功能留胚米乳饮料配方优化及其稳定性研究

刘日斌，蔡 涵，唐俪芷，夏 颉，黄洁璇，张林尚，朱建华，邹秀容

（1.韶关学院英东食品学院，广东韶关 512005；2.广东省粤北食药资源利用与保护重点实验室，广东广州 510095；3.河南工业大学，粮油食品学院，河南郑州 450001）

留胚米，又称胚芽米，是指稻谷通过特殊的碾磨设备和技术去除糠粉层，保留相对完整的糊粉层、珠心层和胚芽的大米，并要求留胚率大于80%以上或胚芽的质量占比大于2%[1]。胚芽是稻米的重要组成部分，其富含脂肪、蛋白质、B 族维生素和矿物质等营养成分[2]。有研究表明，长期食用留胚米可以达到预防便秘、减少胆固醇、改善机体肠道菌群构成等作用，还具有预防和降低心血管疾病、癌症和2 型糖尿病等慢性病生理机能[3-4]。

菊粉（Inulin），又名菊糖，为白色无定型粉末，是由果糖经β（2→1）键连接而成的线性直链多糖，从天然植物菊芋块茎中提取的果聚糖混合物，是目前发现最好的水溶性膳食纤维之一，属于一种非消化性碳水化合物[5-7]。研究发现，菊粉能改进产品的感官特性，提升产品的味道和口感，被用作益生菌、脂肪替代品、糖替代品和功能性食品的功能成分，以达到改善健康和营养保健作用[8-9]。低聚果糖（Fructo-oligosaccharides，FOS），是一种非还原性糖，被归为益生元，是由1～3 个果糖基通过β（2→1）糖苷键与蔗糖中的果糖基结合生成的功能性低聚糖，也是一种优良的水溶性膳食纤维[10]。低聚果糖可以为益生元，通过诱导肠道菌群发生改变和降低能力摄入来预防和控制肥胖[11-12]；同时，还具有促进双歧杆菌增殖、降血糖、改善血清脂质、增强免疫力等作用[13-14]。

随着我国经济的快速发展，人们对健康饮食越来越重视，五谷杂粮制品重新获得人们的喜爱，如谷物饮料这类新兴饮料近年来备受关注，其中的米乳饮料因其兼具大米和动物乳2 种原料的丰富营养和醇香口感最受消费者欢迎。以留胚米和脱脂奶粉为原料，以菊粉和低聚果糖为甜味剂，通过糊化、酶解、调配和均质等工艺制备功能性留胚米乳饮料。通过单因素试验和正交试验进行工艺优化，并对其稳定性进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

留胚米，广东金友米业有限公司提供；α -淀粉酶、液化酶，河南妙味轩食品有限公司提供；食用碱，连云港碱业有限公司提供；柠檬酸，广州市东红化工厂提供；菊粉，三生蔲生物科技有限公司提供；脱脂乳粉，纽瑞滋食品有限公司提供；黄原胶、明胶（食品级），郑州苍宇化工产品有限公司提供；氢氧化钠，湖南几虹试剂有限公司提供；海藻酸钠，青岛明月海藻集团有限公司提供；卡拉胶，滕州市香凝生物工程有限责任公司提供；三聚磷酸钠，重庆万盛船东化工有限公司提供；盐酸，淮安市贵龙化工有限公司提供；乙酸锌，天津市福晨化学试剂厂；亚铁氰化钾，洛阳市化学试剂厂提供；酚酞，广州化学试剂厂提供；硫酸铜，天津市百世化工有限公司提供；浓硫酸，茂名市雄大化工有限公司提供；95%酒精，东莞市南箭精细化工有限公司提供；次甲基蓝，天津市天新精细化工开发中心提供；甲基橙，天津市大茂化学试剂厂提供。

1.2 仪器与设备

DFT-200 型万能粉碎机，浙江温岭市林大机械有限公司产品；HH-S28S 型恒温水浴锅，金坛市大地自动化仪器厂产品；BS210S 型电子分析天平，北京赛多利斯天平有限公司产品；WYA-80 型手持折光仪，上海光学仪器厂产品；高速分散均质机，常州图宇仪器制造有限公司产品；pH 计，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；低速台式离心机，上海安亭科学仪器厂产品；黏度计，上海越平仪器有限公司产品；电热恒温鼓风干燥机，江苏省金坛市大地自动化仪器厂产品；SH220N 型石磨消解仪，广州海能仪器有限公司产品。

