韓昊天 劉校男 趙路蘋 郭安民 李向陽

(山東農業(yè)大學食品科學與工程學院，泰安 271018)

大豆富含蛋白質、脂質以及其他小分子營養(yǎng)物質，具有極高的營養(yǎng)價值。豆乳作為一種天然飲品，具有方便、營養(yǎng)等優(yōu)點，備受消費者青睞。傳統(tǒng)的含豆乳飲品制作方法多以大豆粉為原料，復合其他輔料、乳化劑、增稠劑，再經過均質、殺菌等步驟制作而成[1，2]。也有研究者用豆?jié){和果蔬作為原料，研發(fā)出具有不同口味的含豆乳飲品[3，4]。以大豆粉或豆?jié){為原料制備的含豆乳飲品其穩(wěn)定性較差，易產生沉淀，所以制作過程需要添加多種添加劑，需要均質，步驟繁瑣[5]。經過水法磨漿及離心提取的大豆油體富集物含有多不飽和脂肪酸、磷脂、生育酚、植物甾醇和活性蛋白等功能性成分[6，7]，是一種天然的乳化劑，可廣泛應用于食品加工[8，9]。目前大豆油體富集物多應用于千島醬、奶油等半液態(tài)食品加工與開發(fā)[10，11]，鮮見將其應用于液態(tài)食品研發(fā)的報道。大豆油體富集物具有天然的乳化性質及獨特的豆香風味，將其應用于含豆乳飲品開發(fā)，不需要額外乳化劑，不需要繁瑣的均質過程，有著巨大的潛力。為改善現有含豆乳飲品加工工藝存在的不足，本實驗以大豆油體富集物為天然乳化劑，研發(fā)一款新型飲品，并優(yōu)化了新型飲品的配比參數、滅菌方式及貯藏方式，為未來大豆油體富集物在液態(tài)食品中的廣泛應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

蔗糖、考馬斯亮藍及甘氨酸等試劑均為分析純；白砂糖、蔗糖脂肪酸酯、低甲氧基果膠以及脫脂牛乳等均為食品級。

1.1.2 主要儀器

Centrifuge 5804R冷凍離心機，DZF-6050真空干燥箱，Rapid N Cube 快速定氮儀，HH-6 數顯恒溫水浴鍋，VYS-8HO微波殺菌機，SKT-200 自動凱氏定氮儀。

1.2 方法

1.2.1 生豆?jié){制備

稱取50 g大豆種子，用清水洗去表面雜質后用去離子水沖洗，之后放入燒杯在去離子水中浸泡，將燒杯封口并在4 ℃ 冰箱放置18 h。將充分吸脹的大豆放入組織搗碎機，加入9倍重量的4 ℃新鮮去離子水，以18 000 r/min的速度打漿90 s，用4層脫脂紗布過濾，得到的濾液為生豆?jié){。

1.2.2 制備大豆油體富集物

參考曹艷蕓等[12]及Wu等[13]提取大豆油體富集物的方法，并稍作修改：將生豆?jié){于80 ℃ 水浴30 min，每隔5 min攪拌1次，之后于冰水浴中冷卻至室溫。按質量分數為20%加入蔗糖，攪拌均勻，入50 mL離心管，于冷凍離心機4 ℃，12 000 r/min離心60 min，收集最上層乳狀物，分散于去離子水，4 ℃，12 000 r/min離心，分散和離心3次后，對上層的乳狀物進行收集，并置于4 ℃冰箱備用。

1.2.3 豆乳飲品研發(fā)

以大豆油體富集物為原料制作的新型飲品不需要額外添加乳化劑，也不需要均質。為了使飲品的口感更佳，在豆乳飲品中加入了少量的低甲氧基果膠作為增稠劑，賦予飲品細膩稠滑的口感。

1.2.3.1 單因素實驗設計

固定大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠的添加量分別為7%、5%、40%、0.15%，分別探究大豆油體富集物，脫脂牛乳，白砂糖以及低甲氧基果膠添加量對豆乳飲品感官評分的影響。

