韓昊天 劉校男 趙路蘋 郭安民 李向陽

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，泰安 271018)

大豆富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及其他小分子營養(yǎng)物質(zhì)，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值。豆乳作為一種天然飲品，具有方便、營養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，備受消費(fèi)者青睞。傳統(tǒng)的含豆乳飲品制作方法多以大豆粉為原料，復(fù)合其他輔料、乳化劑、增稠劑，再經(jīng)過均質(zhì)、殺菌等步驟制作而成[1，2]。也有研究者用豆?jié){和果蔬作為原料，研發(fā)出具有不同口味的含豆乳飲品[3，4]。以大豆粉或豆?jié){為原料制備的含豆乳飲品其穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生沉淀，所以制作過程需要添加多種添加劑，需要均質(zhì)，步驟繁瑣[5]。經(jīng)過水法磨漿及離心提取的大豆油體富集物含有多不飽和脂肪酸、磷脂、生育酚、植物甾醇和活性蛋白等功能性成分[6，7]，是一種天然的乳化劑，可廣泛應(yīng)用于食品加工[8，9]。目前大豆油體富集物多應(yīng)用于千島醬、奶油等半液態(tài)食品加工與開發(fā)[10，11]，鮮見將其應(yīng)用于液態(tài)食品研發(fā)的報(bào)道。大豆油體富集物具有天然的乳化性質(zhì)及獨(dú)特的豆香風(fēng)味，將其應(yīng)用于含豆乳飲品開發(fā)，不需要額外乳化劑，不需要繁瑣的均質(zhì)過程，有著巨大的潛力。為改善現(xiàn)有含豆乳飲品加工工藝存在的不足，本實(shí)驗(yàn)以大豆油體富集物為天然乳化劑，研發(fā)一款新型飲品，并優(yōu)化了新型飲品的配比參數(shù)、滅菌方式及貯藏方式，為未來大豆油體富集物在液態(tài)食品中的廣泛應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

蔗糖、考馬斯亮藍(lán)及甘氨酸等試劑均為分析純；白砂糖、蔗糖脂肪酸酯、低甲氧基果膠以及脫脂牛乳等均為食品級(jí)。

1.1.2 主要儀器

Centrifuge 5804R冷凍離心機(jī)，DZF-6050真空干燥箱，Rapid N Cube 快速定氮儀，HH-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋，VYS-8HO微波殺菌機(jī)，SKT-200 自動(dòng)凱氏定氮儀。

1.2 方法

1.2.1 生豆?jié){制備

稱取50 g大豆種子，用清水洗去表面雜質(zhì)后用去離子水沖洗，之后放入燒杯在去離子水中浸泡，將燒杯封口并在4 ℃ 冰箱放置18 h。將充分吸脹的大豆放入組織搗碎機(jī)，加入9倍重量的4 ℃新鮮去離子水，以18 000 r/min的速度打漿90 s，用4層脫脂紗布過濾，得到的濾液為生豆?jié){。

1.2.2 制備大豆油體富集物

參考曹艷蕓等[12]及Wu等[13]提取大豆油體富集物的方法，并稍作修改：將生豆?jié){于80 ℃ 水浴30 min，每隔5 min攪拌1次，之后于冰水浴中冷卻至室溫。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%加入蔗糖，攪拌均勻，入50 mL離心管，于冷凍離心機(jī)4 ℃，12 000 r/min離心60 min，收集最上層乳狀物，分散于去離子水，4 ℃，12 000 r/min離心，分散和離心3次后，對(duì)上層的乳狀物進(jìn)行收集，并置于4 ℃冰箱備用。

1.2.3 豆乳飲品研發(fā)

以大豆油體富集物為原料制作的新型飲品不需要額外添加乳化劑，也不需要均質(zhì)。為了使飲品的口感更佳，在豆乳飲品中加入了少量的低甲氧基果膠作為增稠劑，賦予飲品細(xì)膩稠滑的口感。

1.2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

固定大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠的添加量分別為7%、5%、40%、0.15%，分別探究大豆油體富集物，脫脂牛乳，白砂糖以及低甲氧基果膠添加量對(duì)豆乳飲品感官評(píng)分的影響。

