燕麦在乳制品中的应用及其研究进展

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(石家庄君乐宝乳业有限公司,河北石家庄 050221)

燕麦(AvenasativaL.)为禾本科植物,又称莜麦、玉麦和铃铛麦等[1],是一种重要的谷物。燕麦中蛋白质含量在粮食作物中居于首位,是人们日常食用小麦粉和大米的 1.6～2.3 倍[2]。现代医学和营养学研究表明,燕麦含多种营养成分,具有降血糖、降血脂、美容、减肥等功能[3-4]。近年来,随着人们对燕麦健康作用的认知,燕麦越来越受到消费者的青睐[5]。

《中国居民膳食指南》中,谷物作为膳食宝塔的塔基,是我们的日常主食,牛奶作为健康食品,和谷物特别是燕麦一起食用,可以使两种食物中所含的营养物质充分互补,进一步提升乳制品的营养价值[6]。

在西方国家,燕麦加工仅次于面粉加工业和饲料加工业,成为第三大粮食加工业,具有100多年的发展历史,已具有其成套的加工工艺和先进设备[7]。目前,国内对于燕麦的应用,除了加工成初级产品燕麦片、燕麦粉等,作为食品原料应用在其他品类中规模较小,燕麦资源并未得到很好的应用。国外公司上市的乳制品中,燕麦在其中有较多的应用,而国内相关产品还未形成规模。达能公司研制了一系列燕麦酸乳产品,如猕猴桃谷物纤维酸奶(加入了0.3%燕麦片谷物纤维),燕麦核桃酸奶(加入了17%用燕麦片、核桃碎制成的燕麦核桃果酱)等。2010年至今全球上市的乳制品中78款产品中加入了燕麦原料,所应用的燕麦原料主要集中在燕麦、燕麦片和燕麦麸这三种燕麦的初级加工产品。在我国燕麦食品加工业中,每年供给量为40万 t,其中90%～95%的燕麦用于加工传统的燕麦粉和燕麦片;而用于加工燕麦精深产品如燕麦饮料、β-葡聚糖和燕麦油等的比重只有5%[8]。

尽管我国燕麦产业的发展还存在较多的问题和不足,但是科研人员正在加强燕麦开发和基础应用学科的研究,为产业化应用提供技术支持。燕麦乳制品由于其“营养+健康”的概念,相信越来越多的企业会加快其产品的开发和上市进程,会对燕麦乳制品的生产和市场具有积极意义。

1 燕麦加工制品的应用

近年来,由于燕麦营养丰富以及良好的加工特性被广泛的应用于国内外乳品加工领域。目前国内外燕麦加工制品可分为两类:一是燕麦的初级加工产品,包括燕麦粉、燕麦片、燕麦粒和燕麦果酱等;二是燕麦的精深加工,主要是燕麦蛋白、燕麦油脂和β-葡聚糖等活性物质的提取纯化产品等。

1.1燕麦粉

目前,国内外燕麦粉的制备工艺已较为成熟,前处理涉及到的技术包括挤压膨化、超微粉碎、酶解、烘焙、微波等。应用于乳制品中的燕麦粉主要为燕麦精粉(不含麸皮),随着挤压膨化工艺的不断发展,出现了新型的膨化燕麦粉,燕麦粉按照是否酶解,还分为酶解燕麦粉和非酶解燕麦粉。燕麦磨粉前要对籽粒进行炒制或烘干,一方面使脂肪分解酶失活,延长产品保质期,另一方面可以产生一定的焙烤香味[9]。燕麦粉在乳制品中的应用研究较为广泛,其中包括理化特性、风味评价、工艺条件、稳定性方案等。

