杜仲籽粕水解肽的滋味评价及在乳饮料中的应用

摘要：以杜仲籽粕水解液为原料，添加全脂乳粉、复合稳定剂（羧甲基纤维素钠、黄原胶）、白砂糖、维生素C进行调配，在单因素实验的基础上，以感官评分和离心沉淀率为考察指标，利用Box-Behnken响应面法优化乳饮料的最优配方。最优配方为水解液添加量20%、全脂乳粉添加量2.20%、复合稳定剂添加量0.12%，由此配方得到的乳饮料感官评分为（83.85±2.26）分，离心沉淀率为（3.08±0.12）%，且乳饮料色泽通透，风味协调，组织均匀，通过电子舌分析可知酸味、甜味物质是造成乳饮料呈味差异的主要物质，杜仲籽粕水解肽对其滋味特征的影响较小。

关键词：杜仲籽粕水解肽；乳饮料；工艺优化；滋味

中图分类号：TS201.1""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）10-0031-08

Taste Evaluation of Eucommia ulmoides Seed Meal Hydrolyzed

Peptides and Their Application in Milk Beverage

GE Zhen-zhen1，2， ZHAO Yu-xiang1， XU Ming-yue1， HU Qiao-qiao1，

ZHANG Yi-nan1， ZHAO Guang-yuan1，2， ZONG Wei1，2*

（1.College of Food and Bioengineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou 450002，

China; 2.Key Laboratory of Cold Chain Food Processing and Safety Control， Ministry of

Education， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： With Eucommia ulmoides seed meal hydrolyzed peptides as the raw materials， whole milk powder， compound stabilizer （sodium carboxymethyl cellulose， xanthan gum）， white granulated sugar and vitamin C are added for blending. On the basis of single factor experiment， with sensory score and centrifugal sedimentation rate as the evaluation indexes， Box-Behnken response surface method is used to optimize the optimal formula of milk beverage. The optimal formula is 20% hydrolysate， 2.20% whole milk powder and 0.12% compound stabilizer. The sensory evaluation of the milk beverage obtained by this formula is （83.85±2.26） points， the centrifugal sedimentation rate is （3.08±0.12）%， and the milk beverage has transparent color， coordinated flavor and uniform tissue. Through electronic tongue analysis， it can be found that sour and sweet substances are the main substances that cause the taste difference of milk beverage， and Eucommia ulmoides seed meal hydrolyzed peptides have little effect on its taste characteristics.

Key words： Eucommia ulmoides seed meal hydrolyzed peptides; milk beverage; process optimization; taste

植物蛋白具有较高的营养价值及生物活性功能，价廉质优，因此植物蛋白作为动物蛋白的替代品已被应用于食品风味调节、功能食品开发等食品加工领域[1-2]。近年来，已有研究对元宝枫籽[3]、紫苏粕[4]等农产品加工废弃物作为制备抗氧化肽或食品添加剂的原材料进行探索，并对其进行结构性质的测定，以此来提高农产品的附加值。杜仲籽粕作为杜仲籽提油后的副产物，通常作为饲料或被大量丢弃，从而造成不必要的资源浪费和环境污染。前期研究表明[5]，杜仲籽粕中蛋白质含量高达35.98%，远高于杜仲叶和杜仲皮，且其体外消化产物对自由基表现出明显的清除效果，即杜仲籽粕可作为一种优质的天然蛋白质和新型抗氧化剂的来源。通过酶法制得的杜仲籽粕水解肽对DPPH自由基、超氧阴离子自由基和ABTS自由基的清除率较高，表现出良好的抗氧化性，为杜仲籽粕的高值化利用及抗氧化肽功能产品的开发提供了理论依据[6]。目前，对水解植物蛋白的利用仍为将其作为调味品生产氨基酸的原料，如冯结铧等[7]利用亚麻籽粕为原料开发活性肽和氨基酸，但关于植物蛋白对功能产品滋味的研究较少。

目前已有关于偃松松仁蛋白肽乳饮料[8]、亚麻籽粕肽饮料[9]等多种新型肽饮料的研究。张志刚等[10]利用沙棘籽粕和油莎豆粕联合制备蛋白肽饮料。本文按照前期研究的优化提取条件[4]制备杜仲籽粕水解液，研究了白砂糖、维生素C和全脂乳粉对饮料功效和口感的影响以及杜仲籽粕水解肽对乳饮料滋味的影响，以期开发出集风味和抗氧化功能于一体的功能性乳饮料。

