玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料的研制

馬雪，郭麗，李楊，孫曉雪，周司琦

綏化學院食品與制藥工程學院（綏化 152061）

紅豆富含蛋白質、碳水化合物、膳食纖維、多種維生素和微量元素等，具有健脾止瀉、利水消腫、清熱去濕、補脾補血、生津益氣等[1]功能。紅豆還含有黃酮、多酚等多種生物活性成分，具有抗癌、延緩衰老等保健作用[2]。薏米含有豐富的營養(yǎng)物質和生物活性因子，被譽為“世界禾本科植物之王”[3]，具有利水消腫、健脾去濕、舒筋除痹、清熱排膿等功效。玉米肽是由玉米中原蛋白質經水解生的小分子多肽活性物質，可抑制血管緊張素轉換酶的活性，作為一種血管緊張素的競爭性抑制劑，減輕血管緊張，產生降壓作用[4]。同時具有促進酒精代謝等[5]功能。

中國對谷物飲料開發(fā)有較多的研究。李建磊等[6]以燕麥為原料研制的谷物飲料，研究燕麥谷物飲料的穩(wěn)定性與工藝參數；郝靜等[7]以青稞為主要原料，與黃豆、紫米和黑芝麻榨出液進行復配，研究開發(fā)出青稞紫米復合谷物飲料；李瑤瑤等[8]以板栗和紅棗為原料，研制出板栗紅棗飲料；何鳳林[9]以新鮮甜玉米、新鮮南瓜和菊花為主要材料，研制玉米南瓜復合谷物飲料。谷物飲料充分保留谷物的營養(yǎng)成分[10]，具有良好前景。試驗以薏米、紅豆及玉米蛋白粉為原料，通過單因素試驗及正交試驗確定玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料的基礎配方，添加穩(wěn)定劑優(yōu)化復合谷物飲料的口感及特性，研制出風味適宜的復合谷物飲料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米蛋白粉（蛋白質含量60%，黑龍江省龍鳳玉米開發(fā)有限公司）；堿性蛋白酶（酶活200 000 U/g，黑龍江省龍鳳玉米開發(fā)有限公司）；薏米、紅豆、白砂糖（市售）；氫氧化鈉、碳酸鈉（AR，國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 試驗儀器設備

PHS-3C pH計（杭州齊威儀器有限公司）；HH-6數顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇榮華儀器制造有限公司）；HZS-H水浴振蕩器（哈爾濱市東聯電子有限公司）；GL-16G-H高速離心機（上海安亭科學儀器廠）；ESJ205-4電子天平（沈陽龍騰電子有限公司）；MC-LHN34B多功能電熱鍋（美的集團有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料的加工工藝流程

1.3.1.1 玉米肽濃縮液加工工藝流程

玉米蛋白粉→粉碎→過孔徑0.18 mm篩→脫脂→水洗蛋白沉淀→酶水解→酶滅活→玉米肽液體產品→脫苦濃縮→玉米肽濃縮液

1.3.1.2 薏米加工工藝流程

薏米→篩選、清洗→浸泡→煮制→打漿→過濾→薏米汁

1.3.1.3 紅豆加工工藝流程

紅豆→挑選→清洗→浸泡→煮制→打漿→過濾→紅豆汁

1.3.1.4 復合谷物飲料的調配工藝流程

玉米肽濃縮液、紅豆汁、薏米汁、白砂糖及穩(wěn)定劑→按最佳添加量混合→調配→均質→灌裝→殺菌冷卻→成品

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 玉米肽濃縮液制備

參照馮永巍[11]的玉米肽制備方法。

1) 粉碎過篩：玉米蛋白粉粉碎，過孔徑0.18 mm篩，稱取備用。

2) 脫脂：添加16 mL/g碳酸鈉溶液，在溫度40 ℃下處理15 min。

3) 水洗玉米蛋白粉沉淀：按固液比約1∶15（g/mL），加冷水攪拌洗滌蛋白質沉淀10 min，洗去殘留的碳酸鈉，離心沉淀（7 000 r/min，20 min），除去上清液后干燥。

