复合谷物蛋白饮料配方工艺的研究

林小琴，杨帆仔，钟彬林，蔡福带（惠尔康集团有限公司，福建厦门361004）

复合谷物蛋白饮料配方工艺的研究

林小琴，杨帆仔，钟彬林，蔡福带
（惠尔康集团有限公司，福建厦门361004）

摘要：以复配谷物预制粉为主要原料，研究了复合谷物蛋白饮料的配方工艺参数，确定了最佳的配方工艺参数为：采用10%复配谷物预制粉和6%白砂糖进行调配；复合乳化剂和稳定剂的配比是：蔗糖脂肪酸酯0.03%、蒸馏单硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纤维素0.15%、黄原胶0.02%；并且采用50℃、35MPa二次均质条件。制得的产品口感清爽细腻、风味独特且稳定性良好。

关键词：复配谷物预制粉；饮料；配方工艺；稳定性

近年来以谷物杂粮为原料开发的谷物饮料将是未来饮料市场的发展方向[1]。目前谷物饮料发展较快，无论从质量和数量都有一个明显的提高。但也存在不足，谷物饮料行业相对其它饮料行业规模较小，另外，产品质量参差不齐，高品质的产品相对较少[2]。谷物饮料目前大部分都是浓浆型，口感风味有些人难以接受，且不能完全达到解渴的作用；谷物原料也因产地、季节的不同，造成产品营养和感官品质不同；同时谷物饮料的生理活性组分以及生物有效性均未达到有效合理的开发利用。

针对上述问题，本公司通过谷物和坚果复配，采用液化酶解、糖化酶解以及微波干燥等技术自主研制出蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素等含量与奶粉极为相似的复配谷物预制粉。旨在为谷物杂粮复配和新制备技术方面提供一定的理论参考，解决谷物原料均一性问题，充分利用谷物杂粮的有效营养物质。

复合谷物蛋白饮料是以复配谷物预制粉为主要原料，加入白砂糖、缓冲盐（碳酸氢钠、三聚磷酸钠）、乳化剂、稳定剂、食用香精，经磨浆、均质、调配、超高温瞬时灭菌、无菌包装制成的具有相应风味的饮料，其口感清爽，谷物蛋白含量较高，营养丰富均衡，能与牛奶相媲美。

本研究以复配谷物预制粉为原料，通过对比复配谷物预制粉、白砂糖添加量、乳化剂和稳定剂配比以及对均质工艺条件的确定，研究了复合谷物蛋白饮料的配方工艺条件，旨在为复配谷物预制粉的工业化推广应用提供一定的理论参考和技术参数。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

复配谷物预制粉：惠尔康集团有限公司自制；蔗糖脂肪酸酯、蒸馏单硬脂酸甘油酯、微晶纤维素、黄原胶：均为食用级分析纯。

电子天平：上海雷韵试验仪器制造有限公司；FA25高速剪切机：弗鲁克FLUKO；JMS-50胶体磨：温州长宏轻工机械有限公司；APV15MR-8TA高压均质机：德国 APV；Arm field-FT74X UHT杀菌设备：英国Armfield；TDL-5-A离心机上海医疗器械有限公司。

1.2方法

1.2.1工艺流程

复配谷物预制粉→加水胶磨→均质→调配（添加乳化剂和稳定剂、白糖、缓冲盐、食用香精）→均质→UHT杀菌→灌装→封口→成品。

1.2.2工艺要点

1.2.2.1复配谷物预制粉原料制备

将谷物和坚果按一定比例复配，然后通过液化酶解、糖化酶解以及微波干燥制得粉末状物质，其蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素等含量与奶粉极为相似。其中，谷物占配料量大于70%（不包括水），包括大米、小米、小麦、大麦、燕麦、玉米、大豆、豌豆、芸豆、芝麻，坚果包括核桃、松仁、榛子。

