澳洲坚果乳的制备及稳定性研究

黄克昌，马尚玄，付镓榕，徐文婷，郭刚军

（云南省热带作物科学研究所，云南 景洪 666100）

澳洲坚果（Macadamia spp.）是山龙眼科（Proteaceae）澳洲坚果属（Macadamia F.Muell.）多年生常绿果树，原产于澳大利亚昆士兰东南部和新南威尔士东北部沿岸的亚热带雨林地区，是世界著名的坚果[1]。澳洲坚果果仁营养丰富，脂肪含量高达78% ，富含蛋白质、碳水化合物、钙、磷、铁、B族维生素和烟酸，素有“干果皇后”的美称[2-3]。经常食用澳洲坚果有助于降低血液总胆固醇，防止动脉硬化，降低血小板的黏度，降低心脏病、心肌梗塞及其他心血管病的发生[4-5]。我国澳洲坚果种植区域主要分布在云南、广西、贵州和四川等地，2019年种植面积为24.5万hm2，带壳果产量4.9 万 t[6]。

近年来，有关澳洲坚果的加工研究主要集中在带壳果[7-8]、开口壳果[9-10]、果仁[11]与坚果片坚果酥加工综合利用[12-13]等方面，很少有澳洲坚果乳的研究报道。澳洲坚果乳归属于植物蛋白饮料，在生产、贮藏过程中常出现脂肪上浮分层、蛋白质变性沉淀、絮凝分层等不稳定性现象[14-16]，这不仅影响产品的感官品质，并且缩短产品的货架期，同时还会改变产品的风味。因此，提高澳洲坚果乳的稳定性，延长其保质期，是研发和生产中必须解决的问题。本研究对澳洲坚果乳增稠剂、乳化剂进行了优选，对影响其体系稳定性的澳洲坚果果粕与水配比、pH值、均质条件等因素进行了研究，以制备一种理化性质稳定的澳洲坚果乳，从而提高产品的品质，延长产品的货架期，为澳洲坚果的进一步应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

澳洲坚果果粕：西双版纳云垦澳洲坚果科技开发有限公司；单硬脂酸甘油酯：佳力士添加剂（海安）有限公司；蔗糖脂肪酸酯：杭州瑞霖化工有限公司；羧甲基纤维素钠（sodium carboxyl methyl cellulose，CMC-Na）：上海申光食用化学品有限公司；海藻酸钠：青岛明月海洋科技有限公司；卡拉胶：河南青羊生物科技有限公司；黄原胶：山东阜丰集团有限公司；复配瓜尔胶：河南万邦化工科技有限公司；碳酸氢钠：天津渤化永利化工股份有限公司；白糖：市售；无水乙醇（分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司；磷酸二氢钠（分析纯）：北京市红星化工厂；磷酸氢二钠（分析纯）：天津市化学试剂六厂三分厂；盐酸（分析纯）：汕头市西陇化工厂有限公司；考马斯亮蓝G-250（电泳级）：上海蓝季科技发展有限公司；磷酸（分析纯）：潍坊市晨阳化工有限公司。

1.2 仪器与设备

CNMR-1000核磁共振含油量测定仪：武汉辰目科技有限公司；SY-12型磨浆机：永康市勇为机械厂；JM-80胶体磨：廊坊通用机械有限公司；ZTR-300S实验室高剪切乳化机：上海众托实业有限公司；SRH高压均质机：上海申鹿均质机有限公司；ME204E分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；TGL-16C高速台式离心机：上海安亭科学仪器厂；UV-754N紫外可见分光光度计：上海精风仪器有限公司；DT-UHT超高温瞬时灭菌机：浙江东铁机械设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 澳洲坚果乳的制备

1.3.1.1 工艺流程

1.3.1.2 工艺要点

（1）预处理：将澳洲坚果果粕置于电热风循环干燥箱中按60℃、2 h→80℃、2 h→100℃、20 min条件进行干燥，以改善坚果乳风味。

（2）磨浆：澳洲坚果粕与水按质量比1∶15于磨浆机中磨浆，用200目的滤袋过滤，虑浆在胶体磨上进行细磨两次，以使原料中的蛋白质和不饱和脂肪酸充分释放出来。

（3）调配：将澳洲坚果原浆升温至60℃～65℃，加入复合乳化剂、增稠剂和白糖，用乳化机高速搅拌使其充分混溶。

（4）均质：调配后的乳液升温至65℃，在30 MPa下均质两次。

（5）杀菌、包装：将澳洲坚果乳加入超高温瞬时灭菌机，在135℃、4 s条件下进行杀菌，包装。

1.3.2 澳洲坚果果粕与水不同质量比对澳洲坚果乳稳定性与感官品质的影响

澳洲坚果粕与水分别按 1∶10、1∶13、1∶15、1∶17、1∶20（质量比）配制，按工艺制备澳洲坚果乳，分别测定澳洲坚果乳脂肪含量和稳定系数R，并评定各澳洲坚果乳感官性质。

