燕麥在乳制品中的應用及其研究進展

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(石家莊君樂寶乳業有限公司,河北石家莊 050221)

燕麥(AvenasativaL.)為禾本科植物,又稱莜麥、玉麥和鈴鐺麥等[1],是一種重要的谷物。燕麥中蛋白質含量在糧食作物中居于首位,是人們日常食用小麥粉和大米的 1.6～2.3 倍[2]。現代醫學和營養學研究表明,燕麥含多種營養成分,具有降血糖、降血脂、美容、減肥等功能[3-4]。近年來,隨著人們對燕麥健康作用的認知,燕麥越來越受到消費者的青睞[5]。

《中國居民膳食指南》中,谷物作為膳食寶塔的塔基,是我們的日常主食,牛奶作為健康食品,和谷物特別是燕麥一起食用,可以使兩種食物中所含的營養物質充分互補,進一步提升乳制品的營養價值[6]。

在西方國家,燕麥加工僅次于面粉加工業和飼料加工業,成為第三大糧食加工業,具有100多年的發展歷史,已具有其成套的加工工藝和先進設備[7]。目前,國內對于燕麥的應用,除了加工成初級產品燕麥片、燕麥粉等,作為食品原料應用在其他品類中規模較小,燕麥資源并未得到很好的應用。國外公司上市的乳制品中,燕麥在其中有較多的應用,而國內相關產品還未形成規模。達能公司研制了一系列燕麥酸乳產品,如獼猴桃谷物纖維酸奶(加入了0.3%燕麥片谷物纖維),燕麥核桃酸奶(加入了17%用燕麥片、核桃碎制成的燕麥核桃果醬)等。2010年至今全球上市的乳制品中78款產品中加入了燕麥原料,所應用的燕麥原料主要集中在燕麥、燕麥片和燕麥麩這三種燕麥的初級加工產品。在我國燕麥食品加工業中,每年供給量為40萬 t,其中90%～95%的燕麥用于加工傳統的燕麥粉和燕麥片;而用于加工燕麥精深產品如燕麥飲料、β-葡聚糖和燕麥油等的比重只有5%[8]。

盡管我國燕麥產業的發展還存在較多的問題和不足,但是科研人員正在加強燕麥開發和基礎應用學科的研究,為產業化應用提供技術支持。燕麥乳制品由于其“營養+健康”的概念,相信越來越多的企業會加快其產品的開發和上市進程,會對燕麥乳制品的生產和市場具有積極意義。

1 燕麥加工制品的應用

近年來,由于燕麥營養豐富以及良好的加工特性被廣泛的應用于國內外乳品加工領域。目前國內外燕麥加工制品可分為兩類:一是燕麥的初級加工產品,包括燕麥粉、燕麥片、燕麥粒和燕麥果醬等;二是燕麥的精深加工,主要是燕麥蛋白、燕麥油脂和β-葡聚糖等活性物質的提取純化產品等。

1.1燕麥粉

目前,國內外燕麥粉的制備工藝已較為成熟,前處理涉及到的技術包括擠壓膨化、超微粉碎、酶解、烘焙、微波等。應用于乳制品中的燕麥粉主要為燕麥精粉(不含麩皮),隨著擠壓膨化工藝的不斷發展,出現了新型的膨化燕麥粉,燕麥粉按照是否酶解,還分為酶解燕麥粉和非酶解燕麥粉。燕麥磨粉前要對籽粒進行炒制或烘干,一方面使脂肪分解酶失活,延長產品保質期,另一方面可以產生一定的焙烤香味[9]。燕麥粉在乳制品中的應用研究較為廣泛,其中包括理化特性、風味評價、工藝條件、穩定性方案等。