1.3 试验与方法

1.3.1 留胚米浆的制备

将留胚米用高速万能粉碎机粉碎，过60 目筛，准确称取100 g 于1 000 mL 烧杯中，加入一定量的蒸馏水，置于30 ℃水浴锅浸泡2 h。用100 mL 烧杯分批次用均质器以转速13 000 r/min 打浆3 min，合并浆液于70 ℃水浴锅中糊化30 min，边搅拌边糊化。调节糊化液pH 值至6.0，加入0.15%的α -淀粉酶于70 ℃下液化1 h 后，再调整pH 值为4.5 左右，加入0.3%的糖化酶于60 ℃下糖化1 h。将糖化液煮沸2 min 灭酶后，冷却后用2 层200 目尼龙布过滤，得到留胚米浆，备用。

1.3.2 米乳饮料的制备

以留胚米浆为原料，按一定比例加入脱脂乳粉、低聚果糖和菊粉进行调配，在25 MPa 压力下均质1 次，于80 ℃条件下灭菌25 min 后冷却，得到成品。

1.3.3 单因素试验

（1）米水比对米乳饮料感官品质的影响。固定脱脂乳粉的添加量为3.0%，低聚果糖的添加量为1.0%，菊粉的添加量为1.5%。考查米浆米水比分别为1∶6，1∶8，1∶10，1∶12 时对米乳饮料感官品质的影响。

（2）脱脂乳粉添加量对米乳饮料感官品质的影响。固定米水比为1∶10，低聚果糖添加量为1.0%，菊粉的添加量为1.5%。考查脱脂乳粉添加量分别为1.0%，2.0%，3.0%，4.0%时对米乳饮料感官品质的影响。

（3）低聚果糖添加量对对米乳饮料感官品质的影响。固定米水比为1∶10，脱脂乳粉添加量为3.0%，菊粉添加量为1.5%。考查低聚果糖添加量分别为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%时对米乳饮料感官品质的影响。

（4）菊粉添加量对米乳饮料感官品质的影响。固定米水比为1∶10，脱脂乳粉添加量为3.0%，低聚果糖添加量为1.0%。考查菊粉添加量为分别0.5%，1.5%，2.5%，3.5%时对米乳饮料感官品质的影响。

1.3.4 正交试验

根据单因素试验结果，选择米水比（A）、脱脂乳粉添加量（B）、低聚果糖添加量（C）、菊粉添加量（D）4 个变量为因素，以感官评价为检测指标，进行L9（34）正交试验，确定最优工艺参数。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

1.3.5 产品感官品质评价

参照朱蕊芳等人[15]对碎米乳酸发酵饮料的感官评分标准，并进行了适当的调整改进，评定小组根据表2 中的评分标准对留胚米乳饮料组织状态、色泽、香味和口感进行感官评价。

表2 感官评定标准

感官评定标准见表2。

1.3.6 离心沉淀率的测定

取干燥、有刻度的离心管称质量m0，准确加入10 mL 饮料称质量m1，常温下以转速3 000 r/min 离心15 min，倒出上清液，准确称量沉淀物和离心管总质量m2，通过公式（1）计算沉淀率。

1.3.7 黏度的测定

在室温下，用旋转黏度计使用2 号转子，转速为60 r/min，选取2 min 后的数据为测量值直接测定，平行测定3 次，取平均值。

1.3.8 多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法测定[11]。

（1）标准曲线的绘制。准确称取经干燥恒质量的葡萄糖0.100 0 g 于100 mL 烧杯内，加入蒸馏水溶解，并转移至100 mL 容量瓶内，定容、混匀。取10.00 mL 上述配制好的葡萄糖溶液稀释，并定容至50 mL，得到葡萄糖标准溶液。分别取0，0.01，0.30，0.50，0.70，0.90，1.10，1.30 mL 上述葡萄糖标准溶液于10 mL 具塞试管中，再分别加入蒸馏水至各试管溶液体积达2 mL，接着分别加入6%苯酚溶液1.00 mL 于各试管中，混匀充分后迅速加入浓硫酸溶液5.00 mL，轻轻混匀，静置5 min 后置于水浴锅中沸水浴中加热15 min，取出冷却至室温。分别将上述溶液于波长487 nm 处测定其吸光度（以0.00 管为零管作为对照组）。以葡萄糖质量浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

