大米蛋白乳饮料的工艺优化

苗文娟　陈志宏　张汆　孙艳辉　张榆敏

摘要  为优化大米蛋白乳饮料生产工艺，以大米蛋白、乳清蛋白为主料，采用单因素及正交试验优化确定产品最终配方。氨基酸分析结果表明，大米蛋白和乳清蛋白以3∶2比例复配后的蛋白粉氨基酸组成合理;稳定性单因素试验结果表明，大米淀粉、卡拉胶和结冷胶对大米蛋白乳饮料具有较好的稳定性，黄原胶效果不佳;通过正交试验确定复配稳定剂添加量为卡拉胶0.040%、结冷胶0.035%、大米淀粉0.60%;风味调配结果表明复配蛋白粉添加量6.0%、蔗糖5.0%，柠檬酸0.04%，炒米香精0.08%，在此工艺下制得的大米蛋白乳饮料氨基酸组成合理，产品稳定性良好，风味佳。

关键词  大米蛋白;饮料;稳定性;工艺优化

中图分类号  TS275.4    文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2019）24-0170-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.051

Optimization of Rice Protein Beverage Technology

MIAO Wen-juan，CHEN Zhi-hong，ZHANG Cuan et al  （College of Biology and Food Engineering，Chuzhou University，Chuzhou，Anhui 239000）

Abstract  In order to optimize the production process of rice protein beverage，rice protein and whey protein were used as the main materials，and the final formula of rice protein beverage was optimized by single factor test and orthogonal experiment.The results of amino acid analysis showed that the amino acid composition of the compound protein powder was reasonable when the ratio of rice protein to whey protein was 3∶2.The results of stability single factor test showed that rice starch，carrageenan and gelatin gum had good stability for rice protein beverage，but xanthan gum had poor effect.Orthogonal test results showed that the addition of compound stabilizer was 0.040% carrageenan，0.035% gellan gum and 0.60% rice starch.The results of flavor blending showed that the compound protein powder was 6.0%，sucrose 5.0%，citric acid 0.04%，and fried rice flavor 0.08%.The rice protein beverage prepared by this process has reasonable amino acid composition，good stability and good flavor.

Key words  Rice protein;Beverage;Stability;Process optimization

基金项目  滁州市农业与社会发展类科技计划项目“大米渣蛋白酶法增溶改性及其产业化关键技术研究”（201709）;滁州市工程技术中心（滁州市大米深加工工程技术研究中心）项目;安徽省特派员工作站（安徽大米深加工科技特派员工作站）项目（201804）;滁州学院食品酶法加工科技创新团队（00001702）。

作者简介  苗文娟（1987—），女，江苏连云港人，讲师，硕士，从事食品加工技术研究。

收稿日期  2019-06-26;修回日期  2019-07-15

大米蛋白是淀粉、糖、味精和有机酸等大米精深加工行业的副产物[1]，大米蛋白主要由75%～90%谷蛋白、2%～ 5%清蛋白、2%～10%球蛋白和1%～5%醇溶蛋白构成[2]，大米蛋白的氨基酸配比合理，接近 FAO/WHO 推荐理想模式，蛋白质效用比率 （PER） 和生物价 （BV） 较高[3]，是理想的植物蛋白来源。随着现代食品工业的迅猛发展，人们对于健康食品的需求也在逐年增加，在此基础上开发一款富含大米蛋白的健康型乳饮料显得尤为必要。由于大米蛋白中75%以上是水不溶性的谷蛋白，因此大米蛋白的溶解性差，限制了大米蛋白在食品工业中的应用。为提高大米蛋白的综合利用程度，该研究通过单因素及正交试验对提高大米蛋白悬浮稳定性的几种稳定剂进行筛选，并在此基础上对饮料的口感进行合理调配，开发出一款口感好、悬浮稳定性高的大米蛋白乳饮料，为提高大米蛋白的综合利用提供一条新途径。

1  材料與方法

1.1  材料  大米蛋白粉（300目，蛋白含量82.54%）、大米淀粉（100目）均来自于安徽顺鑫盛源生物食品有限公司;乳清粉（食品级），戴维林国际贸易（上海）有限公司;白砂糖、柠檬酸、炒米香精、卡拉胶、结冷胶、黄原胶均为食品级，市售。

1.2  仪器与设备

S433D全自动氨基酸分析仪（德国Sykam）; DHR-2流变仪（美国TA公司）; BSA124S-CW电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）;DF-101S型磁力搅拌器（巩义予华仪器有限责任公司）;L550低速离心机（湖南湘仪离心机仪器有限公司）;FJ300-SH数显高速分散均质机（上海标本模型厂）;BPG-9140A精密鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3  试验设计

1.3.1  大米蛋白乳饮料的制作工艺流程。工艺流程见图1。

1.3.2  蛋白粉蛋白配比的确定。主料配方中蛋白配比根据氨基酸评分（amino acid score，AAS）及互补原则确定，AAS为待测蛋白质中某一必需氨基酸占FAO/WHO评分模式中相应氨基酸含量的百分比[4-5]。

