小米饮料稳定性的研究

张桂芳，陈羽红，郭希娟，王有光，张东杰，*（.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆6339；.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆6339）

小米饮料稳定性的研究

张桂芳1，陈羽红2，郭希娟2，王有光2，张东杰2，*
（1.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆163319；2.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319）

试验以小米饮料的离心沉淀率为评定指标，考察了小米饮料调配时加入的稳定剂对饮料稳定性的影响。选取5种不同的稳定剂，包括瓜尔豆胶、阿拉伯胶、单硬脂酸甘油酯、结冷胶以及蔗糖酯，分别进行单因素试验。通过对添加稳定剂后的小米饮料进行感官评定以及测定离心沉淀率，从中筛选出三种效果较好的稳定剂，分别是瓜尔豆胶、阿拉伯胶和结冷胶，然后进行正交试验，从而提高饮料的稳定性。结果表明，在添加0.35%瓜尔豆胶、0.60%阿拉伯胶和0.30%结冷胶时，小米饮料的稳定性达到最好，常温下放置两周无分层现象。

小米饮料；稳定剂；稳定性；离心沉淀率

作为我国北方主要杂粮之一的小米，富含大量的营养素且维生素B1的含量居于粮食之首，蛋白质含量平均高于其余谷物，且氨基酸比例适宜[1]。增强脑细胞功能的谷氨酸和能消除机体疲劳的天门冬氨酸含量也非常丰富。小米中的营养物质均易被人体吸收，消化率高达90%[2]。医术曾记载“小米具有滋养肾气、健脾胃、清虚热的功效”[3]。小米饮料保存了小米原有的营养成分且具有特殊的香气，小米经过糊化、酶解之后，淀粉被分解成小分子并且浆液黏度会下降，但那些不能完全被分解的大分子物质，放置一定时间后会出现分层和沉淀现象[4-6]。

本试验主要研究5种不同稳定剂对小米饮料稳定性的影响，通过单因素试验选取3种效果相对较好的稳定剂，通过正交试验选出复合稳定剂。目的在于解决小米饮料的分层沉淀问题，为小米饮料的开发提供理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

小米：黑龙江省大庆市市售，金黄色且颗粒小，无霉变无虫蛀。

稳定剂：瓜尔豆胶，结冷胶，单硬脂酸甘油酯，阿拉伯胶，蔗糖脂肪酸酯，以上均为食品级，且均符合相应国家标准的要求；试验用水：去离子水；耐高温α-淀粉酶（20 000 U/mL）：上海金穗生物科技有限公司。

1.2仪器与设备

FA1604N型电子天平：上海精密科学仪器有限公司；XMTD-6000型水浴锅：北京市长风仪器仪表公司；TD4A型离心机：长沙英泰仪器有限公司；DJ13BC03SG型豆浆机：九阳有限公司。

1.3方法

1.3.1工艺流程

小米→筛选→清洗→浸泡→打浆→粗滤→糊化→酶解→离心→小米汁→调配→精滤→灭菌→灌装[7-8]

1.3.2小米饮料的制备

称取200 g优质小米，除去原料中砂石等其他杂质，清洗后用温水浸泡15 min。取出小米后沥干，放入豆浆机中，加入2 000 mL水用豆浆机进行磨浆。将得到的浆液用100目滤布进行粗滤，然后放入恒温水浴锅中进行糊化，60℃，30 min。糊化后加入耐高温α-淀粉酶0.2 g，85℃酶解40 min。酶解结束后将浆液从水浴锅中取出，将其放入离心机中，3 000 r/min，离心20 min。最后得到上层清液备用[9-10]。

将所得的小米浆液先加入一定量的白砂糖，然后加入一定量的稳定剂，混合均匀。将混合后的料液趁热进行灌装、密封，然后将小米饮料立即进行高温杀菌处理（灭菌温度：110℃，灭菌时间：10 min）。

1.3.3单一稳定剂对小米饮料稳定性的影响

稳定剂可以提高饮料的稳定性，保持良好的外观[11]。按照1.3.2的制备方法制得的小米浆液中分别加入0.05%、0.15%、0.25%、0.35%、0.45%瓜尔豆胶，0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%阿拉伯胶，0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%结冷胶，0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%蔗糖脂肪酸酯，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.50%单硬脂酸甘油酯。根据1.4.2的方法测定其离心沉淀率，选取3个离心沉淀率小的稳定剂进行下一步正交试验。

1.3.4稳定剂配比对小米饮料稳定性的影响

单一的稳定剂虽然可以保持饮料的稳定性，但是无法完全满足人们对于饮料的外观色泽、口感和澄清度等方面的要求，复配就显得特别重要[11-12]。因此选择

1.3.3中效果最好的稳定剂进行三因素三水平正交试验，测定各种处理组合饮料的沉淀率和分层情况，从而确定稳定剂的最佳配比。

1.4稳定性的评价方法

1.4.1静置稳定性

将调配好经过灭菌后的小米饮料瓶装，每瓶100 mL。放置一周之后观察其分层情况，以下层高度为指标。

1.4.2离心稳定性

在离心桶中加入调配后小米饮料200 mL，在3 000 r/min的离心速下离心10 min，测定其沉淀率，离心沉淀率越小则说明饮料稳定性越好，其中加入的稳定剂效果越好。离心沉淀率的计算方式为：

