三种乳化增稠剂对花生乳稳定性的研究

付 丽，赵 康，刘旖旎，申晓琳，高雪琴(.河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450046； .东北农业大学 食品学院，

黑龙江 哈尔滨 150000)

植物蛋白饮料因具有天然、绿色、营养和保健等特性而深受消费者青睐[1]。我国是花生产量大国，花生中含有22%～30%的蛋白质[2]，富含脂肪、多种维生素和矿物质，被称长寿果[3,4]。日常生活中可以蒸煮、烘炒、油炸、饮品等多种形式食用花生，其中花生以饮品的形式食用受到了众多消费者的青睐。花生乳主要成分为花生和牛乳，二者配合使用既可以使氨基酸组成更均衡性，又可提高花生蛋白的利用率。自20世纪50年代初开始，大量学者开始研究花生乳和花生乳产品的加工方法[5]。但花生乳是一种富含脂肪和蛋白质的复杂热力学不稳定体系，在储藏过程中易出现蛋白质沉淀、脂肪上浮等问题，严重影响其品质及货架期。因此，如何安全、高效地提高花生乳的稳定性是生产中急需解决关键问题。

在花生乳加工过程中添加一些乳化剂或增稠剂可以更好地提高牛奶在贮藏过程中的稳定性，从而避免花生乳贮藏期间产生的脂肪上浮以及蛋白质沉淀等问题[6,7]。瓜尔豆胶源自瓜尔豆种子，是目前国际上最为广泛而廉价使用的亲水胶体之一，通过结合游离水来提高质地和抗热震性，常用作冰淇淋的增稠剂和稳定剂[8,9]；亚麻籽胶主要存在于亚麻籽壳的最外层，作为亲水胶体，含有高保水能力、高粘度和弱凝胶的性质，它也可以作为增稠剂、乳化剂和稳定剂在食品中使用[10-13]；蔗糖脂肪酸酯是一种糖类表面活性剂，它是由蔗糖和脂肪酸经过酯化反应而生成的单质或混合物，是植物蛋白饮料加工中常用的稳定剂[14]。

单一的乳化剂或增稠剂对维持花生乳的稳定性具有一定的局限性，将两种或两种以上的食用胶与乳化剂按照一定比例复合制成的复合乳化增稠剂在花生乳加工中可起到良好的增稠、乳化、胶凝等作用。赵容钟等[15]采用瓜尔豆胶、卡拉胶两种增稠稳定剂与蔗糖脂肪酸酯复配的方法研究了影响花生乳稳定性的主要因素，并优化出了三者的适宜配比，大大提高花生乳的稳定性；李凤荣[16]研究发现当乳化剂中蔗糖酯与单甘酯的复配比例为2∶3和用量0.5‰时对花生乳储存稳定性效果最佳，当黄原胶与瓜尔豆胶复配使用且最佳复配比例为1∶2和用量0.05‰时花生乳稳定性效果最好；Mirhosseini等[17]研究阿拉伯胶、黄原胶和橙油对饮料乳状液平衡顶空浓度的影响，并优选出适宜的添加配比。

本研究将蔗糖脂肪酸酯、亚麻籽胶、瓜尔豆胶三者复配，研究其对花生乳稳定性的影响。首先，在花生乳中分别添加不同量的蔗糖脂肪酸酯、亚麻籽胶、瓜尔豆胶，研究单一的乳化剂或增稠剂对花生乳稳定性影响，以不添加稳定剂的花生乳为对照组，以花生乳稳定系数、油脂析出率、离心沉降率、黏度为测定指标，筛选出适宜添加比例。然后在单因素试验的基础上，采用L9(33)正交试验，以稳定系数和油脂析出率为测定指标，优化出蔗糖脂肪酸酯、亚麻籽胶、瓜尔豆胶在花生乳加中的最适添加复配比例。本研究将为花生乳加工开发出一种复配型乳化增稠剂，解决花生乳贮存中容易出现的脂肪上浮、蛋白质沉淀等问题，使其在保质期内保持稳定状态，在很大程度上改善产品品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

