火麻蛋白肽复合饮料研制

卫 萍, 游向荣, 张雅媛, 谢小强, 孙 健, 李明娟, 周 葵, 王 颖, 黄承祖

(1.广西农业科学院 农产品加工研究所，南宁 530007； 2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，南宁 530007)

在我国，火麻作为一种典型的医食同源油料作物已有近3 000年的历史[1]。研究证实，火麻籽油具有抗氧化和保健作用，对便秘、高血脂、高血压等疾病有良好的预防作用[2-3]。火麻籽中蛋白质含量高达20%～30%[4]。火麻蛋白主要由球蛋白和白蛋白组成，二者均易被人体消化吸收，火麻蛋白还是一种全价蛋白，其中精氨酸、谷氨酸和含硫氨基酸含量尤为丰富[5]。丛涛等[6]研究火麻仁蛋白粉对生长期大鼠营养生理功能发现，火麻蛋白是一种优质的植物蛋白资源。近年来研究发现，蛋白质经消化道酶促水解后，主要以低肽的形式被吸收，比完全游离氨基酸更易、更快通过小肠黏膜被机体吸收利用[7]。此外，蛋白质在酶催化下有控制地酶解得到肽混合溶液，其溶解性、热稳定性等大幅改善。目前，国内外关于火麻蛋白肽的研究报道主要集中在火麻蛋白肽的酶解制备和抗氧化活性等方面[8-15]。火麻蛋白深加工产品主要为火麻蛋白饮料[16-17]，而关于火麻蛋白肽饮料的开发方面还未见报道。

本研究主要采用碱性蛋白酶和中性蛋白酶分步酶解火麻蛋白，制备富含营养且易消化吸收的火麻蛋白肽液，通过与苹果汁、蔗糖、纯净水等调配，进一步考察稳定剂对复合饮料稳定性的影响，制备兼具口感和稳定性的火麻蛋白肽复合饮料，以期为火麻蛋白肽产品开发提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

火麻仁，购自广西巴马瑶族自治县，用万能粉碎机粉碎过60目筛后脱脂备用。碱性蛋白酶、中性蛋白酶、氢氧化钠、柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、黄原胶、耐酸型羧甲基纤维素钠(CMC)、高酯果胶、六偏磷酸钠均为食品级。

1.1.2 仪器与设备

JY6002电子天平，上海良平仪器仪表有限公司；L550低速大量离心机，湖南湘仪实验仪器开发有限公司；PHS-25型实验室pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；RRH-100万能高速粉碎机，欧凯莱芙(香港)实业有限公司；HH-6数显恒温水浴锅，金坛市杰瑞尔电器有限公司；JM-L50胶体磨，郑州玉祥食品机械有限公司；LGJ-18冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司；NDJ-8S黏度计，上海精密仪器仪表有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 火麻蛋白肽制备

脱脂火麻仁粉与水按质量体积比1∶9过胶体磨，然后加入0.1 mol/L氢氧化钠进行碱提，提取温度60℃，提取pH 10，提取时间1 h，提取结束后用酸调pH 4.5进行沉降，沉降后的蛋白反复水洗至中性后进行真空冷冻干燥，得火麻蛋白。取一定量火麻蛋白按质量体积比1∶10加入去离子水，然后加入8 000 U/g碱性蛋白酶(以火麻蛋白干重计，下同)，于pH 10、温度50℃条件下酶解4 h，在95℃水浴灭酶5 min，冷却至45℃，再加入8 000 U/g中性蛋白酶于pH 7条件下酶解4 h，灭酶，冷却，放置-4℃冰箱待用。