1.2.2.2磨浆、均质

称取一定量的复配谷物预制粉倒入胶体磨循环2 min，整个磨浆过程中，固形物与水的质量比约为1∶8，磨好的浆液细腻、颗粒均匀。将磨好的浆液倒入高压均质机中经25MPa均质1次，使料液颗粒细微化。

1.2.2.3调配

要想得到最佳的口感和风味，需研究复配谷物预制粉浓度、白砂糖添加量，同时为保证复合谷物蛋白饮料在后续加工中的稳定性，需将选定的乳化剂和稳定剂按一定的配比添加至料液中，通过观察测定其稳定性，确定最佳的组合和用量。

1.2.2.4均质

对于含蛋白质、含油脂的饮料，均质有利于改善口感、提高产品稳定性，是很重要的工序[3]。采用不同的均质温度、压力和次数处理并观察试验结果，以确定最佳均质条件。

1.2.2.5UHT杀菌、灌装

通过137℃、15 sUHT杀菌设备，在无菌操作台上灌装，封盖后即得成品。

1.3分析和测定方法

1.3.1沉淀率的测定

在调配好的复合谷物蛋白饮料中，添加不同的稳定剂，在有刻度的离心管中，准确加入配制好的复合谷物蛋白饮料10mL，然后在3 500 r/min离心速度下离心15min，除去上部溶液，准确称取沉淀物重量，计算沉淀率[4]。

计算公式如下：

1.3.2综合得分加权方法

对复合谷物蛋白饮料进行随机编号，并分装到一次性纸杯中，请食品专业有多年谷物饮料品尝经验的评价员10名，单独对编号复合谷物蛋白饮料按表1进行感官评价，最后得分为各评分的算术平均值，根据QB/T 4221-2011《谷物类饮料》对复合谷物蛋白饮料进行感官评价，并做修改。然后测定复合谷物蛋白饮料沉淀率，以沉淀率及感官评分为指标综合评价，优选最佳配方。

综合得分=（最小沉淀率/沉淀率）×30+（感官评分/最大感官评分）×70[5]

表1　感官评分表Table1　The sensory scores

1.3.3指标的测定

分别对复合谷物蛋白饮料蛋白质（参照GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》）、脂肪（参照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的测定》）、可溶性固形物（20℃折光计）（参照GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》）进行测定。

同时为了解复合谷物蛋白饮料的安全性，参考相关检测标准，分别对饮料中的菌落总数（参照GB 4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》）、大肠菌群（参照GB 4789.3-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》）、霉菌和酵母菌（参照GB 4789.15-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》）、沙门氏菌（参照GB 4789.4-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》）、志贺氏菌（参照GB 4789.5-2012《食品安全国家标准食品微生物学检验志贺氏菌检验》）、金黄色葡萄球菌（参照GB 4789.10-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》）进行检测。

2　结果与分析

2.1复配谷物预制粉浓度对饮料口感的影响

分别添加6%、8%、10%、12%、14%的复配谷物预制粉，加入白砂糖7%、蔗糖脂肪酸酯0.02%、蒸馏单硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纤维素0.15%、黄原胶0.03%，按上述工艺流程进行试验，对其进行感官评价，结果见表2。

表2　复配谷物预制粉浓度对饮料感官评分的影响Table 2　Influenceof theprecast powder of com pound cereal contentson thesensory quality of the beverage

由表2可见，复配谷物预制粉浓度为10%时，复合谷物蛋白饮料口感和风味均较好。

2.2白砂糖添加量对饮料口味的影响

分别添加4%、5%、6%、7%、8%的白砂糖，加入复配谷物预制粉浓度为10%、蔗糖脂肪酸酯0.02%、蒸馏单硬脂酸甘油酯0.10%、微晶纤维素0.15%、黄原胶0.03%，按上述工艺流程进行试验，对其进行感官评价。

表3　白砂糖添加量对饮料感官评分的影响Table 3　Influence ofsugar contentson the sensory quality of the beverage