花生、白砂糖购于丹尼斯生鲜超市；

生乳购于河南农大好芭芭乳业，符合国家相关标准；

瓜尔豆胶(GB 2246-96)、亚麻籽胶(GB 2731-2005)、蔗糖脂肪酸酯(GB 8278-87)购于华丰试剂有限公司，均为食品级。

1.2 主要仪器与设备

ZG-YM1701搅拌机购自广州志高有限公司，TDZ4-WS低速离心机购自上海卢湘仪离心机仪器有限公司，APV-60高压均质机购自上海诺尼机械有限公司，NDJ-7旋转式黏度计购自上海天平仪器厂，HH-S单列双孔电子恒温水浴锅购自邦西仪器科技上海有限公司，BlueStarB紫外可见分光光度计购自上海谱元仪器有限公司，C-30玻璃仪器气流烘干器购自长城科工贸有限公司，FA224v电子分析天平购自上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 花生乳加工工艺流程及操作要点

1.3.1.1 工艺流程

新鲜牛乳→过滤净化→预杀菌→冷却贮存

↓

花生选取→烘焙→浸泡→磨浆→调配→高压→均质→杀菌→冷却→灌装→品质检测→成品

1.3.1.2 配方

花生浆18 kg、牛乳2 kg、白砂糖800 g、甜蜜素(50倍)8 g、稳定剂60 g、香兰素3 g、豆奶香精4 mL、NaHCO320 g 。

1.3.1.3 操作要点

(1)花生浆的制备：选取风味浓的花生仁1.8 kg剔除霉烂变质、出芽、虫蛀的花生和砂石等杂质。在150 ℃条件下烘烤20 min，使其形成浅淡的黄色；将花生中加入3～4倍温水浸泡4～6 h后，将所在浸泡好的花生倒入磨浆机的加料缸中(清洗水箱中事先加入2 L饮料用水以保证磨浆机的正常运转)，同时在加水缸内加入饮料用水至刻度线(约20 kg)，将过滤网放好后启动磨浆机开始磨浆；

(2)牛乳的预处理：采用新鲜生乳，四层纱布过滤，加热至63～65 ℃，持续30 s，以暂时阻止细菌的生长，冷却至室温后放置到2～4 ℃冰箱内贮存，待用时取出；

(3)配料：按照配方称取各种原辅料，将磨好的花生浆中加入处理好的牛乳搅拌均匀，控制其温度至80 ℃以上，再将稳定剂与蔗糖、甜蜜素干态混合均匀，然后缓慢加入到花生乳中，边加边搅拌，使稳定剂借助白砂糖的溶解性分散并充分溶解，再加入香兰素、豆奶香精和NaHCO3，充分搅拌均匀；

(4)高压均质：均质处理可增加花生乳的稳定性[18]。将花生乳温度控制到60 ℃时进行高压均质[19](第一段压力为20～30 MPa，第二段压力为3.5～5 MPa)；

(5)杀菌、冷却、灌装：均质后花生乳升温至95 ℃杀菌5 min，无菌室内冷却至室温后灌装到玻璃瓶中[20]，0～4 ℃保存备用。

1.3.2 不同乳化增稠剂添加量对花生乳稳定性的影响

1.3.2.1 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳稳定性的影响

以不添加瓜尔豆胶的花生乳为对照，分别采用0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%五种不同的瓜尔豆胶添加量，测定花生乳的稳定系数、油脂析出率、离心沉降率、黏度等指标，以确定瓜尔豆胶的最佳添加量。

1.3.2.2 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳稳定性的影响

以不添加亚麻籽胶的花生乳为对照，分别采用0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%五种不同的亚麻籽胶添加量，以花生乳的稳定系数、油脂析出率、离心沉降率、黏度为测定指标，以确定亚麻籽胶的最适添加量。

1.3.2.3 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定性的影响

以不添加蔗糖脂肪酸酯的花生乳为对照，其余分别添加0.01%、0.06%、0.11%、0.16%含量的蔗糖脂肪酸酯。以花生乳稳定系数、油脂析出率、离心沉降率、黏度为测定指标，确定蔗糖脂肪酸酯的适宜添加量。

1.3.3 三种乳化增稠剂协同对花生乳稳定性的影响

在单因素实验的基础上，以瓜尔豆胶、蔗糖脂肪酸酯、亚麻籽胶三种不同的乳化增稠剂为三因素，每个因素设计三个不同的水平，测试稳定系数、油脂析出率等指标，进行L9(33)正交试验以优化三种乳化增稠剂的复合配比。正交试验因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表 %

