玉米肽红豆薏米复合谷物饮料的研制

马雪，郭丽，李杨，孙晓雪，周司琦

绥化学院食品与制药工程学院（绥化 152061）

红豆富含蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、多种维生素和微量元素等，具有健脾止泻、利水消肿、清热去湿、补脾补血、生津益气等[1]功能。红豆还含有黄酮、多酚等多种生物活性成分，具有抗癌、延缓衰老等保健作用[2]。薏米含有丰富的营养物质和生物活性因子，被誉为“世界禾本科植物之王”[3]，具有利水消肿、健脾去湿、舒筋除痹、清热排脓等功效。玉米肽是由玉米中原蛋白质经水解生的小分子多肽活性物质，可抑制血管紧张素转换酶的活性，作为一种血管紧张素的竞争性抑制剂，减轻血管紧张，产生降压作用[4]。同时具有促进酒精代谢等[5]功能。

中国对谷物饮料开发有较多的研究。李建磊等[6]以燕麦为原料研制的谷物饮料，研究燕麦谷物饮料的稳定性与工艺参数；郝静等[7]以青稞为主要原料，与黄豆、紫米和黑芝麻榨出液进行复配，研究开发出青稞紫米复合谷物饮料；李瑶瑶等[8]以板栗和红枣为原料，研制出板栗红枣饮料；何凤林[9]以新鲜甜玉米、新鲜南瓜和菊花为主要材料，研制玉米南瓜复合谷物饮料。谷物饮料充分保留谷物的营养成分[10]，具有良好前景。试验以薏米、红豆及玉米蛋白粉为原料，通过单因素试验及正交试验确定玉米肽红豆薏米复合谷物饮料的基础配方，添加稳定剂优化复合谷物饮料的口感及特性，研制出风味适宜的复合谷物饮料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米蛋白粉（蛋白质含量60%，黑龙江省龙凤玉米开发有限公司）；碱性蛋白酶（酶活200 000 U/g，黑龙江省龙凤玉米开发有限公司）；薏米、红豆、白砂糖（市售）；氢氧化钠、碳酸钠（AR，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 试验仪器设备

PHS-3C pH计（杭州齐威仪器有限公司）；HH-6数显恒温水浴锅（江苏省金坛荣华仪器制造有限公司）；HZS-H水浴振荡器（哈尔滨市东联电子有限公司）；GL-16G-H高速离心机（上海安亭科学仪器厂）；ESJ205-4电子天平（沈阳龙腾电子有限公司）；MC-LHN34B多功能电热锅（美的集团有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 玉米肽红豆薏米复合谷物饮料的加工工艺流程

1.3.1.1 玉米肽浓缩液加工工艺流程

玉米蛋白粉→粉碎→过孔径0.18 mm筛→脱脂→水洗蛋白沉淀→酶水解→酶灭活→玉米肽液体产品→脱苦浓缩→玉米肽浓缩液

1.3.1.2 薏米加工工艺流程

薏米→筛选、清洗→浸泡→煮制→打浆→过滤→薏米汁

1.3.1.3 红豆加工工艺流程

红豆→挑选→清洗→浸泡→煮制→打浆→过滤→红豆汁

1.3.1.4 复合谷物饮料的调配工艺流程

玉米肽浓缩液、红豆汁、薏米汁、白砂糖及稳定剂→按最佳添加量混合→调配→均质→灌装→杀菌冷却→成品

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 玉米肽浓缩液制备

参照冯永巍[11]的玉米肽制备方法。

1) 粉碎过筛：玉米蛋白粉粉碎，过孔径0.18 mm筛，称取备用。

2) 脱脂：添加16 mL/g碳酸钠溶液，在温度40 ℃下处理15 min。

3) 水洗玉米蛋白粉沉淀：按固液比约1∶15（g/mL），加冷水搅拌洗涤蛋白质沉淀10 min，洗去残留的碳酸钠，离心沉淀（7 000 r/min，20 min），除去上清液后干燥。