2　结果与分析

2.1单一稳定剂对小米饮料稳定性的影响

食品稳定剂以水溶性高分子居多，溶于水后导致体系黏度增加，分散相不易发生聚集和凝聚，从而使分散体系达到稳定状态[13]。稳定剂的分子结构不同，即使在理化参数相同、同一浓度条件下，黏度也可能存在差别[14]。由于小米饮料存在分层、沉淀现象，所以向其中添加适量的稳定剂来保持饮料的稳定性。

2.1.1瓜尔豆胶不同添加量的处理

瓜尔豆胶是目前国际上最为便宜而又普遍的亲水胶体之一。主要成分是分子量为5万～80万的配糖键结合的半乳甘露聚糖[15]。白色至淡黄褐色粉末。能分散在热或冷水中形成黏稠液。1%水溶液黏度约为4 Pa·s～5Pa·s，为天然胶中黏度最高者[16]。图1为添加不同量的瓜尔豆胶之后小米饮料的离心沉淀率。当瓜尔豆胶的添加量达到0.35%时小米饮料的离心沉淀率最小，继续添加则沉淀率有所上升。添饮料黏稠度适中，呈淡黄色，静置1周后无分层现象和沉淀。

图1　瓜尔豆胶不同添加量的处理结果Fig.1　Treatment results of differentamountofguar gum

由图1可知，瓜尔豆胶的添加量为0.35%时，得到小米饮料离心沉淀率最小值6.11%，说明此时小米饮料最稳定。所以选择稳定剂的添加量为0.25%、0.35%、0.45%，将这3个值作为稳定剂配比正交试验中A因素（瓜尔豆胶的添加量）的3个水平。

2.1.2阿拉伯胶不同添加量的处理

阿拉伯胶是一种安全无害的增稠剂，并在空气中自然凝固而成的树胶[17]。为淡黄色块状或白色粉末，是分子量为22万～30万的高分子电解质，加水则缓慢地溶解成浓稠无味的黏稠剂，经过一段时间则黏度下降。营养学上，阿拉伯胶基本不产生热量，是良好的水溶性膳食纤维，被应用于保健品糖果及饮料[18]。图2为添加不同量的阿拉伯胶之后小米饮料的离心沉淀率。当阿拉伯胶的添加量达到0.60%时小米饮料的离心沉淀率最小。添加阿拉伯胶后，小米饮料稍显黏稠，呈暗黄色，静置1周后无分层现象和沉淀。

图2　阿拉伯胶不同添加量的处理结果Fig.2　Treatment results of different amount ofarabian gum

由图2可知，阿拉伯胶的添加量为0.60%时，得到小米饮料离心沉淀率最小值6.52%，说明此时小米饮料最稳定。所以选择稳定剂的添加量为0.40%、0.60%、0.80%，将这3个值作为稳定剂配比正交试验中B因素（阿拉伯胶的添加量）的3个水平。

2.1.3结冷胶不同添加量的处理

结冷胶是一种高分子线性多糖。它使用方便，虽不溶于冷水，但略加搅拌即分散于水中[19]。加热即溶解成透明的溶液，冷却后，形成透明且坚实的凝胶。因为结冷胶优越的凝胶性能，所以已逐步取代琼脂、卡拉胶的使用，广泛应用于食品中[20]。图3为添加不同量的结冷胶之后小米饮料的离心沉淀率。当结冷胶的添加量达到0.25%时小米饮料的离心沉淀率最小。添加结冷胶后，小米饮料黏稠度适中，呈淡黄色，静置1周后无分层现象和沉淀。

图3　结冷胶不同添加量的处理结果Fig.3　Treatmentresults ofdifferentamount of gellan gum

由图3可知，结冷胶的添加量为0.25%时，得到小米饮料离心沉淀率最小值6.43%，说明此时小米饮料最稳定。所以选择稳定剂添加量为0.20%、0.25%、0.30%，将这3个值最为稳定剂配比正交试验中C因素（结冷胶的添加量）的3个水平。

2.1.4蔗糖酯不同添加量的处理

蔗糖酯一种非离子表面活性剂，由蔗糖和脂肪酸经酯化反应生成的单质或混合物。具有表面活性，能降低表面张力，同时有良好的乳化、分散增溶、润滑、渗透、起泡、黏度调节、防止老化、抗菌等性能[21]。高品质的脂肪酸蔗糖酯无臭无味无毒，是一种良好的食品乳化剂。图4为添加不同量的蔗糖酯之后小米饮料的离心沉淀率。当蔗糖酯的添加量达到0.12%时小米饮料的离心沉淀率最小。添加蔗糖酯后，小米饮料黏稠度适中，呈淡黄色，静置一周后无分层现象和沉淀。

