厲妍青，范柳萍

(江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫，214122)

槐米(FlosSophoraeImmaturus)是豆科植物槐(SophorajaponicaL.)的干燥花蕾，主要種植于黃土高原以及華北地區(qū)，是我國特有的中藥材[1]。研究表明，槐米黃酮含量高，具有抗氧化、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗癌和降血脂、降血糖等功效[2-5]，有著較高的營養(yǎng)和保健價(jià)值，因此，槐米的開發(fā)利用具有廣闊的前景。

如今，人們對飲料的消費(fèi)需求逐漸從傳統(tǒng)的碳酸型趨向于營養(yǎng)豐富的植物型[6]?；泵诪樗幨惩葱椭参颷7]，其黃酮含量高，抗氧化活性強(qiáng)等特性，符合人們對植物飲料的需求。目前，槐米飲料的研究主要集中于清汁，雖然清汁飲料制備工藝簡單易行，但槐米利用率極低，存在大量廢渣[8]，且制得的飲料營養(yǎng)成分損失較大。因此將槐米加工成濁汁飲料，對槐米資源的開發(fā)具有重要意義。大多數(shù)植物飲料因其蛋白及碳水化合物等含量高，屬熱不穩(wěn)定體系，殺菌過后極易出現(xiàn)析水、絮凝和沉淀等現(xiàn)象[9]。添加合適的親水膠體可以通過增強(qiáng)體系黏度，懸浮不溶解的顆粒，以提高其穩(wěn)定性。張桂芳[10]利用瓜爾膠、阿拉伯膠、結(jié)冷膠等復(fù)合增稠劑來提高小米飲料的穩(wěn)定性。G?SSINGER[11]使用黃原膠來提高蘋果濁汁的穩(wěn)定性，隨著黃原膠的加入穩(wěn)定性提高，但由此產(chǎn)生的“糊口”感不為消費(fèi)者喜愛。高潔[12]在松籽飲料的開發(fā)中發(fā)現(xiàn)，在添加復(fù)合增稠劑時(shí)，用量過高時(shí)會(huì)使飲料過于黏稠，影響口感。鄧代君[13]在對不同增稠劑對咖啡乳飲料穩(wěn)定性的分析中也指出，過度添加瓜爾膠會(huì)對飲料口感產(chǎn)生較大影響。這些研究都表明，需要根據(jù)不同飲料體系來應(yīng)用不同的膠體，同時(shí)，膠體的用量也有所不同。因此，選擇合適的親水膠體及用量在開發(fā)濁汁飲料的過程中至關(guān)重要。

本試驗(yàn)擬研究多種親水膠體對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性及黏度的影響，并通過與市售濁汁飲料的對比，來檢驗(yàn)槐米濁汁飲料應(yīng)用開發(fā)的合理性，為槐米濁汁飲料的工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展提供更全面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

槐米,河北安國藥源商貿(mào)有限公司；黃原膠、羧甲基纖維素鈉,武漢百茂生物科技有限公司；瓜爾豆膠、刺槐豆膠,青州榮美爾生物科技有限公司；微晶纖維素(MCC),上海FMC有限公司；結(jié)冷膠,鄲城財(cái)鑫糖業(yè)有限公司；單脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯,愛格富食品科技有限公司；市售濁汁飲料(甜玉米飲料、抹茶拿鐵飲料、核桃乳及花生牛奶),均購于當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

行星式球磨儀,德國萊馳有限公司；膠體磨,JM-L50型，溫州強(qiáng)忠機(jī)械有限公司；均質(zhì)機(jī)(AH-2010型)，蘇州安拓思納米技術(shù)有限公司；黏度計(jì)(DVESLVTJ0型)，美國Brook Field公司；Turbiscan分散穩(wěn)定性分析儀,法國Formulation公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 槐米濁汁制備工藝