1.3.3  大米蛋白乳饮料稳定性优化单因素试验。

在稳定性优化单因素试验中，取大米蛋白粉15 g，乳清粉10 g，加入80 ℃水至500 mL，并分別加入大米淀粉（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）、卡拉胶（0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%）、黄原胶（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%）、结冷胶（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%），采用恒温水浴磁力搅拌器搅拌15 min至溶液混合均匀，采用高速匀浆机11 000 r/min均质2 min，以溶液黏度和离心沉淀率为指标，考察大米淀粉、卡拉胶、黄原胶以及结冷胶添加量对溶液稳定性的影响，每组试验重复3次。

1.3.4  大米蛋白乳饮料稳定性正交试验。在单因素试验基础上，以卡拉胶添加量、结冷胶添加量、大米淀粉添加量为考察对象，以离心沉淀率为考察指标，采用L9（34）正交试验优化大米蛋白乳饮料稳定剂用量，因素水平见表1。

1.3.5  风味调配试验。

风味调配试验是在单因素试验基础上进行L9（34）正交试验，采用感官评价方法确定复配蛋白粉、蔗糖、柠檬酸和食用香精的最适添加量，优选出最优组合。正交试验设计因素水平见表2。

1.3.6  指标测定方法。

1.3.6.1  蛋白粉氨基酸组成测定。

氨基酸组成分析参考GB/T 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》，采用盐酸水解法对样品进行预处理，在570 nm和440 nm下进行检测。

1.3.6.2  黏度测定。采用DHR-2流变仪测定样品的黏度，选用40 mm平板夹具，温度25 ℃，剪切速率100 r/min，跑样时间2 000 s，间隙52 μm。

1.3.6.3  离心沉淀率（sedimentation rate，SR）测定。

离心沉淀率的测定参考张涛[6]方法并稍作修改，取混合均匀的样品于离心管中，以3 000 r/min离心10 min，倒出离心后的上清液，称量剩余沉淀的质量，计算离心沉淀率SR，平行测试3次，取平均值为最终稳定性评价指标，SR越小，稳定性越好。

SR=（M1/M2）×100%

其中M1、M2分别表示样品溶液离心后沉淀物总质量与离心前样品溶液质量（g）。

1.3.6.4  风味调配感官评价。风味调配采用百分制感官评分方法，由10名评定人员组成评价小组，分别从色泽、香味、口感滋味、稳定性四个方面对大米蛋白乳饮料的感官品质进行评分，具体评定标准见表3。

1.4  数据处理  采用Microsoft Office Excel 2007进行数据统计与分析，Origin 8.0绘图。

2  结果与分析

2.1  主料和辅料比例的确定

AAS值越接近100，表示待评价物与模式氨基酸组成就越接近，蛋白质营养价值就越高[4]。由表4可知，试验所用大米蛋白粉中赖氨酸AAS评分仅69分，为第一限制性氨基酸，异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸+胱氨酸的含量低于推荐模式值;亮氨酸和缬氨酸含量与推荐值相接近。而比较乳清蛋白各必需氨基酸AAS值发现其氨基酸含量均高于推荐含量，其中赖氨酸含量最为丰富。可以利用乳清蛋白粉和大米蛋白粉在必需氨基酸上存在的互补关系来进行复配，开发出营养更加全面的复合型蛋白粉。

以大米蛋白中第一限制性氨基酸赖氨酸为指标，最终确定大米蛋白和乳清蛋白的比例为3∶2，由表4可知复配后的蛋白粉AAS评分接近推荐模式，大米蛋白的限制性氨基酸赖氨酸评分经复配后提高到109。

2.2  大米蛋白乳饮料稳定性优化单因素试验结果

2.2.1  大米淀粉添加量对饮料稳定性的影响。大米淀粉颗粒粒径小[7]，比表面积大，具有与脂肪相似的滑润细腻的口感，可作为增稠剂用于羹汤、沙司和方便米饭中，并能很好地改善食品的口感[8-9]，因此在这里将大米淀粉添加进大米蛋白乳饮料中，考察其对饮料悬浮稳定性的影响。从图2可以看出，大米蛋白乳饮料溶液体系的表观黏度随着大米淀粉添加量的增加而升高，溶液的离心沉淀率随着大米淀粉添加量的增加而降低，即溶液体系的稳定性随着大米淀粉添加量的增加而提高。当大米淀粉的添加量为0.6%时，大米蛋白乳饮料的离心沉淀率下降趋势变缓，继续提高大米淀粉的添加量，溶液体系的黏度增加较大，但离心沉降率反而趋于平缓甚至下降趋势，由此可见大米蛋白乳饮料溶液体系的稳定性与大米淀粉的添加量不完全成正比，同时黏度也不是决定溶液体系稳定性的唯一因素。综上所述，添加大米淀粉对保持大米蛋白乳饮料溶液体系稳定性效果较好，最适添加量在0.6%左右。