1.2.3.2 Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠為自變量，豆乳飲品的感官評(píng)分為響應(yīng)值，根據(jù)中心組合設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 Box-Behnken設(shè)計(jì)因素水平及編碼

1.2.4 殺菌方式

水浴加熱殺菌：將豆乳飲品放到水浴鍋中，調(diào)節(jié)不同加熱溫度(80、85、90、95、100 ℃)與不同加熱時(shí)間(10、20、30 min)，殺菌后取出冷卻。

高溫高壓殺菌：將飲品放到高壓滅菌鍋中，調(diào)整溫度為115 ℃，滅菌時(shí)間為10、15、20、25、30 min。

微波殺菌：將飲品放到微波殺菌機(jī)中，固定功率750 W，殺菌時(shí)間分別為0、30、60、90、120 s。

1.2.5 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB/T 21732—2008《含乳飲品》中的要求，制定感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)選取20名接受過感官評(píng)價(jià)相關(guān)培訓(xùn)的食品專業(yè)大學(xué)生，組成評(píng)定小組，按照制定的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，去掉最高分及最低分，剩余分?jǐn)?shù)的平均值為最終得分。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 豆乳飲品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 質(zhì)量檢測(cè)

1.2.6.1 理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)

根據(jù)GB 7101—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》中的規(guī)定，檢測(cè)飲品的理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)。

1.2.6.2 貯藏實(shí)驗(yàn)

豆乳飲品于4、15、25 ℃ 下密封貯存30 d，從首日開始，之后每5天進(jìn)行菌落總數(shù)、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)含量測(cè)定及感官評(píng)價(jià)，探究品質(zhì)變化規(guī)律，確定最佳貯藏方式。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel和SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理，在顯著性水平α=0.05下進(jìn)行分析；采用Design Expert 8.0.6對(duì)響應(yīng)面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 大豆油體富集物添加量對(duì)品質(zhì)的影響

油脂及蛋白質(zhì)是大豆的主要組成成分，分別以油體和蛋白質(zhì)貯存液泡的形式存在于大豆種子內(nèi)。大豆油體富含多不飽和脂肪酸、磷脂、生育酚和植物甾醇等功能性成分，為天然的預(yù)乳化油，在提取大豆油體的水相打漿過程中，蛋白質(zhì)貯存液泡破碎使其中的蛋白質(zhì)會(huì)吸附在大豆油體的表面，這些吸附有外源性蛋白的油體被稱為大豆油體富集物。本方法提取到的大豆油體富集物脂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)93.56%，油體純度約87%，為優(yōu)良的天然乳化劑。從圖1可以看出，在白砂糖、脫脂牛乳、低甲氧基果膠的添加量相同的情況下，隨著大豆油體富集物添加量的增加，新型飲品的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，大豆油體富集物的添加量低于7%時(shí)，飲品的感官評(píng)分逐漸升高，此時(shí)新型飲品呈淡淡的豆香味，在添加量為7%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高值85分，飲品的豆香味適中，口感較好，狀態(tài)均勻，無顆粒及沉淀，當(dāng)大豆油體富集物的添加量超過7%時(shí)，感官評(píng)分逐漸下降，主要因?yàn)榇蠖褂腕w富集物添加過多而導(dǎo)致飲品出現(xiàn)過于濃郁的豆腥味，影響口感。

2.1.2 脫脂牛乳添加量對(duì)品質(zhì)的影響

脫脂牛乳賦予飲品乳香氣和良好的口感。如圖1所示，在大豆油體富集物、白砂糖、低甲氧基果膠添加量相同的情況下，豆乳飲品的感官評(píng)分隨脫脂牛乳添加量的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)脫脂牛乳的添加量在30%～40%時(shí)，豆乳飲品的感官評(píng)分逐漸上升，此時(shí)豆乳飲品中的乳香味道較淡，且其狀態(tài)較為稀薄，影響口感，在脫脂牛乳的添加量為45%時(shí)，達(dá)到最高的感官評(píng)分86分，此時(shí)豆乳飲品中的豆香與乳香味道適中，達(dá)到一個(gè)大致的平衡，口感最佳。當(dāng)脫脂牛乳的添加量超過45%時(shí)，乳香味掩蓋了豆香味，打破了兩者之間的平衡，使飲品的口感有所下降，感官評(píng)分逐漸降低。