4) 酶解：称取玉米蛋白粉末与水（1∶10 g/mL）混合，用NaOH调至pH 8.0，加适量碱性蛋白酶，于50 ℃振荡水浴中进行酶解，在反应过程中，通过滴加NaOH使反应混合物的pH保持8.0不变，酶解时间4 h，酶水解溶液再用盐酸调pH 7.0。

5) 酶灭活：使反应液迅速升温至95 ℃，保温15 min，使酶失活，反应液降温至室温后离心（7 000 r/min，15 min），保留上清，得玉米肽水解液。

6) 脱苦浓缩：液体产品按照3%比例添加活性碳，于50 ℃水浴中保温30 min，冷却后真空抽滤，浓缩得到玉米肽浓缩液。

7) 肽含量测定：参照GB 5009.5—2016。

1.3.2.2 薏米汁的制备

1) 原料处理：选取质硬无霉变、颗粒饱满、有光泽，呈白色或黄白色的薏米清洗干净。

2) 浸泡：用清水浸泡薏米，浸泡时间约10 h。

3) 煮制：煮时泡的水不要倒掉（部分营养物质在水里），加些水一起煮，先大火煮开，然后盖上盖子小火煮20 min后关火，静置30 min即可，稍冷却。

4) 打浆：将煮熟的薏米及汁液倒入豆浆机打磨5 min。

5) 过滤：为使口感细腻，用4层纱布过滤，薏米汁为乳白色略黏稠汁液，有薏米的香气。

1.3.2.3 红豆汁的制备

1) 挑选：挑选饱满、无霉变、无虫害的红豆。

2) 清洗及浸泡：将红豆清洗干净后浸泡，浸泡时间约10 h，至红豆膨胀完全捞出，沥干水分[12]。

3) 煮制：放入适量的水后，大火烧开后煮5 min，盖上盖子小火煮10 min，关火浸泡30 min至汁水稍冷却。

4) 打浆：将煮熟的红豆及汁液倒入豆浆机打磨5 min。

5) 过滤：煮熟后用4层纱布过滤，红豆汁为红棕色略黏稠汁液，有红豆香味。

1.3.2.4 复合谷物饮料的调配研制

基础配方：以200 mL饮料计，玉米肽浓缩液添加量15%，薏米汁添加量35%，红豆汁添加量30%，白砂糖添加量4 g，稳定剂添加羧甲基纤维素钠1.0%、卡拉胶1.1%、蔗糖脂肪酸酯0.6%。混合调配后为使复合谷物饮料组织均匀，通过均质机进行均质，取洗净的玻璃瓶，将玉米肽红豆薏米复合谷物饮料灌装其中，拧紧瓶盖，在100 ℃下灭菌30 min，灭菌后立即冷却至室温。

1.3.3 配方单因素试验设计

1.3.3.1 玉米肽浓缩液添加量对复合谷物饮料品质的影响

分别以5%，10%，15%，20%和25%这5个水平玉米肽浓缩液添加量进行单因素试验；按添加薏米汁40%、添加红豆汁25%、添加白砂糖5 g进行单因素试验[13]，其余用水加满，添加量以200 mL饮料计。

1.3.3.2 薏米汁添加量对复合谷物饮料品质的影响

分别以25%，30%，35%，40%和45%这5个水平薏米汁添加量进行单因素试验；按添加玉米肽浓缩液15%、添加红豆汁25%、添加白砂糖5 g进行单因素试验，其余用水加满，添加量以200 mL饮料计。

1.3.3.3 红豆汁添加量对复合谷物饮料品质的影响

分别以15%，20%，25%，30%和35%这5个水平红豆汁添加量进行单因素试验；按添加玉米肽浓缩液15%、添加薏米汁40%、添加白砂糖5 g进行单因素试验，其余用水加满，添加量以200 mL饮料计。

1.3.3.4 白砂糖添加量对复合谷物饮料品质的影响

分别以2，3，4，5和6 g这5个水平白砂糖添加量进行单因素试验；按添加玉米肽浓缩液15%、添加薏米汁40%、添加红豆汁25%进行单因素试验，其余用水加满，添加量以200 mL饮料计。