综上，本文借助响应面优化杜仲籽粕水解肽乳饮料的最佳配方，在此基础上检测杜仲籽粕水解肽乳饮料的滋味，利用电子舌对其滋味特征进行评价，并进行主成分分析，为杜仲籽粕蛋白的加工及研究提供了新的研究方向。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杜仲籽粕：中国农业科学院郑州果树研究所；盐酸：洛阳昊华化学试剂有限公司；中性蛋白酶（100 U/mg）：上海源叶生物科技有限公司；氢氧化钠：天津市大茂化学试剂厂；全脂乳粉：山西古城乳业集团有限公司；羧甲基纤维素钠：上海申光食用化学品有限公司；白砂糖：临沂市泰沂食品有限责任公司；维生素C（食品级）：山东鲁维制药有限公司；黄原胶：鄂尔多斯市中轩生化股份有限公司。

1.2 仪器与设备

PHS-3C pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；XY-FD-18冷冻干燥机 上海欣谕仪器有限公司；HH-S4数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂；HC-3618R高速冷冻离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；C-Tongue电子舌 上海保圣实业发展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 杜仲籽粕水解肽的制备

参照葛珍珍等[6]的方法制备杜仲籽粕水解肽，中性蛋白酶添加量10 000 U/g，酶解时间1.50 h，底物浓度20 g/L，在此条件下制备杜仲籽粕水解肽。

1.3.2 杜仲籽粕水解肽乳饮料的制备

将全脂乳粉、4%白砂糖、复合稳定剂（羧甲基纤维素钠∶黄原胶为1∶1）按照一定比例混合于45 ℃温水中，加入0.03%维生素C和一定量的杜仲籽粕水解肽溶液，进行饮料调配。

1.3.3 单因素实验

以感官评分和离心沉淀率为评判指标，固定白砂糖和抗坏血酸的添加量分别为4%、0.03%，考察杜仲籽粕水解液、全脂乳粉、复合稳定剂的添加量对杜仲籽粕多肽乳饮料感官评分和稳定性的影响。

1.3.3.1 杜仲籽粕水解液添加量

按照1.3.2的工艺流程制备乳饮料，分别添加15%、20%、25%、30%、35%杜仲籽粕水解液和2%全脂乳粉、0.2%复合稳定剂，探究不同杜仲籽粕水解液添加量对乳饮料的影响。

1.3.3.2 全脂乳粉添加量

按照1.3.2的工艺流程制备乳饮料，分别添加1%、2%、3%、4%、5%全脂乳粉和20%杜仲籽粕水解液、0.2%复合稳定剂，探究不同全脂乳粉添加量对乳饮料的影响。

1.3.3.3 复合稳定剂添加量

按照1.3.2的工艺流程制备乳饮料，分别添加0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%复合稳定剂和20%杜仲籽粕水解液、2%全脂乳粉，探究不同复合稳定剂添加量对乳饮料的影响。

1.3.4 响应面优化实验

综合单因素实验结果和响应面Box-Behnken中心组合实验原理，选取杜仲籽粕多肽乳饮料的感官评分和离心沉淀率作为响应值，探究不同添加量的杜仲籽粕水解液、全脂乳粉、复合稳定剂对响应值的影响，进而对乳饮料配方进行优化。响应面实验设计见表1。

1.3.5 杜仲籽粕多肽乳饮料感官评价

依据GB/T 21732—2008《含乳饮料》，并在此基础上略加修改得到杜仲籽粕多肽乳饮料的感官评分标准。邀请20位食品专业的感官评价人员（男、女各10位）对照其标准进行乳饮料的感官评分。杜仲籽粕多肽乳饮料感官评分标准见表2。

1.3.6 杜仲籽粕多肽乳饮料稳定性测定

参考王铃钊等[11]的方法，测定乳饮料的离心沉淀率进而反映其稳定性。量取15 mL杜仲籽粕多肽乳饮料，在9 000 r/min条件下离心15 min，将上部溶液倒掉，称取沉淀物质量。