根據(jù)倪洋[14]的濁汁制備工藝修改為：

原料槐米→挑選→球磨粉碎→膠體磨→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌→槐米濁汁

(1)球磨粉碎：槐米經(jīng)挑選后放入球磨儀中，在300 r/min轉(zhuǎn)速下粉碎45 min，球磨模式為粉碎15 min，間隔10 min。

(2)膠體磨：按照1∶200(g∶mL)的料液比，用膠體磨將槐米與水混合。

(3)調(diào)配：把飲料預(yù)熱至70 ℃，在250 r/min的轉(zhuǎn)速下，邊攪拌邊加入一定量的穩(wěn)定劑及乳化劑。攪拌持續(xù)20 min。

(4)均質(zhì)：均質(zhì)壓力為25 MPa，均質(zhì)次數(shù)為2次。

(5)灌裝滅菌：將槐米濁汁分裝在飲料瓶中，并在121 ℃下滅菌20 min。

1.3.2 增稠劑單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究6種增稠劑對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性及黏度的作用，膠體分別為黃原膠、結(jié)冷膠、微晶纖維素、刺槐豆膠、羧甲基纖維素鈉及瓜爾豆膠，以懸浮穩(wěn)定性及黏度為指標(biāo)，考察不同種類增稠劑對槐米飲料的影響。

1.3.3 懸浮穩(wěn)定性的測定

根據(jù)黃迪宇[15]的方法修改如下：將不同配方配制好的槐米濁汁飲料稀釋5倍，660 nm處測定其吸光值A(chǔ)0。在3 000 r/min下離心15 min，稀釋相同的倍數(shù)，在相同的波長下測定其吸光度為At，按公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

1.3.4 黏度的測定

采用DVS+旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行測定，選用S18號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為100 r/min，在室溫下測量。

1.3.5 復(fù)配親水膠體對槐米濁汁飲料穩(wěn)定性的影響

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇微晶纖維素、結(jié)冷膠、單甘酯和蔗糖酯這4種親水膠體，以多重光散射儀穩(wěn)定性指數(shù)(turbiscan stability index,TSI)作為指標(biāo)，通過均勻設(shè)計(jì)確定復(fù)配親水膠體的添加量。

表1 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design method

1.3.6 Turbiscan穩(wěn)定性指數(shù)的測定

根據(jù)RAIKOS等[16]的方法修改如下：將20 mL樣品置于樣品瓶中，放入樣品池中進(jìn)行測量，多重光散射儀利用波長為850 nm的紅外光源，對樣品進(jìn)行周期性掃描。測試條件為測試溫度50 ℃，掃描時(shí)間2 h，掃描周期60 s，掃描高度40 μm。

1.3.7 感官評價(jià)

由食品專業(yè)的感官評定人士組成的感官評定小組(15人)進(jìn)行感官評定，感官評分表如表2所示。

表2 飲料感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Beverages sensory evaluation criteria

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 20統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Origin 9.0進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同增稠劑對槐米飲料穩(wěn)定性及黏度的影響

添加增稠劑提高了體系的黏度，使飲料達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。但過高的黏度也會(huì)失去飲料清爽的口感，同時(shí)掩蓋飲料原有的風(fēng)味。因此，合適的增稠劑及其適當(dāng)用量，對飲料的穩(wěn)定性及風(fēng)味有著重要意義。

如圖1所示，隨著增稠劑添加量的增加，飲料的黏度和懸浮穩(wěn)定性增加。其中，微晶纖維素對體系的穩(wěn)定效果最好，且黏度變化小。在添加0.40%的微晶纖維素時(shí)，其黏度僅為3.01 mPa·s, 而懸浮穩(wěn)定性達(dá)26.85%，是首選的槐米飲料增稠劑。這歸功于微晶纖維素在飲料體系中形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[17]，以此來懸浮顆粒。結(jié)冷膠的凝膠性可以穩(wěn)定體系，且具有改善口感的作用，同時(shí)其黏度變化不大，與微晶纖維素復(fù)配使用效果更好[18]。黃原膠雖然也能提高體系穩(wěn)定性，但隨添加量的增加體系黏度顯著增大，不利于飲料口感的保持。而刺槐豆膠、瓜爾豆膠及羧甲基纖維素鈉對體系穩(wěn)定性的影響小，這可能是由于高溫滅菌過后，這些膠體在槐米飲料體系中已失效。故選擇微晶纖維素復(fù)配結(jié)冷膠作為槐米濁汁飲料的增稠劑進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.2 復(fù)配親水膠體對槐米飲料穩(wěn)定性的優(yōu)化

