新型双蛋白杏仁乳饮料加工工艺研究

文/吴达雄 王 军＊ 林少宝 郭 健 杨晓泉 许嘉伟 黎恒希

（1 广州风行乳业股份有限公司；2 华南理工大学食品科学与工程学院）

随着经济快速发展，人民生活水平提高，新的消费观念正主导当前乳制品、饮品等液态食品的市场发展方向。源于传统饮食文化、以身心健康为目标的植物蛋白饮料越来越受到年轻消费群体的青睐。目前，越来越多的植物蛋白资源在不同食品中得以应用[1]。研究结果表明，植物蛋白有助于预防糖尿病、高血压、心脏病等慢性疾病，而且植物蛋白造成的环境、可持续发展和动物保护等问题也少于动物蛋白[2]。

市面上常见的植物蛋白饮料普遍存在低蛋白、高碳水化合物和口感粗糙等问题，对健康和营养等消费趋势重视不足。蛋白质是日常饮食中极其重要的营养成分，只有摄入充足的蛋白质才能维持机体的正常生理活动。近年来，高蛋白食品以能够提供饱腹感和持久能量的功能在体重管理、运动康复和保持肌肉质量等方面广受关注[3]。对于植物来源的蛋白质，高浓度条件下热处理过程中发生的聚集行为和体系黏度增加往往导致最终产品的口感变差[4]，不为消费者所接受。微粒化蛋白（Micro-Particulated Protein）能够以高剪切热处理改变蛋白质的聚集方式，从而使蛋白质形成具有微米尺度及刚性结构的颗粒[5，6]，将其添加至饮料中，有望实现在提高蛋白质含量的同时不影响体系黏度、保持其爽滑口感的目的。

本文以营养丰富、兼具一定药用价值的杏仁为原料，通过烘烤、研磨及打浆等工艺获得杏仁乳，并与乳清蛋白来源的微粒化蛋白复配制得双蛋白乳饮料，在提高蛋白质含量的同时，赋予最终产品良好的口感及平衡的必需氨基酸组成，并考察了各工艺环节对产品稳定性及风味的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

脱衣杏仁（市售），微粒化乳清蛋白（Simplesse 100，CP Kelco公司），白砂糖（市售），ι-卡拉胶（烟台市润隆海洋生物制品有限公司）。

1.2 仪器

顶置式搅拌器RW20（德国IKA公司），分散均质机T25（德国IKA公司），高压微射流均质机（美国MFIC公司），激光粒度仪Mastersizer 3000E（英国Malvern公司），旋转流变仪RheoStress 600（美国Thermo Fisher公司），紫外分光光度计Genesys 10s（美国Thermo Fisher公司），便携式球形分光光度仪Ci6X（美国X-rite公司）。

表1 双蛋白杏仁乳饮料的感官评分标准

1.3 工艺流程及要点

1.3.1 工艺流程

原料→烘烤→研磨→杏仁粉→搅拌浸提→过滤→杏仁乳→调配→均质→杀菌→冷却→双蛋白杏仁乳饮料。

1.3.2 操作要点

挑选新鲜、饱满且乳白有光泽的杏仁，置于120 ℃下烘烤20 min，经粉碎机研磨获得杏仁粉。将杏仁粉和去离子水以1∶4的料液比混合，室温下搅拌浸提1 h，用纱布对固形物及泡沫进行过滤，获得杏仁乳。加入微粒化乳清蛋白、卡拉胶和蔗糖等进行调配，充分搅拌使其溶解，使用高压微射流均质机以50 MPa均质2 次，120 ℃下灭菌20 min，冷却至室温，4 ℃保藏。

1.4 检测方法

（1）蛋白质含量测定：按《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5-2016）中方法测定（N×6.25）。

（2）脂肪含量测定：按《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》（GB 5009.6-2016）中方法测定。

（3）色差分析：采用便携式球形分光光度仪测定，以白色背景板作标准白。

（4）微粒粒度分布分析：采用激光粒度仪测定其粒度分布，分散介质为水，微粒的折射率设置为1.59。

（5）黏度分析：采用旋转流变仪，选取直径为35 mm的平板探头，板间隙设置为1 mm，在25 ℃下记录液体在剪切速率在0.01～100 s-1范围内的黏度变化。

（6）稳定性分析：准确称取1.0 g双蛋白乳饮料置于2 mL离心管中，3 000 r/min离心10 min，移除上清液后置于105 ℃烘箱中干燥至恒重，记录沉淀的质量，计算沉淀占离心前样品重量的百分比，即离心沉淀率。