离心沉淀率（%）=沉淀物质量（mg/L）杜仲籽粕多肽乳饮料质量（mg/mL）×100%。

（1）

1.3.7 电子舌测定

样品制备：称取10 mg杜仲籽粕水解肽溶于1 mL的蒸馏水中，稀释到80 mL，按照优化的最佳配方进行配制（白砂糖4%、维生素C 0.03%、水解肽添加量20%、全脂乳粉添加量2.20%、复合稳定剂（羧甲基纤维素钠∶黄原胶为1∶1）添加量0.12%，置于烧杯中进行测试。

检测条件[12]：样品检测前先进行传感器预热、清洗，设置最高电压为1 V，最低电压为－1 V，脉冲间隔100 mV，每个样品平行测定3～4次。考察试样的呈味特征，分辨不同样品的味觉差异。

1.3.8 数据处理与分析

所有实验均进行3组平行实验，数据采用平均值±标准差的形式表示，采用Excel 2019、SPSS 22.0和Design-Expert 8.0.6软件对数据进行分析处理，显著性差异用单因素方差分析法（one-way ANOVA）进行分析。

2 结果与分析

2.1 配方优化单因素实验结果

2.1.1 杜仲籽粕水解液添加量的影响

杜仲籽粕水解液添加量对乳饮料感官评分和离心沉淀率的影响见图1。

由图1可知，感官评分随着杜仲籽粕水解液添加量的增加而呈现先升高后降低的趋势，且当杜仲籽粕水解液添加量为25%时，感官评分为（76.05±3.0）分，达到最大值。杜仲籽粕水解液添加到调制的乳饮料中后，会与乳粉互相影响从而呈现独特的气味，当其添加量小于25%时，杜仲籽粕水解液风味不明显，但随着其添加量不断增加，乳饮料颜色变深，苦味增加，口感风味下降，由感官评分结果可知，当水解液添加量为25%时，多肽与乳粉香气适宜，口感滋味协调。

饮料的稳定性与离心沉淀率成反比，即离心沉淀率越小，饮料越稳定[13]。由图1可知，随着杜仲籽粕水解液添加量的增加，乳饮料的离心沉淀率降低，稳定性提高，在添加量为25%时达到最小值3.11%；当添加量大于25%时，乳饮料的离心沉淀率随着杜仲籽粕水解液添加量的增加而升高，即乳饮料的稳定性降低，组织不均匀，并出现絮状沉淀，分层明显，从而导致乳饮料的感官品质降低，该结果与感官评分的变化趋势相同。综上，杜仲籽粕水解液添加量为25%时乳饮料的品质最佳。

2.1.2 全脂乳粉添加量的影响

全脂乳粉添加量对乳饮料感官评分和离心沉淀率的影响见图2。

由图2可知，在实验测定范围内，乳饮料的感官评分随着全脂乳粉添加量的增加呈先升高后降低的趋势，且乳饮料的感官评分在全脂乳粉添加量为2%时达到最大值（75.40±3.3）分。之后继续增加其添加量，乳香味变得浓郁，从而掩盖杜仲籽粕多肽特有的香味，且饮料过于黏稠，乳香味过重，使乳饮料的感官评分降低。

随着全脂乳粉添加量的增加，乳饮料的离心沉淀率先降低后升高，在全脂乳粉添加量为2%时，离心沉淀率为（3.76±0.3）%，此时乳饮料组织状态均一，无分层现象，稳定性较好。但当全脂乳粉添加量大于2%时，离心沉淀率显著上升，这可能是因为饮料中的稳定剂不能使蛋白质完全悬浮，从而使饮料的稳定性下降。综上，选择2%作为响应面实验全脂乳粉添加量的零水平。

2.1.3 复合稳定剂添加量的影响

复合稳定剂添加量对乳饮料感官评分和离心沉淀率的影响见图3。将稳定剂添加到乳饮料中，能够提高饮料的黏度，防止蛋白质沉淀，是饮料维持均一稳定组织状态的关键条件之一。研究表明[14] ，复合稳定剂比单一稳定剂的效果更好，本实验选取羧甲基纤维素钠与黄原胶按1∶1复配后加入乳饮料中。