1.4 指标测定

1.4.1 稳定系数

稳定系数的测定方法参照陈仪男等[20]测定的方法并稍作改动。取杀菌冷却后的花生乳0.25 mL，于25 mL具塞试管中将其稀释100倍，摇匀后在750 nm下测定其吸光度A1。然后取均质后的花生乳5 mL放置于20 mL离心管中，1800 r/min离心10 min，取上清液0.25 mL，于25 mL具塞试管将其稀释100倍，在750 nm下测定其吸光度A2，A2与A1的比值即为稳定系数R(R越接近1，则表明其稳定性越高)。

1.4.2 油脂析出率和离心沉降率

油脂析出率和离心沉降率的测定方法参照陈仪男等[20]的方法并稍作改动。量取10 mL花生乳加入20 mL离心管中，3000 r/min离心10 min，测定顶部油脂析出量；弃去上部溶液，准确称取沉淀析出量，按如下公式计算油脂析出率和离心沉淀率：

1.4.3 黏度

花生乳在处理24 h后取出，在室温下用NDJ-7型旋转式黏度计测定其黏度，在20 ℃正常牛乳的黏度为0.0011～0.0025 Pa·s。

1.5 数据处理与分析

每个试验重复3次，结果表示为平均数±标准差，图表采用Sigmaplot 12.5绘制，数据采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。

2 结果分析与讨论

2.1 不同添加量的乳化增稠剂对花生乳稳定性的影响

2.1.1 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳稳定性的影响

2.1.1.1 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳油脂析出率的影响

不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳油脂析出率的影响见图1。与对照组相比，添加不同量瓜尔豆胶的花生乳样品的油脂析出率均显著下降(P<0.01)，原因可能是瓜尔豆胶具有增稠和稳定的作用，可有效地减少花生乳出现脂肪上浮和油脂析出[20]。处理组中，随着瓜尔豆胶添加量的增加，花生乳样品的油脂析出率差异不显著(P>0.05)。当瓜尔豆胶添加量为0.08%时，花生乳样品的油脂析出率为最低，为2.88%。因此可得出在花生乳中添加0.08 %瓜尔豆胶最适合，这与陈仪男等[20]研究结果一致。

图1 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳油脂析出率的影响

2.1.1.2 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳离心沉降率的影响

不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳离心沉降率的影响见图2。添加不同量瓜尔豆胶的花生乳样品离心沉降率均低于对照组(P<0.05)，原因是瓜尔豆胶具有增稠持水和增加稳定性的作用[21]，从而防止花生乳产生分层、沉淀。处理组中，随着瓜尔豆胶添加量的增加，花生乳样品的离心沉降率呈先下降后上升的趋势。当瓜尔豆胶添加量为0.08%时，花生乳样品的离心沉降率是5.43 %，显著低于添加量为0.05%处理组(P>0.05)。当瓜尔豆胶添加量为0.10 %时，花生乳样的离心沉降率显著增加(P<0.05)，可能是因为瓜尔豆胶作为一种增稠剂，具有溶水和稳定的特性，但添加量过多会导致沉淀析出量增加。因此可得出花生乳中添加0.08 %瓜尔豆胶比较合适，这与陈仪男等[20]的研究结果一致。

图2 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳离心沉降率的影响

2.1.1.3 不同添加量的瓜尔豆胶的对花生乳黏度的影响

不同添加量的瓜尔豆胶的对花生乳黏度的影响见图3。所有处理组花生乳样的黏度均高于对照组(P<0.01)，原因是瓜尔豆胶是天然胶中黏度最高、增黏效果最好的胶体，添加到花生乳中可以明显增加花生乳的黏度[22]。处理组中，随着瓜尔豆胶添加量的增加，花生乳样的黏度显著增加(P<0.01)。当瓜尔豆胶添加量为0.05 %时，花生乳样的黏度是0.0022 Pa·s；当瓜尔豆胶添加量为0.08 %时，花生乳的黏度是0.0024 Pa·s；当瓜尔豆胶添加量为0.10 %时，花生乳样的黏度达到0.0032 Pa·s，高于牛奶在20 ℃下的正常黏度范围。因此，0.08%添加量的瓜尔豆胶最为合适。