葡萄糖溶液标准质量浓度曲线见图1。

图1 葡萄糖溶液标准质量浓度曲线

由图1 可知，得回归方程Y=15.129X+0.014，R2=0.999，在0～0.13 mg 质量浓度范围内有良好的线性关系。

（2）多糖含量测定。准确量取1.00 mL 样品于1 000 mL 容量瓶中，定容。用移液管量取样品稀释液1 mL，按照以上标准曲线绘制的测定方法进行测定，同时做好空白试验，利用上述葡萄糖标准溶液曲线的回归方程进行计算，测定溶液中多糖含量，然后通过以下公式（2）计算饮料中的多糖含量。

式中：X——测定溶液中的多糖质量浓度，mg/mL；

D——粗糖样品溶液的稀释体积，mL；

W——样品移取体积，mL。

1.3.9 其他理化指标

可溶固形物含量参照GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》中“折光仪法”测定；蛋白质含量参照GB 5009.5—2016 《食品中蛋白质的测定》 中“凯氏定氮法”测定；还原糖含量参照GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》中第一法“直接滴定法”测定。

总糖的测定。首先提取总糖，取1 mL 待测样液，加入浓度为2 mol/L 的盐酸溶液2.5 mL，于60～70 ℃下水浴10 min，取出冷却，加入质量分数为1%的酚酞溶液2～3 滴，用浓度为2 mol/L 氢氧化钠溶液中和至微红，加水定容至刻度，即为测定总糖的样品液。按还原糖测定方法，记下耗用质量分数为0.1%葡萄糖标准液的毫升数。做3 次平行测定，2 次相差不得超过0.5 mL。

1.3.10 微生物指标

菌落总数参照国家标准GB 4789.2—2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》 平板计数法进行测定；大肠杆菌参照GB 4789.3—2016《食品微生物学检验大肠菌群计数》第二法平板计数法进行测定。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 米水比对米乳饮料感官品质的影响

不同米水比对米乳饮料感官品质的影响见图2。

图2 不同米水比对米乳饮料感官品质的影响

由图2 可知，米水比对米乳饮料感官品质有显著的影响。当米水比为1∶8 和1∶10 时米乳饮料口感较好，米浆浓度适中，但在1∶10 的条件下米乳饮料口感最柔和。综合考虑，选择1∶10 的米水比为最佳。

2.1.2 脱脂乳粉添加量米乳饮料感官品质的影响

脱脂乳粉添加量对米乳饮料感官品质的影响见图3。

图3 脱脂乳粉添加量对米乳饮料感官品质的影响

乳粉的适量添加可以起到丰富产品香味的作用，但如果奶粉添加超过一定量，浓郁的奶粉香味容易掩盖原本的米浆香味。由图3 可知，当添加量为2.0%和3.0%时，米浆和奶粉香味协调性较好，感官品质较为相似。综合考虑，确定脱脂乳粉添加量为3.0%。

2.1.3 低聚果糖添加量对米乳饮料感官品质的影响

低聚果糖的添加量对米乳饮料口感品质的影响见图4。

图4 低聚果糖的添加量对米乳饮料口感品质的影响

由图4 可知，随着低聚果糖添加量的增大，米乳饮料的整体甜度会有所增加，当添加量为1.0%时，甜度适中，最受欢迎。当低聚果糖添加量继续增加，容易出现甜腻感，整体感官评分降低。因留胚米经过糖化和酶解工艺，本身有了一定的甜度，同时添加的菊粉也有一定的甜度，因此只需添加量为1.0%的低聚果糖就能够满足该米乳饮料的需要。综合考虑，选择1.0%为低聚果糖最佳添加量。

2.1.4 菊粉添加量米乳饮料感官品质的影响

菊粉添加量对米乳饮料口感品质的影响见图5。

图5 菊粉添加量对米乳饮料口感品质的影响

由图5 可知，菊粉添加量的增加，在一定程度上可以增加米乳饮料的甜度和润滑口感的效果，但随着菊粉的不断增加，产品的流动性有所增加，香味协调性降低，整体的感官品质也随着降低。当菊粉添加量为1.5%时，甜度和香味等感官品质最佳，饮料稳定性也有所提高。综合考虑，选择1.5%的菊粉添加量为最佳。

2.2 正交试验

在单因素试验基础上，选择米水比（A）、脱脂乳粉添加量（B）、低聚果糖添加量（C）、菊粉添加量（D）4 个变量作为考查对象，以感官评价为指标，采用L9（34）设计四因素三水平正交试验进行优化留胚米乳配方。

正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果

由表3 可知，影响米乳感官品质因素的大小为A＞B＞C＞D，留胚米乳饮料的最优方案为A1B2C2D3，即米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%。在最佳条件下进行3 次平行验证试验，得到感官评分为89 分，比正交试验中的评分均要高，因此确定最佳配方为A1B2C2D3，即米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%。