1.3.3 乳化剂的乳化效果

将单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯分别按8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8（质量比），添加量分别为 0% 、0.05% 、0.10% 、0.20% 、0.30% 、0.40% 加入至澳洲坚果乳中，分别测定各组乳化剂对澳洲坚果乳的稳定系数R。

1.3.4 增稠剂的稳定效果

选择海藻酸钠、黄原胶、复配瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、卡拉胶作为澳洲坚果乳的增稠剂，每种增稠剂添加量分别为0% 、0.01% 、0.02% 、0.03% 、0.04% 、0.05% 、0.06% ，进行单因素试验，测定稳定性系数R，综合评价选择稳定剂。

1.3.5 复合乳化增稠剂的稳定效果

考虑到乳化剂和增稠剂之间的协同增效作用[17]，在单因素试验基础上，确定单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯的使用比例，选择几种影响显著的稳定剂，对复合乳化剂（A）、海藻酸钠（B）、羧甲基纤维素钠（C）和复配瓜尔胶（D）进行四因素三水平正交试验，测定其稳定性系数R，确定复合乳化增稠剂最佳配比，因素水平设计见表1。

表1 乳化剂和增稠剂复配正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of emulsifier and thickener orthogonal tests

1.3.6 均质条件对澳洲坚果乳稳定性的影响

1.3.6.1 单因素试验

在方法1.3.5的基础上，按不同均质温度50、55、60、65、70、75、80 ℃，不同均质压力 10、20、30、40 MPa，均质1、2、3、4次进行试验，分别测定澳洲坚果乳的稳定系数R，以确定最佳的均质条件。

1.3.6.2 均质条件的正交优化

在方法1.3.6.1单因素试验基础上，对均质温度、均质压力和均质次数进行三因素三水平的正交优化试验，因素水平设计见表2。

表2 均质正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of homogeneous orthogonal tests

1.3.7 感官评定

澳洲坚果乳评定由10名从事植物蛋白乳饮料的专业人员进行感官品质评价。评定标准见表3，由色泽、口感、风味、组织状态四部分组成。

表3 澳洲坚果乳感官评价标准Table 3 Macadamia milk sensory evaluation criteria

1.3.8 pH值对澳洲坚果乳稳定性的影响

将制备好的澳洲坚果乳液分别装于容器中，使用0.01% 盐酸和0.02% 碳酸氢钠来调节澳洲坚果乳的pH值至 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0， 分别测定稳定系数 R 并评价感官性质。

1.3.9 澳洲坚果乳稳定系数的测定

澳洲坚果乳稳定性以稳定系数进行评价。准确吸取澳洲坚果乳1 mL，用蒸馏水稀释100倍，于720 nm波长下测定其吸光度，记为A0，再吸取10 mL澳洲坚果乳样品于离心管中，4 000 r/min离心10 min。取上清液1 mL于100 mL容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度，在720 nm波长下测定吸光度A1。按下式计算澳洲坚果乳的稳定性系数R[18-19]，R≤1，R值越大，则说明澳洲坚果乳稳定性越好。

1.3.10 澳洲坚果乳等电点的测定

取澳洲坚果乳原液，4 000 r/min离心10 min，去除上层，取中间部分澳洲坚果乳液10 mL于试管中，加入1% NaH2PO4溶液，调节 pH 值为 4～8，2 000 r/min离心5 min，取中间部分样液，在600 nm处测定透光率，确定其等电点[20]。

2 结果与分析

2.1 不同澳洲坚果果粕与水质量比对澳洲坚果乳稳定性与感官品质的影响

不同澳洲坚果果粕与水质量比对坚果乳品质的影响见表4。

表4 不同澳洲坚果果粕与水质量比对坚果乳稳定性与感官品质的影响Table 4 Effect of different mass ratio of macadamia meal to water on the stability and sensory quality of macadamia milk

由表4可知，当澳洲坚果果粕与水质量比为1∶10和1∶13时，澳洲坚果乳脂肪含量高、香气浓郁、有生味，稳定性较低，有分层产生；果粕与水质量比为1∶15时，澳洲坚果乳脂肪含量较高、稳定性最高，感官品质最佳；果粕与水质量比为1∶17和1∶20时，澳洲坚果乳脂肪含量低、香气较淡，稳定性较高、无分层无沉淀。故澳洲坚果果粕与水质量比为1∶15最佳。

