大豆漿對花生蛋白飲料穩定性的影響

許 彬 李慧星 楊樹慧

XU Bin LI Hui－xingYANG Shu－hui

（南陽理工學院生物與化學工程學院，河南 南陽 473004）

（College of Biology and Chemical Engineering，Nanyang Institute of Technology，Nanyang，Henan 473004，China）

花生被人們譽為“植物肉”、“綠色牛奶”，品質優良，氣味清香。花生蛋白飲料是非常好的植物蛋白飲品，具有嫩膚養胃等功效，是老少皆宜的保健飲品。但花生蛋白飲料的主要組分——花生漿，是一個復雜的多相不穩定體系，貯存時間稍長，便會出現蛋白質及固體顆粒聚沉，脂肪上浮等現象［1］。目前主要通過單體穩定劑復配的方法來提高花生蛋白飲料的穩定性［1－3］。

大豆營養豐富，含有約40%的蛋白質和約2%的磷脂，它們均具有良好的乳化作用，是天然的穩定劑［4－6］。此外，大豆蛋白中必需氨基酸的種類齊全，比例恰當，蛋白質生物價較好。而且大豆卵磷脂能降低血清膽固醇水平，效果好于蛋黃卵磷脂［7］。

飲料中各組分的配比是產品質量的關鍵，各種配料總和等于1，各種配料所占的比例是不獨立的［8］。而通常采用的試驗設計方法，各因素所取的試驗水平相互間是獨立的，一個因素的試驗水平不受其它因素的試驗水平影響，這些方法并不適用于飲料中組分配比的優化［9］。混料設計特別適用于各配方組分間不獨立的情況，該方法通過建立試驗指標對各種成分的回歸方程，利用回歸方程探索響應面，求取最佳混料比。研究［8］表明，混料設計能夠克服常用試驗設計方法的局限性。

本研究擬以花生漿為主料，大豆漿為穩定劑，以蔗糖液為甜味劑，采用混料設計方法，選擇穩定性（浮層厚度和沉淀率）和感官（香氣和味感）為指標，優化花生蛋白飲料中花生漿、大豆漿和蔗糖液的用量比例，分析大豆漿在花生蛋白飲料穩定性中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

大豆：品種為中黃39，市購；

花生：品種為豫花15，市購；

白砂糖：購于南陽市萬德隆超市；

大豆分離蛋白（SPI）：蛋白質含量90%，北京永勝食品添加劑公司；

無水碳酸鈉、濃硫酸、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、雙氧水、氫氧化鈉、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠：分析純，天津歐密科化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

電熱鼓風干燥箱：101－2 A型，天津泰斯特儀器有限公司；

電子天平：JA－1003型，上海良平儀器有限公司；

臺式離心機：TDL－40B型，上海安亭科學儀器廠；

恒溫水浴鍋：DK－98－1型，天津泰斯特儀器有限公司；

膠體磨：JI－50型，溫州市長宏輕工機械有限公司；

高壓均值機：GYB－1001型，上海東華高壓均質機廠；

多功能食品打漿機：MST－303型，廣東中山市小欖鎮美斯特電器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 制備流程

工藝要點：選取飽滿花生仁，在120℃下烘烤20 min，去皮后在0.1%的Na2CO3溶液中室溫浸泡12 h。將浸泡后的花生仁洗凈，與80℃水混合，依次用打漿機和膠體磨進行磨漿，然后用150目濾布過濾。將濾漿煮沸2 min。大豆要選取飽滿、無蟲蛀的顆粒，其浸泡、磨漿、過濾方法與花生仁處理方法相同。調配后的物料冷卻至65℃，在25 MPa下均質一次。分裝后在121℃下滅菌30 min。

根據預試驗，花生磨漿時采用料水比為1∶11（m∶V），大豆磨漿時采用料水比1∶8（m∶V），測定所得花生漿的蛋白質含量為1.1%，可溶性物質為4.5%；大豆漿蛋白質含量為3.9%，可溶性物質為8.0%。蔗糖液濃度為50%。

