葵花籽乳饮料乳化稳定性的研究.pdf

2004, Vol. 25, No. 7食品科学工艺技术114 葵花籽乳饮料乳化稳定性的研究 王志华1，王奎明2，赵晋府1，肖 妍1 ( 1 . 天津科技大学食品科学与生物工程学院， 天津 3 0 0 2 2 2 ； 2 . 吉林特产高等专科学校， 吉林 1 3 2 1 0 9 ) 摘 要：针对葵花籽乳饮料加工贮藏过程中易发生脂肪上浮和蛋白质沉淀的问题，用蔗糖酯和单甘酯混合，研究 了在不同 H L B 值的情况下对乳化稳定性的影响，筛选出适宜的稳定剂。采用 B o x - B e h e n k e n 的响应面试验设计，选 择出合适的配比。葵花籽乳饮料适宜 H L B 值为 1 0 ，适宜的复合乳化剂的配比为：0 . 1 2 5 % 的复合乳化剂，0 . 0 7 5 % 的海藻酸钠和 0 . 0 4 3 % 的酪蛋白酸钠。 关键词：葵花籽，乳饮料，稳定性 S t u d y o n E m u l s i f y i n g S t a b i l i z a t i o n o f S u n f l o w e r K e r n e l B e v e r a g e W A N G Z h i - h u a 1 ，W A N G G u i - m i n g 2，Z H A O J i n - f u1 ，X I A O Y a n 1 ( 1 . C o l l e g e o f F o o d S c i e n c e a n d B i o l o g i c a l E n g e e n i n g , T i a n j i n T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y , T i a n j i n 3 0 0 2 2 2 , C h i n a； 2 . J i l i n L o c a l S p e c i a l C o l l e g e , J i l i n 1 3 2 1 0 9 , C h i n a ) A b s t r a c t： T h i s p a p e r s t u d i e d t h e e m u l s i f y i n g s t a b i l i z a t i o n e f f e c t i v e n e s s o f e m u l s i f i e r s o n t h e b a s i s o f H L B m e t h o d a n d o p t i m i z e d t h e s u i t a b l e H L B . T h e o p t i m u m r a t i o s f o r t h e s t a b i l i z e r s w a s c h o s e n . R e s p o n s e s u r f a c e e x p e r i m e n t s d e s i g n e d b y B o x - B e h e n k e n w e r e c o n d u c t e d . T h e o p t i m u m c o m b i n a t i o n o f s t a b i l i z a t i o n a n d e m u l s i f i e r s w a s c h o s e n b y R S M . T h e o p t i m u m r a t i o s f o r s u n f l o w e r k e r n e l b e v e r a g e w e r e 0 . 1 2 5 % e m u l s i f i e r s , 0 . 0 7 5 % s o d i u m a l g i n a t e a n d 0 . 0 4 3 % s o d i u m c a s e i n a t e . K e y w o r d s： s u n f l o w e r k e r n e l ； m i l k b e v e r a g e ； s t a b i l i z a t i o n 中图分类号 ： T S 2 0 1 . 