2.1.3 白砂糖用量對(duì)新型飲品品質(zhì)的影響

白砂糖的作用在于增加豆乳飲品的甜味，直接影響其口感。由圖1可知，在大豆油體富集物、脫脂牛乳、低甲氧基果膠添加量相同的情況下，白砂糖的添加量在2%～4%時(shí)，豆乳飲品的感官評(píng)分逐漸上升，飲品甜味較淡，當(dāng)白砂糖添加量為5%時(shí)，飲品的感官評(píng)分最高，為88分，此時(shí)飲品的甜味適中，口感最佳，繼續(xù)增大白砂糖的添加量，導(dǎo)致其口味過于甜膩而影響口感，從而使豆乳飲品的感官評(píng)分逐漸下降。

2.1.4 低甲氧基果膠添加量對(duì)新型飲品品質(zhì)的影響

低甲氧基果膠作為增稠劑，主要的作用是增加豆乳飲品的稠滑口感。豆乳飲品中添加的大豆油體富集物可以作為天然的乳化劑，因此低甲氧基果膠只需少量添加便可提高飲品的稠滑口感。由圖1可知，在大豆油體富集物、白砂糖、脫脂牛乳添加量相同的情況下，隨著低甲氧基果膠的添加量的增加，豆乳飲品的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)图籽趸z的添加量低于0.20%時(shí)，飲品的狀態(tài)均勻，但稠滑程度較低，口感稍差，感官評(píng)分略低，當(dāng)?shù)图籽趸z的添加量為0.20%時(shí)，飲品稠滑程度適中，狀態(tài)均勻，此時(shí)其口感最佳，感官評(píng)分最高，為91分，當(dāng)?shù)图籽趸z的添加量在0.25%及以上時(shí)，飲品的狀態(tài)較為濃稠，口感變差，感官評(píng)分逐漸降低，當(dāng)?shù)图籽趸z的添加量過高時(shí)，會(huì)影響豆乳飲品的品質(zhì)。

圖1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以豆乳飲品的感官評(píng)分為響應(yīng)值，大豆油體富集物(A)、脫脂牛乳(B)、白砂糖(C)、低甲氧基果膠(D)的添加量為自變量建立四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，利用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，獲得回歸模型為：

Y=93.40+0.083A+0.75B+0.25C-1.25D-0.75AB-0.50AC+0.50AD+1.50BC+2.00BD+1.25CD-4.74A2-3.99B2-5.24C2-3.99D2。

表3為Box-Benhnken法的方差分析結(jié)果，F(xiàn)值決定了方程中各因素對(duì)響應(yīng)值影響作用的大小，P值的大小決定了對(duì)應(yīng)因素的顯著程度。該模型的F值為15.54，P<0.000 1，說明回歸模型極顯著。模型失擬度的F值為2.87，P值為0.160 3>0.05不顯著，說明該回歸方程在回歸空間內(nèi)具有較好的擬合度，用該模型對(duì)豆乳飲品的配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)是可行的。

表3 響應(yīng)面方差分析結(jié)果

通過對(duì)P值的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D、BC、BD顯著，A2、B2、C2、D2極顯著，其他因素的響應(yīng)不顯著。說明脫脂牛乳與白砂糖、脫脂牛乳與低甲氧基果膠的交互作用會(huì)對(duì)豆乳飲品的感官評(píng)分造成顯著影響。各因素對(duì)豆乳飲品品質(zhì)的影響順序?yàn)榈图籽趸z添加量>脫脂牛乳添加量>白砂糖添加量>大豆油體富集物添加量。

2.2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到感官評(píng)分最高的豆乳飲品配方：大豆油體富集物添加量7.00%、脫脂牛乳添加量45.30%、白砂糖添加量5.02%、低甲氧基果膠添加量0.19%，此條件下豆乳飲品的感官評(píng)分為93.51分。為驗(yàn)證響應(yīng)面結(jié)果的可靠性，用該配方進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，感官評(píng)分分別為94、94、93分，平均得分93.67分，與理論值僅差0.16份。表明該模型優(yōu)化的豆乳飲品配方可靠。

