藜麦蛋白饮稳定性及抗氧化活性研究

宋巧英，孔令琦，刘子晴，李佳琪

（安阳工学院 生物与食品工程学院，河南 安阳 455000）

藜麦（Chenopodium quinoa）属藜科藜属植物，具有耐旱、耐寒、耐盐性，其营养价值远远高于传统农作物。因此，越来越多的学者将研究目标集中在藜麦的医疗保健方面[1-2]。有研究表明，藜麦的活性成分具有良好的抗氧化、降血糖、抑制肥胖、降血脂等功效，同时藜麦皂苷具有优良的抑制酪氨酸酶的功效[3-5]。因此，藜麦产品越来越受到广大消费者的青睐。

植物蛋白饮料因其低胆固醇、高蛋白质和氨基酸的优点，越来越受到广大消费者的喜爱[6-8]，因此，植物蛋白饮料逐渐在市场上崭露头角[9-10]。然而，如果植物蛋白饮料长期放置容易沉淀分层。因此，为了维持蛋白饮料的货架期稳定性，均需要加入增稠剂、乳化剂等食品添加剂[11-14]。万景瑞等利用稳定剂对板栗饮料的稳定性进行了优化，结果表明饮料的稳定性显著提高[15]。张宇等利用5 种稳定剂显著提高了豆奶稳定性[16]。然而，针对藜麦蛋白饮稳定性的研究较少。基于此，本文以藜麦为原料，通过β-淀粉酶酶解之后，利用单因素正交实验法选取合适的稳定剂提高藜麦蛋白饮的稳定性，利用电子鼻对最终产品的风味物质进行了测定，进一步研究了该饮料体外抗氧化活性，以期为藜麦的产品加工产业提供新的理论基础，且弥补了植物性蛋白饮料市场的空缺。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料与仪器

藜麦：安阳工学院生物与食品工程学院提供。

主要试剂：β-淀粉酶(10 000 U/g)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH）和抗坏血酸由上海麦克林生化科技有限公司提供；瓜儿豆胶、海藻酸钠、明胶、微晶纤维素、黄原胶、羧甲基纤维素钠、卡拉胶和蒸馏单硬脂酸甘油酯由河南万邦实业有限公司提供。

主要仪器有：SHJ 水浴磁力搅拌电热恒温水（常州金坛良友仪器有限公司）、精度天平ME104（广东鼎衡自动化设备有限公司）、FSH-2A 可调高速均质机（常州市亿能实验仪器厂）、高速离心机TG16-WS（济南欧莱博电子商务有限公司）、UV1901pc 双光束紫外可见分光光度计（青岛精诚仪器仪表有限公司）和AIRSENSE PEN3电子鼻（德国AIRSENSE 公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 藜麦的预处理

挑选状态良好的藜麦，用纯净水淘洗3-5次后，置于50℃的恒温干燥箱内进行干燥。用纯水以料液比为1:15 的比例将干燥后的藜麦放置于4℃冰箱内浸泡2 h，避免藜麦在浸泡过程中发芽。浸泡结束后用均质机将藜麦磨匀，再用纱布过滤备用。

1.2.2 酶解

将滤浆煮沸10 min 使藜麦中的淀粉完全糊化，再用β-淀粉酶进行酶解。其中加酶量体积浓度比为0.6%、酶解时间为120 min、酶解温度为70℃。酶解结束之后，将上述样品置于沸水浴中使β-淀粉酶失活[17]。

1.2.3 不同稳定剂的稳定系数比较

在本实验中选取羧甲基纤维素钠、蒸馏单硬脂酸甘油酯、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶、瓜儿豆胶、明胶和微晶纤维素作为单因素实验对象。每种稳定剂的添加量为0.3%，随后测定样品的稳定性。首先从以上8 种稳定剂中选取3 种优良的稳定剂，再针对筛选出的稳定剂进行单因素正交试验。

1.2.4 单因素实验

以藜麦蛋白饮稳定性为主要参考指标，设置单因素试验分别考查蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）、海藻酸钠添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）和黄原胶添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）对藜麦蛋白饮稳定性的影响。

1.2.5 正交试验

针对单因素实验的结果，选取黄原胶（A），硬脂酸蒸馏单甘酯（B）和海藻酸钠(C)进行正交试验。正交试验表见表1，以稳定系数为指标进行筛选。

表1 正交试验因素水平表

1.2.6 稳定系数的测定

将上述样品混匀后，取1 mL 于100 mL 容量瓶中，定容后测定吸光度A1，波长为750 nm。再将样品离心后取上清液重复上述步骤测定吸光度A2。并用下列公式计算稳定系数。每组样品测定3 次并取其平均值。

公式中：R为稳定系数，A1为离心前样品的吸光度，A2为离心后样品的吸光度。

1.2.7 电子鼻测定样品香气组分

根据上述实验最优工艺制备藜麦蛋白饮，取10 mL 于样品管中，室温条件下静置30 min，采用顶空上样法对样品进行电子鼻检测。电子鼻传感器响应类型如表2。

表2 传感器性能描述

1.2.8 藜麦蛋白饮体外抗氧化活性研究

将藜麦蛋白饮用纯净水稀释成不同浓度，参考HIROSE 和SMIRNOFF 的方法，以抗坏血酸（VC）为阳性对照，评估藜麦蛋白饮对DPPH 自由基、·OH 自由基以及ABTS 自由基的清除能力，测定藜麦蛋白饮的体外抗氧化活性[18-19]。

