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植物蛋白饮料稳定性影响因素及常用测定方法研究

来源:用户上传      作者:闫宗伟

摘 要:植物蛋白饮料以其不含或含较少的胆固醇、富含蛋白质和氨基酸、适量的不饱和脂肪酸、营养成分较全等特点深受消费者欢迎。但由于其原料中蛋白质、脂肪、碳水化合物的影响,在生产及存储过程中会出现蛋白质沉淀、脂肪上漂等不稳定因素,给产品的观感、口感带来不利影响。因此测定及改善其稳定性是植物蛋白饮料生产环节上的重中之重。本文就影响植物蛋白饮料稳定性的因素及常用测定方法进行综述。

关键词:植物蛋白饮料;稳定性;影响因素;测定方法

植物蛋白饮料主要是由植物果仁、瓜果果肉经加工制成的乳状液体饮品,常使用大豆、花生、杏仁、核桃仁、松仁等富含蛋白质且胆固醇较低的原材料,具有营养丰富,绿色健康等优点[1]。以松仁为原材料的植物蛋白饮料为例,松子富含脂肪、蛋白质及碳水化合物,对预防糖尿病及心脑血管疾病有一定的作用,受到人們的喜爱。植物蛋白饮料因其含有蛋白质胶体,从热力学角度来说系统相对复杂且不稳定,浆液中不仅含有蛋白质悬溶液,还有乳化脂肪形成的乳浊液及盐、糖形成的真溶液[2]。因此在生产及存储中,易出现不稳定的现象,造成口味及观感的改变。

1 植物蛋白饮料的稳定性

植物蛋白主要由清蛋白、球蛋白以及少量谷蛋白和醇溶蛋白构成,球蛋白可溶于水但不溶于中性盐溶液,清蛋白则可溶于水。在加工受热的情况下,某些蛋白构象发生改变,致使溶解性变低且稳定性变差,原体系中蛋白质分子间的平衡被打破,出现沉降、絮凝等现象。

2 影响植物蛋白稳定性的物理及化学因素

2.1 物理因素

2.1.1 温度

加热是植物蛋白饮料生产中十分重要的一环,主要目的是杀菌,如果原溶液中的微生物不进行杀灭,植物蛋白饮料便会因微生物的生长繁殖而变质。但温度过低容易杀菌不彻底,温度过高则会使蛋白展开增大蛋白之间的引力,从而使胶体发生凝聚等结合现象。此外,温度过高还会使原溶液之中的脂肪快速氧化,饮料口味与观感皆会发生改变,因此只有经过精密的专业统计计算,选择合适的温度后方可开始杀菌。

2.1.2 浓度

有研究表明,胶体悬浮体系的稳定与两个独立的胶体颗粒相互作用及相对距离有很大联系,相对距离的大小在宏观角度就表现为浓度。在植物蛋白饮料中,蛋白粒子含量越多,浓度越大,粒子之间距离相对越小,反之则越大。当两个胶体粒子处于同一空间时,由于范德华引力和静电斥力的存在可以维持稳定,当体系浓度过大,斥力小于范德华力时,粒子开始互相靠近并出现絮凝现象,宏观上表现为出现蛋白质沉淀。

2.1.3 粒度

植物蛋白属于非纯溶液,不具备布朗运动特质,因此粒子的大小对饮料稳定性有很大影响。斯托克法则表明,若粒子重力大于沉降介质浮力与摩擦力之和,便会向下沉积出现底部沉淀。假若粒子粒度较小,便可产生布朗运动,溶液便具备了稳定性。

2.2 化学因素

2.2.1 pH值

乳液体系维持稳定的关键因素是蛋白质的等电点,由于氨基酸组成和空间构象不同,各蛋白质的等电点均有所不同。植物蛋白的等电点大多数为弱酸性,pH在4.0~6.5,个别蛋白会接近7.0[3]。蛋白质能以多种形式与水结合,乳液pH值远离等电点,则水化作用增强,乳液显示稳定;反之,水化作用减弱,蛋白质溶解度随之减小,蛋白质分子无法聚集水分子,容易相互堆积聚集成团。乳液的pH值与蛋白质等电点pH的差值越大,解离效果越好,水胶体形成的越多,乳液也就更加稳定。

2.2.2 电解质

醇溶蛋白、球蛋白与谷蛋白是植物蛋白质的主要成分,属于盐溶性蛋白质。植物蛋白不溶于水但能溶于浓度较低的酸或碱。蛋白质分子通常由数个氨基酸分子组成多肽链形成,其表面分布多个极性基团,有氨基、咪唑基、胍基等多种解离基,属于多价电解质。利用CaCl2、NaCl、K2SO2等中性盐进行溶解时,中性盐的浓度及种类可影响溶解情况。植物蛋白质在一价盐溶液的溶解度较高,但在二价金属盐溶液中的溶解度则很小,这可能与Mg2+、Ca2+使得已处离子态的蛋白质之间发生桥联作用有关,胶团团块较大并互相凝聚沉降,进而溶解度降低,最终影响植物蛋白乳液的稳定性。