图4　蔗糖酯不同添加量的处理结果Fig.4　Treatment results ofdifferentamountof sucrose ester

2.1.5单硬脂酸甘油酯不同添加量的处理

单硬脂酸甘油酯是食物的乳化剂和添加剂，是一种非离子型的表面活性剂。为白色蜡状薄片或珠粒固体，不溶于水，与热水经强烈振荡混合可分散于水中，为油包水型乳化剂。加入含脂的蛋白饮料中，可提高稳定性，防止油脂上浮，蛋白质下沉。图5为添加不同量的单硬脂酸甘油酯之后小米饮料的离心沉淀率。当单硬脂酸甘油酯的添加量达到0.30%时小米饮料的离心沉淀率最小。添加单硬脂酸甘油酯后，小米饮料黏稠度较低，口感欠佳，静置一周后有少量沉淀。

图5　单硬脂酸甘油酯不同添加量的处理结果Fig.5　Treatmentresults ofdifferentamountof guar gum

以小米饮料的离心沉淀率为评测指标，对上述5种食品稳定剂添加后小米饮料的稳定性进行比较。通过对比图1～图5，选取对小米饮料稳定性相对较好的3种稳定剂进行正交试验，采用L9（34）正交表以瓜尔豆胶、阿拉伯胶和结冷胶作为3种考察因素。

表1　正交试验因素水平编码表Table 1　Orthogonaltestfactor levelcode table

2.2最佳稳定剂配比的确定

稳定剂添加量配比正交试验结果如表2所示。

表2　稳定剂添加量配比正交试验结果Table 2　Results of orthogonaltest for the proportion ofstabilizer

采用极差分析法对表2进行分析。由极差可知，各因素对小米饮料稳定性的影响程度为瓜尔豆胶＞结冷胶＞阿拉伯胶。即对小米饮料稳定性影响最大的为瓜尔豆胶的用量，其次为结冷胶的用量，而阿拉伯胶对小米饮料稳定性的影响最小。根据离心沉淀率可知，第五组的离心沉淀率最小为5.85%，由此直接得到试验最佳值，为瓜尔豆胶0.35%、阿拉伯胶0.60%、结冷胶0.30%。再通过对各因素的水平试验结果总和值进行比较，取其中最小值所在的水平，即可得到最佳理论值也为瓜尔豆胶0.35%、阿拉伯胶0.60%、结冷胶0.30%。所以最终选择最佳稳定剂配比为瓜尔豆胶0.35%，阿拉伯胶0.60%，结冷胶0.30%，沉淀率为5.85%。

3　结论

在小米饮料制作的工艺过程中，其稳定性是衡量饮料质量的重要指标之一。同样，饮料的稳定性也是影响产品在销售期间稳定性的关键因素之一。本试验解决了小米饮料的分层和沉淀问题，对小米饮料的生产工艺和产品的稳定性具有一定的指导意义。通过正交试验最终确定了稳定剂的最佳配比方案为：瓜尔豆胶0.35%，阿拉伯胶0.60%，结冷胶0.30%。按照以上比例进行添加可以有效的降低小米饮料的沉淀率为5.85%，比单一稳定剂的沉淀率低。并且小米饮料的口感和黏稠度均较好。室温下放置2周后，小米饮料无分层现象和沉淀。

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Study on Stability of Millet Beverage

ZHANG Gui-fang1，CHEN Yu-hong2，GUO Xi-juan2，WANG You-guang2，ZHANG Dong-jie2，*
（1.National Coarse Cereals Engineering Research Center，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）

With millet beverage centri fugalsedi mentation rate as evaluation indexes，the test mainly examines the milletbeverage when allocating of stabilizer was added into the effecton the stability of the beverage.Select five different stabilizers，including guar gum，gum Arabic，glycerol monostearate，gellan gum and sucrose ester，single factor experiments，respectively.By adding the stabilizer for milletb everage after the sensory evaluation and determined the centri fugalsedi mentation rate，the sifting three stabilizer with better effect，guar gum，gellan gum and gum Arabic，then orthogonal experiments，in order to improve the stability ofthe millet beverage.The final results show that adding 0.35%guar gum，gellan gum Arabic gum and 0.30%0.60%，millet beverage the beststa bility.Room temperature placed two weeks with out stratification.

milletb everage；stabilizer；stability；centri fugalsedi mentation rate

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.003

黑龙江省农垦总局技术开发项目（HNK13KF-05）；大庆市指导性科技计划项目（szdfy-2015-51）；黑龙江八一农垦大学校内培育课题（XZR2014-18）

张桂芳（1980—），女（汉），助理研究员，博士研究生，研究方向：农产品加工。

张东杰，男，教授，博士研究生导师，研究方向：食品安全及农产品加工与贮藏。

2016-01-03