將最優(yōu)配方中的大豆油體富集物替換為傳統(tǒng)乳化劑蔗糖脂肪酸酯，其他成分添加量不變，制備飲品，進(jìn)行感官評(píng)分，3次平行實(shí)驗(yàn)平均得分92.33分，與大豆油體富集物作為乳化劑的最優(yōu)配方93.67分略低，但差異不顯著。進(jìn)一步表明大豆油體富集物是傳統(tǒng)乳化劑的優(yōu)秀替代品。

2.3 新型豆乳殺菌方式的確定

2.3.1 水浴加熱殺菌對(duì)品質(zhì)的影響

水浴加熱殺菌對(duì)豆乳飲品的影響如圖2所示。從圖2a可以看出，各實(shí)驗(yàn)組菌落總數(shù)均低于對(duì)照組。當(dāng)殺菌時(shí)間相同時(shí)，殺菌溫度越高，菌落總數(shù)越少；殺菌溫度一定時(shí)，隨著殺菌時(shí)間的延長，菌落總數(shù)也會(huì)逐漸減少，殺菌時(shí)間對(duì)菌落總數(shù)的影響顯著。100 ℃殺菌30 min，菌落總數(shù)最低，為1 400 CFU/mL，此時(shí)殺菌效果最好。從圖2b中可以得知，水浴加熱殺菌對(duì)于豆乳飲品的感官評(píng)分也有一定的影響，殺菌時(shí)間一定，飲品的感官評(píng)分隨著殺菌溫度的升高而逐漸降低；殺菌溫度不變，感官評(píng)分隨殺菌時(shí)間的延長而略有降低。菌落總數(shù)為最低(1 400 CFU/mL)時(shí)豆乳飲品感官評(píng)分為72分。

圖2 水浴加熱殺菌對(duì)豆乳飲品的影響

2.3.2 高溫高壓殺菌對(duì)豆乳飲品品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著殺菌時(shí)間的延長，豆乳飲品中的菌落總數(shù)下降趨勢(shì)極顯著(P<0.01)。殺菌30 min后菌落總數(shù)達(dá)到最低值100 CFU/mL。圖3可知，隨著殺菌時(shí)間的延長，豆乳飲品的感官評(píng)分也呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)，當(dāng)菌落總數(shù)達(dá)到最低值時(shí)(100 CFU/mL)感官評(píng)分僅為68分。

圖3 高溫高壓殺菌對(duì)豆乳飲品的影響

2.3.3 微波殺菌對(duì)豆乳飲品品質(zhì)的影響

圖4表明，菌落總數(shù)隨著微波殺菌的時(shí)間延長而明顯降低，殺菌時(shí)間對(duì)菌落總數(shù)具有極顯著影響(P<0.01)，殺菌120 s后菌落總數(shù)達(dá)到最低值120 CFU/mL。圖4表明，隨著微波殺菌時(shí)間的延長，豆乳飲品的感官評(píng)分呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，當(dāng)殺菌時(shí)間為30、60、90 s時(shí)，差異不顯著，120 s后菌落總數(shù)達(dá)到最低值(120 CFU/mL)，感官評(píng)分為75分。

圖4 微波殺菌對(duì)豆乳飲品的影響

綜合考慮3種殺菌方式的殺菌效率、耗時(shí)、成本以及對(duì)感官評(píng)分的影響，最終選擇豆乳飲品的殺菌方式為微波殺菌，殺菌時(shí)間90 s，此條件殺菌后，菌落總數(shù)為360 CFU/mL，感官評(píng)分為85分。

2.4 豆乳飲品的質(zhì)量檢測(cè)

2.4.1 豆乳飲品的理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)

最優(yōu)配方配制、經(jīng)過最優(yōu)殺菌方式殺菌后的豆乳飲品的理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表4及表5。結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)研發(fā)的豆乳飲品的理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

表4 豆乳飲品理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表5 豆乳飲品微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2.4.2 豆乳飲品的貯藏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4.2.1 貯藏期間菌落總數(shù)的變化

豆乳飲品在儲(chǔ)藏過程中，從第5天起，隨著貯藏時(shí)間的延長，各實(shí)驗(yàn)組菌落總數(shù)開始明顯上升。貯藏溫度不同，菌落總數(shù)的上升速度也不同，4 ℃下菌落總數(shù)上升速度最慢，25 ℃下菌落總數(shù)增長最快。這主要由于霉菌、酵母菌及細(xì)菌等微生物的最適生長溫度一般在20～30 ℃之間，在達(dá)到最適溫度前，隨溫度上升而繁殖加快，導(dǎo)致菌落總數(shù)快速增長[14]，而4 ℃通常被認(rèn)為是細(xì)菌停止生長的溫度[15]。