楊淑妮等[10]選擇經擠壓膨化后超微粉碎的質量分數為1.5%燕麥粉、山藥粉和薏米粉加入到牛奶中,經過乳酸菌發酵后制備成全谷物酸奶,并進一步研究其理化性質和功能特性。楊洋等[11]以山羊奶為原料,探討了酶解燕麥粉、蜂蜜復合山羊酸奶的制備工藝條件。利用感官評價方法以及貨架期實驗,通過一系列正交實驗得出燕麥蜂蜜復合山羊酸奶最適工藝配料為白砂糖7.0%、蜂蜜1.5%、酶解燕麥粉2.0%、發酵溫度25.0 ℃，最佳穩定劑為酪朊酸鈉0.4%、羥丙基二淀粉磷酸酯0.3%、果膠0.075%、瓊脂0.15%。經過高溫淀粉酶酶解之后,燕麥粉中部分淀粉分解為糊精和小分子的還原糖,提高了燕麥粉的溶解性,降低了粘度,另外,酶解后的燕麥粉在香氣和風味上也有較高得分,這是由于酶解過程中的燕麥粉美拉德反應更加充分,從而產生較多風味物質。肖付剛等[12]將燕麥米在紅外焙烤箱中140 ℃條件下烘焙2 h,然后利用HX-100型高速粉碎機進行粉碎,過篩后放入干燥箱中制備成燕麥粉。通過正交實驗篩選出燕麥粉凝固型酸奶的最佳工藝參數及配方:燕麥粉添加量2%,蔗糖添加量5%,加入10%市售酸奶作為發酵劑(均為與純牛奶的比例),發酵時間6 h,發酵溫度42 ℃，此工藝下可生產出具有燕麥營養與風味的酸奶。而此實驗中未說明燕麥粉粒徑是多少目,僅通過感官品評方法評價燕麥粉凝固型酸奶的品質,方法較單一。

1.2燕麥片

市場上的燕麥片種類較多,不同的原料和加工工藝使得燕麥片的品質差異較大。燕麥片極少直接用于乳制品中,主要用于即食食品,或制備成短保質期的燕麥飲料,如臺灣的光泉公司將燕麥片、燕麥粉、糙米粉、小麥胚芽粉與水制成燕麥飲料,可低溫保存16 d?；蛑瞥晒u加入到酸奶中,或將膨化燕麥片、果干或其他膨化谷物單獨加入到小盒中,作為酸奶佐餐小食品,例如谷物組合風味發酵乳,即將燕麥、玉米、小麥等谷物壓片膨化單獨放入杯裝酸奶頂端,增加酸奶飲用的趣味性。

另外,燕麥片經過沖泡制成燕麥漿可用于乳制品中。孫永杰[13]將燕麥片用沸水沖泡,然后磨漿制成燕麥漿，即將燕麥片∶沸水=1∶10的比例沖泡,攪拌均勻后入膠體磨處理3次備用。通過將香蕉和燕麥與牛奶復合的工藝,研制出一款營養豐富、健康方便的果奶飲料。研究表明,當香蕉漿添加量為5.3%,蔗糖添加量為2.12%,燕麥漿添加量為3.9%,檸檬酸添加量0.4%時,得到最佳優化水平;穩定劑在添加總量為0.6%的前提下,三種復合穩定劑的比例為0.2%果膠∶0.2% CMC-Na∶0.15%檸檬酸三鈉=1∶1∶1時,能夠獲得良好的穩定效果。采用本研究的方法制作得香蕉燕麥復合型果奶,口感細膩、風味突出。于濤等[14]將燕麥片經過清洗、烘干、磨制成粉、焙熟工藝后加入到奶酪中制成燕麥奶酪,增加了奶酪的風味和營養。與發酵型燕麥奶酪綜合比較感官性狀和質構性質,得出酸凝型燕麥奶酪性狀穩定,品質優良,工藝可以用于工業生產。

1.3燕麥粒

目前市場上添加燕麥的乳品,燕麥主要是以粉狀形式添加到液態奶或酸乳中分散,消費者僅能從風味上感覺燕麥的存在,而在視覺和口感方面感受較差。而有的產品加入較粗糙的燕麥粉,不能均勻分散而沉淀,嚴重影響口感。隨著消費者對產品的認知越來越深入,在產品形式和口感上也需要吃到真實存在的谷粒。

