機(jī)酸較多時(shí),若封閉不嚴(yán)或者殺菌不充分,則有可能引起酵母菌繁殖發(fā)酵。

大部分霉菌能夠分解碳水化合物、脂肪以及蛋白質(zhì)。相比細(xì)菌,霉菌如青霉菌(Penicillium)、毛霉菌(Mucor)、曲霉屬(Aspergillus)等菌類更能利用天然蛋白質(zhì)。植物蛋白飲料中存在大量糖分時(shí),則更能夠促進(jìn)脂肪酶及蛋白酶的生長,使蛋白飲料腐敗變質(zhì)的速度加快[20]。

3 植物蛋白飲料穩(wěn)定性的測定方法

植物蛋白飲料生產(chǎn)加工過程中易出現(xiàn)蛋白沉淀及脂肪上浮,直接影響飲料質(zhì)量,使其口感與外觀變差,縮短保質(zhì)期等。如今市場競爭激烈,因此,人們急需尋找一種快速、準(zhǔn)確、直觀、可靠的分析方法以確認(rèn)飲料的穩(wěn)定性。目前,植物蛋白飲料穩(wěn)定性的分析方法主要包括以下幾種。

3.1 觀察法

觀察法是把待測物放在一定環(huán)境溫度下,在一定時(shí)間段內(nèi)觀察其出現(xiàn)油析或者沉淀現(xiàn)象時(shí)所消耗的時(shí)間。靜置觀察法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確地、直觀地及可靠地觀察到結(jié)果,但缺點(diǎn)同樣明顯,即速度慢且周期長。故有靜置觀察法的改進(jìn)——高溫靜置觀察法,溫度升高時(shí)會(huì)加劇蛋白飲料體系中粒子的熱運(yùn)動(dòng),增大粒子間碰撞機(jī)率,也增大了粒子聚結(jié)的可能性,因此,相比常溫放置,出現(xiàn)油析或者沉淀的時(shí)間要短得多。高溫靜置觀察法常被用來縮短植物蛋白飲料穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的觀察周期。

3.1.1 靜態(tài)觀察法 王妮妮等[16]在研究不同種類的乳化劑對調(diào)制乳飲料乳化穩(wěn)定性影響中,將制備的乳飲料樣品常溫靜置儲(chǔ)存在20～25 ℃的條件下,定期觀察乳飲料是否出現(xiàn)分層、析水、脂肪上浮、凝膠或沉淀現(xiàn)象,判斷其穩(wěn)定性。柴明艷[21]對比了大豆牛奶雙蛋白乳制品在室溫20 ℃條件和42 ℃恒溫條件下的穩(wěn)定性,通過觀察并測量析水量及沉淀量來判斷。孟令潔等[22]在研究不同穩(wěn)定劑對黑米乳飲料穩(wěn)定的影響中,通過在常溫下觀察是否會(huì)產(chǎn)生分層、懸浮、結(jié)塊、絮凝,沉淀等判斷其穩(wěn)定性。

3.1.2 感官指標(biāo)判定 李勝等[23]在探討銀耳芝麻植物蛋白飲料的穩(wěn)定性時(shí),通過對飲料流動(dòng)性、瓶上部脂肪上浮量、瓶底部沉淀量這3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行感官評分來綜合判定飲料穩(wěn)定性,總得分愈高,飲料穩(wěn)定性也就愈高;王順余等[24]在探索玉米汁飲料的穩(wěn)定性時(shí),飲料穩(wěn)定性的判定方法為以有無析水、絮凝明顯度、沉淀量多少,并結(jié)合口感、色澤、氣味及稠度等感官指標(biāo)。

3.2 離心法

在進(jìn)行離心時(shí),植物蛋白飲料體系中粒子主要受到來自離心力的作用,體系中粒子運(yùn)動(dòng)同樣遵循Stokes定律。對同一種體系,其粒子半徑、密度差、體系粘度可視為常量,故可用離心力條件下其沉降速率比值判定植物蛋白飲料體系的穩(wěn)定性。