單一的親水膠體很難使飲料體系達(dá)到長期均一穩(wěn)定的狀態(tài)，多種膠體復(fù)配使用將會(huì)達(dá)到協(xié)同增效的作用，使飲料更加穩(wěn)定[19]。選擇微晶纖維素、結(jié)冷膠、單甘酯和蔗糖酯為復(fù)配膠體，通過均勻設(shè)計(jì)確定其添加量，結(jié)果如表3所示。

表3 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)及結(jié)果分析Table 3 Design of uniform experiments and analysis of results

Turbiscan穩(wěn)定分析技術(shù)是一種基于粒子的遷移而引起體系背散射光光強(qiáng)變化來檢測分散體系穩(wěn)定性指數(shù)的測量方法。體系中粒子運(yùn)動(dòng)會(huì)引起飲料出現(xiàn)絮凝、沉淀分層或油脂上浮等現(xiàn)象，導(dǎo)致穩(wěn)定性指數(shù)增大，即表明體系穩(wěn)定性變差[20]。由圖2可知，隨著測定時(shí)間的延長，8組試驗(yàn)樣品的穩(wěn)定性指數(shù)逐漸增大，這表明飲料在測試過程中其內(nèi)部微粒在不停地運(yùn)動(dòng)，使得體系中顆粒濃度出現(xiàn)不同程度的變化。

圖2 8組試驗(yàn)的穩(wěn)定性指數(shù)Fig.2 TSI of 8 experiment samples

表4 回歸方程的方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation

回歸方程P<0.05，R2=0.999，表明回歸方程模擬顯著，可以解釋99.9%的槐米飲料TSI值的變化，方程擬合性好。

對方程求偏導(dǎo)，求得TSI最小值，解得：X1=0.41;X2=0.06;X3=0.09;X4=0.15；

將最優(yōu)配方代入原回歸方程，得：Ymin=0.62。

即：微晶纖維素0.41%；結(jié)冷膠0.06%；單甘酯0.09%；蔗糖酯0.15%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，預(yù)測TSI指數(shù)為0.62。

2.3 優(yōu)化配方飲料穩(wěn)定性的驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證復(fù)合親水膠體對槐米濁汁的作用效果，按照均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化后的配方添加，并測定其TSI值。由圖3可知，平行樣品的TSI值分別為0.59和0.61，驗(yàn)證了均勻設(shè)計(jì)的預(yù)測穩(wěn)定性指數(shù)，且配方重復(fù)性好。

圖3 槐米濁汁飲料的穩(wěn)定性變化指數(shù)Fig.3 Changes of stability index of cloudy Flos Sophorae Immaturus beverages

2.4 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的比較分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證自制槐米濁汁配方的可實(shí)用性，現(xiàn)與4款市售濁汁飲料進(jìn)行比較分析，配料表如表5所示。