1.2.3.2 Box-Benhnken中心組合實驗設計

在單因素實驗的基礎上，以大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠為自變量，豆乳飲品的感官評分為響應值，根據中心組合設計原理，設計響應面分析實驗。實驗設計見表1。

表1 Box-Behnken設計因素水平及編碼

1.2.4 殺菌方式

水浴加熱殺菌：將豆乳飲品放到水浴鍋中，調節(jié)不同加熱溫度(80、85、90、95、100 ℃)與不同加熱時間(10、20、30 min)，殺菌后取出冷卻。

高溫高壓殺菌：將飲品放到高壓滅菌鍋中，調整溫度為115 ℃，滅菌時間為10、15、20、25、30 min。

微波殺菌：將飲品放到微波殺菌機中，固定功率750 W，殺菌時間分別為0、30、60、90、120 s。

1.2.5 感官評價標準

根據GB/T 21732—2008《含乳飲品》中的要求，制定感官評價標準。隨機選取20名接受過感官評價相關培訓的食品專業(yè)大學生，組成評定小組，按照制定的感官評價標準進行評分，去掉最高分及最低分，剩余分數的平均值為最終得分。評定標準見表2。

表2 豆乳飲品感官評分標準

1.2.6 質量檢測

1.2.6.1 理化指標及微生物指標檢測

根據GB 7101—2015《食品安全國家標準 飲料》中的規(guī)定，檢測飲品的理化指標及微生物指標。

1.2.6.2 貯藏實驗

豆乳飲品于4、15、25 ℃ 下密封貯存30 d，從首日開始，之后每5天進行菌落總數、蛋白質、脂質含量測定及感官評價，探究品質變化規(guī)律，確定最佳貯藏方式。

1.3 數據分析

采用 Excel和SPSS 16.0進行數據分析及處理，在顯著性水平α=0.05下進行分析；采用Design Expert 8.0.6對響應面數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 大豆油體富集物添加量對品質的影響

油脂及蛋白質是大豆的主要組成成分，分別以油體和蛋白質貯存液泡的形式存在于大豆種子內。大豆油體富含多不飽和脂肪酸、磷脂、生育酚和植物甾醇等功能性成分，為天然的預乳化油，在提取大豆油體的水相打漿過程中，蛋白質貯存液泡破碎使其中的蛋白質會吸附在大豆油體的表面，這些吸附有外源性蛋白的油體被稱為大豆油體富集物。本方法提取到的大豆油體富集物脂質質量分數93.56%，油體純度約87%，為優(yōu)良的天然乳化劑。從圖1可以看出，在白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠的添加量相同的情況下，隨著大豆油體富集物添加量的增加，新型飲品的感官評分呈先上升后下降的趨勢，大豆油體富集物的添加量低于7%時，飲品的感官評分逐漸升高，此時新型飲品呈淡淡的豆香味，在添加量為7%時，感官評分達到最高值85分，飲品的豆香味適中，口感較好，狀態(tài)均勻，無顆粒及沉淀，當大豆油體富集物的添加量超過7%時，感官評分逐漸下降，主要因為大豆油體富集物添加過多而導致飲品出現過于濃郁的豆腥味，影響口感。

2.1.2 脫脂牛乳添加量對品質的影響

脫脂牛乳賦予飲品乳香氣和良好的口感。如圖1所示，在大豆油體富集物、白砂糖、低甲氧基果膠添加量相同的情況下，豆乳飲品的感官評分隨脫脂牛乳添加量的增大呈現先上升后下降的趨勢。當脫脂牛乳的添加量在30%～40%時，豆乳飲品的感官評分逐漸上升，此時豆乳飲品中的乳香味道較淡，且其狀態(tài)較為稀薄，影響口感，在脫脂牛乳的添加量為45%時，達到最高的感官評分86分，此時豆乳飲品中的豆香與乳香味道適中，達到一個大致的平衡，口感最佳。當脫脂牛乳的添加量超過45%時，乳香味掩蓋了豆香味，打破了兩者之間的平衡，使飲品的口感有所下降，感官評分逐漸降低。