3.2.1 穩(wěn)定系數(shù)的測定 在陳麗花等[25]提高胡蘿卜豆奶飲料穩(wěn)定性的研究，朱振元等[26]蛹蟲草功能飲料穩(wěn)定性的研究,王春霞等[27]大豆植物蛋白飲料穩(wěn)定性研究中,以穩(wěn)定系數(shù)判定蛋白飲料穩(wěn)定性的高低,具體操作即稱取一定量的蛋白飲料樣品于離心管中,在某一固定離心速度下,離心一段時(shí)間,接著取上清液稀釋一定的倍數(shù)后,用紫外可見分光光度計(jì)(UV)在一定波長下,測量吸光度,并與離心前的吸光度的比值作為其穩(wěn)定系數(shù),若穩(wěn)定系數(shù)越高,則說明蛋白飲料穩(wěn)定性越好。穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算公式為:

式(1)

3.2.2 離心沉淀率的測定 在張桂芳等[28]小米飲料穩(wěn)定性的研究、吳映梅等[29]優(yōu)化薏苡仁飲料穩(wěn)定劑配方、王蔚瑜等[30]甜玉米飲料穩(wěn)定性研究、以及王富剛[31]紅棗與核桃復(fù)合蛋白飲料的工藝研究中,蛋白飲料穩(wěn)定性的高低用離心沉淀率來判定,其具體操作即為稱取一定量的樣品置于離心管中,在某一固定離心速度下,離心一段時(shí)間,并把上清液倒掉,倒置離心管,幾分鐘后把管壁上剩余液體吸掉,精確稱量沉淀質(zhì)量,并算出離心沉淀率。若離心沉淀率越小,也就說明飲料穩(wěn)定性越好。離心沉淀率的計(jì)算公式為:

式(2)

3.2.3 離心沉淀量的測定 周小理[32]在探索小米杏仁奶的穩(wěn)定性時(shí),小米杏仁奶的穩(wěn)定性高低由離心后沉淀重量來判定,其具體操作即:取小米杏仁奶樣品10 mL于離心管中,在3200 r/min下離心15 min,然后取出棄除上清液,把沉淀物轉(zhuǎn)移到干燥皿中干燥至恒重,準(zhǔn)確稱取沉淀重量,重量愈小說明穩(wěn)定性就愈高。

3.2.4 離心沉降厚度的測定 劉福林等[33]在研制野巴旦杏蛋白飲料時(shí),利用Stokes定律可知沉降速度同粘度成負(fù)相關(guān),即粘度愈大則沉降速度就愈慢。野巴旦杏蛋白飲料的穩(wěn)定性采用其離心分離的沉降厚度大小來判定,假如蛋白飲料沉降厚度愈小,則表明其穩(wěn)定性也就愈高,反之亦然。

3.2.5 離心脂肪上浮率的測定 李立[34]在研究芝麻風(fēng)味復(fù)合蛋白飲料的穩(wěn)定性時(shí),以復(fù)合蛋白飲料離心后其脂肪上浮率判定穩(wěn)定性高低,具體操作即為將制得的復(fù)合蛋白飲料在靜置24 h后,取10 mL置于帶刻度離心管中,然后于3000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min,并讀出上浮體積,算出其脂肪上浮率。若脂肪上浮率越小,則表明復(fù)合蛋白飲料穩(wěn)定性就越好。脂肪上浮率計(jì)算公式如下:

式(3)

3.2.6 離心懸浮比的測定 吳金鋆[12]在研究復(fù)合型全豆植物蛋白飲料工藝時(shí),以蛋白飲料離心懸浮比來判定穩(wěn)定性高低,具體操作即為將放置一段時(shí)間的飲料,分別精確稱取上層及底層10 g,并在3000 r/min下離心15 min,然后稱量其離心沉淀量,算出離心懸浮比。離心懸浮比可以快速反映出整體顆粒懸浮分布的均勻性,通常若離心懸浮比越高,也就表明自然分層率越低,飲料就越穩(wěn)定。離心懸浮比的計(jì)算公式如下:

式(4)

3.3 儀器檢測分析

3.3.1 分光光度計(jì)檢測 分光光度法是按照物質(zhì)分子對某特定波長處或者一定波長范圍內(nèi)電磁波的吸收特性建立起來的一種定性、定量以及結(jié)構(gòu)分析方法。在對植物蛋白飲料穩(wěn)定性進(jìn)行分析時(shí),分光光度計(jì)檢測通常結(jié)合離心法使用,以蛋白飲料稀釋液離心后的吸光度同離心前吸光度的比值作為穩(wěn)定系數(shù)來判斷植物蛋白飲料穩(wěn)定性。

3.3.2 顯微鏡檢測 顯微鏡在食品科學(xué)領(lǐng)域主要是用來觀察食品的微觀結(jié)構(gòu),探索食品組分間的相互作用以及測定食品顆粒大小。顯微鏡檢測是一項(xiàng)新興技術(shù),可以在微觀的層面上對植物蛋白飲料穩(wěn)定性提供依據(jù)。

劉萌芳等[35]通過顯微鏡觀察橙汁液、過濾前后枸杞汁料液狀態(tài),得到2種物料溶解時(shí)的顯微結(jié)構(gòu),更好地驗(yàn)證了均質(zhì)對料液穩(wěn)定的影響。王慧榮等[36]將顯微鏡技術(shù)應(yīng)用于豆奶飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,通過顯微鏡觀察飲料生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的狀態(tài),并以此確定飲料的品質(zhì)及生產(chǎn)飲料的穩(wěn)定性。

3.3.3 電導(dǎo)率檢測 電導(dǎo)率是表示溶液傳導(dǎo)電流的能力,若可溶解性離子越多,電阻越小,則電導(dǎo)率越大。電導(dǎo)率主要反映水中粒子的總量,與電解質(zhì)濃度呈正比,電導(dǎo)率的大小也在一定程度上反映水質(zhì)好壞[37]。一般情況下,最好控制水體電導(dǎo)率在10以內(nèi),若電導(dǎo)率過高,則意味著水體中金屬離子過多,然而植物蛋白飲料水溶性好壞和該類蛋白的等電點(diǎn)密切相關(guān),這些金屬離子會(huì)影響飲料pH變化,間接影響其穩(wěn)定性。劉平等[38]采用便攜式電導(dǎo)率儀測定茶飲料中茶湯的電導(dǎo)率大小,以指示茶湯含電解質(zhì)情況,在一定程度上可指示老化作用后水樣對茶湯穩(wěn)定性的影響。

3.3.4 粘度、密度檢測 粘度、密度檢測是分析飲料體系穩(wěn)定性的一種常用方法。根據(jù)Stokes定理可知,粒子上浮或者自然沉降的速度同粒子半徑的平方及兩相間的比重差成正相關(guān),與液體粘度成負(fù)相關(guān)。故在粒子半徑及兩相比重相對不變的條件下,粘度會(huì)影響植物蛋白飲料的穩(wěn)定性。粘度的增大可降低體系中液滴間的碰撞幾率,進(jìn)而使植物蛋白飲料的穩(wěn)定性得以提高。鄭永杰等[39]以粘度為穩(wěn)定性指標(biāo)研究了不同膠體對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響。朱振元等[26]在研究蛹蟲草功能飲料的穩(wěn)定性時(shí),結(jié)合粘度和穩(wěn)定系數(shù)兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo),確定了蛹蟲草功能飲料生產(chǎn)工藝中穩(wěn)定劑的最佳復(fù)配比例及添加量。