1.5 双蛋白杏仁乳饮料的配方优化

采用L9（34）正交试验设计进行配方优化。各因素水平分别为：A微粒化乳清蛋白添加量（2%、3%、4%）；B稳定剂添加量（0.005%、0.010%、0.015%），C白砂糖添加量（1%、3%、5%）。

根据色泽、组织状态、口感、香气和滋味等5个品质指标（表1）对双蛋白杏仁乳饮料进行感官评分。

2 结果与讨论

2.1 烘烤对杏仁乳品质的影响

杏仁富含蛋白质和油脂。经检测，本文所用杏仁原料的蛋白质和脂肪含量分别为26.6%和48.3%。在如此高含量的情况下，两者能在杏仁中稳定存在得益于其天然形成的结构，即油脂被亲脂蛋白质乳化包裹。在制作杏仁乳过程中，杏仁不可避免地被破碎，蛋白质在水相中溶出，导致原有结构被破坏，油脂与蛋白质分离。后续的制备需对其进行均质，使蛋白质或添加的表面活性剂将油脂乳化，防止油脂析出上浮。在此重组结构过程中，油脂会与杏仁中部分氧化酶接触，诱发油脂氧化，影响产品风味。因此，本文参考传统植物奶的制作方法，在研磨前先对杏仁进行烘烤，使其中相关氧化酶钝化失活，同时使杏仁产生烘烤香味，并就烘烤对制得杏仁乳的蛋白质含量、风味、颜色、固形物粒度分布及黏度等方面的影响进行了探讨。

高温烘烤会引起杏仁中蛋白质变性，一方面导致其中的酶失活，另一方面可能会导致蛋白质发生聚集而影响蛋白质在浸提过程的溶出。表2结果显示，与未经烘烤制得的杏仁乳相比，烘烤制得杏仁乳的蛋白质获得率从69.5%提高至70.9%，但差异不显著，表明烘烤并未显著影响杏仁蛋白质在水相中的溶出率；烘烤制得杏仁乳的油脂获得率从78.7%增加至88.0%，说明烘烤能提高杏仁乳中油脂的含量；同时，烘烤可为杏仁乳带来明显的烘烤香气。

表2 烘烤杏仁对所得杏仁乳油脂、蛋白质含量及风味的影响

表3 烘烤杏仁对所得杏仁乳色差的影响

图1 烘烤杏仁对制得杏仁乳外观的影响

除了影响杏仁中蛋白质的空间构象，高温烘烤也有可能导致一些酶促或非酶促反应（美拉德反应）的发生，从而使制得杏仁乳的颜色加深、变暗，降低消费者的接受程度。与未经烘烤制得的杏仁乳相比，烘烤制得杏仁乳的外观及颜色没有肉眼可辨别的差异（图1），均呈乳白、细腻、近似牛奶状的外观。色差分析可以对样品颜色进行细致及定性的描述，表3结果显示，烘烤导致杏仁乳的亮度稍有下降，由80.79±0.11下降至79.40±0.03，总体而言，两者色差数值没有显著差别，表明烘烤并没有显著影响制得杏仁乳的外观及颜色，与对其外观观察的结果一致。

蛋白饮料的口感与其颗粒的粒度分布及黏度有关。体系中颗粒粒径太小，难以被人体口腔所感知；而颗粒过大，会带来如沙粒般的粗糙口感。只有粒度大小及黏度适宜，才能使饮料拥有顺滑如牛奶般的口感。杏仁乳的颗粒粒度分布结果表明（图2），杏仁乳的颗粒粒度主要集中在2 个范围，分别是0.01～2 μm和2～50 μm，与未经烘烤制得的杏仁乳相比，烘烤制得杏仁乳的粒度分布曲线没有发生明显变化，表明烘烤并未对杏仁乳中的颗粒粒度产生显著影响。用旋转流变仪测定杏仁乳的黏度结果如图3所示，杏仁乳黏度随剪切速率增加而降低，呈剪切变稀的趋势；烘烤所得杏仁乳的黏度稍有降低，这可能是由于烘烤热处理使杏仁蛋白质变性而发生聚集，形成了表面较惰性的聚集体，使其与体系中其他颗粒发生相互作用的趋势大大降低。因此，烘烤杏仁没有显著改变制得杏仁乳的外观色泽、蛋白质获得率、颗粒粒度分布，却为杏仁乳带来烘烤香气及良好的黏度稳定性，有利于提高杏仁乳饮料的品质。

