藜麥蛋白飲穩定性及抗氧化活性研究

宋巧英，孔令琦，劉子晴，李佳琪

（安陽工學院 生物與食品工程學院，河南 安陽 455000）

藜麥（Chenopodium quinoa）屬藜科藜屬植物，具有耐旱、耐寒、耐鹽性，其營養價值遠遠高于傳統農作物。因此，越來越多的學者將研究目標集中在藜麥的醫療保健方面[1-2]。有研究表明，藜麥的活性成分具有良好的抗氧化、降血糖、抑制肥胖、降血脂等功效，同時藜麥皂苷具有優良的抑制酪氨酸酶的功效[3-5]。因此，藜麥產品越來越受到廣大消費者的青睞。

植物蛋白飲料因其低膽固醇、高蛋白質和氨基酸的優點，越來越受到廣大消費者的喜愛[6-8]，因此，植物蛋白飲料逐漸在市場上嶄露頭角[9-10]。然而，如果植物蛋白飲料長期放置容易沉淀分層。因此，為了維持蛋白飲料的貨架期穩定性，均需要加入增稠劑、乳化劑等食品添加劑[11-14]。萬景瑞等利用穩定劑對板栗飲料的穩定性進行了優化，結果表明飲料的穩定性顯著提高[15]。張宇等利用5 種穩定劑顯著提高了豆奶穩定性[16]。然而，針對藜麥蛋白飲穩定性的研究較少。基于此，本文以藜麥為原料，通過β-淀粉酶酶解之后，利用單因素正交實驗法選取合適的穩定劑提高藜麥蛋白飲的穩定性，利用電子鼻對最終產品的風味物質進行了測定，進一步研究了該飲料體外抗氧化活性，以期為藜麥的產品加工產業提供新的理論基礎，且彌補了植物性蛋白飲料市場的空缺。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

藜麥：安陽工學院生物與食品工程學院提供。

主要試劑：β-淀粉酶(10 000 U/g)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH）和抗壞血酸由上海麥克林生化科技有限公司提供；瓜兒豆膠、海藻酸鈉、明膠、微晶纖維素、黃原膠、羧甲基纖維素鈉、卡拉膠和蒸餾單硬脂酸甘油酯由河南萬邦實業有限公司提供。

主要儀器有：SHJ 水浴磁力攪拌電熱恒溫水（常州金壇良友儀器有限公司）、精度天平ME104（廣東鼎衡自動化設備有限公司）、FSH-2A 可調高速均質機（常州市億能實驗儀器廠）、高速離心機TG16-WS（濟南歐萊博電子商務有限公司）、UV1901pc 雙光束紫外可見分光光度計（青島精誠儀器儀表有限公司）和AIRSENSE PEN3電子鼻（德國AIRSENSE 公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 藜麥的預處理

挑選狀態良好的藜麥，用純凈水淘洗3-5次后，置于50℃的恒溫干燥箱內進行干燥。用純水以料液比為1:15 的比例將干燥后的藜麥放置于4℃冰箱內浸泡2 h，避免藜麥在浸泡過程中發芽。浸泡結束后用均質機將藜麥磨勻，再用紗布過濾備用。

1.2.2 酶解

將濾漿煮沸10 min 使藜麥中的淀粉完全糊化，再用β-淀粉酶進行酶解。其中加酶量體積濃度比為0.6%、酶解時間為120 min、酶解溫度為70℃。酶解結束之后，將上述樣品置于沸水浴中使β-淀粉酶失活[17]。

1.2.3 不同穩定劑的穩定系數比較

在本實驗中選取羧甲基纖維素鈉、蒸餾單硬脂酸甘油酯、海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠、瓜兒豆膠、明膠和微晶纖維素作為單因素實驗對象。每種穩定劑的添加量為0.3%，隨后測定樣品的穩定性。首先從以上8 種穩定劑中選取3 種優良的穩定劑，再針對篩選出的穩定劑進行單因素正交試驗。

1.2.4 單因素實驗

以藜麥蛋白飲穩定性為主要參考指標，設置單因素試驗分別考查蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）、海藻酸鈉添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）和黃原膠添加量（0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.2%）對藜麥蛋白飲穩定性的影響。

1.2.5 正交試驗

針對單因素實驗的結果，選取黃原膠（A），硬脂酸蒸餾單甘酯（B）和海藻酸鈉(C)進行正交試驗。正交試驗表見表1，以穩定系數為指標進行篩選。

表1 正交試驗因素水平表

1.2.6 穩定系數的測定

將上述樣品混勻后，取1 mL 于100 mL 容量瓶中，定容后測定吸光度A1，波長為750 nm。再將樣品離心后取上清液重復上述步驟測定吸光度A2。并用下列公式計算穩定系數。每組樣品測定3 次并取其平均值。

公式中：R為穩定系數，A1為離心前樣品的吸光度，A2為離心后樣品的吸光度。

1.2.7 電子鼻測定樣品香氣組分

根據上述實驗最優工藝制備藜麥蛋白飲，取10 mL 于樣品管中，室溫條件下靜置30 min，采用頂空上樣法對樣品進行電子鼻檢測。電子鼻傳感器響應類型如表2。

表2 傳感器性能描述

1.2.8 藜麥蛋白飲體外抗氧化活性研究

將藜麥蛋白飲用純凈水稀釋成不同濃度，參考HIROSE 和SMIRNOFF 的方法，以抗壞血酸（VC）為陽性對照，評估藜麥蛋白飲對DPPH 自由基、·OH 自由基以及ABTS 自由基的清除能力，測定藜麥蛋白飲的體外抗氧化活性[18-19]。