4) 酶解：稱取玉米蛋白粉末與水（1∶10 g/mL）混合，用NaOH調至pH 8.0，加適量堿性蛋白酶，于50 ℃振蕩水浴中進行酶解，在反應過程中，通過滴加NaOH使反應混合物的pH保持8.0不變，酶解時間4 h，酶水解溶液再用鹽酸調pH 7.0。

5) 酶滅活：使反應液迅速升溫至95 ℃，保溫15 min，使酶失活，反應液降溫至室溫后離心（7 000 r/min，15 min），保留上清，得玉米肽水解液。

6) 脫苦濃縮：液體產品按照3%比例添加活性碳，于50 ℃水浴中保溫30 min，冷卻后真空抽濾，濃縮得到玉米肽濃縮液。

7) 肽含量測定：參照GB 5009.5—2016。

1.3.2.2 薏米汁的制備

1) 原料處理：選取質硬無霉變、顆粒飽滿、有光澤，呈白色或黃白色的薏米清洗干凈。

2) 浸泡：用清水浸泡薏米，浸泡時間約10 h。

3) 煮制：煮時泡的水不要倒掉（部分營養(yǎng)物質在水里），加些水一起煮，先大火煮開，然后蓋上蓋子小火煮20 min后關火，靜置30 min即可，稍冷卻。

4) 打漿：將煮熟的薏米及汁液倒入豆?jié){機打磨5 min。

5) 過濾：為使口感細膩，用4層紗布過濾，薏米汁為乳白色略黏稠汁液，有薏米的香氣。

1.3.2.3 紅豆汁的制備

1) 挑選：挑選飽滿、無霉變、無蟲害的紅豆。

2) 清洗及浸泡：將紅豆清洗干凈后浸泡，浸泡時間約10 h，至紅豆膨脹完全撈出，瀝干水分[12]。

3) 煮制：放入適量的水后，大火燒開后煮5 min，蓋上蓋子小火煮10 min，關火浸泡30 min至汁水稍冷卻。

4) 打漿：將煮熟的紅豆及汁液倒入豆?jié){機打磨5 min。

5) 過濾：煮熟后用4層紗布過濾，紅豆汁為紅棕色略黏稠汁液，有紅豆香味。

1.3.2.4 復合谷物飲料的調配研制

基礎配方：以200 mL飲料計，玉米肽濃縮液添加量15%，薏米汁添加量35%，紅豆汁添加量30%，白砂糖添加量4 g，穩(wěn)定劑添加羧甲基纖維素鈉1.0%、卡拉膠1.1%、蔗糖脂肪酸酯0.6%。混合調配后為使復合谷物飲料組織均勻，通過均質機進行均質，取洗凈的玻璃瓶，將玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料灌裝其中，擰緊瓶蓋，在100 ℃下滅菌30 min，滅菌后立即冷卻至室溫。

1.3.3 配方單因素試驗設計

1.3.3.1 玉米肽濃縮液添加量對復合谷物飲料品質的影響

分別以5%，10%，15%，20%和25%這5個水平玉米肽濃縮液添加量進行單因素試驗；按添加薏米汁40%、添加紅豆汁25%、添加白砂糖5 g進行單因素試驗[13]，其余用水加滿，添加量以200 mL飲料計。

1.3.3.2 薏米汁添加量對復合谷物飲料品質的影響

分別以25%，30%，35%，40%和45%這5個水平薏米汁添加量進行單因素試驗；按添加玉米肽濃縮液15%、添加紅豆汁25%、添加白砂糖5 g進行單因素試驗，其余用水加滿，添加量以200 mL飲料計。

1.3.3.3 紅豆汁添加量對復合谷物飲料品質的影響

分別以15%，20%，25%，30%和35%這5個水平紅豆汁添加量進行單因素試驗；按添加玉米肽濃縮液15%、添加薏米汁40%、添加白砂糖5 g進行單因素試驗，其余用水加滿，添加量以200 mL飲料計。

1.3.3.4 白砂糖添加量對復合谷物飲料品質的影響

分別以2，3，4，5和6 g這5個水平白砂糖添加量進行單因素試驗；按添加玉米肽濃縮液15%、添加薏米汁40%、添加紅豆汁25%進行單因素試驗，其余用水加滿，添加量以200 mL飲料計。