图3 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳黏度的影响

2.1.1.4 不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳稳定系数的影响

不同添加量的瓜尔豆胶对花生乳稳定系数的影响见图4。如图所示所有处理组花生乳样的稳定系数均高于对照组(P<0.05)，原因可能是瓜尔豆胶具有增稠和稳定的作用，可减少花生乳出现脂肪上浮和油脂析出[23]。处理组中，随着瓜尔豆胶添加量的增加，花生乳样的油脂析出率的差异不显著(P>0.05)，分别为87.37 %、89.17 %、88.5%。

图4 不同添加量的瓜尔豆胶的对花生乳稳定系数的影响

2.1.2 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳稳定性影响的研究

2.1.2.1 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳油脂析出率的影响

不同添加量的亚麻籽胶对花生乳油脂析出率的影响见图5。如图所示除添加量0.3%处理组花生乳样品的油脂析出率与对照组差异不显著(P>0.05)外，其他处理组花生乳样品的油脂析出率均显著低于对照组(P<0.01)，原因可能是亚麻籽胶具有增稠、乳化特性[23]，可减少花生乳出现脂肪上浮和油脂析出，使花生乳中的悬浮颗粒分布均匀。在处理组中，当亚麻籽胶添加量达到0.1%时，花生乳样的油脂析出率最低；当添加量超过0.1%时，随着亚麻籽胶浓度的增加，花生乳的油脂析出率呈上升趋势。因此，可得出花生乳中添加0.1%的亚麻籽胶可有效降低油脂析出率。

图5 不同添加量的亚麻籽胶的对花生乳油脂析出率的影响

2.1.2.2 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳离心沉降率的影响

不同添加量的亚麻籽胶的对花生乳离心沉降率的影响见图6。如图所示，所有处理组花生乳样品的离心沉降率均显著低于对照组(P<0.05)，尤其是当添加量为0.1%时花生乳样品的离心沉降率为5.42%，与对照组差异极显著(P<0.01)，原因是亚麻籽胶具有增稠和稳定的作用[24]，可做悬浮稳定剂使花生乳中颗粒较长时间的均匀悬浮。当添加量超过0.1%时，花生乳样的离心沉降率变化不显著(P>0.05)。因此，在花生乳中添加0.1%的亚麻籽胶可有效地降低其离心沉降率。

图6 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳离心沉降率的影响

2.1.2.3 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳黏度的影响

不同添加量的亚麻籽胶的对花生乳黏度的影响见图7。如图所示，与对照组相比，所有处理组花生乳样品的黏度显著增高(P<0.01)，原因是亚麻籽胶具有较高的黏度和结合水的能力[25,26]，会使花生乳黏度很明显增大。当亚麻籽胶添加量为0.1%时，花生乳的黏度为3.57 Pa·s；当亚麻籽胶添加量为0.15%时，花生乳样的黏度最高(P<0.01)，但已经超出牛奶在20 ℃下的正常黏度范围。因此，在花生乳中添加0.1%的亚麻籽胶黏度最适宜。

图7 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳黏度的影响

2.1.2.4 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳稳定系数的影响

不同添加量的亚麻籽胶对花生乳稳定系数的影响见图8。如图所示，与对照组相比，所有处理组花生乳样品的稳定系数均显著增高(P>0.05)。当亚麻籽胶添加量在0.05%～0.1%时，花生乳样品的稳定系数显著增加，添加量为0.1%时花生乳样品的稳定系数最高，为93.40%；当亚麻籽胶添加量≥0.15%时，花生乳样的稳定系数变化不显著(P>0.05)。因此，当亚麻籽胶添加量为0.1%时花生乳稳定性较好。

图8 不同添加量的亚麻籽胶对花生乳稳定系数的影响

2.1.3 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定性的研究

2.1.3.1 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳油脂析出率的影响

不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳油脂析出率的影响见图9。由图可见，所有处理组花生乳样的油脂析出率均显著低于对照组(P<0.01)，原因是蔗糖脂肪酸酯是一种良好的乳化剂，具有乳化、分散、增溶、稳定的作用，其水溶液具有黏性和湿润性，可很好的防止油水分离，减少花生乳出现脂肪上浮和油脂析出[27]。在处理组中，当蔗糖脂肪酸酯添加量为0.05%时，花生乳样的油脂析出率是2.67%，与添加量为0.05%的处理组花生乳样的油脂析出率差异不显著(P>0.05)；当添加量为0.1%时，花生乳样的油脂析出率显著降低(P<0.05)；当添加量为0.15%时，花生乳样的油脂析出率开始增加。因此，可得出花生乳中添加0.1%蔗糖脂肪酸酯可有效降低油脂析出。