2.4.2.2 貯藏期間脂肪含量的變化

豆乳飲品在4、15、25 ℃下貯藏的30 d內(nèi)，隨著貯藏時(shí)間的延長，飲品中的脂肪含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，并且不同貯藏溫度對(duì)脂肪含量影響的顯著性不同，4 ℃環(huán)境貯藏的飲品中脂肪含量最高，15 ℃貯藏環(huán)境的脂肪含量居中，25 ℃ 貯藏環(huán)境的脂肪含量最低，而且25 ℃ 下的脂肪含量的下降趨勢(shì)最為顯著，因?yàn)檩^低的貯藏溫度可以抑制脂類物質(zhì)的自動(dòng)氧化，而接近常溫的環(huán)境下脂類物質(zhì)的較易啟動(dòng)自動(dòng)氧化機(jī)制[16]，不同貯藏溫度下微生物的繁殖速度不同，這可能也是導(dǎo)致脂肪含量下降速度不同的原因[17]。

2.4.2.3 貯藏期間蛋白質(zhì)含量的變化

隨著貯藏時(shí)間的延長，豆乳飲品中的蛋白質(zhì)含量會(huì)不斷降低，并且不同貯藏溫度對(duì)蛋白質(zhì)含量影響的顯著性也不同。主要由于隨著貯藏時(shí)間的延長，飲品中的微生物數(shù)量會(huì)有不同程度的增加，致使部分蛋白質(zhì)被微生物分解，較低的溫度下微生物的生長受到抑制，蛋白質(zhì)被分解的速度較為緩慢，而較高的溫度下微生物的生長繁殖速度較快，蛋白質(zhì)被分解的速度也較快。4 ℃環(huán)境下貯藏時(shí)，蛋白質(zhì)含量的下降趨勢(shì)不顯著；25 ℃環(huán)境下貯藏，15 d后蛋白質(zhì)含量開始明顯降低，第30天蛋白質(zhì)含量已經(jīng)下降至1.02 g/mL，接近國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低限量，因此，未加防腐劑的豆乳飲品在25 ℃ 環(huán)境下的貯藏期限大約為30 d。

2.4.2.4 貯藏期間感官評(píng)分的變化

豆乳飲品的感官評(píng)分隨貯藏時(shí)間的延長首先呈現(xiàn)出逐漸降低之趨勢(shì)，第15天起飲品的感官評(píng)分出現(xiàn)明顯下降。4 ℃貯藏時(shí)，感官評(píng)分的下降趨勢(shì)相對(duì)平緩。這也是因?yàn)樵谳^低的貯藏溫度下，微生物繁殖速度較慢，脂肪、蛋白質(zhì)含量的降低速度較慢，能較好的保持飲品的穩(wěn)定性和口感。分析結(jié)果可知，在4 ℃環(huán)境下貯藏15 d內(nèi)，豆乳飲品菌落總數(shù)的上升趨勢(shì)、營養(yǎng)成分含量及感官評(píng)分的降低趨勢(shì)相對(duì)較為平緩，在這期間，飲品的感官評(píng)分均在80分以上。因此，確定在不加任何防腐劑的情況下，采用微波殺菌的豆乳飲品最佳貯藏溫度為4 ℃，15 d內(nèi)為最佳飲用期。

3 結(jié)論

大豆油體富集物為原料制備豆乳飲品的最優(yōu)配方：大豆油體富集物添加量7.00%、脫脂牛乳添加量45.30%、白砂糖添加量5.02%、低甲氧基果膠添加量0.19%、飲用水添加量為42.49%；豆乳飲品最優(yōu)殺菌方式為微波殺菌，功率750 W，時(shí)間90 s；在不加任何防腐劑的情況下，殺菌后的豆乳飲品在最佳貯藏溫度4℃，可保存30日以上，貯藏15 d內(nèi)為最佳飲用期。大豆油體富集物作為原料制備的豆乳飲品，其理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的營養(yǎng)、風(fēng)味及口感。