1.3.4 配方正交試驗設計

由查閱文獻及結合單因素試驗結果，利用四因素三水平L9(34)正交試驗優(yōu)化玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料的研制工藝，設計見表1。

表1 復合谷物飲料配方試驗因素水平表

1.3.5 感官評價標準

玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料制成后，選取味覺敏感的10人，組成感官評定小組，從而識別產品的品質，取其感官評分的平均值。感官評價評分標準見表2。

表2 復合谷物飲料感官評分標準[14]

1.3.6 離心沉淀率的測定

移取10 mL成品于離心管中，準確稱定樣品質量，在6 000 r/min轉速下離心30 min，棄去上清液，準確稱定沉淀物質量，每個樣品進行3次測定，離心沉淀率取平均值。離心沉淀率數值越小，說明飲料的穩(wěn)定性越好[15]。

式中：m1為離心后沉淀物質量，g；m2為離心前成品質量，g。

1.3.7 穩(wěn)定劑單因素試驗設計

選用羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）[16]、卡拉膠和蔗糖脂肪酸酯（SE）3種穩(wěn)定劑。羧甲基纖維素鈉用量分別為0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%，卡拉膠用量分別為0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%，蔗糖脂肪酸酯用量分別為0.1%，0.3%，0.5%，0.7%和0.9%，加入到復合谷物飲料中，以感官評價和離心沉淀率為指標，研究單一穩(wěn)定劑對復合谷物飲料的穩(wěn)定性效果。

1.3.8 穩(wěn)定劑正交試驗設計

根據穩(wěn)定劑的單因素試驗結果，選取適當的添加量進行三因素三水平L9(33)正交試驗，確定復合穩(wěn)定劑最佳配方，設計見表3。

表3 復合谷物飲料穩(wěn)定劑正交試驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 配方試驗結果與分析

2.1.1 配方單因素試驗結果與分析

2.1.1.1 玉米肽濃縮液對復合谷物飲料的影響

通過酶水解制備的玉米肽，經濃縮后測得玉米肽濃縮液肽添加量為62.46%，玉米肽濃縮液呈淡黃色，且有淡淡的玉米香氣。玉米肽濃縮液對復合谷物飲料影響的結果如圖1所示。

由圖1可以看出，隨著玉米肽濃縮液添加量逐漸增加，飲料的感官評分增高，但添加量超過15%，飲料的味道不夠協調，口感下降，色澤不夠均勻，感官評分降低。當玉米肽濃縮液添加量為15%時，復合谷物飲料感官評分最高，玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料品質較好。

圖1 玉米肽濃縮液對復合谷物飲料的影響

2.1.1.2 薏米汁對復合谷物飲料的影響

由圖2可以看出，隨著薏米汁添加量增加，感官評分隨之升高，有濃厚的薏米香氣。但添加量超過40%時，飲料色澤發(fā)白，掩蓋紅豆香氣，味道不協調。當添加量為40%時，復合谷物飲料感官評分最高，玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料品質較好。

圖2 薏米汁對復合谷物飲料的影響

2.1.1.3 紅豆汁對復合谷物飲料的影響

由圖3可以看出，隨著紅豆汁添加量增加，感官評分逐漸增高，有怡人的紅豆香氣。但添加量超過25%，感官評分開始降低，色澤不夠均勻，掩蓋薏米的香氣，味道不夠協調，有分層。當紅豆汁添加量為25%時，復合谷物飲料感官評分最高，玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料品質較好。

圖3 紅豆汁對復合谷物飲料的影響

2.1.1.4 白砂糖對復合谷物飲料的影響

由圖4可以看出，隨著白砂糖添加量增加，其賦予飲料甜味，感官評分增高。但超過5 g，甜味掩蓋谷物香氣，色澤偏白。當白砂糖添加量為5 g時，復合谷物飲料感官評分最高，甜度適宜，玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料品質較好。

圖4 白砂糖對復合谷物飲料的影響

2.1.2 配方正交試驗結果與分析

依據單因素試驗結果，按L9(34)進行正交試驗，依據感官評定方法進行感官評定，結果及數據處理見表4。

從表4可知，玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料研制各因素的主次順序為C＞D＞B＞A，即紅豆汁添加量＞白砂糖添加量＞薏米汁添加量＞玉米肽濃縮液添加量。當配方組合為A2B1C3D1時，感官評分也較高。所以玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料研制條件最優(yōu)組合為A2B1C3D1，即玉米肽濃縮液添加量15%，薏米汁添加量35%，紅豆汁添加量30%，白砂糖添加量4 g。