1.3.4 配方正交试验设计

由查阅文献及结合单因素试验结果，利用四因素三水平L9(34)正交试验优化玉米肽红豆薏米复合谷物饮料的研制工艺，设计见表1。

表1 复合谷物饮料配方试验因素水平表

1.3.5 感官评价标准

玉米肽红豆薏米复合谷物饮料制成后，选取味觉敏感的10人，组成感官评定小组，从而识别产品的品质，取其感官评分的平均值。感官评价评分标准见表2。

表2 复合谷物饮料感官评分标准[14]

1.3.6 离心沉淀率的测定

移取10 mL成品于离心管中，准确称定样品质量，在6 000 r/min转速下离心30 min，弃去上清液，准确称定沉淀物质量，每个样品进行3次测定，离心沉淀率取平均值。离心沉淀率数值越小，说明饮料的稳定性越好[15]。

式中：m1为离心后沉淀物质量，g；m2为离心前成品质量，g。

1.3.7 稳定剂单因素试验设计

选用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）[16]、卡拉胶和蔗糖脂肪酸酯（SE）3种稳定剂。羧甲基纤维素钠用量分别为0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%，卡拉胶用量分别为0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%，蔗糖脂肪酸酯用量分别为0.1%，0.3%，0.5%，0.7%和0.9%，加入到复合谷物饮料中，以感官评价和离心沉淀率为指标，研究单一稳定剂对复合谷物饮料的稳定性效果。

1.3.8 稳定剂正交试验设计

根据稳定剂的单因素试验结果，选取适当的添加量进行三因素三水平L9(33)正交试验，确定复合稳定剂最佳配方，设计见表3。

表3 复合谷物饮料稳定剂正交试验因素水平表

2 结果与分析

2.1 配方试验结果与分析

2.1.1 配方单因素试验结果与分析

2.1.1.1 玉米肽浓缩液对复合谷物饮料的影响

通过酶水解制备的玉米肽，经浓缩后测得玉米肽浓缩液肽添加量为62.46%，玉米肽浓缩液呈淡黄色，且有淡淡的玉米香气。玉米肽浓缩液对复合谷物饮料影响的结果如图1所示。

由图1可以看出，随着玉米肽浓缩液添加量逐渐增加，饮料的感官评分增高，但添加量超过15%，饮料的味道不够协调，口感下降，色泽不够均匀，感官评分降低。当玉米肽浓缩液添加量为15%时，复合谷物饮料感官评分最高，玉米肽红豆薏米复合谷物饮料品质较好。

图1 玉米肽浓缩液对复合谷物饮料的影响

2.1.1.2 薏米汁对复合谷物饮料的影响

由图2可以看出，随着薏米汁添加量增加，感官评分随之升高，有浓厚的薏米香气。但添加量超过40%时，饮料色泽发白，掩盖红豆香气，味道不协调。当添加量为40%时，复合谷物饮料感官评分最高，玉米肽红豆薏米复合谷物饮料品质较好。

图2 薏米汁对复合谷物饮料的影响

2.1.1.3 红豆汁对复合谷物饮料的影响

由图3可以看出，随着红豆汁添加量增加，感官评分逐渐增高，有怡人的红豆香气。但添加量超过25%，感官评分开始降低，色泽不够均匀，掩盖薏米的香气，味道不够协调，有分层。当红豆汁添加量为25%时，复合谷物饮料感官评分最高，玉米肽红豆薏米复合谷物饮料品质较好。

图3 红豆汁对复合谷物饮料的影响

2.1.1.4 白砂糖对复合谷物饮料的影响

由图4可以看出，随着白砂糖添加量增加，其赋予饮料甜味，感官评分增高。但超过5 g，甜味掩盖谷物香气，色泽偏白。当白砂糖添加量为5 g时，复合谷物饮料感官评分最高，甜度适宜，玉米肽红豆薏米复合谷物饮料品质较好。

图4 白砂糖对复合谷物饮料的影响

2.1.2 配方正交试验结果与分析

依据单因素试验结果，按L9(34)进行正交试验，依据感官评定方法进行感官评定，结果及数据处理见表4。

从表4可知，玉米肽红豆薏米复合谷物饮料研制各因素的主次顺序为C＞D＞B＞A，即红豆汁添加量＞白砂糖添加量＞薏米汁添加量＞玉米肽浓缩液添加量。当配方组合为A2B1C3D1时，感官评分也较高。所以玉米肽红豆薏米复合谷物饮料研制条件最优组合为A2B1C3D1，即玉米肽浓缩液添加量15%，薏米汁添加量35%，红豆汁添加量30%，白砂糖添加量4 g。

