燕麦固态酶解饮料的稳定性研究

王少君，马挺军*

1.北京朔方科技发展股份有限公司（北京 102212）；2.北京农学院食品科学与工程学院（北京 102206）

燕麦是禾谷类中营养价值最高的作物之一，其健康功能因子应当首推燕麦膳食纤维，含量在16%左右，特别是可溶性膳食纤维（β-葡聚糖）约占1/3，含量在3.0%～6.4%之间[1-2]。此外，燕麦中还含有亚油酸、皂苷、生物碱等生物活性成分，在降低血压、降低胆固醇、防治大肠癌、防治心脏疾病方面具有世界公认的医疗价值和保健作用[3-4]。

燕麦饮料在内容上具备独特的营养功能特性，在形式上具有饮料方便、快捷的特点，是解决现代快节奏生活中城市居民膳食营养失衡的方式之一，蕴藏着巨大的潜力和商机[5-6]。以燕麦为主要原料制备燕麦饮料一直存在较大技术难度，主要是因为燕麦中的淀粉易于与β-葡聚糖形成黏度很大的胶体，甚至是形成凝胶，这是制约液态燕麦饮料产业化的瓶颈[7-8]。为解决这一问题，现有技术主要是将燕麦加工成液态糊状，利用淀粉酶水解燕麦中的淀粉，将其分解成糊精、葡萄糖等物质，使得制备饮料时就不会出现黏度大，甚至是凝胶的问题[9-10]。如20世纪90年代瑞典Oatly公司开发的深受消费者喜欢并一直销售至今的燕麦饮料产品就是该技术的产物。不过，该液态酶解技术路线普遍因燕麦预处理工序繁琐复杂，质量控制较难而很难在国内饮料企业内大规模推广。利用淀粉酶在挤压膨化产品中的应用及挤压膨化技术在变性淀粉的生产中的应用研究，开发一种利用连续式的固态预酶解工艺加工成的燕麦粉，能很好地解决传统液态酶解法生产燕麦饮料的难题[11-12]。试验以该燕麦粉为原料加工饮料，考察不同稳定剂对燕麦固态酶解饮料的影响，得到口感细腻醇厚、麦香味浓郁独特、稳定性好的饮料产品，从而推动该生产工艺在国内饮料企业的推广应用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酶解燕麦粉（北京朔方科技发展股份有限公司）；中温α-淀粉酶[Ban480，诺维信（中国）生物技术有限公司]；白砂糖（广西东亚扶南精糖有限公司）；食用盐（中国盐业总公司）；维生素E[混合生育酚，嘉吉亚太食品系统（北京）有限公司]；微晶纤维素（上海欣融实业发展有限公司）；结冷胶[阿泽雷斯国际贸易（上海）有限公司]；黄原胶（山东淄博中轩生化有限公司）；羧甲基纤维素钠[威怡化工（苏州）有限公司]；蔗糖脂肪酸酯（日本三菱化学）。

1.2 仪器与设备

DS32-Ⅱ挤压机、BFJ拌粉机（山东赛信膨化机械有限公司）；SF-300粉碎机（上海船兵制药有限公司）；YXD101-1-1烤箱（电烤炉，上海早苗食品有限公司）；RT-25超微粉碎机（北京燕山正德机械设备有限公司）；BT125D电子天平、BSA3202S电子秤（北京赛多利斯科学仪器有限公司）；HH-S数显恒温水浴锅（常州翔天试验仪器厂）；LVDVS黏度仪（BROOKFIELD）；JYL-C020E料理机（九阳股份有限公司）；DT5-2离心机（上海京工实业有限公司）；DHP-600恒温培养箱（常州梅香仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

调配→均质→灌装→灭菌→冷却→成品

1.3.2 工艺要点

将各种原辅料按照配方设计要求进行称量，加入常温净化水，使用搅拌机溶解，定容后使用高速剪切机，按10 000 r/min、3 min进行均质，灌入3片罐中，使用封罐机进行封罐，放入立式压力蒸汽灭菌锅进行

121 ℃/10 min灭菌，摇匀并冷却，制成成品。

1.3.3 饮料黏度检测方法

采用BROOKFIELD黏度仪（配S00转子）对饮料进行黏度检测，试验平行测定3次，结果取平均值。

1.3.4 饮料稳定性评价方法[13]

燕麦饮料以静置分层现象表现出其不稳定性，因而以静置分层率来评价饮料的稳定性。

取10 mL调配好的样品于平底试管中，灭菌后常温静置48 h，量取上层析水层高度（Lw）与饮料总高度（Ls），静置分层率按式（1）计算。其值越大说明产品稳定性越差。试验平行测定3个试管，结果取平均值。

1.3.5 稳定剂筛选方法[14-16]

称取8.0%燕麦粉、4.0%白砂糖、0.1%食用盐及0.06%维生素E，加入部分常温水，使用搅拌机将其溶解，备用。分别称取一定量的微晶纤维素（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、结冷胶（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%）、黄原胶（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、羧甲基纤维素钠（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）和蔗糖脂肪酸酯（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）5种乳化稳定剂，加入80 ℃以上的热水，使用料理机将其溶解，备用。将两者混合均匀，制备得到燕麦饮料。以黏度检测值和静置分层率为指标，考察不同乳化稳定剂的添加量对饮料黏度和稳定性的影响，每个样品平行测定3次重复，结果以平均值表示。