图9 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳油脂析出率的影响

2.1.3.2 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳离心沉降率的影响

不同添加量的蔗糖脂肪酸酯的对花生乳离心沉降率的影响见图10。由图可见，与对照组相比，添加不同量蔗糖脂肪酸酯的花生乳离心沉降率均显著降低(P<0.01)。处理组中，随着蔗糖脂肪酸酯添加量的增加，花生乳样的离心沉降率呈下降趋势，但差异不显著(P>0.05)。

图10 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳离心沉降率的影响

2.1.3.3 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳黏度的影响

不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳黏度的影响见图11。由图可见，所有处理组花生乳样的黏度均显著低于对照组(P<0.01)。处理组中，随着蔗糖脂肪酸酯添加量的增加，花生乳样的黏度呈下降趋势；当蔗糖脂肪酸酯添加量为0.1%时，花生乳样的黏度为1.13 Pa·s，显著低于0.01%和0.05%处理组(P<0.01)。当蔗糖脂肪酸酯添加量为0.15%时，虽然花生乳样的黏度有所降低，但与0.1%处理组差异不显著(P>0.05)。

图11 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳黏度的影响

2.1.3.4 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定系数的影响

不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定系数的影响见图12。由图可见，与对照组相比，所有处理组花生乳样品的稳定系数均显著增高(P<0.01)。处理组中，随着蔗糖脂肪酸酯添加量的增加，花生乳样的稳定系数变化不显著(P>0.05)，以添加量为0.1%处理组花生乳样的稳定系数稍高。

图12 不同添加量的蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定系数的影响

2.2 三种乳化增稠剂协同对花生乳稳定性影响的研究

正交试验结果及直观分析见表2和表3。由表2分析可得，针对花生乳的稳定系数指标而言，亚麻籽胶是影响花生乳稳定效果的主要因素，其次为蔗糖脂肪酸酯，瓜尔豆胶影响最小。通过极差分析得出三种乳化增稠剂的适宜配比为A2B1C2，即瓜尔豆胶为0.08%、亚麻籽胶为0.1%、蔗糖脂肪酸酯为0.1%。

表2 正交实验直观分析表(稳定系数)

表3 正交实验直观分析表(油脂析出率)

由表3分析可得，针对花生乳的油脂析出率指标而言，蔗糖脂肪酸酯是影响花生乳稳定效果的主要因素，其次是瓜尔豆胶，亚麻籽胶影响最小。通过极差分析得出三种乳化增稠剂的适宜配比为A2B1C2，即瓜尔豆胶为0.08%、亚麻籽胶为0.1%、蔗糖脂肪酸酯为0.1%。

综上所述，通过添加不同比例的乳化增稠剂，分析稳定系数和油脂析出率的正交试验结果得出三种乳化增稠剂复配的花生乳稳定剂适宜配比为瓜尔豆胶为0.08%、亚麻籽胶为0.1%、蔗糖脂肪酸酯为0.1%。

3 结论

首先，通过单因素试验研究了不同添加量的瓜尔豆胶、亚麻籽胶、蔗糖脂肪酸酯对花生乳稳定的影响，以不添加稳定剂的花生乳为对照组，确定了瓜尔豆胶、亚麻籽胶和蔗糖脂肪酸酯三种乳化增稠剂的适宜添加量分别为：0.08%、0.1%和0.1%。然后，以油脂析出率、稳定系数为测试指标，进行了L9(33)正交试验，得出花生乳稳定剂复配比例为：瓜尔豆胶0.08%、亚麻籽胶0.1%、蔗糖脂肪酸酯0.1%。采用瓜尔豆胶、亚麻籽胶和蔗糖脂肪酸酯三种乳化增稠剂复配的稳定剂加工的花生乳稳定系数为97.32%，油脂析出率为2.0%。该研究优化出了花生乳复配稳定剂，添加后使花生乳质地均一稳定，对产业化生产花生乳及其相关饮品均有一定的指导意义。