由表3的感官评分可知，白砂糖添加量为6%时风味最佳，白砂糖含量过高，不仅风味有所下降，且糖度过高容易对人体健康产生一定的危害。

2.3乳化稳定效果的研究

2.3.1乳化剂和稳定剂最佳配方的确定

根据前期以沉淀率为指标，对多种乳化剂和稳定剂单体进行单因素试验的基础上，选择蔗糖脂肪酸酯、蒸馏单硬脂酸甘油酯、微晶纤维素、黄原胶4个因素，以沉淀和感官评价的综合得分为响应值，参照文献[6-8]，采用Box-Behnken设计方案，并用Design-Expert7.0对试验数据进行回归分析。具体因素水平编码如表4所示，其结果见表5。

表4　试验因素及水平编码表Table4　The code listof factors level

表5　Box-Behnken设计方案响应值Table5　The resultsof Box-Behnken

运用Design-Expert7.0软件对表5的试验数据进行多元回归分析，得到复合谷物蛋白饮料综合得分与乳化剂和稳定剂单体各因素变量二次多元回归模型为：

R=97.75-2.75A-3.09B+3.39C+0.73D-3.55AB+ 4.23AC+0.53AD+5.92BC+1.72BD-4.18CD-3.22A2-4.59B2-2.61C2-7.58D2

对该模型进行方差分析，结果见表6，回归模型系数显著性检验见表7。

从模型的方差分析表6可见，回归方程p<0.000 1，说明所建立模型达到极显著水平，失拟项P=0.091 5> 0.05，不显著；且决定系数R2=98.94%，即三个因素引起的复合谷物蛋白综合得分变异系数为98.94%，说明该模型拟合程度好，试验误差小。综合所述，该模型是合适的，可用此模型来分析和预测乳化剂和稳定剂单体对复合谷物蛋白饮料综合得分的影响。

表6　回归模型方差分析Table6　The resultsof autoregressivemodel ANOVA

表7　回归模型系数显著性检验结果Table7　The significant resultsofautoregressivemodelcofficients

各因素的F值可以反映出各个因素对试验指标的重要性，F值越大，表明对试验指标的影响越大，即重要性越大。从回归方程系数显著性检验表7可知，各因素对复合谷物蛋白综合得分的影响程度大小顺序为：微晶纤维素>蒸馏单硬脂酸甘油酯>蔗糖脂肪酸酯>黄原胶。其中微晶纤维素、蒸馏单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯一次项都达到极显著水平（P<0.001），黄原胶一次项达到显著水平（P<0.05）。二次项A2、B2、C2、D2都极显著。交互项AB、AC、BC、CD交互效应都达到极显著水平，BD高度显著，AD不显著。对模型回归系数显著性检验，在P=0.05显著水平剔除不显著项，得到优化后的回归方程为：

R=97.75-2.75A-3.09B+3.39C+0.73D-3.55AB+ 4.23AC+5.92BC+1.72BD-4.18CD-3.22A2-4.59B2-2.61C2-7.58D2

根据回归方程的计算可得到稳定状态下复合谷物蛋白饮料综合得分的最大值为99.26。对响应结果进行优化分析，以复合谷物蛋白饮料综合得分为评价指标，得到相应的乳化剂和稳定剂单体优化配方为：蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.10%，微晶纤维素添加量0.15%，黄原胶添加量0.02%，在此条件下，复合谷物蛋白饮料综合得分理论上可达99.26。

2.3.2验证性试验

为检测试验结果的真实性，根据以上试验结果进行了近似验证试验，即选择蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.10%，微晶纤维素添加量0.15%，黄原胶添加量0.02%进行验证性试验，重复3次，所得结果如表8所示。

表8　结果验证Table8　The testing results

由表8可知，实际测得的谷物浓浆沉淀率为2.20%、感官评分为92.08，综合得分为99.10，与理论预测值相比，其相对误差约为0.16%，说明采用相应曲面法优化得到的复合谷物蛋白复配乳化剂和稳定剂参数准确可靠，具有实用价值。