1.3.6 稳定剂复配正交试验设计

以静置分层率为指标，通过单因素试验，分别选取对燕麦饮料稳定性效果较好的3种乳化稳定剂及其对应的3个较优水平添加量进行四因素三水平L9(34)正交试验，确定最佳稳定性的最优复合稳定剂配方，每个样品进行3次重复，结果以平均值表示。表1为试验因子编码表。

表1 稳定剂添加过程中影响稳定性的因素及水平表

2 结果与讨论

2.1 稳定剂筛选试验结果分析

2.1.1 微晶纤维素对燕麦饮料黏度和稳定性的影响

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%微晶纤维素添加量对燕麦饮料黏度和稳定性的影响。

从图1中可以看出，微晶纤维素对饮料黏度影响并不显著，随着微晶纤维素添加量增加，饮料黏度缓慢增高。从图2中可以看出，微晶纤维素对饮料的静置分层率结果影响较大，微晶纤维素添加量0.12%以上时，静置分层率明显较低，说明微晶纤维素添加量0.12%以上时对提高燕麦饮料的稳定性有明显益处。

图1 微晶纤维素对燕麦饮料黏度的影响

图2 微晶纤维素对燕麦饮料静置分层率的影响

2.1.2 结冷胶对燕麦饮料黏度和稳定性的影响

考察0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%结冷胶添加量对燕麦饮料黏度和稳定性的影响。

从图3中可以看出，结冷胶对饮料黏度影响显著，随着结冷胶添加量增加，饮料黏度明显增高，尤其在结冷胶添加量0.03%以上时。从图4中可以看出，结冷胶对饮料的静置分层率影响并不大，尤其是结冷胶添加量0.03%以上时，对静置分层率几乎没有影响，说明结冷胶添加量不宜超过0.03%。

图3 结冷胶对燕麦饮料黏度的影响

图4 结冷胶对燕麦饮料静置分层率的影响

2.1.3 黄原胶对燕麦饮料黏度和稳定性的影响

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%黄原胶添加量对燕麦饮料黏度和稳定性的影响。

从图5中可以看出，黄原胶对饮料的黏度影响显著，随着黄原胶添加量的增加，饮料的黏度明显增高。从图6中可以看出，黄原胶对饮料的静置分层率影响不大，静置分层率均在15%以上。

图5 黄原胶对燕麦饮料黏度的影响

图6 黄原胶对燕麦饮料静置分层率的影响

2.1.4 羧甲基纤维素钠对燕麦饮料黏度和稳定性的影响

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%羧甲基纤维素钠添加量对燕麦饮料黏度和稳定性的影响。

从图7中可以看出，羧甲基纤维素钠对饮料黏度影响较显著，随着羧甲基纤维素钠添加量增加，饮料黏度逐渐增高。从图8中可以看出，羧甲基纤维素钠对饮料的静置分层率影响不大，静置分层率均在25%以上。

图7 羧甲基纤维素钠对燕麦饮料黏度的影响

图8 羧甲基纤维素钠对燕麦饮料静置分层率的影响

2.1.5 蔗糖脂肪酸酯对燕麦饮料黏度和稳定性的影响

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%蔗糖脂肪酸酯添加量对燕麦饮料黏度和稳定性的影响。

从图9和图10可以看出，蔗糖脂肪酸酯对饮料黏度几乎没有影响，而且对饮料的静置分层率影响也不大，但静置分层率整体都在20%以下。

图9 蔗糖脂肪酸酯对燕麦饮料黏度的影响

图10 蔗糖脂肪酸酯对燕麦饮料静置分层率的影响

综上所述，在不明显增加饮料黏度的前提下，0.12%以上的微晶纤维素、0.03%以下的结冷胶及0.08%左右的蔗糖脂肪酸酯对燕麦饮料的稳定性有良好作用。

2.2 稳定剂复配正交试验结果与分析

在单因素试验基础上，采用正交试验设计研究微晶纤维素、结冷胶、蔗糖脂肪酸酯对燕麦饮料稳定性的影响，正交试验结果如表2所示。

表2 以静置分层率为评定标准的正交试验表L9(34)

从R值可以看出：以静置分层率为试验指标进行判定时，各因素对静置分层率的影响主次顺序为B＞A＞C，即结冷胶添加量对燕麦饮料的静置分层率影响最大；其次为微晶纤维素添加量，蔗糖脂肪酸酯添加量对稳定效果的影响最小。通过方差分析，误差Re=0.633＞RC=0.267，所以C因素的影响不可靠，即蔗糖脂肪酸酯添加量对静置分层率的影响不可靠。其中，正交试验的复合添加剂配方A2B2C3的静置分层率为0，理论最优水平为A2B2C2，结合成本考虑，稳定剂复配最佳配方为A2B2C1，即微晶纤维素添加量0.16%、结冷胶添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%。复配稳定剂的静置分层率明显低于单一稳定剂静置分层率，最低可以到0，可能由于混合乳化稳定剂有协同增效作用，有助于形成良好的表面膜而使得制成的饮料具有较好的悬浮稳定性。

3 结论

燕麦经水解制成的饮料往往稳定性较差，主要体现在静置分层上。一方面，由于燕麦水解后，其黏度大幅降低，从而容易发生分层现象；另一方面，燕麦含有大量粗纤维，不容易悬浮，也是导致发生沉淀分层的主要原因。试验主要选择微晶纤维素、结冷胶和蔗糖脂肪酸酯3种稳定剂进行复配，极大改善燕麦饮料的稳定性，其复配稳定剂配方为微晶纤维素添加量0.16%、结冷胶添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%，按此配方可极大改善产品稳定性，为燕麦饮料的商业化生产提供坚实基础。