采用現代加工工藝,將燕麥經過預處理、分級、打毛、濕熱處理、烘干等工藝后加工成燕麥米[15]即燕麥粒,或者將燕麥籽粒經過切粒加工制成切粒燕麥。

牛奶中加入整粒或者半粒燕麥可加工制成燕麥谷粒牛奶或燕麥谷粒飲品,發酵酸乳中加入燕麥粒制成燕麥谷粒酸奶或燕麥谷粒酸乳飲品。近年來我國市面上也出現了一些燕麥谷粒的乳制品,如伊利公司的燕麥谷粒牛奶加入半粒燕麥顆粒、味全公司的燕麥谷粒牛奶飲品加入了整粒燕麥顆粒等。

光明乳業發明了一種燕麥乳制品及其制備方法,該方法中燕麥顆粒在沸水中煮20～30 min,然后添加燕麥麩粉,保溫攪拌5～10 min,與原料奶、寒天、增稠劑、甜味劑和水混合均勻,經過超高溫瞬時滅菌制成。其中,寒天是紅藻破壁技術的萃取物,主要成分都是“海藻膠”(或稱洋菜膠),是一種多醣體,該發明所述的寒天為在10 ℃以下2 min內即可形成凝膠的寒天。該發明制備的燕麥乳制品口感良好,可以感受到燕麥大顆粒彈性口感,穩定性佳[16]。

內蒙古蒙牛乳業(集團)股份有限公司公開了一種調味乳及其制備方法,所述調味乳含有牛奶75～95份,谷物顆粒1～20份,糖2～15份,穩定劑0.1～0.8份,食用香精0.05～0.20份。制備時將谷物顆粒經過淀粉糊化和酶解后再進行造粒[17]。

1.4燕麥果醬

潘廷跳[18]對燕麥顆粒進行糖漬處理,然后加入到發酵后的酸奶中混合。這樣就可以保留燕麥完整的營養成分和香氣成分,同時得到的攪拌型燕麥酸奶有比較純正的酸奶香味和淡淡的燕麥香味,并且增加了酸奶的咀嚼性。

韓英[19]以傳統發酵酸奶工藝為基礎,以鮮牛奶和燕麥蘆薈果料為主要原料,接種混合發酵菌種,以白砂糖為調味劑,通過改變燕麥蘆薈果料添加工藝,來優化燕麥蘆薈酸奶品質和功效。確定最佳工藝條件為:發酵劑的接種量4%,穩定劑添加量0.3%,白砂糖添加量6%～9%,發酵時間4～5 h,燕麥蘆薈果料添加量為16%。在發酵后添加燕麥蘆薈果料,以此工藝制備的燕麥蘆薈酸奶,既保持了酸奶本身的營養價值同時又兼具所添加的果料的營養價值和特有風味。然后對兩種不同工藝生產的燕麥蘆薈酸奶進行動物實驗,從燕麥蘆薈酸奶對高血脂大鼠的血清、臟器、糞便等方面的影響評價酸奶的降膽固醇作用。結果表明燕麥蘆薈酸奶對高血脂大鼠各個血清指標和臟器指數均具有較好的恢復作用,對血清膽固醇和肝臟膽固醇有降解作用,表明燕麥蘆薈酸奶對高血脂癥有預防效果。

徐致遠等[20]應用涂層處理技術將燕麥預處理加工,開發了一種貨架期內燕麥不吸水軟化的新型酸奶。該研究是將燕麥粒用可可脂與月桂型代可可脂等比例進行涂層,然后制成燕麥果醬加入到酸奶中。結果表明可可脂與月桂型代可可脂等比例混合物性質穩定,熔點范圍窄,適合涂層燕麥;燕麥涂層加工較佳條件為:溫度48 ℃,浸涂時間30 s,傳送速度5 m/min,冷卻溫度16 ℃,涂層后谷物輻照殺菌劑量30～40 kGy，為含谷物與膨化食品的新型酸奶的開發奠定了基礎。