2.1.3 白砂糖用量對新型飲品品質的影響

白砂糖的作用在于增加豆乳飲品的甜味，直接影響其口感。由圖1可知，在大豆油體富集物、脫脂牛乳、低甲氧基果膠添加量相同的情況下，白砂糖的添加量在2%～4%時，豆乳飲品的感官評分逐漸上升，飲品甜味較淡，當白砂糖添加量為5%時，飲品的感官評分最高，為88分，此時飲品的甜味適中，口感最佳，繼續(xù)增大白砂糖的添加量，導致其口味過于甜膩而影響口感，從而使豆乳飲品的感官評分逐漸下降。

2.1.4 低甲氧基果膠添加量對新型飲品品質的影響

低甲氧基果膠作為增稠劑，主要的作用是增加豆乳飲品的稠滑口感。豆乳飲品中添加的大豆油體富集物可以作為天然的乳化劑，因此低甲氧基果膠只需少量添加便可提高飲品的稠滑口感。由圖1可知，在大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳添加量相同的情況下，隨著低甲氧基果膠的添加量的增加，豆乳飲品的感官評分呈現先上升后下降的趨勢。當低甲氧基果膠的添加量低于0.20%時，飲品的狀態(tài)均勻，但稠滑程度較低，口感稍差，感官評分略低，當低甲氧基果膠的添加量為0.20%時，飲品稠滑程度適中，狀態(tài)均勻，此時其口感最佳，感官評分最高，為91分，當低甲氧基果膠的添加量在0.25%及以上時，飲品的狀態(tài)較為濃稠，口感變差，感官評分逐漸降低，當低甲氧基果膠的添加量過高時，會影響豆乳飲品的品質。

圖1 單因素實驗結果

2.2 響應面優(yōu)化實驗結果

2.2.1 響應面優(yōu)化實驗結果分析

在單因素實驗結果的基礎上，以豆乳飲品的感官評分為響應值，大豆油體富集物(A)、脫脂牛乳(B)、白砂糖(C)、低甲氧基果膠(D)的添加量為自變量建立四因素三水平的響應面優(yōu)化實驗，利用Design Expert 8.0.6軟件對實驗所得數據進行二次多項式回歸擬合，獲得回歸模型為：

Y=93.40+0.083A+0.75B+0.25C-1.25D-0.75AB-0.50AC+0.50AD+1.50BC+2.00BD+1.25CD-4.74A2-3.99B2-5.24C2-3.99D2。

表3為Box-Benhnken法的方差分析結果，F值決定了方程中各因素對響應值影響作用的大小，P值的大小決定了對應因素的顯著程度。該模型的F值為15.54，P<0.000 1，說明回歸模型極顯著。模型失擬度的F值為2.87，P值為0.160 3>0.05不顯著，說明該回歸方程在回歸空間內具有較好的擬合度，用該模型對豆乳飲品的配方優(yōu)化實驗進行分析和預測是可行的。

表3 響應面方差分析結果

通過對P值的檢驗，發(fā)現D、BC、BD顯著，A2、B2、C2、D2極顯著，其他因素的響應不顯著。說明脫脂牛乳與白砂糖、脫脂牛乳與低甲氧基果膠的交互作用會對豆乳飲品的感官評分造成顯著影響。各因素對豆乳飲品品質的影響順序為低甲氧基果膠添加量>脫脂牛乳添加量>白砂糖添加量>大豆油體富集物添加量。