表5 市售濁汁飲料配方表Table 5 Formula table of commercial cloudy beverages

2.4.1 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的Turbiscan比較分析

將這4款市售濁汁飲料與自制槐米飲料進(jìn)行Turbiscan穩(wěn)定性分析。圖譜采用高度為橫坐標(biāo)，背散射光的變化率為縱坐標(biāo)，用藍(lán)色代表起始線，用紅色代表終止線。由圖4可知，槐米濁汁與甜玉米汁的背散射光光強(qiáng)變化較小，120 min后背散射光光強(qiáng)變化值(ΔBS)仍不超過-0.5%。說明體系中懸浮顆粒沒有出現(xiàn)明顯的上浮或沉降現(xiàn)象，可視為穩(wěn)定體系[21]，進(jìn)一步驗(yàn)證槐米濁汁配方的可實(shí)用性。抹茶拿鐵體系在底部(0～2 mm)時(shí)曲線高于基線，ΔBS大于2%，這說明底部有沉淀產(chǎn)生，其中部及頂部曲線逐漸向上增加，ΔBS從-1.5%左右上升至-0.5%，這可能是飲料在測量過程中產(chǎn)生了聚結(jié)。120 min后，核桃乳的底部ΔBS值約為2%，中部曲線下降較大，2～10 mm處，ΔBS低于-3%，但頂部曲線的下降幅度減緩，30～40 mm處，ΔBS約為-1%，說明核桃乳中部組分向下遷移，底部有顆粒沉淀，中上層可能出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象?；ㄉＤ谈鱾€(gè)部位終止曲線均位于基線下方，120 min時(shí)ΔBS為-2%左右，表明體系在測量過程中顆粒向下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了沉淀。

圖4 槐米濁汁飲料與市售濁汁飲料的背散射光光強(qiáng)變化比較Fig.4 Comparison of the change of backscattered light intensity among cloudy Flos Sophorae Immaturus beverage and commercial cloudy beverages

2.4.2 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的黏度比較分析

由圖5可知，雖然甜玉米飲料體系最為穩(wěn)定，但其黏度高達(dá)40 mPa·s，是其他4種飲料的數(shù)10倍。其他3種濁汁飲料，雖然在穩(wěn)定性上不如甜玉米飲料，但黏度小，均小于10 mPa·s，符合消費(fèi)者對飲料的需求。而槐米濁汁飲料，使用了合適的膠體及用量，不僅使飲料在穩(wěn)定性上保持優(yōu)越的性能，且保留其清爽的口感，其黏度僅為8.71 mPa·s，流動(dòng)性強(qiáng)。該槐米濁汁配方對槐米飲料的工業(yè)化生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。

圖5 槐米濁汁飲料與市售濁汁飲料的黏度比較Fig.5 Comparison of viscosity among cloudy Flos Sophorae Immaturus beverage and commercial cloudy beverages

2.4.3 市售濁汁飲料與自制槐米濁汁飲料的感官評分

由表6可知，這5款飲料中，槐米飲料、甜玉米飲料及核桃乳的穩(wěn)定性好，無分層沉淀，抹茶拿鐵和花生牛奶雖有些許分層現(xiàn)象，但不明顯，不影響消費(fèi)者購買。流動(dòng)性方面，甜玉米飲料表現(xiàn)出極差的流動(dòng)性，并且造成風(fēng)味口感的下降，吞咽感較明顯。同時(shí)其他4款飲料表現(xiàn)較好，流動(dòng)性強(qiáng)，均保留了飲料清爽的口感。由此可知，槐米濁汁飲料的工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的實(shí)踐意義。

表6 飲料感官評定表Table 6 Beverages sensory evaluation table

3 結(jié)論

多種親水膠體的復(fù)配使用有利于提高濁汁飲料的穩(wěn)定性。在研究槐米濁汁飲料穩(wěn)定性時(shí)，選用微晶纖維素和結(jié)冷膠作為增稠劑，以微晶纖維素的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)懸浮不溶性顆粒，結(jié)冷膠產(chǎn)生凝膠使顆粒不易遷移；單甘酯和蔗糖酯作為乳化劑，減少析水浮油現(xiàn)象。根據(jù)均勻設(shè)計(jì)表明，復(fù)配親水膠體的最優(yōu)組合為微晶纖維素0.41%、結(jié)冷膠0.06%、單甘酯0.09%、蔗糖酯0.15%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其在滅菌后未發(fā)生沉淀、析水或聚結(jié)等現(xiàn)象。自制槐米飲料與市售飲料的比較表明，自制槐米飲料的穩(wěn)定性強(qiáng)，沒有沉淀析水，絮凝聚結(jié)等不良現(xiàn)象的發(fā)生，且其黏度適中，保持了飲料清爽的口感，不遜于市售飲料，是一款為廣大消費(fèi)者所能接受的濁汁飲料。