由图3可知，随着复合稳定剂添加量的增加，乳饮料的离心沉淀率呈先下降后上升的趋势。当添加0.1%的复合稳定剂时，离心沉淀率达到最小值（3.66±0.1）%。羧甲基纤维素钠是一种阴离子型线性多糖，具有较强的分散性和持水性，它主要通过与蛋白质之间的静电作用和空间位阻效应减缓液滴聚集，维持乳液的稳定性[15]；黄原胶中含有大量游离的羧基，当其分散在水溶液时，会发生从双螺旋到复杂聚集体的构象转变。所以，随着复合稳定剂添加量的增加，溶液体系中存在较多的网络结构、相互作用和缠结，故体系较稳定。但当复合稳定剂添加量超过0.1%时，多糖在液滴表面的吸附达到饱和，从而使过量的多糖分散于溶液中，使饮料的黏度升高进而发生絮凝[16]。

随着复合稳定剂添加量的增加，乳饮料的感官评分先上升后下降。在复合稳定剂添加量为0.1%时，感官评分达到最大值（81.95±3.0）分。该结果与乳饮料的稳定性呈现相同的变化趋势，即当复合稳定剂添加量较少时，体系的黏度不足以维持体系分子间的排斥作用，出现分层等现象，从而对感官品质造成影响；而当添加过量的复合稳定剂时，乳饮料因黏度过大而口感降低。

2.2 以感官评分为响应值的响应面配方优化实验结果

2.2.1 回归方程的建立及模型方差分析

以感官评分为响应值的响应面实验设计及结果、回归方程方差分析结果见表3和表4。

通过软件Design-Expert 8.0.6对表3中的实验数据进行多元回归拟合，得到的感官评分（Y1）对杜仲籽粕水解液添加量（A）、全脂乳粉添加量（B）、复合稳定剂添加量（C）的回归模型方程为Y1=81.89－1.71A+1.99B+1.75C+0.26AB+1.90AC+0.38BC+0.17A2－4.13B2－2.69C2。

由表4可知，回归方程模型极显著（P=0.003 0lt;0.01），且方程的失拟项不显著（Pgt;0.05），表明该模型不存在失拟因素，能够反映实际情况，与杜仲籽粕多肽乳饮料的感官评分具有较高的拟合度；回归模型的相关系数R2为0.928 6，表明模型回归拟合良好，可以解释92.86%的数据，校正系数RAdj2为0.836 8，表明该模型能解释83.68%响应值的变化，因而在实验范围内能对乳饮料的感官评分进行分析和预测；回归方程系数的显著性分析结果表明，一次项A、C为显著因素（Plt;0.05），一次项B为极显著因素（Plt;0.01），二次项B2、C2对乳饮料感官评分的影响极显著（Plt;0.01）。F值大小和影响程度呈正相关，由F值可知，各因素对杜仲籽粕多肽乳饮料感官评分的影响程度为B（全脂乳粉添加量）gt;C（复合稳定剂添加量）gt;A（杜仲籽粕水解液添加量）。

2.2.2 各因素交互作用的响应面分析

通过多元回归方程拟合得到响应面分析的曲面图，见图4～图6。

等高线图反映了各因素间交互作用的强弱。由等高线图可知，杜仲籽粕水解液添加量与复合稳定剂添加量之间交互作用显著，杜仲籽粕水解液添加量与全脂乳粉添加量之间、全脂乳粉添加量与复合稳定剂添加量之间交互作用不显著。由图6可知，全脂乳粉添加量对感官评分的曲线较陡峭，说明在乳饮料制备过程中全脂乳粉添加量对感官评分的影响大于复合稳定剂添加量。

2.2.3 最佳配方的确定及验证实验

通过响应面实验结果分析可得，当杜仲籽粕水解液添加量、全脂乳粉添加量、复合稳定剂添加量分别为20%、2.21%和0.12%时，乳饮料的感官评分为83.95分。为验证结果的可靠性，在此添加量条件下进行3组平行实验，测得杜仲籽粕多肽乳饮料的感官评分为（83.50±2.11）分，该结果与响应面回归模型所得到的预测值83.95分的偏差为0.23%，表明该响应面得到的回归模型能够很好地预测实际实验结果。

2.3 以离心沉淀率为响应值的响应面配方优化实验结果

2.3.1 回归方程及模型方差分析

以离心沉淀率为响应值的响应面实验设计及结果、回归方程方差分析结果见表5和表6。

通过软件Design-Expert 8.0.6对表5中响应面实验结果进行多元回归拟合，建立的离心沉淀率（Y2）对杜仲籽粕水解液添加量（A）、全脂乳粉添加量（B）、复合稳定剂添加量（C）的二次响应面回归方程为Y2=2.23+0.50A－0.10B－0.30C+0.18AB－0.29AC+0.14BC+0.23A2+0.94B2+0.49C2。