2.2 乳化剂对澳洲坚果乳稳定性的影响

澳洲坚果乳稳定性是由体系的亲水亲油平衡状态、添加剂与蛋白质、脂肪的相互作用决定的。乳化剂的亲水基团的结构分为线性和环形两类，两者搭配使用，可产生优势互补，单硬脂酸甘油酯的亲水基团是线性的，而蔗糖脂肪酸酯的亲水基团是环形的，这2种乳化剂混合使用可以取得很好的效果[21]。2种乳化剂不同配比及添加量对澳洲坚果乳稳定性的影响结果见图1。

图1 两种乳化剂不同配比及添加量对澳洲坚果乳稳定性的影响Fig.1 Effect of different proportions and additive amount of two kinds of emulsifiers on the stability of macadamia milk

由图1可知，不同配比及添加量的单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯，乳化稳定性不同。单硬脂酸甘油酯与蔗糖脂肪酸酯不同配比的乳化剂稳定性随着添加量的增加呈现先增强后减弱的趋势。当单硬脂酸甘油酯与蔗糖脂肪酸酯比例为4∶6，总添加量为0.3% 时，稳定系数为最高，说明单硬脂酸甘油酯添加0.12% ，蔗糖脂肪酸酯添加0.18% 时，亲水基团构象互补达到最佳，乳状液稳定性最好。这时两种乳化剂在界面上吸附形成复合物，定向排列紧密，很好地防止聚结，增加乳液的稳定性[22]。

2.3 不同增稠剂添加量对澳洲坚果乳稳定性的影响

不同增稠剂添加量对澳洲坚果乳稳定性的影响结果见图2。

图2 增稠剂添加量对澳洲坚果乳稳定性的影响Fig.2 Effect of thickener additive amount on the stability of macadamia milk

由图2可知，不同增稠剂的稳定性能不同，随着增稠剂添加量的增大，澳洲坚果乳稳定性呈现先上升后下降的趋势，增稠剂添加量0% ～0.03% 时，这5种增稠剂的稳定能力由强到弱:复配瓜尔胶>海藻酸钠>CMCNa>卡拉胶>黄原胶。在复配瓜尔胶添加量为0.03% 、海藻酸钠添加量为0.02% 时，澳洲坚果乳的稳定性最好。CMC-Na添加量为0.04% 时，澳洲坚果乳的稳定性虽然最好，但增稠剂添加量过大会使产品的黏稠度增大、口感下降，影响澳洲坚果乳的感官性质，故选择使澳洲坚果乳的稳定性较好的添加量0.01% 。综合考虑，选择复配瓜尔胶、海藻酸钠、CMC-Na 3种增稠剂为澳洲坚果乳的稳定剂，进行试验。

2.4 乳化剂和增稠剂复配对澳洲坚果乳稳定性的影响

乳化剂和增稠剂复配对澳洲坚果乳稳定性的影响见表5。

表5 乳化剂和增稠剂复配正交试验结果Table 5 Orthogonal test results of emulsifier and thickener

由表5可知，各因素对澳洲坚果乳稳定性影响的主次顺序:D>B>A>C，最佳组合为A2B1C3D2，即复合乳化剂添加量为0.3% ，海藻酸钠添加量为0.01% ，CMCNa添加量为0.03% ，复配瓜尔胶添加量为0.03% 。将最优组合进行验证试验，得到的产品稳定性好，组织状态均匀，测得稳定系数R为0.97。系数R与7号试验相等，7号试验的复合乳化剂添加量A3为0.4% ，大于最佳组合中复合乳化剂A2的量0.3% ，增加成本费用。因此，选择最佳组合为A2B1C3D2。

2.5 均质条件对澳洲坚果乳稳定性的影响

解决澳洲坚果乳易出现脂肪上浮、蛋白质沉淀等不稳定性现象，除选择合适的乳化稳定剂外，合理的工艺参数也非常关键，均质工艺条件极大地影响着其稳定性。根据斯托克定律，微粒的沉降速度与微粒的半径有关，微粒的半径越小，沉降速度越小，体系越稳定，高压均质是一种有效降低颗粒粒径的方法[23-24]，在适宜的均质条件下，使澳洲坚果乳中的脂肪和蛋白等微细化、均匀化，降低乳液的粒径，油脂微粒和乳化剂充分结合，达到乳化效果，解决脂肪上浮和蛋白质下沉的问题，提高产品的稳定性[25-26]。

2.5.1 均质温度对澳洲坚果乳稳定性的影响

均质温度对澳洲坚果乳稳定性的影响见图3。

图3 均质温度对澳洲坚果乳稳定性的影响Fig.3 Effect of homogenizing temperature on the stability of macadamia milk