杨淑妮等[10]选择经挤压膨化后超微粉碎的质量分数为1.5%燕麦粉、山药粉和薏米粉加入到牛奶中,经过乳酸菌发酵后制备成全谷物酸奶,并进一步研究其理化性质和功能特性。杨洋等[11]以山羊奶为原料,探讨了酶解燕麦粉、蜂蜜复合山羊酸奶的制备工艺条件。利用感官评价方法以及货架期实验,通过一系列正交实验得出燕麦蜂蜜复合山羊酸奶最适工艺配料为白砂糖7.0%、蜂蜜1.5%、酶解燕麦粉2.0%、发酵温度25.0 ℃，最佳稳定剂为酪朊酸钠0.4%、羟丙基二淀粉磷酸酯0.3%、果胶0.075%、琼脂0.15%。经过高温淀粉酶酶解之后,燕麦粉中部分淀粉分解为糊精和小分子的还原糖,提高了燕麦粉的溶解性,降低了粘度,另外,酶解后的燕麦粉在香气和风味上也有较高得分,这是由于酶解过程中的燕麦粉美拉德反应更加充分,从而产生较多风味物质。肖付刚等[12]将燕麦米在红外焙烤箱中140 ℃条件下烘焙2 h,然后利用HX-100型高速粉碎机进行粉碎,过筛后放入干燥箱中制备成燕麦粉。通过正交实验筛选出燕麦粉凝固型酸奶的最佳工艺参数及配方:燕麦粉添加量2%,蔗糖添加量5%,加入10%市售酸奶作为发酵剂(均为与纯牛奶的比例),发酵时间6 h,发酵温度42 ℃，此工艺下可生产出具有燕麦营养与风味的酸奶。而此实验中未说明燕麦粉粒径是多少目,仅通过感官品评方法评价燕麦粉凝固型酸奶的品质,方法较单一。

1.2燕麦片

市场上的燕麦片种类较多,不同的原料和加工工艺使得燕麦片的品质差异较大。燕麦片极少直接用于乳制品中,主要用于即食食品,或制备成短保质期的燕麦饮料,如台湾的光泉公司将燕麦片、燕麦粉、糙米粉、小麦胚芽粉与水制成燕麦饮料,可低温保存16 d。或制成果酱加入到酸奶中,或将膨化燕麦片、果干或其他膨化谷物单独加入到小盒中,作为酸奶佐餐小食品,例如谷物组合风味发酵乳,即将燕麦、玉米、小麦等谷物压片膨化单独放入杯装酸奶顶端,增加酸奶饮用的趣味性。

另外,燕麦片经过冲泡制成燕麦浆可用于乳制品中。孙永杰[13]将燕麦片用沸水冲泡,然后磨浆制成燕麦浆，即将燕麦片∶沸水=1∶10的比例冲泡,搅拌均匀后入胶体磨处理3次备用。通过将香蕉和燕麦与牛奶复合的工艺,研制出一款营养丰富、健康方便的果奶饮料。研究表明,当香蕉浆添加量为5.3%,蔗糖添加量为2.12%,燕麦浆添加量为3.9%,柠檬酸添加量0.4%时,得到最佳优化水平;稳定剂在添加总量为0.6%的前提下,三种复合稳定剂的比例为0.2%果胶∶0.2% CMC-Na∶0.15%柠檬酸三钠=1∶1∶1时,能够获得良好的稳定效果。采用本研究的方法制作得香蕉燕麦复合型果奶,口感细腻、风味突出。于涛等[14]将燕麦片经过清洗、烘干、磨制成粉、焙熟工艺后加入到奶酪中制成燕麦奶酪,增加了奶酪的风味和营养。与发酵型燕麦奶酪综合比较感官性状和质构性质,得出酸凝型燕麦奶酪性状稳定,品质优良,工艺可以用于工业生产。

1.3燕麦粒

目前市场上添加燕麦的乳品,燕麦主要是以粉状形式添加到液态奶或酸乳中分散,消费者仅能从风味上感觉燕麦的存在,而在视觉和口感方面感受较差。而有的产品加入较粗糙的燕麦粉,不能均匀分散而沉淀,严重影响口感。随着消费者对产品的认知越来越深入,在产品形式和口感上也需要吃到真实存在的谷粒。