表4 玉米肽紅豆薏米復合谷物飲料研制試驗結果

2.2 穩(wěn)定劑試驗結果與分析

2.2.1 穩(wěn)定劑單因素試驗結果與分析

2.2.1.1 羧甲基纖維素鈉對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

由圖5可知，當羧甲基纖維素鈉添加量小于1.0%時，隨著羧甲基纖維素鈉添加量增加，飲料顏色更加均勻，口感細膩，離心沉淀率呈顯著降低趨勢；超過1.0%時，離心沉淀率增高，感官評分降低，故羧甲基纖維素鈉最佳用量為1.0%，此時離心沉淀率最低，穩(wěn)定性最好，且感官評分最高。

圖5 羧甲基纖維素鈉對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.1.2 卡拉膠對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

由圖6可知，當卡拉膠添加量小于1.0%時，隨著卡拉膠添加量增加，飲料顏色更加均勻，口感細膩，離心沉淀率明顯降低；超過1.0%時，離心沉淀率增高，感官評分降低，故卡拉膠最佳用量為1.0%，此時離心沉淀率最低，穩(wěn)定性最好，且感官評分最高。

2.2.1.3 蔗糖脂肪酸酯對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

由圖7可知，當蔗糖脂肪酸酯添加量小于0.5%時，隨著蔗糖脂肪酸酯添加量增加，飲料顏色更加均勻，口感細膩，離心沉淀率呈顯著降低趨勢；超過0.5%時，離心沉淀率增高，顏色不均勻，感官評分降低，故蔗糖脂肪酸酯最佳用量為0.5%，此時離心沉淀率最低，穩(wěn)定性最好，且感官評分最高。

圖6 卡拉膠對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

圖7 蔗糖脂肪酸酯對復合谷物飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.2 穩(wěn)定劑正交試驗結果與分析

依據單因素試驗結果，按L9(33)進行正交試驗，依據感官評價方法和離心沉淀率進行評定，結果及數據處理見表5。

由表5可知，根據離心沉淀率k值分析得出，各因素的主次順序為A＞C＞B，即羧甲基纖維素鈉添加量＞蔗糖脂肪酸酯添加量＞卡拉膠添加量，穩(wěn)定劑最優(yōu)復配組合為A2B3C3；根據感官評分k’值分析得出，各因素的主次順序為C＞A＞B，即蔗糖脂肪酸酯添加量＞羧甲基纖維素鈉添加量＞卡拉膠添加量，穩(wěn)定劑最優(yōu)復配組合也為A2B3C3，所以確定穩(wěn)定劑最優(yōu)復配組合為A2B3C3，即羧甲基纖維素鈉1.0%，卡拉膠1.1%，蔗糖脂肪酸酯0.6%。

3 結論

以玉米蛋白粉、紅豆、薏米為原料，通過單因素試驗和正交試驗設計得到玉米肽濃縮液、薏米汁、紅豆汁、白砂糖及穩(wěn)定劑的最優(yōu)組合。

由單因素試驗確定：玉米肽濃縮液最佳添加量為15%，薏米汁最佳添加量為40%，紅豆汁最佳添加量為25%，白砂糖最佳添加量為5 g，添加量以200 mL飲料計。

由正交試驗確定：玉米肽濃縮液最佳添加量為15%，薏米汁添加量為35%，紅豆汁添加量為30%，白砂糖添加量為4 g，添加量以200 mL飲料計。此時谷物飲料口感最好，具良好的風味，口感細膩，顏色美觀，感官評定評分最高，是滿足人們營養(yǎng)保健需求的谷物飲品。

穩(wěn)定劑復配的最優(yōu)組合為A2B3C3，此時復合谷物飲料的離心沉淀率最低，穩(wěn)定性最好，且感官評分最高，因此確定穩(wěn)定劑最佳組合及配比，即羧甲基纖維素鈉1.0%，卡拉膠1.1%，蔗糖脂肪酸酯0.6%。