3.3.5 粒子分布、形狀檢測 粒徑分析是用來檢測植物蛋白飲料體系穩(wěn)定性有效方法之一。對于植物蛋白飲料而言,溶液中的蛋白粒子粒徑愈大,就愈易出現(xiàn)聚集分層現(xiàn)象,使飲料體系穩(wěn)定性破壞。因此,植物蛋白飲料的穩(wěn)定性可以通過觀察粒子的大小以及聚結(jié)狀態(tài)來大致判斷。徐偉等[40]用Zetasizer Nano ZS型納米粒度儀測定毛酸漿原果汁的粒徑分布并聯(lián)合掃描電子顯微鏡觀察均質(zhì)對毛酸漿原果汁穩(wěn)定性的影響。孟令潔等[22]采用HYDRO2000NW激光粒度分析儀比較黑米乳飲料在不同時(shí)間的粒徑分布以及體積的變化，來推測黑米乳飲料的穩(wěn)定性趨勢。李向東等[41]采用LS13320粒徑分析儀來探索穩(wěn)定劑對含乳飲料穩(wěn)定性影響。

3.3.6 電泳或Zeta電位檢測 Zeta電位也稱電動(dòng)電位,是指剪切面的電位,常用來表征膠體分散體系穩(wěn)定性,可度量顆粒間相互排斥和吸引的強(qiáng)度。體系的ζ電位絕對值越高,說明其顆粒間排斥力強(qiáng),顆粒較分散不易發(fā)生聚集,因而體系越穩(wěn)定。如果電位絕對值越低(接近0),說明帶電粒子間排斥力弱,容易發(fā)生聚集,從而導(dǎo)致體系不穩(wěn)定。測量Zeta電位的常用方法包括電泳法、電滲法、超聲波法及流動(dòng)電位法,其中應(yīng)用最為廣泛的是電泳法。楊曉倩等[42]通過乳飲料體系在25 ℃和 35 ℃條件下0、7、14、28 d的SDSPAGE電泳圖分析鈣螯合鹽對乳飲料加工與貯藏穩(wěn)定性的影響。AcedoCarrillo等[43]應(yīng)用ZetaMeter來測定不同pH與鹽濃度下的Zeta電位以判定體系穩(wěn)定性。

3.3.7 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜分析法 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜分析技術(shù)應(yīng)用Stocks定理以及朗伯比爾定律分析產(chǎn)品穩(wěn)定性,主要用儀器發(fā)射近紅外光對樣品進(jìn)行同步掃描,并且表征產(chǎn)品,直接客觀地反映產(chǎn)品分層、沉降、絮凝、聚合或者相分離等狀態(tài)的變化[44]。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜分析法是一種結(jié)合多種因素的新技術(shù),是植物蛋白飲料穩(wěn)定性分析的變革,此法同時(shí)具有準(zhǔn)確、可靠、快速、直觀的優(yōu)點(diǎn)。王銀娟等[45]通過Expert Turbiscan穩(wěn)定性掃描儀研究發(fā)酵乳飲料體系穩(wěn)定性,如上浮、沉淀及顆粒大小的變化。王瑩等[46]應(yīng)用德國LUM公司生產(chǎn)的LUmisizer全功能穩(wěn)定性分析儀對花生蛋白飲料樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行光學(xué)掃描分析,直觀、快速、準(zhǔn)確。

3.4 植物蛋白飲料穩(wěn)定性的測定方法比較

植物蛋白飲料不僅為含有多種營養(yǎng)成分的營養(yǎng)型飲料,同時(shí)又是包含蛋白、脂肪的熱不穩(wěn)定體系。在植物蛋白飲料的生產(chǎn)貯藏過程中易出現(xiàn)沉淀分層、脂肪上浮、蛋白質(zhì)變性等不穩(wěn)定現(xiàn)象,因此,評價(jià)植物蛋白飲料品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)是其穩(wěn)定性。評價(jià)植物蛋白飲料穩(wěn)定性的方法有前面所述如觀察法、離心法、粘度檢測、顯微鏡檢測、粒徑分布檢測、電泳、Zeta電位檢測、光譜分析等眾多方法,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因選擇直觀、準(zhǔn)確、快速的適當(dāng)方法去評價(jià)植物蛋白飲料穩(wěn)定性。本文對目前植物蛋白飲料穩(wěn)定性常用測定方法的特點(diǎn)(包括快速性、準(zhǔn)確性、直觀性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性五方面)進(jìn)行總結(jié)與比較,如表1所示。