采用现代加工工艺,将燕麦经过预处理、分级、打毛、湿热处理、烘干等工艺后加工成燕麦米[15]即燕麦粒,或者将燕麦籽粒经过切粒加工制成切粒燕麦。

牛奶中加入整粒或者半粒燕麦可加工制成燕麦谷粒牛奶或燕麦谷粒饮品,发酵酸乳中加入燕麦粒制成燕麦谷粒酸奶或燕麦谷粒酸乳饮品。近年来我国市面上也出现了一些燕麦谷粒的乳制品,如伊利公司的燕麦谷粒牛奶加入半粒燕麦颗粒、味全公司的燕麦谷粒牛奶饮品加入了整粒燕麦颗粒等。

光明乳业发明了一种燕麦乳制品及其制备方法,该方法中燕麦颗粒在沸水中煮20～30 min,然后添加燕麦麸粉,保温搅拌5～10 min,与原料奶、寒天、增稠剂、甜味剂和水混合均匀,经过超高温瞬时灭菌制成。其中,寒天是红藻破壁技术的萃取物,主要成分都是“海藻胶”(或称洋菜胶),是一种多醣体,该发明所述的寒天为在10 ℃以下2 min内即可形成凝胶的寒天。该发明制备的燕麦乳制品口感良好,可以感受到燕麦大颗粒弹性口感,稳定性佳[16]。

内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司公开了一种调味乳及其制备方法,所述调味乳含有牛奶75～95份,谷物颗粒1～20份,糖2～15份,稳定剂0.1～0.8份,食用香精0.05～0.20份。制备时将谷物颗粒经过淀粉糊化和酶解后再进行造粒[17]。

1.4燕麦果酱

潘廷跳[18]对燕麦颗粒进行糖渍处理,然后加入到发酵后的酸奶中混合。这样就可以保留燕麦完整的营养成分和香气成分,同时得到的搅拌型燕麦酸奶有比较纯正的酸奶香味和淡淡的燕麦香味,并且增加了酸奶的咀嚼性。

韩英[19]以传统发酵酸奶工艺为基础,以鲜牛奶和燕麦芦荟果料为主要原料,接种混合发酵菌种,以白砂糖为调味剂,通过改变燕麦芦荟果料添加工艺,来优化燕麦芦荟酸奶品质和功效。确定最佳工艺条件为:发酵剂的接种量4%,稳定剂添加量0.3%,白砂糖添加量6%～9%,发酵时间4～5 h,燕麦芦荟果料添加量为16%。在发酵后添加燕麦芦荟果料,以此工艺制备的燕麦芦荟酸奶,既保持了酸奶本身的营养价值同时又兼具所添加的果料的营养价值和特有风味。然后对两种不同工艺生产的燕麦芦荟酸奶进行动物实验,从燕麦芦荟酸奶对高血脂大鼠的血清、脏器、粪便等方面的影响评价酸奶的降胆固醇作用。结果表明燕麦芦荟酸奶对高血脂大鼠各个血清指标和脏器指数均具有较好的恢复作用,对血清胆固醇和肝脏胆固醇有降解作用,表明燕麦芦荟酸奶对高血脂症有预防效果。

徐致远等[20]应用涂层处理技术将燕麦预处理加工,开发了一种货架期内燕麦不吸水软化的新型酸奶。该研究是将燕麦粒用可可脂与月桂型代可可脂等比例进行涂层,然后制成燕麦果酱加入到酸奶中。结果表明可可脂与月桂型代可可脂等比例混合物性质稳定,熔点范围窄,适合涂层燕麦;燕麦涂层加工较佳条件为:温度48 ℃,浸涂时间30 s,传送速度5 m/min,冷却温度16 ℃,涂层后谷物辐照杀菌剂量30～40 kGy，为含谷物与膨化食品的新型酸奶的开发奠定了基础。