1.2.2 大豆漿對花生漿穩定性的影響 將大豆分離蛋白配制成3.9%的溶液。取3份花生漿，分別與蒸餾水、大豆漿和大豆分離蛋白溶液按8∶2（V∶V）混合后均質，測定浮層厚度和沉淀率，考察大豆漿對花生漿穩定性的影響。

1.2.3 配方優化方法 采用混料設計，優化花生漿（X1）、大豆漿（X2）、蔗糖液（X3）三者在飲料中的比例。采用Sheffe多項式（式（1）），對結果進行回歸分析［8，10，11］。

由預試驗可知，花生漿體積分數低于0.65、大豆漿體積分數超過0.30時，豆漿香氣比較突出，會明顯掩蓋花生香氣，因此花生漿體積分數下限為0.6，大豆漿體積分數上限為0.3。試驗以50%的蔗糖液調節味感，過高的蔗糖液用量會導致飲料過于甜膩，選擇蔗糖液體積分數上限為0.16。

根據SAS 8.0提供的試驗方案，在試驗區域內選取11個試驗點，進行16次試驗，以浮層厚度、沉淀率、香氣、味感為試驗指標，優化配方。試驗點分布見圖1。

1.2.4 穩定性的測定 根據文獻［7，12，13］修改如下：取20 mL調配均質過的蛋白飲料倒入刻度離心管（Φ29 mm）中，在3 000 r／min條件下離心10 min，測定浮層厚度，將清液倒出，稱量沉淀質量，計算沉淀率。以浮層厚度表示脂肪穩定性，以沉淀率表示蛋白質穩定性。沉淀率按式（2）計算。

圖1 試驗區域及試驗點分布Figure 1 Test region and test point distribution

式中：

Y2—— 沉淀率，%；

m1—— 沉淀質量，g；

m2——20 mL蛋白飲料的質量，g。

1.2.5 感官評分 由10人組成的評價小組對飲料的香氣、味感進行感官評價，評分標準見表1。將各項的10次評分結果取平均值。

表1 感官評分表Table 1 Standard of sensory evaluation

2 結果與討論

2.1 大豆漿對花生漿穩定性的影響

圖2 花生漿與不同液體混合后的穩定性Figure 2 Stability of peanut－milk mixed with other solution

由圖2可知，大豆漿－花生漿混合體系的沉淀率和浮層厚度明顯小于花生漿－水的混合物，說明大豆漿能夠穩定花生漿中的蛋白質和脂肪；大豆分離蛋白SPI的效果略低于大豆漿；花生漿中富含脂肪和蛋白質，飲料的浮層厚度與脂肪上浮量有關，而離心后產生的沉淀主要成分是蛋白質［12］。SPI是食品加工中的常用乳化穩定劑，但SPI的穩定效果略低于大豆漿的結果表明，大豆漿中起到穩定作用的成分不僅有蛋白質，還有其它成分，如磷脂，大豆多糖等，它們也對花生漿中的蛋白質和脂肪起穩定作用［6，14］。

2.2 配方優化

2.2.1 直觀分析 由表2可知：不添加大豆漿和蔗糖液時（15＃，16＃），浮層厚度和沉淀率都最高，穩定性最差。同時，味感感官評分也最低（≤5分）。單獨添加大豆漿時，飲料的浮層厚度和沉淀率降低（12＃、13＃）；提高大豆漿的比例會使浮層厚度繼續降低，但對降低沉淀率貢獻不大，且大豆的氣味影響了花生的香氣（6＃、7＃）。本試驗中，使用蔗糖的目的是調節花生蛋白飲料的味感，但從試驗結果可以得知：蔗糖液還能在一定程度上降低沉淀率（10＃、11＃、14＃），分析這是由于蔗糖提高了體系的黏度和密度，并有助于蛋白質表面形成水化層，從而阻止了蛋白質的沉降［12］。此外，蔗糖還能夠提高大豆蛋白乳化能力，強化大豆蛋白的穩定作用［15］。因此，浮層厚度也得到降低。由此可知，蔗糖在花生蛋白飲料中不僅作為甜味劑，對體系的穩定性也有一定的積極作用。但蔗糖液用量過高時會使飲料甜膩，影響了飲料的香氣和味感。