1.5燕麥活性成分

燕麥含有多種活性營養成分,目前有關燕麥的研究主要集中在燕麥蛋白、油脂、β-葡聚糖等方面。

有研究表明,燕麥蛋白在促進人體生長發育,提高免疫力方面優于一般谷物蛋白,其營養價值位居植物蛋白前列[21]。燕麥蛋白較多的作為特殊窖藏啤酒風味的輔助劑,在乳品中的應用少有報道。燕麥油脂在乳制品中的應用也較少,主要分布在燕麥仁中,主要成分為棕櫚酸、油酸和亞油酸,含有少量的不飽和脂肪酸。近幾年,國內外對β-葡聚糖關注較多,提取和純化工藝研究越來越多,燕麥的保健功能主要歸功于其中水溶性膳食纖維β-葡聚糖。Roubroeks等[22]研究表明,燕麥麩皮中β-葡聚糖占干質量的2.1%～3.9%。有研究表明β-葡聚糖可以降低人體血液中的膽固醇含量[23]。燕麥β-葡聚糖不僅是燕麥中的一種重要的功能因子,也是一種新型的功能性食品配料[24]。

在生產酸奶、冰激凌等乳制品時,燕麥β-葡聚糖可以作為結腸有益菌發酵的底物,促進雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖,可以發揮其作用,使得乳制品中含有對人體腸道健康有益的微生物群,從而增強腸道功能[25],還能夠有效降低血液膽固醇、調節血糖等[26]。燕麥β-葡聚糖溶于水后會形成一定粘度的溶液,這一特性可作為食品增稠劑、穩定劑等應用于食品、化妝品等領域。梁瑩等[27]研究了燕麥β-葡聚糖在發酵酸奶中的應用,通過酶解法測定葡聚糖在酸奶體系中含量穩定,說明其不被發酵劑所利用。由此可得,燕麥β-葡聚糖應用于酸奶中可以使其口感細膩,風味飽滿,品質穩定。

2 燕麥應用的品質評價

2.1風味與質構特性

風味和質構特性作為影響燕麥酸奶品質的重要因素,一系列實驗研究方法表明,通常采用中國乳制品工業行業規范RHB 103-2004《酸牛乳感官質量評鑒細則》對其色澤、滋味和氣味、組織狀態進行評價。鄧開野等[28]通過正交實驗與方差分析,獲得燕麥纖維酸奶的最適配方為燕麥添加量4%,對制備的燕麥纖維酸奶進行感官評價,得到口感:口感清新、滑潤,酸甜適口,黏度適中;色澤:燕麥淡黃色明顯,有光澤;香味:具有燕麥特有的風味和酸奶的混合香氣,無異味;組織狀態:組織細膩,凝乳均勻,無分層,無氣泡,無雜質。

當燕麥添加量較低時,燕麥特有的香氣不明顯,并且對于酸乳來說影響凝乳,狀態較軟,口感細膩度較差;當添加量太高時,谷物香氣強度會在一定程度上掩蓋乳香味,造成成品乳香味淡,對于酸乳來說凝乳狀態也會較差,口感比較粗糙。因此,適宜的燕麥添加量對產品整體風味與質構較為重要。肖付剛等[13]研制了一款燕麥粉凝固型酸奶,當燕麥粉添加量分別為0.5%、1.0%、1.5%時,感官得分分別為77、79、83；添加量為2.0%時,感官評分得分最高為91；當添加量增加分別為2.5%、3%時,感官得分為85、80。所以燕麥粉添加量為2%時酸奶感官水平最佳。

2.2穩定性分析

由于燕麥中含有豐富的淀粉、纖維,牛奶中的脂肪、蛋白質對產品穩定性影響也較大,產品很容易發生淀粉沉淀、脂肪上浮等問題,進而影響產品貨架期[29]。在燕麥牛奶加工過程中,燕麥中的淀粉與β-葡聚糖易形成黏度較大的膠體,蛋白質容易沉淀甚至凝膠,也是體系不穩定的因素。

為了解決上述問題,目前較多的是使用乳化穩定劑,改善乳制品的品質，另一方法是將燕麥焙烤后進行酶解處理,加入淀粉酶和糖化酶,酶解后過濾得燕麥漿液,提高終產品的穩定性。燕麥籽粒中含有較多酶類,其脂肪酶的活性與含量遠高于其它谷物,對燕麥貯藏和加工有重要影響[30]。對燕麥粒經過熱處理后,可使脂肪分解酶失活,不僅可產生一定的香味,還可延長燕麥的保質期[31]。常盈[32]研究表明,經過160～170 ℃ 2 min的過熱蒸汽處理,可有效地降低燕麥籽粒中的脂肪酶的活性,進而抑制了燕麥儲藏過程中游離脂肪酸的生成。在常溫條件下(25 ℃),170 ℃ 2 min和160 ℃ 2 min的過熱蒸汽處理后,燕麥籽粒可再貯存220 d和168 d。