由表6可知，该模型极显著（P=0.001 3lt;0.01），失拟项不显著（P=0.170 4gt;0.05），表明该模型能够较好地反映实际情况，且与杜仲籽粕多肽乳饮料的离心沉淀率具有较高的拟合度；回归模型的相关系数R2为0.943 7，说明模型回归拟合良好，可以解释94.37%的数据，校正系数RAdj2为0.871 4，表明该模型能解释87.14%响应值的变化，因而在实验范围内能对乳饮料的稳定性进行分析和预测；回归方程系数的显著性分析结果表明，一次项A为极显著因素（Plt;0.01），一次项C为显著因素（Plt;0.05），二次项B2、C2对乳饮料离心沉淀率的影响达到极显著水平（Plt;0.01）。由F值可知，各因素对杜仲籽粕多肽乳饮料稳定性的影响程度为A（杜仲籽粕水解液添加量）gt;C（复合稳定剂添加量）gt;B（全脂乳粉添加量）。

2.3.2 最佳配方的确定及验证实验

通过多元回归方程拟合得到响应面分析的曲面图，见图7～图9。

由等高线图可知，杜仲籽粕水解液添加量、全脂乳粉添加量及复合稳定剂添加量两两之间的交互作用均不显著。

2.3.3 最佳配方的确定及验证实验

通过响应面实验结果分析可得，当杜仲籽粕水解液添加量、全脂乳粉添加量、复合稳定剂添加量分别为20%、2.20%、0.13%时，乳饮料的离心沉淀率为2.94%。为验证结果的可靠性，在该最佳条件下进行3组平行实验，测得杜仲籽粕多肽乳饮料的离心沉淀率为（2.93±0.01）%，与响应面回归模型所得到的预测值偏差为0.003 8%，说明该响应面分析的回归模型可以很好地预测实际实验结果。

2.3.4 最佳配方的确定

将杜仲籽粕多肽乳饮料的各因素添加量调整为杜仲籽粕水解液添加量20%、全脂乳粉添加量2.20%、复合稳定剂添加量0.12%，在此条件下得出的感官评分为（83.85±2.26）分，离心沉淀率为（3.08±0.12）%。

2.3.5 电子舌检测结果

由图10可知，电子舌传感器特征数据存在差异，但添加杜仲籽粕水解肽的多肽乳饮料的滋味与乳饮料差别不大。为进一步了解乳饮料的滋味特征及水解肽对其滋味的影响，结合PCA对其滋味成分进行定性比较分析。

由图11可知，PC1方差贡献率为95.7%，PC2方差贡献率为2.1%，累计方差贡献率为97.8%，即PC1和PC2可以代表样品整体的滋味特征，水解肽和乳饮料从滋味层面上大致可分为3类：水解肽为一类，乳饮料与添加水解肽的饮料各为一类。结合感官评分中的滋味评价，表明酸、甜类呈味物质对杜仲籽粕水解肽乳饮料的滋味影响较大，而杜仲籽粕水解肽并没有显著影响乳饮料的滋味。

3 结论

以感官评分和离心沉淀率为指标，通过单因素实验和响应面实验优化，确定杜仲籽粕多肽乳饮料的最优配方为水解液添加量20%、全脂乳粉添加量2.20%、复合稳定剂添加量0.12%，在该配方下得到的乳饮料的感官评分为（83.85±2.26）分，离心沉淀率为（3.08±0.12）%，此时乳饮料体系稳定均一，风味协调。通过电子舌进行主成分分析，结果表明酸味、甜味物质是造成乳饮料滋味差异的主要物质，杜仲籽粕水解肽的添加对乳饮料滋味的影响较小。该饮料的开发对于拓展杜仲籽粕水解肽在食品加工中的应用具有一定的指导意义。

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收稿日期：2024-03-27

基金项目：河南省2023年科技攻关项目（232102110147）

作者简介：葛珍珍（1990—），女，副教授，博士，研究方向：果蔬深加工。

*通信作者：纵伟（1965—），男，教授，博士，研究方向：果蔬深加工。