1.5燕麦活性成分

燕麦含有多种活性营养成分,目前有关燕麦的研究主要集中在燕麦蛋白、油脂、β-葡聚糖等方面。

有研究表明,燕麦蛋白在促进人体生长发育,提高免疫力方面优于一般谷物蛋白,其营养价值位居植物蛋白前列[21]。燕麦蛋白较多的作为特殊窖藏啤酒风味的辅助剂,在乳品中的应用少有报道。燕麦油脂在乳制品中的应用也较少,主要分布在燕麦仁中,主要成分为棕榈酸、油酸和亚油酸,含有少量的不饱和脂肪酸。近几年,国内外对β-葡聚糖关注较多,提取和纯化工艺研究越来越多,燕麦的保健功能主要归功于其中水溶性膳食纤维β-葡聚糖。Roubroeks等[22]研究表明,燕麦麸皮中β-葡聚糖占干质量的2.1%～3.9%。有研究表明β-葡聚糖可以降低人体血液中的胆固醇含量[23]。燕麦β-葡聚糖不仅是燕麦中的一种重要的功能因子,也是一种新型的功能性食品配料[24]。

在生产酸奶、冰激凌等乳制品时,燕麦β-葡聚糖可以作为结肠有益菌发酵的底物,促进双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖,可以发挥其作用,使得乳制品中含有对人体肠道健康有益的微生物群,从而增强肠道功能[25],还能够有效降低血液胆固醇、调节血糖等[26]。燕麦β-葡聚糖溶于水后会形成一定粘度的溶液,这一特性可作为食品增稠剂、稳定剂等应用于食品、化妆品等领域。梁莹等[27]研究了燕麦β-葡聚糖在发酵酸奶中的应用,通过酶解法测定葡聚糖在酸奶体系中含量稳定,说明其不被发酵剂所利用。由此可得,燕麦β-葡聚糖应用于酸奶中可以使其口感细腻,风味饱满,品质稳定。

2 燕麦应用的品质评价

2.1风味与质构特性

风味和质构特性作为影响燕麦酸奶品质的重要因素,一系列实验研究方法表明,通常采用中国乳制品工业行业规范RHB 103-2004《酸牛乳感官质量评鉴细则》对其色泽、滋味和气味、组织状态进行评价。邓开野等[28]通过正交实验与方差分析,获得燕麦纤维酸奶的最适配方为燕麦添加量4%,对制备的燕麦纤维酸奶进行感官评价,得到口感:口感清新、滑润,酸甜适口,黏度适中;色泽:燕麦淡黄色明显,有光泽;香味:具有燕麦特有的风味和酸奶的混合香气,无异味;组织状态:组织细腻,凝乳均匀,无分层,无气泡,无杂质。

当燕麦添加量较低时,燕麦特有的香气不明显,并且对于酸乳来说影响凝乳,状态较软,口感细腻度较差;当添加量太高时,谷物香气强度会在一定程度上掩盖乳香味,造成成品乳香味淡,对于酸乳来说凝乳状态也会较差,口感比较粗糙。因此,适宜的燕麦添加量对产品整体风味与质构较为重要。肖付刚等[13]研制了一款燕麦粉凝固型酸奶,当燕麦粉添加量分别为0.5%、1.0%、1.5%时,感官得分分别为77、79、83；添加量为2.0%时,感官评分得分最高为91；当添加量增加分别为2.5%、3%时,感官得分为85、80。所以燕麦粉添加量为2%时酸奶感官水平最佳。

2.2稳定性分析

由于燕麦中含有丰富的淀粉、纤维,牛奶中的脂肪、蛋白质对产品稳定性影响也较大,产品很容易发生淀粉沉淀、脂肪上浮等问题,进而影响产品货架期[29]。在燕麦牛奶加工过程中,燕麦中的淀粉与β-葡聚糖易形成黏度较大的胶体,蛋白质容易沉淀甚至凝胶,也是体系不稳定的因素。

为了解决上述问题,目前较多的是使用乳化稳定剂,改善乳制品的品质，另一方法是将燕麦焙烤后进行酶解处理,加入淀粉酶和糖化酶,酶解后过滤得燕麦浆液,提高终产品的稳定性。燕麦籽粒中含有较多酶类,其脂肪酶的活性与含量远高于其它谷物,对燕麦贮藏和加工有重要影响[30]。对燕麦粒经过热处理后,可使脂肪分解酶失活,不仅可产生一定的香味,还可延长燕麦的保质期[31]。常盈[32]研究表明,经过160～170 ℃ 2 min的过热蒸汽处理,可有效地降低燕麦籽粒中的脂肪酶的活性,进而抑制了燕麦储藏过程中游离脂肪酸的生成。在常温条件下(25 ℃),170 ℃ 2 min和160 ℃ 2 min的过热蒸汽处理后,燕麦籽粒可再贮存220 d和168 d。