添加燕麥粉的乳制品主要通過添加適量乳化劑起到產品穩定性作用,乳化劑能起到防止脂肪上浮、改善口感的作用,選擇適合的穩定劑很重要。孫寧等[33]通過對CMC、黃原膠、海藻酸鈉作對比實驗(用量0.12%),通過穩定性觀察是否有分層或沉淀來篩選出合適的穩定劑,實驗表明,HLB大的蔗糖酯比單甘酯效果好,用0.1%的混合乳化劑(蔗糖酯∶單甘酯=2∶1)能達到促進作用。

邵虎[34]以燕麥片、蛋黃粉和全脂奶粉等為原料制作出一種營養麥香風味奶,用45 ℃溫水將燕麥片浸泡15 min,去除沉淀后過膠體磨,打成燕麥漿加入到產品中,產品的穩定性測試采用離心沉淀法。當加入0.15%的復合乳化劑(分子蒸餾單甘酯∶蔗糖酯為2∶1)時,獲得風味純正,無沉淀和分層,口感細膩的產品。

廈門銀鷺食品集團有限公司的陳火那[29]公開了一種乳化穩定劑,按重量組份比包括:單甘油硬脂酸酯10～15份、改性大豆磷脂6～12份、結冷膠20～25份、黃原膠15～22份、卡拉膠10～20份、羥甲基纖維素鈉8～15份、瓜爾膠10～15份以及檸檬酸鈉5～10份。該種乳化穩定劑不僅能有效地懸浮飲料中的不溶性微粒(如淀粉等),而且能使飲料中上浮的脂肪圈充分乳化分散。

光明乳業股份有限公司的蔡濤[35]等人公開了一種酶解燕麥乳制品及超高壓殺菌的制備方法,該發明的原料包括如下組分:生鮮乳,燕麥粉,穩定劑和水,關鍵制備方法是將酶制劑與水混合均勻后,與烘焙后的燕麥粉混合,酶解后過濾得燕麥漿液;其中,酶制劑為淀粉酶和糖化酶,淀粉酶的添加量為0.3～0.4 g/100 g燕麥粉,糖化酶的添加量為0.6～0.8 g/100 g燕麥粉,所述酶解的溫度為60～70 ℃將酶制劑與水混合均勻后,與燕麥粉混合,酶解后過濾得燕麥漿液。該制備方法解決了蛋白質沉淀問題,營養成分得以保留,終產品口感較好,穩定性良好。

隨著產品的不斷創新和消費者越來越多的需求,市場上也出現了燕麥谷粒乳制品,而大多是低溫短保質期的酸乳,長貨架期的燕麥顆粒液態乳產品較少,主要是產品穩定性較難保證,燕麥顆粒容易沉淀、反生等。光明乳業股份有限公司的陳歷俊[36]等人公開了一種燕麥牛奶及其制備方法,該方法中利用酶解技術將燕麥進行酶解,不僅可以解決燕麥反生和口感欠佳等問題,而且使產品更易消化吸收,并且有利于產品的后續加工。內蒙古伊利實業集團股份有限公司蘇桄宇[37]等公開了含谷物顆粒的調味奶或乳飲料及其生產方法,該發明方法中,以調味奶或乳飲料的總質量為基準,含有牛奶30～98.9 wt%,穩定劑0.1～5 wt%,谷物顆粒1～20 wt%,水0～68.9 wt%,穩定劑是由增稠劑和乳化劑按照1∶0～3的重量比組合而成,且增稠劑包括結冷膠,結冷膠含量0.8～2.0 wt‰。該發明可實現谷物顆粒在產品中穩定懸浮以及在長貨架期內的穩定性。