表4 玉米肽红豆薏米复合谷物饮料研制试验结果

2.2 稳定剂试验结果与分析

2.2.1 稳定剂单因素试验结果与分析

2.2.1.1 羧甲基纤维素钠对复合谷物饮料稳定性的影响

由图5可知，当羧甲基纤维素钠添加量小于1.0%时，随着羧甲基纤维素钠添加量增加，饮料颜色更加均匀，口感细腻，离心沉淀率呈显著降低趋势；超过1.0%时，离心沉淀率增高，感官评分降低，故羧甲基纤维素钠最佳用量为1.0%，此时离心沉淀率最低，稳定性最好，且感官评分最高。

图5 羧甲基纤维素钠对复合谷物饮料稳定性的影响

2.2.1.2 卡拉胶对复合谷物饮料稳定性的影响

由图6可知，当卡拉胶添加量小于1.0%时，随着卡拉胶添加量增加，饮料颜色更加均匀，口感细腻，离心沉淀率明显降低；超过1.0%时，离心沉淀率增高，感官评分降低，故卡拉胶最佳用量为1.0%，此时离心沉淀率最低，稳定性最好，且感官评分最高。

2.2.1.3 蔗糖脂肪酸酯对复合谷物饮料稳定性的影响

由图7可知，当蔗糖脂肪酸酯添加量小于0.5%时，随着蔗糖脂肪酸酯添加量增加，饮料颜色更加均匀，口感细腻，离心沉淀率呈显著降低趋势；超过0.5%时，离心沉淀率增高，颜色不均匀，感官评分降低，故蔗糖脂肪酸酯最佳用量为0.5%，此时离心沉淀率最低，稳定性最好，且感官评分最高。

图6 卡拉胶对复合谷物饮料稳定性的影响

图7 蔗糖脂肪酸酯对复合谷物饮料稳定性的影响

2.2.2 稳定剂正交试验结果与分析

依据单因素试验结果，按L9(33)进行正交试验，依据感官评价方法和离心沉淀率进行评定，结果及数据处理见表5。

由表5可知，根据离心沉淀率k值分析得出，各因素的主次顺序为A＞C＞B，即羧甲基纤维素钠添加量＞蔗糖脂肪酸酯添加量＞卡拉胶添加量，稳定剂最优复配组合为A2B3C3；根据感官评分k’值分析得出，各因素的主次顺序为C＞A＞B，即蔗糖脂肪酸酯添加量＞羧甲基纤维素钠添加量＞卡拉胶添加量，稳定剂最优复配组合也为A2B3C3，所以确定稳定剂最优复配组合为A2B3C3，即羧甲基纤维素钠1.0%，卡拉胶1.1%，蔗糖脂肪酸酯0.6%。

3 结论

以玉米蛋白粉、红豆、薏米为原料，通过单因素试验和正交试验设计得到玉米肽浓缩液、薏米汁、红豆汁、白砂糖及稳定剂的最优组合。

由单因素试验确定：玉米肽浓缩液最佳添加量为15%，薏米汁最佳添加量为40%，红豆汁最佳添加量为25%，白砂糖最佳添加量为5 g，添加量以200 mL饮料计。

由正交试验确定：玉米肽浓缩液最佳添加量为15%，薏米汁添加量为35%，红豆汁添加量为30%，白砂糖添加量为4 g，添加量以200 mL饮料计。此时谷物饮料口感最好，具良好的风味，口感细腻，颜色美观，感官评定评分最高，是满足人们营养保健需求的谷物饮品。

稳定剂复配的最优组合为A2B3C3，此时复合谷物饮料的离心沉淀率最低，稳定性最好，且感官评分最高，因此确定稳定剂最佳组合及配比，即羧甲基纤维素钠1.0%，卡拉胶1.1%，蔗糖脂肪酸酯0.6%。