1.2.2 苹果汁制备

苹果削皮后加入D-异抗坏血酸钠护色剂直接榨汁，并将其放置-4℃冰箱冷藏待用。

1.2.3 火麻蛋白肽饮料生产工艺流程

火麻蛋白肽液、苹果汁→加水、蔗糖、稳定剂等调配→均质→灌装→杀菌(80℃，20 min)→冷却→成品

1.2.4 基础配方的正交试验优化

通过前期大量试验，确定在纯净水70%,火麻蛋白肽液-苹果汁30%(以D-异抗坏血酸钠护色)条件下，以火麻蛋白肽液与苹果汁体积比(A)、蔗糖添加量(B)、D-异抗坏血酸钠添加量(C)为影响火麻蛋白肽复合饮料品质的主要因素，感观评分为考察指标，采用L9(34)进行基础配方正交优化试验，基础配方正交试验因素水平见表1。

表1 基础配方正交试验因素水平

1.2.5 稳定性试验

1.2.5.1 单一稳定剂的影响

根据经验及目前市场情况，选取稳定剂黄原胶和高酯果胶，分别添加0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，以及稳定剂耐酸型CMC和六偏磷酸钠，分别添加0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，按优选基础配方生产饮料，测定产品的黏度及离心沉淀率，考察单一稳定剂的影响。

1.2.5.2 稳定剂的复配

在优选基础配方中加入一定量黄原胶、高酯果胶、六偏磷酸钠复配稳定剂生产饮料，对产品进行感官评定，考察复配稳定剂的影响，优化稳定剂复配比例。

1.2.6 指标测定

黏度的测定：采用旋转黏度计进行测定。

离心沉淀率的测定：在15 mL离心管中加入10 mL饮料，4 000 r/min转速下离心30 min，弃去上清液后，擦去管壁口附着液体后精确称量沉淀质量。按下式计算离心沉淀率。

火麻蛋白肽饮料感官评定方法：请10位经验丰富的评定人员对样品进行感官评鉴，评价标准见表2，采用总分100分制。

表2 饮料感官评分标准

1.2.7 数据分析

2 结果与分析

2.1 基础配方正交试验结果

基础配方的正交试验设计与结果见表3。

表3 基础配方正交试验设计与结果

从表3可以看出，影响基础配方感官评分因素大小顺序为火麻蛋白肽液与苹果汁体积比>蔗糖添加量>D-异抗坏血酸钠添加量，最优基础配方组合为A2B3C2，即火麻蛋白肽液与苹果汁体积比14∶16、蔗糖添加量8%(以饮料总质量计)、D-异抗坏血酸钠添加量0.03%(以饮料总质量计)。

2.2 稳定剂配方优化结果

2.2.1 单一稳定剂影响结果

2.2.1.1 黄原胶的影响(见图1)

图1 黄原胶对饮料离心沉淀率及黏度的影响

黄原胶是细胞外多糖，溶解于水中时主链和侧链通过氢键能够形成双螺旋结构，具有良好的亲水性、增稠性、假塑性和稳定性。在饮料加工中，黄原胶可作为增稠稳定剂，起到乳化和悬浮的作用[18-20]。从图1可以看出，随着黄原胶添加量的增加，饮料黏度增大，离心沉淀率减小，在黄原胶添加量为0.03%时离心沉淀率较小，且黏度较适宜。之后随黄原胶添加量增加，离心沉淀率整体增大，黏度降低。

2.2.1.2 耐酸型CMC的影响(见图2)

图2 耐酸型CMC对饮料离心沉淀率及黏度的影响

作为一种阴离子多糖，CMC除了能增加产品黏度外，还可以在蛋白表面形成较薄的保护膜[21]，具有增稳、乳化及黏结作用，被广泛应用于食品工业中。对同种饮料体系来说，不同CMC对其稳定效果不同，这主要取决于CMC自身的相对分子质量及取代度(DS)，同时也受其他环境因素的影响，如体系pH、浓度、离子强度等，在实际应用中，为了饮料爽滑的口感，黏度不宜过大。从图2可以看出，添加耐酸型CMC饮料的离心沉淀率先呈下降趋势，这可能是因为本品pH为6左右，能与耐酸型CMC发生静电吸附，CMC在火麻蛋白肽表面提供静电排斥和空间位阻的作用，维持饮料体系稳定。耐酸型CMC添加量达到0.15%后，继续增大其添加量，离心沉淀率反而上升。表明CMC对火麻蛋白肽的吸附存在一个临界值，当达到这个值时体系趋于稳定，继续添加反而不利于产品体系的稳定。火麻蛋白肽复合饮料的黏度则随着耐酸型CMC添加量的增加先增大而后降低再趋于稳定。通过反复试验，发现耐酸型CMC在0.1%～0.2%添加范围对饮料的稳定效果较好，但是鉴于实际生产火麻蛋白肽饮料过程中添加CMC呈色不好，显暗，故下步不考虑添加CMC进行复配研究。