添加燕麦粉的乳制品主要通过添加适量乳化剂起到产品稳定性作用,乳化剂能起到防止脂肪上浮、改善口感的作用,选择适合的稳定剂很重要。孙宁等[33]通过对CMC、黄原胶、海藻酸钠作对比实验(用量0.12%),通过稳定性观察是否有分层或沉淀来筛选出合适的稳定剂,实验表明,HLB大的蔗糖酯比单甘酯效果好,用0.1%的混合乳化剂(蔗糖酯∶单甘酯=2∶1)能达到促进作用。

邵虎[34]以燕麦片、蛋黄粉和全脂奶粉等为原料制作出一种营养麦香风味奶,用45 ℃温水将燕麦片浸泡15 min,去除沉淀后过胶体磨,打成燕麦浆加入到产品中,产品的稳定性测试采用离心沉淀法。当加入0.15%的复合乳化剂(分子蒸馏单甘酯∶蔗糖酯为2∶1)时,获得风味纯正,无沉淀和分层,口感细腻的产品。

厦门银鹭食品集团有限公司的陈火那[29]公开了一种乳化稳定剂,按重量组份比包括:单甘油硬脂酸酯10～15份、改性大豆磷脂6～12份、结冷胶20～25份、黄原胶15～22份、卡拉胶10～20份、羟甲基纤维素钠8～15份、瓜尔胶10～15份以及柠檬酸钠5～10份。该种乳化稳定剂不仅能有效地悬浮饮料中的不溶性微粒(如淀粉等),而且能使饮料中上浮的脂肪圈充分乳化分散。

光明乳业股份有限公司的蔡涛[35]等人公开了一种酶解燕麦乳制品及超高压杀菌的制备方法,该发明的原料包括如下组分:生鲜乳,燕麦粉,稳定剂和水,关键制备方法是将酶制剂与水混合均匀后,与烘焙后的燕麦粉混合,酶解后过滤得燕麦浆液;其中,酶制剂为淀粉酶和糖化酶,淀粉酶的添加量为0.3～0.4 g/100 g燕麦粉,糖化酶的添加量为0.6～0.8 g/100 g燕麦粉,所述酶解的温度为60～70 ℃将酶制剂与水混合均匀后,与燕麦粉混合,酶解后过滤得燕麦浆液。该制备方法解决了蛋白质沉淀问题,营养成分得以保留,终产品口感较好,稳定性良好。

随着产品的不断创新和消费者越来越多的需求,市场上也出现了燕麦谷粒乳制品,而大多是低温短保质期的酸乳,长货架期的燕麦颗粒液态乳产品较少,主要是产品稳定性较难保证,燕麦颗粒容易沉淀、反生等。光明乳业股份有限公司的陈历俊[36]等人公开了一种燕麦牛奶及其制备方法,该方法中利用酶解技术将燕麦进行酶解,不仅可以解决燕麦反生和口感欠佳等问题,而且使产品更易消化吸收,并且有利于产品的后续加工。内蒙古伊利实业集团股份有限公司苏桄宇[37]等公开了含谷物颗粒的调味奶或乳饮料及其生产方法,该发明方法中,以调味奶或乳饮料的总质量为基准,含有牛奶30～98.9 wt%,稳定剂0.1～5 wt%,谷物颗粒1～20 wt%,水0～68.9 wt%,稳定剂是由增稠剂和乳化剂按照1∶0～3的重量比组合而成,且增稠剂包括结冷胶,结冷胶含量0.8～2.0 wt‰。该发明可实现谷物颗粒在产品中稳定悬浮以及在长货架期内的稳定性。