1 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 2 - 6 6 3 0 ( 2 0 0 4 ) 0 7 - 0 1 1 4 - 0 3 收稿日期：2 0 0 3 - 1 2 - 0 1 作者简介：王志华( 1 9 7 7 - ) ，男，硕士研究生，研究方向为食品加工与贮藏和饮料的开发研究，运动营养食品的开发。 向日葵是我国主要油料作物之一。其营养丰富， 含有蛋白质 2 1 % 3 0 %左右，氨基酸种类齐全，比例 合理。并富含 V A 、V B 、V C 、V E等多种对人体有益 的维生素，并且含有大量的不饱和脂肪酸，具有清除 自由基及延缓衰老的作用 1 。以葵花籽为原料的植物蛋 白饮料将会有很大的发展前景。但是葵花籽乳由于其脂 肪含量高，随着贮存期的延长，很容易出现分层，严 重破坏了产品的商品价值，提高葵花籽乳的稳定性是葵 花籽乳生产过程中的关键问题。本试验通过对乳化剂和 稳定剂的研究，找出最佳稳定剂及其配比，提高产品 的稳定性。 1材料与方法 1 . 1材料 新鲜葵花籽仁 白砂糖 市售；蔗糖酯、蒸馏单甘 酯、海藻酸钠、黄原胶、C M C 和酪蛋白酸钠 天津 泰道公司提供；脱脂乳粉 澳大利亚产。 1 . 2工艺流程 葵花籽仁浸泡漂洗配水磨浆过滤 脱脂乳粉 调配均质杀菌成品 乳化剂稳定剂糖 1 . 3稳定性检测 在 1 0 m l带刻度沉降管中，准确加入配制好的葵花 籽乳饮料1 0 m l ，3 0 0 0 r / m i n 离心1 5 m i n ，读取顶部脂肪层 体积，称取底部沉淀重量。沉淀指数及上浮指数计算 方法如下： 沉淀物重量( g ) 沉淀指数( s ) = 1 0 0 % 1 0 m l 饮料重( g ) 上浮层体积( m l ) 上浮指数( f ) = 1 0 0 % 1 0 ( m l ) 1 . 4混合乳化剂 H L B的计算 115工艺技术食品科学2004, Vol. 25, No. 7 根据 G r i f f i n 理论，非离子型乳化剂的H L B 值具有 加和性，混合使用时 H L B 值按下式计算： H L Ba b c= H L Ba A % + H L Bb B % 式 中 ： H L Ba b c混合乳化剂的 H L B值； H L Ba乳化剂 A的 H L B值； H L Bb乳化剂 B的 H L B值； A%乳化剂 A的百分含量； B %乳化剂 B的百分含量。 2结果与讨论 2 . 1H L B值的确定 葵花籽乳属于水包油型( O / W ) 乳状液，其脂肪含量 较高，为了防止油水分离，使脂肪均匀稳定的分散于 饮料中，理想的乳化剂应与水相和油相都具有较强的亲 和力。因此将单甘酯和蔗糖酯配成不同H L B 值的混合乳 化剂，研究其乳化效果。不同试验处理见表 1。 表1 不同H L B 值混合乳化剂的配值 蔗糖脂( % )蒸馏单甘脂( % )H L B值 3 1 . 5 16 8 . 4 96 4 5 . 2 15 4 . 7 97 5 8 . 9 04 1 . 1 08 7 2 . 6 02 7 . 4 09 8 6 . 3 11 3 . 6 91 0 6 4 . 6 7 *3 5 . 3 31 1 7 3 . 5 0 *2 6 . 5 01 2 8 2 . 3 3 *1 7 . 6 71 3 注： “* ”表示 H L B值为 1 5的蔗糖脂。 取表 1中混合乳化剂充分溶解按0 . 1 5 %的量加入。 离心后，计算沉淀指数和上浮指数，以各种稳定添加 剂为横坐标，沉淀指数和上浮指数为纵坐标作图，结 果见图 1。 合物” ，定向排列成紧密的混合界面膜，具有较高的 强度，对增加稳定性起着很大的作用。由图中可以看 出，在不同的H L B值时，其脂肪上浮和沉淀量是不一样 的。当乳化剂到达临界胶束浓度时，其表面张力不再随 着乳化剂增加而降低；随着胶束的增多，饮料中乳胶粒 也越多，每个乳胶粒的平均直径较小。而当乳胶粒越多 的时候，反应中心数目也越多，所以聚合反应速率也越 大，则又趋向于凝聚。而H L B值和临界胶束浓度呈对数 函数关系 2 只有适当的临界胶束浓度，即合适的H L B 值， 才能得到最好的乳化效果。图1显示，葵花籽乳饮料当 H L B值为 1 1的时候，其乳化效果最好。H L B为 1 0时， 其乳化效果仅次于 1 1 ，但其沉淀少，可见乳化剂对沉淀 也是有影响的。综合考虑，故选取 H L B值为 1 0 。 2 . 2不同稳定剂的种类和用量对饮料沉淀的影响 葵花籽乳中主要是球蛋白，其等电点为p H = 4 . 