1.2.9 數據處理

本實驗的數據和圖像采用Origin 9.0 進行處理，結果均以“平均值±標準差”的形式表示；電子鼻數據分析采用Winmuster 軟件進行處理。

2 實驗結果與分析

2.1 不同穩定劑的穩定系數比較

在相同條件下，添加等量的蒸餾單硬脂酸甘油酯、海藻酸鈉和黃原膠樣品的穩定系數與其他組相比具有顯著性差異，分別為52.26%，58.09%和59.95%（圖1），由此可知這3 種穩定劑可以增強藜麥蛋白飲的穩定性。進一步的研究將針對這3 種穩定劑展開單因素正交實驗。

圖1 添加不同穩定劑蛋白飲的穩定系數

2.2 蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對藜麥蛋白飲穩定性的影響

隨著蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量的增加，該飲料的穩定系數呈現先增加后下降的趨勢（圖2）。當蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量添加量達到0.12%，穩定系數達到最大值（56.89%），且與其他組相比具有顯著性差異。因此確定蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量為0.12%。

圖2 不同蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對藜麥蛋白飲穩定系數的影響

2.3 海藻酸鈉添加量對藜麥蛋白飲穩定性的影響

海藻酸鈉為一種高分子多糖，其水溶液具有較高的黏度，因此常被用來作為穩定劑，增稠劑和乳化劑。海藻酸鈉添加量對藜麥蛋白飲穩定性的影響見圖3。在最初階段，隨著海藻酸鈉添加量的增加，藜麥蛋白飲的穩定系數逐步增加，當海藻酸鈉的添加量為0.16%時，藜麥蛋白飲的穩定系數達到最大值（61.43%），且與其他組相比具有顯著性差異。

圖3 不同海藻酸鈉添加量對藜麥蛋白飲穩定系數的影響

因此初步確定海藻酸鈉的添加量為0.16%。

2.4 黃原膠添加量對藜麥蛋白飲穩定性的影響

黃原膠常被用來作為增稠劑、乳化劑和穩定劑。由圖4 可知，隨著黃原膠添加量的增加，藜麥蛋白飲穩定系數呈現先增加后下降的趨勢。當黃原膠添加量達到0.08% 時，穩定系數最大（62.48%），且與其他組相比具有顯著性差異。因此初步確定黃原膠的最佳添加量為0.08%。

圖4 不同黃原膠添加量對藜麥蛋白飲穩定系數的影響

2.5 正交實驗結果分析

根據單因素實驗結果，進行正交試驗，確定蒸餾單硬脂酸甘油酯、海藻酸鈉和黃原膠的最佳添加量。對藜麥蛋白飲穩定性影響的主次順序為黃原膠、海藻酸鈉和蒸餾單硬脂酸甘油酯。由表5 可知5 號實驗的穩定系數結果為97.2%，大于95%，說明5 號實驗結果良好。正交試驗結果的最優水平為A2B2C3，即黃原膠添加量為0.08%，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量為0.12%，海藻酸鈉添加量為0.18%。最后的驗證實驗結果表明，按照正交實驗結果的添加量所制得的藜麥蛋白飲穩定系數為98.5%。因此仍然選擇正交試驗結果作為藜麥蛋白飲穩定劑的最佳配方。

2.6 電子鼻測定樣品香氣組分

利用電子鼻對藜麥蛋白飲的香氣組分進行測定。測定結果如圖5 所示，其中W5S、W1S、W1W、W2S、2W2 傳感器的測定值較大。表明藜麥蛋白飲中所含的氮氧化合物、甲基類成分、硫化物、醇類、醛酮類、芳烴化合物、硫的有機化合物等為主導成分。

圖5 電子鼻傳感器響應強度雷達圖

表3 藜麥蛋白飲料穩定性正交試驗結果

2.7 藜麥蛋白飲體外抗氧化活性

藜麥蛋白飲對DPPH自由基的清除能力結果如圖6 所示。由圖6 可知當藜麥蛋白飲體積分數為0.5 mL/mL 時，對DPPH 自由基的清除率最大，達到67.99%。由圖7 可知，當藜麥蛋白飲體積分數為0.3 mL/mL 時，對羥基自由基的清除率最大，達到21.64%。由圖8 可知，當藜麥蛋白飲體積分數為0.3 mL/mL 時，對ABTS 的清除率最大為64.39%。綜上所述，藜麥蛋白飲在體外具有一定的抗氧化活性。

圖6 藜麥蛋白飲清除DPPH 能力

圖7 藜麥蛋白飲清除羥基自由基能力

圖8 藜麥蛋白飲清除ABTS 能力

3 結論

本實驗采用單因素正交實驗選取合適的穩定劑來提高藜麥蛋白飲的穩定性。結果表明穩定性最優的組合為黃原膠添加量為0.08%，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量為0.12%，海藻酸鈉添加量為0.18%。并對正交結果進行驗證，結果表明藜麥蛋白飲穩定系數為98.5%。同時用電子鼻對藜麥蛋白飲的風味成分進行測定，結果表明藜麥蛋白飲中所含的氮氧化合物、甲基類成分、硫化物、醇類、醛酮類、芳烴化合物、硫的有機化合物等為主導成分。該飲料對DPPH 自由基、羥基自由基和ABTS 的清除率可分別達到67.99%、21.64%、64.39%，表明藜麥蛋白飲在體外具有一定的抗氧化活性。本研究可為藜麥的產品加工產業提供新的理論基礎，且彌補了植物性蛋白飲料市場的空缺。