3 问题与展望

牛奶营养丰富,除主要成分水、蛋白质、脂肪、乳糖外,还含有较丰富的矿物质和维生素。牛奶中不含有膳食纤维,膳食纤维在保持消化系统健康上扮演着重要角色,是健康饮食不可缺少的,所以现在已经把膳食纤维列为人体必需的“第七营养素”。燕麦含有丰富的膳食纤维,其中燕麦籽粒中可溶性膳食纤维β-葡聚糖含量约为5%,每天膳食中摄入3 g以上β-葡聚糖的燕麦食品(约60 g燕麦)可改善血脂异常[38]。

以燕麦为原料来开发乳制品,在牛奶原有的营养基础上进一步增强了燕麦的营养和保健功效,同时可以拓展乳制品的风味,也拓宽了燕麦的利用途径。然而当制备谷物牛奶时,乳品工业面临许多挑战。例如,常常以产品的外观、口感和质地作为代价来将纤维素添加到产品中,这影响了消费者对产品的感知和接受。因此,开发口感和风味优良的燕麦乳制品不仅符合人们的营养健康需求,而且有助于推动燕麦加工产业的健康发展,对于促进谷物乳制品的迅速发展具有深远意义。

目前,我国燕麦类产品以传统燕麦粉、燕麦片等产品为主,食用方法多为煮制或热水浸泡即可食用,我国燕麦乳制品总体发展水平与国外还有较大差距。国外燕麦乳制品多为低温冷藏产品,一方面保证产品新鲜口感,另一方面保质期短营养损失少,燕麦在乳制品中沉淀率及反生发生率低。

国内市场上的燕麦乳制品存在一些问题,主要包括以下方面:第一,品类较单一。目前我国燕麦乳制品尚处于起步阶段,产品单一,主要集中在燕麦乳饮料、燕麦酸奶、燕麦牛奶、燕麦奶粉和燕麦奶酪产品品类缺乏;仅限于针对普通人群,尚未出现针对不同年龄段人体需要,如儿童、成年人、老年人等系列产品。第二,品质及质量控制问题涉及色泽、口感、稳定性、保质期。燕麦原料中含有大量的谷物原淀粉,液态下的谷物原淀粉容易出现老化现象。这些老化问题严重影响产品货架期,是制约液态谷物乳品产业化的瓶颈。近几年,燕麦谷粒常温乳品上市,增加了消费者对燕麦的咀嚼感体验。然而伊利上市的谷粒多燕麦牛奶,加入的是切粒燕麦,且大多数沉在底部,口感较硬。蒙牛乳业上市的谷粒牛奶产品,只有部分谷粒悬浮,且悬浮物大多为燕麦麸皮,产品口感也较差。近几年关于谷物饮品研究报道中,解决饮品稳定性差的方法集中于在体系中加入一些增稠胶体和乳化剂等,然而加入稳定剂一方面口感不理想、普遍较粘稠,增加产品成本,同时也不符合消费者对清洁标签的诉求。第三,生产关键技术设备的配套问题:燕麦乳品扩大生产中关键技术设备的配套与适用问题也是工业化进程中的瓶颈。一部分学者研究了加工工艺的影响,例如,一些专利或产品是由燕麦前处理开始,在进行燕麦粉或燕麦粒进行超微粉碎、焙烤、酶解等,但整个过程较复杂、生产工艺较长,对配套生产设备要求高,口感也较粗糙、产品易沉淀等,因此如何生产出口感细腻、风味及稳定性俱佳同时适合工业化的终产品是较为重要的研究内容。

如今,在欧美等发达国家,谷类食物已经成为人们的主食之一。尤其是燕麦,更是目前唯一一种经美国食品和药品管理局(FDA)确认,可以在包装上注明有保健功能的谷物[39]。因此,燕麦乳制品的生产及开发有着巨大的市场潜力。尽管,我国在燕麦乳制品制备技术方面还落后于欧美等发达国家,但随着生产关键技术装备的不断完善,现代技术的发展和应用,例如淀粉改性技术、微胶囊和包埋技术、超微粉碎技术、超声加工技术等,产品系列化和多样化,以及人们健康消费观念的不断增强,燕麦乳制品一定会获得消费者更多的喜爱。

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