2.2.1.3 高酯果胶的影响(见图3)

图3 高酯果胶对饮料离心沉淀率及黏度的影响

果胶是植物中的酸性多糖物质，在食品中常用作增稠剂、悬浮剂及乳化剂，根据其结构中半乳糖醛酸甲酯化的程度，可将果胶分为高酯果胶和低酯果胶。果胶常用于酸性饮料的生产中。研究表明，低酯果胶中的半乳糖醛酸以及分子的糖苷键易形成能接受Ca2+的空间构型[18]，用在富含钙离子的饮料中，不具有稳定效果，火麻仁中钙离子含量较高[22]，故选择高酯果胶。从图3可以看出，随着高酯果胶添加量的增大，饮料的黏度不断增大，离心沉淀率先下降而后又略有上升，其中高酯果胶添加量在0.03%左右较适宜。

2.2.1.4 六偏磷酸钠的影响(见图4)

图4 六偏磷酸钠对饮料离心沉淀率及黏度的影响

磷酸盐具有螯合金属离子的作用，蛋白质体系的负电性增强，静电斥力增大，蛋白质在体系中更容易分散；同时，磷酸盐还可以防止蛋白质变性，保持其持水作用[23-25]。从图4可以看出，随着六偏磷酸钠添加量的增大，饮料黏度不断上升，离心沉淀率先下降，但六偏磷酸钠添加量超过0.15%时其又有上升的趋势。鉴于六偏磷酸钠在饮料中的限量标准要求小于0.2%，故在实际生产中六偏磷酸钠添加量不宜过大。

2.2.2 稳定剂复配结果

由于单一稳定剂难以达到理想的稳定效果，对稳定剂进行复配不但具有协同增效作用，还能改善产品的风味和口感，提高产品质量，因而在单因素基础上把黄原胶、高酯果胶和六偏磷酸钠进行复配，采用三因素三水平正交试验设计，并进行感官评定。稳定剂复配正交试验因素水平见表4，稳定剂复配正交试验设计及结果见表5。

表4 稳定剂复配正交试验因素水平

表5 稳定剂复配正交试验设计及结果

由表5可知，3个因素对火麻蛋白肽复合饮料感官评分影响大小依次为黄原胶添加量>六偏磷酸钠添加量>高酯果胶添加量。A3B1C2是最佳复配稳定剂组合，即黄原胶添加量0.03%、高酯果胶添加量0.01%、六偏磷酸钠添加量0.10%。据此生产的饮料离心沉淀率为0.63%，黏度为20 mPa·s，稳定性好，感官评分达73.82。将此试样进行货架期保温试验(37℃，10 d)观察，结果发现，产品无明显絮状物沉淀及分层现象，流动性良好，说明产品在货架期内感官指标稳定。

3 结 论

通过正交试验确定火麻蛋白肽复合饮料最佳基础配方为纯净水70%、火麻蛋白肽液-苹果汁30%(火麻蛋白肽液与苹果汁体积比14∶16)、蔗糖8%、D-异抗坏血酸钠0.03%；最佳复配稳定剂为黄原胶0.03%、高酯果胶0.01%、六偏磷酸钠0.10%。按最佳基础配方和复配稳定剂生产的火麻蛋白肽复合饮料感官综合评分为73.82，在货架期内无明显絮状物沉淀及分层现象，流动性良好，产品稳定。