3 問題與展望

牛奶營養豐富,除主要成分水、蛋白質、脂肪、乳糖外,還含有較豐富的礦物質和維生素。牛奶中不含有膳食纖維,膳食纖維在保持消化系統健康上扮演著重要角色,是健康飲食不可缺少的,所以現在已經把膳食纖維列為人體必需的“第七營養素”。燕麥含有豐富的膳食纖維,其中燕麥籽粒中可溶性膳食纖維β-葡聚糖含量約為5%,每天膳食中攝入3 g以上β-葡聚糖的燕麥食品(約60 g燕麥)可改善血脂異常[38]。

以燕麥為原料來開發乳制品,在牛奶原有的營養基礎上進一步增強了燕麥的營養和保健功效,同時可以拓展乳制品的風味,也拓寬了燕麥的利用途徑。然而當制備谷物牛奶時,乳品工業面臨許多挑戰。例如,常常以產品的外觀、口感和質地作為代價來將纖維素添加到產品中,這影響了消費者對產品的感知和接受。因此,開發口感和風味優良的燕麥乳制品不僅符合人們的營養健康需求,而且有助于推動燕麥加工產業的健康發展,對于促進谷物乳制品的迅速發展具有深遠意義。

目前,我國燕麥類產品以傳統燕麥粉、燕麥片等產品為主,食用方法多為煮制或熱水浸泡即可食用,我國燕麥乳制品總體發展水平與國外還有較大差距。國外燕麥乳制品多為低溫冷藏產品,一方面保證產品新鮮口感,另一方面保質期短營養損失少,燕麥在乳制品中沉淀率及反生發生率低。

國內市場上的燕麥乳制品存在一些問題,主要包括以下方面:第一,品類較單一。目前我國燕麥乳制品尚處于起步階段,產品單一,主要集中在燕麥乳飲料、燕麥酸奶、燕麥牛奶、燕麥奶粉和燕麥奶酪產品品類缺乏;僅限于針對普通人群,尚未出現針對不同年齡段人體需要,如兒童、成年人、老年人等系列產品。第二,品質及質量控制問題涉及色澤、口感、穩定性、保質期。燕麥原料中含有大量的谷物原淀粉,液態下的谷物原淀粉容易出現老化現象。這些老化問題嚴重影響產品貨架期,是制約液態谷物乳品產業化的瓶頸。近幾年,燕麥谷粒常溫乳品上市,增加了消費者對燕麥的咀嚼感體驗。然而伊利上市的谷粒多燕麥牛奶,加入的是切粒燕麥,且大多數沉在底部,口感較硬。蒙牛乳業上市的谷粒牛奶產品,只有部分谷粒懸浮,且懸浮物大多為燕麥麩皮,產品口感也較差。近幾年關于谷物飲品研究報道中,解決飲品穩定性差的方法集中于在體系中加入一些增稠膠體和乳化劑等,然而加入穩定劑一方面口感不理想、普遍較粘稠,增加產品成本,同時也不符合消費者對清潔標簽的訴求。第三,生產關鍵技術設備的配套問題:燕麥乳品擴大生產中關鍵技術設備的配套與適用問題也是工業化進程中的瓶頸。一部分學者研究了加工工藝的影響,例如,一些專利或產品是由燕麥前處理開始,在進行燕麥粉或燕麥粒進行超微粉碎、焙烤、酶解等,但整個過程較復雜、生產工藝較長,對配套生產設備要求高,口感也較粗糙、產品易沉淀等,因此如何生產出口感細膩、風味及穩定性俱佳同時適合工業化的終產品是較為重要的研究內容。

如今,在歐美等發達國家,谷類食物已經成為人們的主食之一。尤其是燕麥,更是目前唯一一種經美國食品和藥品管理局(FDA)確認,可以在包裝上注明有保健功能的谷物[39]。因此,燕麥乳制品的生產及開發有著巨大的市場潛力。盡管,我國在燕麥乳制品制備技術方面還落后于歐美等發達國家,但隨著生產關鍵技術裝備的不斷完善,現代技術的發展和應用,例如淀粉改性技術、微膠囊和包埋技術、超微粉碎技術、超聲加工技術等,產品系列化和多樣化,以及人們健康消費觀念的不斷增強,燕麥乳制品一定會獲得消費者更多的喜愛。

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