2.4均质条件对饮料口感及其稳定性的影响

均质作用能使乳化剂和稳定剂充分溶解分散，同时破碎大分子蛋白质、脂肪球，使其在存储过程中不出现脂肪上浮，蛋白质絮凝沉淀等现象，达到最佳稳定状态，并且使产品变得细腻柔和。首先在30MPa的均质压力下确定均质温度，然后在最适温度下确定最佳的均质压力，结果见图1和图2。

由图1可知，在相同均质压力30MPa，不同温度下均质，饮料的沉淀率变化趋势有所不同，在30℃～50℃范围内随均质温度的升高，沉淀率呈下降趋势。但由于温度过高，饮料中蛋白质容易变性，故从60℃开始饮料的稳定性又开始降低，因此，选择均质温度为50℃。

图1　不同均质温度对产品的影响Fig.1　Influenceofhomogenizing temperatureon productquality

图2　不同均质压力对产品的影响Fig.2　Influence ofhomogenizing pressureon product quality

由图2可知，均质压力的不同得到的均质效果也有较大差异。均质压力越高饮料沉淀率越小，稳定性也越好，但当均质压力增加到35MPa以后，随着压力的增加，均质效果提高并不明显，综合设备性能与经济效益多方面因素，均质压力以35MPa为宜，此条件下饮料的口感细腻爽口且稳定性好。

在35MPa压力下，采用50℃，多次均质，比较均质次数对的稳定效果的影响，结果见图3。

图3　不同均质次数对产品的影响Fig.3　Influenceof hom ogenizing timeson product quality

由图3可看出，饮料二次均质的稳定效果明显好于一次均质，之后随着均质次数的增加，均质效果也有所提高，但不显著。故均质次数以二次为宜。2.5复合谷物蛋白饮料的质量指标

2.5.1感官品质指标

在最佳配方工艺条件下生产的全谷物饮料呈乳白色，且均匀一致，无沉淀分层，微有脂肪上浮，清爽顺滑，具有谷物独特的香气和滋味，香气协调。

2.5.2营养理化指标和微生物指标

样品营养理化指标和微生物指标由谱尼测试提供，见表9。

表9　复合谷物蛋白饮料营养理化指标和微生物指标Table 9　The chem icalandm icrobiological com position of com pound cerealp rotein beverage

3　讨论

经试验确定了复合谷物蛋白饮料的配方工艺参数是：采用10%复配谷物预制粉进行调配，添加6%白砂糖、蔗糖脂肪酸酯添加量0.03%、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.10%、微晶纤维素添加量0.15%、黄原胶添加量0.02%来改善体系的风味以及提高其稳定性，并且采用50℃、35MPa二次均质条件来使产品更加稳定，口感更加细腻，以制成一种新型的营养饮料，为后续工业化生产提供理论依据。

参考文献：

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.021

收稿日期：2014-03-21

基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAD34B08）；厦门市科技计划项目（3502Z20131032）

作者简介：林小琴（1985—），女（汉），助理工程师，硕士，研究方向：谷物饮料深加工。

The Processing Technique of Compound Cereal Protein Beverage

LINXiao-qin，YANGFan-zai，ZHONGBin-lin，CAIFu-dai
（Huierkang Group Co.，Ltd.，Xiamen 361004，Fujian，China）

Abstract：The specialprecastpowderof compound cerealwasused as rawmaterial for preparation of compound cereal protein beverage.The formula and preparing technique were studied.The optimum conditions for compound cereal protein beverage were：the precast powder of compound cereal and sugar contents were of 10%and 6%，respectively.The best formula of compound emulsifiers and stabilizerswere SE 0.03%，GMS 0.10%，MCC 0.15%，and xanthan 0.02%.The suitable homogenizing temperature，pressure and timeswere 50℃，35MPaand twice.Theachieved producthad soft tasteand good stability.

Key words：the precastpowder ofcompound cereal；beverage；formula and preparing technique；stability