5 。在 生产过程中，极易引起蛋白质的凝集沉淀。通常添加 稳定剂来解决，同时辅以均质等物理方法。本试验选 用海藻酸钠，酪蛋白酸钠，C M C和黄原胶作为稳定剂 进行单因子试验。如表 2所示 表2 不同稳定剂的用量 海藻酸钠酪蛋白酸钠CMC黄原胶 ( % )( % )( % )( % ) 0 . 0 50 . 0 50 . 0 50 . 0 5 0 . 10 . 10 . 10 . 1 0 . 1 50 . 1 50 . 1 50 . 1 5 试验结果如图 2所示。 稳定剂增加了饮料的粘度，防止蛋白质粒子沉 淀；另外稳定剂是一种亲水性高分子化合物，可以形成 保护胶体，防止凝聚沉淀。由图 2可以看出，在相同 且尽量少的添加量时，海藻酸钠的稳定效果最好；在上 述试验中不考虑添加量，酪蛋白酸钠的沉淀指数最小， 黄原胶沉淀指数最大。在加入不同量海藻酸钠的溶液 中，沉淀指数变化比较大。这是因为添加适量的海藻 酸钠可以降低等电点，拟制蛋白质沉淀，当不适量的 时候就会沉淀蛋白，一般认为是海藻酸钠与蛋白质靠氢 键和范德华力作用的结果 3 。由于酪蛋白酸钠含有亲水 蔗糖脂和单甘酯混合乳化剂可以形成稳定的界面 膜，混合乳化剂的两组分在界面上吸附后即形成“复 2004, Vol. 25, No. 7食品科学工艺技术116 集团和疏水集团，具有一定的乳化性，在特定条件下 也能抑制沉淀的形成。 2 . 3混合乳化剂、稳定剂对产品稳定性的影响 乳化剂和稳定剂可以促使脂肪球和蛋白质的缔合， 当添加量适当的时候，这种缔合作用使脂肪与蛋白质形 成的复合物在体系中稳定存在，不凝聚，无上浮和沉 淀。当添加量不足或过量的时候，会导致稳定体系不能 建立或破坏已经建立的稳定体系。根据B o x - B e h e n k e n 中 心组合原理，以复合乳化剂，海藻酸钠和酪蛋白酸钠 3 个因素为自变量( 分别以 A 、B 、C为代表，以上浮指 数和沉淀指数为响应值，设计3 因素3 水平共1 5 个试验 点的响应面( R S M ) 分析试验，试验因素水平如表 3 。 表3 试验因素水平表 A ( x1)B ( x2)C ( x3) 10 . 0 50 . 10 00 . 1 2 50 . 0 7 50 . 0 5 10 . 20 . 0 50 . 1 试验以随机次序进行，试验结果见表 4 。 表4 响应面试验设计安排及试验结果 试验号 ABC沉淀指数s上浮指数f ( x1)( x2)( x3)( y1)( y2) 11102 . 4 32 . 0 0 21102 . 5 11 . 0 0 31103 . 2 02 . 9 0 41104 . 2 37 . 0 0 50113 . 0 01 . 9 0 60113 . 1 32 . 1 0 70112 . 3 20 . 9 0 80114 . 1 34 . 0 0 91013 . 9 23 . 9 0 1 01012 . 2 31 . 5 0 1 11012 . 3 20 . 9 5 1 21012 . 2 11 . 0 0 1 30002 . 2 21 . 1 0 1 40002 . 2 41 . 4 0 1 50002 . 2 41 . 2 0 1 5个试验点可以分成两类，其一是析因点，自变 量取值在 A 、B 、C所构成得三维顶点，共有 1 2个析 因点；其二是零点，为区域的中心点，零点试验重复 三次，用以估计误差，分别以沉淀指数和上浮指数为 响应值，经回归拟合后，各试验因子值的影响可用下 列函数表示 Y1= 1 1 . 4 0 1 0 62 2 . 1 5 3 7 x11 8 5 . 5 8 3 3 x24 7 . 3 5 x3+ 3 4 . 1 4 8 1 5 x1 2 + 1 2 6 . 6 6 6 7 x1x2+ 1 0 5 . 3 3 3 3 x1x3+ 1 0 6 7 . 3 3 3 x2 2 + 3 3 6 x2x3 + 9 7 . 8 3 3 3 3 x3 2 Y2= 2 1 . 1 1 1 3 48 7 . 2 3 1 4 8 x13 7 9 . 5 x25 6 . 3 7 5 x3+ 1 4 2 . 5 9 2 6 x1 2 + 6 8 0 x1x2+ 1 6 3 . 3 3 3 3 x1x3+ 9 0 3 . 3 3 3 x2 2 + 5 8 0 x2x37 9 . 1 6 6 6 7 x3 2 这两个方程可以直观的用图 3 表示，从图3 可