2.2.2 驗證實驗

根據優(yōu)化實驗結果，得到感官評分最高的豆乳飲品配方：大豆油體富集物添加量7.00%、脫脂牛乳添加量45.30%、白砂糖添加量5.02%、低甲氧基果膠添加量0.19%，此條件下豆乳飲品的感官評分為93.51分。為驗證響應面結果的可靠性，用該配方進行3次平行實驗進行驗證，感官評分分別為94、94、93分，平均得分93.67分，與理論值僅差0.16份。表明該模型優(yōu)化的豆乳飲品配方可靠。

將最優(yōu)配方中的大豆油體富集物替換為傳統(tǒng)乳化劑蔗糖脂肪酸酯，其他成分添加量不變，制備飲品，進行感官評分，3次平行實驗平均得分92.33分，與大豆油體富集物作為乳化劑的最優(yōu)配方93.67分略低，但差異不顯著。進一步表明大豆油體富集物是傳統(tǒng)乳化劑的優(yōu)秀替代品。

2.3 新型豆乳殺菌方式的確定

2.3.1 水浴加熱殺菌對品質的影響

水浴加熱殺菌對豆乳飲品的影響如圖2所示。從圖2a可以看出，各實驗組菌落總數均低于對照組。當殺菌時間相同時，殺菌溫度越高，菌落總數越少；殺菌溫度一定時，隨著殺菌時間的延長，菌落總數也會逐漸減少，殺菌時間對菌落總數的影響顯著。100 ℃殺菌30 min，菌落總數最低，為1 400 CFU/mL，此時殺菌效果最好。從圖2b中可以得知，水浴加熱殺菌對于豆乳飲品的感官評分也有一定的影響，殺菌時間一定，飲品的感官評分隨著殺菌溫度的升高而逐漸降低；殺菌溫度不變，感官評分隨殺菌時間的延長而略有降低。菌落總數為最低(1 400 CFU/mL)時豆乳飲品感官評分為72分。

圖2 水浴加熱殺菌對豆乳飲品的影響

2.3.2 高溫高壓殺菌對豆乳飲品品質的影響

由圖3可知，隨著殺菌時間的延長，豆乳飲品中的菌落總數下降趨勢極顯著(P<0.01)。殺菌30 min后菌落總數達到最低值100 CFU/mL。圖3可知，隨著殺菌時間的延長，豆乳飲品的感官評分也呈現顯著下降的趨勢，當菌落總數達到最低值時(100 CFU/mL)感官評分僅為68分。

圖3 高溫高壓殺菌對豆乳飲品的影響

2.3.3 微波殺菌對豆乳飲品品質的影響

圖4表明，菌落總數隨著微波殺菌的時間延長而明顯降低，殺菌時間對菌落總數具有極顯著影響(P<0.01)，殺菌120 s后菌落總數達到最低值120 CFU/mL。圖4表明，隨著微波殺菌時間的延長，豆乳飲品的感官評分呈現降低的趨勢，當殺菌時間為30、60、90 s時，差異不顯著，120 s后菌落總數達到最低值(120 CFU/mL)，感官評分為75分。

圖4 微波殺菌對豆乳飲品的影響

綜合考慮3種殺菌方式的殺菌效率、耗時、成本以及對感官評分的影響，最終選擇豆乳飲品的殺菌方式為微波殺菌，殺菌時間90 s，此條件殺菌后，菌落總數為360 CFU/mL，感官評分為85分。

2.4 豆乳飲品的質量檢測

2.4.1 豆乳飲品的理化指標及微生物指標檢測

最優(yōu)配方配制、經過最優(yōu)殺菌方式殺菌后的豆乳飲品的理化指標及微生物指標檢測結果見表4及表5。結果表明本實驗研發(fā)的豆乳飲品的理化指標及微生物指標均符合國家標準。