2.2.2 回歸分析 利用SAS 8.0對數據進行回歸分析，剔除不顯著項后，得到4個指標的回歸方程，見式（3）～（6）。

表2 混料設計試驗結果Table 2 Results of mixture design

根據方程回歸系數絕對值的大小來判斷因素對各響應值Y 的影響［11，16］。

（1）對于浮層厚度（Y1），花生漿和大豆漿的交互作用影響最大，交互項系數為負值。單獨一個因素時，大豆漿的影響最大，系數為正值。由此可知，大豆漿顯著影響飲料的浮層厚度，但大豆漿對浮層厚度的影響具有兩面性，在飲料中所占比例不宜過大。

（2）對于沉淀率（Y2），蔗糖液和大豆漿的交互作用影響最大，交互項系數為負值，說明蔗糖液所占比例增大有利于降低沉淀率；單獨一個因素時，蔗糖液的影響最大，但其系數為正值，但與交互作用項的系數相比，該項系數較小，綜合分析提高蔗糖液在飲料中的比例會降低沉淀率。

（3）對于香氣（Y3），花生漿和蔗糖液的交互作用影響最大，交互項系數為正值，表明飲料中各組分的互配會提高香氣評分。在因素單獨作用中，大豆漿和蔗糖液的影響均較大，且系數為負值說明這兩者所占比例過大會降低飲料的香氣評分。

（4）對于味感（Y4），大豆漿和蔗糖液的交互作用影響最大，其次是花生漿和蔗糖液的交互作用，這兩項交互作用系數均為正值，說明各組分的互配會提高口感評分；在因素單獨作用中，蔗糖液的影響最大，但其系數為負值，過高的蔗糖液比例會導致飲料過于甜膩。

2.3 最佳配方及驗證

通過直觀分析和回歸分析可知，飲料中各組分的互配可以提高飲料的穩定性、香氣和口感，但是各組分在飲料中的比例需要優化選擇。試驗利用SAS軟件的優化工具箱，對各指標綜合分析得最優水平組合為X1＝0.780 5（花生漿），X2＝0.148 6（大豆漿），X3＝0.070 9（蔗糖液），在該條件下指標預測值：浮層厚度1.17 mm，沉淀率1.00%，香氣8.4分，味感8.8分。根據混料設計結果分析得出的最優配方，將花生漿、豆漿和蔗糖液按0.78，0.15，0.07混合，然后測定穩定性和感官指標，結果見表3。

由表3可知，經驗證實驗測得的結果接近混料設計的預測值，故采用混料設計優化花生蛋白飲料配方是合理可行的。

3 結論

（1）大豆漿能夠提高花生漿的穩定性，其效果優于相同蛋白質濃度的SPI溶液。

（2）大豆漿主要影響花生蛋白飲料中脂肪的穩定性，能夠顯著降低飲料的浮層厚度；蔗糖液不僅能夠作為甜味劑，還能夠降低花生蛋白飲料的沉淀率，但過高比例的大豆漿和蔗糖液對感官指標有一定的負面影響。

表3 驗證實驗結果Table 3 Results of verification

（3）經混料設計試驗并優化，得到的花生蛋白飲料配方為花生漿、大豆漿、蔗糖液的體積分數分別為0.78，0.15，0.07（總和為1），經驗證在該比例下，獲得的花生蛋白飲料的離心浮層厚度平均為1.13 mm，離心沉淀率平均為1.01%，感官評分中，香氣平均分為8.6分，味感平均分為8.5分。

（4）本研究在設計試驗時只考慮到大豆漿可能對花生蛋白飲料穩定性產生影響，所以將大豆漿與其它溶液對飲料的穩定作用進行了比較（1.2.2）。試驗中，蔗糖僅被用做甜味劑，設計試驗時并沒有考慮發揮其提高飲料穩定性的作用。在試驗結果分析時才發現蔗糖對穩定性有貢獻，因此在方案設計中沒有將蔗糖與其他溶液進行比較，這是本研究的不足之處，也是下一步研究的方向。

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