2.2.2  卡拉胶添加量对饮料稳定性的影响。

依次添加0.02%～0.06%卡拉胶，通过测定样品黏度、离心沉淀率等综合分析卡拉胶对大米蛋白乳饮料溶液体系稳定性的影响。从图3可以看出，随着卡拉胶用量的增加，大米蛋白乳饮料溶液体系沉淀率不断下降，体系稳定性提高，黏度逐渐增加。同时也可看出卡拉胶具有低浓度高黏性的特点，在用量达0.04%时，体系黏度增加速率较大，而体系的沉淀率变化没有黏度变化趋势明显，继续增加卡拉胶用量对溶液体系稳定性作用不大，体系浓度过大反而影响成品感官品质。综合分析卡拉胶浓度达0.04%之后不再适合作为大米蛋白乳饮料溶液体系的稳定剂，因此卡拉胶添加量最适浓度在0.04%左右。

2.2.3  黄原胶添加量对饮料稳定性的影响。

为了解不同浓度黄原胶对大米蛋白乳饮料溶液体系稳定性的影响，依次添加0.01%～0.05%黄原胶。从图4可以看出，随着黄原胶浓度的增大溶液体系黏度不断增大，溶液的离心沉淀率也顯著降低，当添加0.01%的黄原胶时，就可以保证蛋白粉的沉淀率趋于稳定，但在该试验中发现黄原胶添加量过大，会使得饮料的溶液流动性差，不符合饮品的感官特性，综合分析确定不采用黄原胶作为大米蛋白乳饮料溶液稳定剂。

2.2.4  结冷胶添加量对饮料稳定性的影响。

结冷胶具有良好的稳定性，耐酸、耐高温、热可逆以及用量少[10]，一定添加量范围内的结冷胶对大米蛋白乳饮料溶液体系稳定性有一定的效果，从图5可以看出，随着结冷胶添加量的递增，大米蛋白乳饮料溶液体系黏度不断上升，离心沉淀率逐渐下降，溶液体系稳定性不断提高。但当结冷胶浓度达0.03%之后，溶液体系表现出黏稠特点，影响感官品质，结冷胶最适用量控制在0.03%左右。

2.3  大米蛋白乳饮料稳定性优化正交试验结果

根据单因素试验结果，选取对大米蛋白乳饮料稳定性影响较大的3个因素：卡拉胶添加量（A）、结冷胶添加量（B）、大米淀粉添加量（C），做L9（34）正交试验。以离心沉淀率为稳定性评价指标，选取最优解作为稳定剂复配用量。

从表5极差分析看出，RA>RB>RC，即3个因素对大米蛋白乳饮料溶液体系稳定性影响大小为卡拉胶添加量（A）> 结冷胶添加量（B） >大米淀粉添加量（C），优化得到最优因素水平组合为A2B3C2，即最优组合配方为卡拉胶0.040%、结冷胶0.035%、大米淀粉0.60%。按照A2B3C2试验条件进行3次平行验证试验，得出3组平均沉淀率1.16%，优于正交试验的每组试验结果，故A2B3C2为试验最优组合，此时制得的大米蛋白乳饮料口感丝滑细腻，不黏稠，成品稳定性效果好，饮用时间内无明显沉淀物。

2.4  风味调配结果

依据上述条件制备出的大米蛋白乳饮料营养比例恰当，溶液稳定性较好，但风味较差，在此部分以甜度、酸度、黏稠度、香气及整体喜好等感官指标为依据采用正交试验进行风味优化。由表6可知，4个因素对大米蛋白乳饮料风味影响强弱关系为复配蛋白粉（B）> 蔗糖（A）> 柠檬酸（C）> 炒米香精（D），优化得到最优因素水平组合为A2B2C3D1，即蛋白粉6.0%、蔗糖5.0%、柠檬酸0.04%、炒米香精0.08%。按照A2B2C3D1试验条件进行3次重复验证试验，验证组结果与正交试验结果相符，故A2B2C3D1即为试验最优组合。在此配方条件下制得的大米蛋白乳饮料色泽明亮，呈现特有的米黄色，口感细腻，酸甜适中，具有炒米、乳清混合香气，浑浊度均匀一致。

3  结论

该试验确定了大米蛋白乳饮料最佳工艺配方，即复配蛋白粉（大米蛋白与乳清蛋白3∶2）添加量6.0%、蔗糖5.0%、柠檬酸0.04%、炒米香精0.08%、卡拉胶0.040%、结冷胶0.035%、大米淀粉0.60%。按照此工艺制备的大米蛋白乳饮料溶液最终离心沉淀率为1.16%，酸甜适中，口感细腻，稳定性良好，能够满足消费者的营养需求。

参考文献

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