表4 豆乳飲品理化指標檢測結果

表5 豆乳飲品微生物指標檢測結果

2.4.2 豆乳飲品的貯藏實驗結果

2.4.2.1 貯藏期間菌落總數的變化

豆乳飲品在儲藏過程中，從第5天起，隨著貯藏時間的延長，各實驗組菌落總數開始明顯上升。貯藏溫度不同，菌落總數的上升速度也不同，4 ℃下菌落總數上升速度最慢，25 ℃下菌落總數增長最快。這主要由于霉菌、酵母菌及細菌等微生物的最適生長溫度一般在20～30 ℃之間，在達到最適溫度前，隨溫度上升而繁殖加快，導致菌落總數快速增長[14]，而4 ℃通常被認為是細菌停止生長的溫度[15]。

2.4.2.2 貯藏期間脂肪含量的變化

豆乳飲品在4、15、25 ℃下貯藏的30 d內，隨著貯藏時間的延長，飲品中的脂肪含量呈現降低趨勢，并且不同貯藏溫度對脂肪含量影響的顯著性不同，4 ℃環(huán)境貯藏的飲品中脂肪含量最高，15 ℃貯藏環(huán)境的脂肪含量居中，25 ℃ 貯藏環(huán)境的脂肪含量最低，而且25 ℃ 下的脂肪含量的下降趨勢最為顯著，因為較低的貯藏溫度可以抑制脂類物質的自動氧化，而接近常溫的環(huán)境下脂類物質的較易啟動自動氧化機制[16]，不同貯藏溫度下微生物的繁殖速度不同，這可能也是導致脂肪含量下降速度不同的原因[17]。

2.4.2.3 貯藏期間蛋白質含量的變化

隨著貯藏時間的延長，豆乳飲品中的蛋白質含量會不斷降低，并且不同貯藏溫度對蛋白質含量影響的顯著性也不同。主要由于隨著貯藏時間的延長，飲品中的微生物數量會有不同程度的增加，致使部分蛋白質被微生物分解，較低的溫度下微生物的生長受到抑制，蛋白質被分解的速度較為緩慢，而較高的溫度下微生物的生長繁殖速度較快，蛋白質被分解的速度也較快。4 ℃環(huán)境下貯藏時，蛋白質含量的下降趨勢不顯著；25 ℃環(huán)境下貯藏，15 d后蛋白質含量開始明顯降低，第30天蛋白質含量已經下降至1.02 g/mL，接近國家標準規(guī)定的最低限量，因此，未加防腐劑的豆乳飲品在25 ℃ 環(huán)境下的貯藏期限大約為30 d。

2.4.2.4 貯藏期間感官評分的變化

豆乳飲品的感官評分隨貯藏時間的延長首先呈現出逐漸降低之趨勢，第15天起飲品的感官評分出現明顯下降。4 ℃貯藏時，感官評分的下降趨勢相對平緩。這也是因為在較低的貯藏溫度下，微生物繁殖速度較慢，脂肪、蛋白質含量的降低速度較慢，能較好的保持飲品的穩(wěn)定性和口感。分析結果可知，在4 ℃環(huán)境下貯藏15 d內，豆乳飲品菌落總數的上升趨勢、營養(yǎng)成分含量及感官評分的降低趨勢相對較為平緩，在這期間，飲品的感官評分均在80分以上。因此，確定在不加任何防腐劑的情況下，采用微波殺菌的豆乳飲品最佳貯藏溫度為4 ℃，15 d內為最佳飲用期。

3 結論

大豆油體富集物為原料制備豆乳飲品的最優(yōu)配方：大豆油體富集物添加量7.00%、脫脂牛乳添加量45.30%、白砂糖添加量5.02%、低甲氧基果膠添加量0.19%、飲用水添加量為42.49%；豆乳飲品最優(yōu)殺菌方式為微波殺菌，功率750 W，時間90 s；在不加任何防腐劑的情況下，殺菌后的豆乳飲品在最佳貯藏溫度4℃，可保存30日以上，貯藏15 d內為最佳飲用期。大豆油體富集物作為原料制備的豆乳飲品，其理化指標及微生物指標均符合國家標準，具有良好的營養(yǎng)、風味及口感。