由图3可知，随着均质温度的升高，稳定性增强，当温度从65℃到80℃时，稳定系数R趋于稳定，但在高温条件下容易使蛋白质变性，增加能耗。因此，选择适宜的均质温度为65℃。

2.5.2 均质压力对澳洲坚果乳稳定性的影响

均质压力对澳洲坚果乳稳定性的影响见图4。

图4 均质压力对澳洲坚果乳稳定性的影响Fig.4 Effect of homogenizing pressure on the stability of macadamia milk

由图4可知，均质压力从10 MPa上升到30 MPa时，稳定系数R逐渐升高，稳定性增强，30 MPa以后趋于平缓，故选择均质压力为30 MPa为佳。

2.5.3 均质次数对澳洲坚果乳稳定性的影响

均质次数对澳洲坚果乳稳定性的影响见图5。

图5 均质次数对澳洲坚果乳稳定性的影响Fig.5 Effect of homogenizing times on the stability of macadamia milk

由图5可知，当均质由1次增加到2次时，稳定系数R增大，澳洲坚果乳稳定性增强，当均质次数为2、3、4时，稳定系数R趋于平缓，故选择均质2次为佳。

2.6 均质条件的正交优化

在单因素试验基础上，对均质温度、均质压力和均质次数进行正交优化试验，结果见表6。

表6 均质条件正交试验结果Table 6 Orthogonal test results of homogeneous conditions

由表6可知，在正交试验因素水平范围内，影响澳洲坚果乳稳定性的各因素的主次顺序为均质温度>均质次数>均质压力，最佳均质条件组合为E3F3G2，即65℃、30 MPa、均质2次，此时澳洲坚果乳的稳定系数R达0.97。

2.7 pH值对澳洲坚果乳品质和稳定性的影响

2.7.1 澳洲坚果乳蛋白质等电点的测定

澳洲坚果乳蛋白质不同pH值的透光率见图6。

图6 不同pH值的透光率Fig.6 Light transmittance at different pH values

由图6可知，澳洲坚果乳蛋白质在不同pH值条件下透光率不同，当pH值4.7时透光率最高，溶解度最低，说明在此酸性条件下蛋白质分子的解离度下降最多。在pH值4.7时，透光率为8.92% ，溶解度值最小。由此可知，澳洲坚果乳蛋白质的等电点为4.7。

2.7.2 pH值对澳洲坚果乳品质和稳定性的影响

pH值对坚果乳体系的稳定性影响很大。当pH值远离等电点时，坚果乳稳定性较好。在偏碱性的环境中，坚果蛋白质的乳化性和溶解性质较好，容易形成蛋白质盐类的亲水胶体；另一方面，所添加的乳化稳定剂在此环境中也最稳定，能够正常起到乳化稳定的作用，与体系分散相形成胶束[27]。pH值为6.0～8.0时对澳洲坚果乳品质和稳定性的影响见表7。

表7 不同pH值对坚果乳品质和稳定性的影响Table 7 Effect of different pH values on quality and stability of macadamia milk

由表7可知，pH值在6.0～8.0，远离了澳洲坚果乳的等电点4.7，组织状态均匀，都未出现分层沉淀现象，稳定系数R在0.88～0.96，稳定性好。当澳洲坚果乳的pH值为6.0～6.5时，色泽乳白、口感较细腻，有澳洲坚果独特香味，组织状态均匀；当pH值为6.5～7.0时，色泽乳白、口感细腻柔和、风味浓郁、稳定性好；当pH值为7.0～7.5时，色泽乳白、口感细腻柔和，香味较淡、有碱味；当pH值为7.5～8.0时，色泽灰白、口感不适，香味较淡、碱味重。故选择pH值为6.5～7.0为宜。

3 结论

以澳洲坚果果粕为原料，配以一定量的水，辅以单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸钠、CMC-Na、复配瓜尔胶、白糖等配料，通过磨浆、调配、均质等工艺，制备出澳洲坚果乳饮品。澳洲坚果果粕与水质量比为1∶15、乳液的pH值为6.5～7.0时，澳洲坚果乳感官品质和稳定性最佳。单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯复配质量比为4∶6、添加量为0.3% 时，乳化效果最佳。确定的最佳复合增稠剂:海藻酸钠0.01% ，羧甲基纤维素钠0.03% ，复配瓜尔胶0.03% 。最佳均质条件：均质温度65℃，均质压力30 MPa，均质2次。通过此方法加工出的澳洲坚果乳营养丰富、色泽乳白、坚果香气浓郁、组织状态均匀，无沉淀无分层现象。