2.2 添加微粒化乳清蛋白对双蛋白杏仁乳饮料稳定性的影响

图2 烘烤对杏仁乳颗粒粒度分布的影响

图3 烘烤对杏仁乳黏度的影响

表4 微粒化蛋白对双蛋白乳饮料色差的影响

对烘烤后的杏仁进行粉碎、搅拌、浸提获得杏仁乳，然后将其与微粒化乳清蛋白、卡拉胶（稳定剂）和白砂糖进行复配，再经均质、杀菌等操作制得双蛋白杏仁乳饮料。微粒化蛋白是以剪切热处理的方式使蛋白质形成具有微米尺度（1～10 μm）、低黏度、低成胶性的颗粒，加入微粒化蛋白既提高了杏仁乳的蛋白质含量，赋予饮料顺滑口感，同时也丰富了饮料的蛋白质组成，提高营养价值。微粒化乳清蛋白添加量对制得双蛋白乳饮料外观、色差及黏度的影响分别见表4、图4和图5。图4结果显示，随着微粒化蛋白含量增加（0%～4%），双蛋白乳饮料没有肉眼可辨别的差异，均呈乳白、均匀且细腻的乳状外观。表4色差结果显示，虽然乳饮料的亮度随微粒化蛋白添加量增加而稍有下降，颜色也稍有加深，但差异并不显著，表明微粒化蛋白并没有显著改变饮料的外观及色泽。图5结果表明，当微粒化蛋白添加量较低时（1%～2%），对乳饮料黏度的增加影响并不明显，但在高剪切速率区域（10～100 s-1），乳饮料的黏度仍随微粒化蛋白添加量的增加而增加；当微粒化蛋白添加量较高时（3%～4%），显著提高了乳饮料的黏度，表明微粒化蛋白添加量较低时并未显著改变乳饮料的黏度，而当其添加量超过3%时，体系固形物显著增加，乳饮料的黏度显著上升。

图4 微粒化蛋白对双蛋白乳饮料外观的影响

2.3 双蛋白杏仁乳饮料配方的优化

本文选取微粒化乳清蛋白、稳定剂及白砂糖添加量3 个因素进行正交试验，各组合乳饮料的感官评分、离心沉淀率及极差分析见表5。结果显示，影响双蛋白杏仁乳饮料口感风味的因素主次关系为微粒化蛋白添加量＞白砂糖添加量＞稳定剂添加量，微粒化蛋白和白砂糖分别对乳饮料的黏度及滋味产生较显著的影响。图5结果表明，当微粒化蛋白添加量超过3%时，乳饮料黏度明显上升；而表5结果也表明，含3%微粒化蛋白的乳饮料的感官评分明显下降，这显然是由于微粒化蛋白添加导致黏度增加。当白砂糖添加量达3%以上时，感官评分出现明显提高，表明适当增加甜度有利于改善乳饮料甜度，但在目前崇尚健康的消费观念下，过度添加甜味并不能进一步提高乳饮料的接受程度。另一方面，由于微粒化蛋白粒度较大（1～10 μm），如果想在长时间货架期内使其稳定悬浮于体系中，需要添加稳定剂，本文以ι-卡拉胶作为稳定剂。表5结果表明，稳定剂添加量对于感官评分基本没有影响，而离心沉淀率结果也表明，乳饮料稳定性更取决于微粒化蛋白的添加量，当饮料中微粒化蛋白含量更高时，其黏度增加，稳定性也随之提高。但是，稳定剂对于体系稳定性有一定影响，与添加0.005%稳定剂的乳饮料相比，添加0.010%稳定剂的乳饮料的离心沉淀率明显下降，表明添加稳定剂对于制得稳定的双蛋白乳饮料还是有必要的；但进一步提高稳定剂添加量后，乳饮料的稳定性有所下降，这可能是由于杏仁蛋白及微粒化蛋白与带负电的ι-卡拉胶通过静电吸引相互作用而形成复合物，导致体系稳定性下降，因此，稳定剂的添加需要在合适的范围内。

图5 微粒化蛋白对双蛋白杏仁乳饮料黏度的影响

表5 双蛋白杏仁乳饮料配方正交试验结果

3 结论

本文通过烘烤、研磨、浸提等工艺制得杏仁乳，并将其与微粒化乳清蛋白、卡拉胶、白砂糖等复配，再经均质、杀菌制得双蛋白杏仁乳饮料。最佳配方为微粒化蛋白2%、卡拉胶0.010%、白砂糖3%。制得的乳饮料外观乳白细腻、具有顺滑的口感和杏仁烘烤香气，是蛋白质含量较高、健康的新型双蛋白植物乳饮料。