1.2.9 数据处理

本实验的数据和图像采用Origin 9.0 进行处理，结果均以“平均值±标准差”的形式表示；电子鼻数据分析采用Winmuster 软件进行处理。

2 实验结果与分析

2.1 不同稳定剂的稳定系数比较

在相同条件下，添加等量的蒸馏单硬脂酸甘油酯、海藻酸钠和黄原胶样品的稳定系数与其他组相比具有显著性差异，分别为52.26%，58.09%和59.95%（图1），由此可知这3 种稳定剂可以增强藜麦蛋白饮的稳定性。进一步的研究将针对这3 种稳定剂展开单因素正交实验。

图1 添加不同稳定剂蛋白饮的稳定系数

2.2 蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对藜麦蛋白饮稳定性的影响

随着蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量的增加，该饮料的稳定系数呈现先增加后下降的趋势（图2）。当蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量添加量达到0.12%，稳定系数达到最大值（56.89%），且与其他组相比具有显著性差异。因此确定蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量为0.12%。

图2 不同蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对藜麦蛋白饮稳定系数的影响

2.3 海藻酸钠添加量对藜麦蛋白饮稳定性的影响

海藻酸钠为一种高分子多糖，其水溶液具有较高的黏度，因此常被用来作为稳定剂，增稠剂和乳化剂。海藻酸钠添加量对藜麦蛋白饮稳定性的影响见图3。在最初阶段，随着海藻酸钠添加量的增加，藜麦蛋白饮的稳定系数逐步增加，当海藻酸钠的添加量为0.16%时，藜麦蛋白饮的稳定系数达到最大值（61.43%），且与其他组相比具有显著性差异。

图3 不同海藻酸钠添加量对藜麦蛋白饮稳定系数的影响

因此初步确定海藻酸钠的添加量为0.16%。

2.4 黄原胶添加量对藜麦蛋白饮稳定性的影响

黄原胶常被用来作为增稠剂、乳化剂和稳定剂。由图4 可知，随着黄原胶添加量的增加，藜麦蛋白饮稳定系数呈现先增加后下降的趋势。当黄原胶添加量达到0.08% 时，稳定系数最大（62.48%），且与其他组相比具有显著性差异。因此初步确定黄原胶的最佳添加量为0.08%。

图4 不同黄原胶添加量对藜麦蛋白饮稳定系数的影响

2.5 正交实验结果分析

根据单因素实验结果，进行正交试验，确定蒸馏单硬脂酸甘油酯、海藻酸钠和黄原胶的最佳添加量。对藜麦蛋白饮稳定性影响的主次顺序为黄原胶、海藻酸钠和蒸馏单硬脂酸甘油酯。由表5 可知5 号实验的稳定系数结果为97.2%，大于95%，说明5 号实验结果良好。正交试验结果的最优水平为A2B2C3，即黄原胶添加量为0.08%，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量为0.12%，海藻酸钠添加量为0.18%。最后的验证实验结果表明，按照正交实验结果的添加量所制得的藜麦蛋白饮稳定系数为98.5%。因此仍然选择正交试验结果作为藜麦蛋白饮稳定剂的最佳配方。

2.6 电子鼻测定样品香气组分

利用电子鼻对藜麦蛋白饮的香气组分进行测定。测定结果如图5 所示，其中W5S、W1S、W1W、W2S、2W2 传感器的测定值较大。表明藜麦蛋白饮中所含的氮氧化合物、甲基类成分、硫化物、醇类、醛酮类、芳烃化合物、硫的有机化合物等为主导成分。

图5 电子鼻传感器响应强度雷达图

表3 藜麦蛋白饮料稳定性正交试验结果

2.7 藜麦蛋白饮体外抗氧化活性

藜麦蛋白饮对DPPH自由基的清除能力结果如图6 所示。由图6 可知当藜麦蛋白饮体积分数为0.5 mL/mL 时，对DPPH 自由基的清除率最大，达到67.99%。由图7 可知，当藜麦蛋白饮体积分数为0.3 mL/mL 时，对羟基自由基的清除率最大，达到21.64%。由图8 可知，当藜麦蛋白饮体积分数为0.3 mL/mL 时，对ABTS 的清除率最大为64.39%。综上所述，藜麦蛋白饮在体外具有一定的抗氧化活性。

图6 藜麦蛋白饮清除DPPH 能力

图7 藜麦蛋白饮清除羟基自由基能力

图8 藜麦蛋白饮清除ABTS 能力

3 结论

本实验采用单因素正交实验选取合适的稳定剂来提高藜麦蛋白饮的稳定性。结果表明稳定性最优的组合为黄原胶添加量为0.08%，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量为0.12%，海藻酸钠添加量为0.18%。并对正交结果进行验证，结果表明藜麦蛋白饮稳定系数为98.5%。同时用电子鼻对藜麦蛋白饮的风味成分进行测定，结果表明藜麦蛋白饮中所含的氮氧化合物、甲基类成分、硫化物、醇类、醛酮类、芳烃化合物、硫的有机化合物等为主导成分。该饮料对DPPH 自由基、羟基自由基和ABTS 的清除率可分别达到67.99%、21.64%、64.39%，表明藜麦蛋白饮在体外具有一定的抗氧化活性。本研究可为藜麦的产品加工产业提供新的理论基础，且弥补了植物性蛋白饮料市场的空缺。