2.3 米乳饮料稳定性的研究

2.3.1 稳定剂的选择

选用的亲水胶体：藻酸丙二醇酯（PGA）、明胶、海藻酸钠、黄原胶、羧甲基纤维素（CMC）、果胶、卡拉胶和三磷酸钠作为稳定剂进行单一试验。稳定剂的添加量为0.1%，在米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的条件下均质，利用感官评价和离心沉淀率分析稳定剂对米乳饮料稳定性的影响。

单一稳定剂对米乳饮料感官品质的影响见表4。

表4 单一稳定剂对米乳饮料感官品质的影响

由表4 可知，在组织状态的评判中，1～3 号的稳定剂均匀性一般，4～8 号的稳定剂均匀性较好，其中7 号卡拉胶的离心沉淀率是最小的，其次是2 号黄原胶，最后是7 号PGA；明胶与海藻酸钠组织状态与口感相似，但离心沉淀率明胶更胜一筹。口感方面，黄原胶口感较稠，但综合离心沉淀率来看，认为可以在复配时少量添加；CMC 和三聚磷酸钠离心沉淀率较高，且口感上一个稍稠一个稍稀，复配效果可能没有其他稳定剂好。综上所述，选取PGA、卡拉胶、明胶和黄原胶作为复配稳定剂，以2 种或者3 种添加进行复配。

2.3.2 稳定剂的复配

由于稳定剂之间会有互相作用，复合添加会导致饮料稳定性发生变化，从单一稳定剂的筛选中，筛选了PGA、卡拉胶、明胶和黄原胶这4 种稳定剂添加量为变量，稳定剂总的添加量为0.1%，在米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的前提下均质，利用感官评定（口感等）和测定分析离心沉淀率分析稳定剂对米乳饮料稳定性的影响。

稳定剂的复配对米乳饮料感官品质的影响见表5。

表5 稳定剂的复配对米乳饮料感官品质的影响

由表5 可知，复配1、4～6 号的离心沉淀率相差不大，都在7.00%左右，3 号的离心沉淀率最好，其次是2 号，相比口感黏稠，认为3 号是比较合适的复配，即卡拉胶和黄原胶按3∶2 的比例进行复配。

2.3.3 稳定剂的复配添加量的确定

从复配试验得出黄原胶与卡拉胶复配的稳定性效果较好，在米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%的前提下均质，设定稳定剂总的添加量为0.05%，0.10%，0.15%，0.20%这4 个变量，利用感官评定（口感等）和测定分析离心沉淀率分析稳定剂对米乳饮料稳定性的影响。

复配稳定剂添加量对米乳饮料感官品质的影响见表6。

表6 复配稳定剂添加量对米乳饮料感官品质的影响

由表6 可知，当稳定剂添加量为0.2%时，米乳饮料的口感较稠，2 号和3 号的离心沉淀率差别不大，2 号口感顺滑，适口性好，故复配总添加量为0.1%时最好，即综合考虑选择0.1%的添加量为复合稳定剂（黄原胶∶卡拉胶=3∶2）最佳添加量。

2.4 产品质量指标

2.4.1 感官指标

色泽：乳白色，均一细腻；香味：有淡淡的米香和奶香味；口感：顺滑饱满，酸甜适中，适口性好；组织状态：呈白色轻度浑浊状，有少量沉淀。

2.4.2 理化指标

通过测定得到米乳饮料：pH 值为5.9，蛋白质含量为0.95%，还原糖含量为3.62%，总糖含量为9.50%，多糖为6.21%，固形物含量为15.00%，黏度为82.67 mPa·s。

2.4.3 理化指标

菌落总数≤100 CFU/mL，大肠菌群≤3 CFU/mL，致病菌未检出。

3 结论

通过单因素试验和正交试验对功能留胚米乳饮料进行配方优化研究，确定了留胚米乳饮料的最佳配方为米水比1∶8，脱脂乳粉添加量3.0%，低聚果糖添加量1.0%，菊粉添加量2.5%，复合稳定剂（0.06%卡拉胶+0.04%黄原胶）添加量0.1%。该功能留胚米乳饮料pH 值为5.9，蛋白质含量为0.95%，还原糖含量为3.62%，总糖含量为9.50%，多糖为6.21%，固形物含量为15.00%，黏度为82.67 mPa·s。饮料呈均一乳白色，顺滑饱满，酸甜适中，有淡淡宜人的米香和奶香味。