表1 植物蛋白飲料穩(wěn)定性的測定方法比較Table 1 The comparison of analysis method of stability of plant protein beverage

從表1可以看出,各種測定方法的特點(diǎn)各不相同。其中,觀察法的優(yōu)點(diǎn)很突出,是所有方法中最經(jīng)濟(jì)、最直觀、最準(zhǔn)確及最可靠的,但同樣其缺點(diǎn)也很明顯,即測定速度也是最慢的。如今,企業(yè)研發(fā)水平突飛猛進(jìn),新產(chǎn)品更新不斷,測定速度較慢的靜置觀察法已經(jīng)不適合用來判斷產(chǎn)品穩(wěn)定性。離心法的判斷速度很快,且被廣泛應(yīng)用,然而人為因素及每個(gè)人的評判標(biāo)準(zhǔn)的差異性將影響結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性。分光光度計(jì)法、顯微鏡法、電導(dǎo)率檢測法等直接分析法,可對蛋白飲料穩(wěn)定性指標(biāo)進(jìn)行直接分析,但這幾種直接方法和觀察法一樣需等到蛋白飲料出現(xiàn)穩(wěn)定性問題以后,對其檢測分析方能準(zhǔn)確反映其穩(wěn)定性,故檢測速度也相對較慢。電泳或Zeta電位檢測法、粒子尺寸分布及形狀檢測法、粘度及密度檢測法等間接分析法,可通過測定蛋白飲料的相關(guān)指標(biāo)間接估測樣品未來穩(wěn)定性的變化,故其檢測速度很快,但需要研究人員作推理分析,因此,這幾種間接方法的準(zhǔn)確性、直觀性、可靠性相對較差。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜分析法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以快速、準(zhǔn)確、直觀、可靠地分析判斷蛋白飲料的穩(wěn)定性,同樣地,其缺點(diǎn)也很突出,其對儀器要求比較高,測定所需的穩(wěn)定性分析儀價(jià)格昂貴,經(jīng)濟(jì)性最差[44]。

綜上所述,植物蛋白飲料穩(wěn)定性的評價(jià)方法各有差異,且每種檢測方法或技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不同,各具優(yōu)缺點(diǎn),建議相關(guān)研究人員根據(jù)實(shí)際需求及自身?xiàng)l件,選擇一種或者多種方法判斷產(chǎn)品的穩(wěn)定性，以提高評判的準(zhǔn)確度與可信度,與此同時(shí),還可以建立樣本數(shù)據(jù)庫,擴(kuò)大檢測樣本量,不斷探索與完善各種方法技術(shù)并綜合運(yùn)用,最終形成一套權(quán)威的、全面的、各方認(rèn)可的評判系統(tǒng),使植物蛋白飲料的穩(wěn)定性問題得到真正解決。

4 展望

植物蛋白飲料不僅為一種含脂肪豐富的蛋白質(zhì)膠體,同時(shí)又是一個(gè)較復(fù)雜的熱不穩(wěn)定體系。植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響因素包括如機(jī)械應(yīng)力、熱處理等物理因素以及電解質(zhì)、pH等化學(xué)因素。在生產(chǎn)和研究中,準(zhǔn)確、可靠、快速、直觀的穩(wěn)定性分析方法能大大縮短生產(chǎn)及研發(fā)植物蛋白飲料的周期,提高工作效率。應(yīng)該綜合考慮各方面因素,合理控制并利用這些因素,采用最佳產(chǎn)品配方,最優(yōu)工藝,不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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