2.2.3 添加剂

一般植物蛋白乳液的添加剂有糖类、乳化剂以及增稠剂。添加糖类可使蛋白质分子与水的亲和性提高,在表面生成糖膜,还能使乳液中较为分散的介质粘连,提高密度与粘度,间接地提高植物蛋白饮料的稳定性;乳化剂可使蛋白质及油脂以微粒状态均匀分散在溶液中,防止因分布不匀而导致絮凝影响稳定性;增稠剂具有胶体保护性与粘性,可使溶液中的蛋白微粒子悬浮,分散其粘度,提高稳定性。

2.3 原材料因素

高质量原材料是植物蛋白饮料生产环节的核心因素,直接影响到饮品的风味及营养价值。目前常使用的原材料,如大豆、花生、椰子、杏仁及核桃等,除含有丰富的蛋白质外,还含有较多的油脂,如花生油脂含量在25%左右,核桃的油脂含量更是高达60%[4],因此在制作植物蛋白饮料时,油脂上浮是最为常见的情况。另外原材料的用量对乳制品饮料的稳定性也有较大的影响,以花生为原材料的饮料为例,若原浆中花生的添加量超过8%,在3个月内很难存在无油脂上浮的情况。因此,如果原材料油脂含量较高,应先进行脱脂处理再进行长时间贮存,不进行脱脂则尽快鲜销。

3 常用测定方法

3.1 观察法测定

在植物蛋白溶液中添加乳化剂与增稠剂后静置,保持温度恒定,待一段时间后观察溶液中是否存在絮凝、沉积现象。该方法耗时较长,极大地影响企业的生产效率,因此,目前多数植物蛋白饮料制造企业使用高温静置观察法进行测定。有研究指出,在高温状态下,粒子运动速率加快,粒子间的碰撞更加频繁,增加了出现絮凝的可能性,此方法需要精确控制温度,不能太高,防止蛋白之间引力增强。

3.2 离心法测定

①稳定性。植物蛋白粒子受到离心力作用时脂肪上浮,取上层稀释液后利用紫外分光光度计测量吸光度,并与进行离心操作前的吸光度数值比较,得出结果即为稳定系数,所得结果越大表明稳定性越好。②离心沉淀率测定。取植物蛋白饮料成品并记录质量,于离心机中进行离心操作,待离心完成后倒掉上清液,靜置30 min后吸附余下液体,对剩余沉淀物进行称重测量,剩余沉淀物质量与初始饮料质量比值便是离心沉淀率,离心沉淀率越低表明该饮品稳定性越好。

3.3 仪器测量

使用全功能稳定性分析仪对植物蛋白饮料进行分析,测定其稳定性。仪器可通过剖面图形式直观展现溶液的分层、沉积、絮凝等信息,还可对溶液微粒子运动速率及大小进行检测,粒子过大及运动速率过快都容易出现絮凝、分层现象,以此判断植物蛋白饮料的稳定性[5]。并且,金属离子可影响饮料的pH值,间接影响其稳定性,仪器可通过电导率反映水中离子的总量,若溶液中可溶解离子较多,则电阻较小,导电率增大,以此观察溶液中金属离子的情况。

4 结语

植物蛋白饮料拥有丰富的脂肪以及蛋白质,受到市场的欢迎,有关数据显示,2020年植物蛋白饮料行业的收入为2 583亿元,占整个饮料行业的24.2%,市场前景十分广阔。但相对应的是,植物蛋白饮料因其复杂且不稳定的体系给生产厂家带来了很大困扰。植物蛋白饮料的稳定性因素不仅包含物理及化学因素,还与原材料有一定关系,在生产过程中,生产商应综合考虑各种影响植物蛋白饮料稳定的因素,制定准确可靠直观的解决方案,减少制作周期,提高产品质量,增加产值收益。

参考文献

[1]孟婷婷,周星,陆振猷,等.脂肪对低脂植物蛋白饮料风味及体系稳定性的影响研究进展[J].食品与机械,2019,35(7):220-225.

[2]胡明明,潘开林,牛跃庭,等.植物蛋白饮料稳定性及其分析方法研究进展[J].食品工业科技,2018,39(6):334-339.

[3]高玉丽,左爱东,杜江美.复合植物蛋白饮料稳定性影响因素分析[J].饮料工业,2017,20(2):51-54.

[4]韩越.混合蛋白体系的稳定性研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2016.

[5]刘亚琼,马艳莉,王颉.乳化剂和增稠剂对杏鲍菇花生复合植物蛋白饮料稳定性的影响[J].河北农业大学学报,2015,38(1):103-107.


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