（食品科学专业论文）果汁豆奶的制备及其稳定性研究.pdf

摘要 论文首先以蛋白质的提取率为指标，确定了适宜的豆奶制备工艺。整粒大豆以1 ：3 的豆 水比，用0 5 n a h c 0 3 在2 0 c 下浸泡1 0 h ，以l ：6 的料液比磨浆两次；通过感官评定，确定 豆浆稀释倍数2 倍，果汁添加量为1 0 ，蔗糖添加量为1 2 ，柠檬酸添加量为0 4 ( 均为质 量分数) 。 研究了亲水性胶体对体系的稳定作用。结果表明，p g a 、c m c 和果胶可有效地稳定果 汁豆奶，其最低使用量分别为o 2 、0 5 和o 8 ；确定了使产品稳定的最佳稳定剂，即藻 酸丙二醇酯( p g a ) ，在达到0 3 的添加量时，不仅成本较低，而且产品稳定性也较好；c m c 、 果胶和瓜尔豆胶与p g a 复配不能降低p g a 的添加量。 采用单因素实验及正交实验分别研究了单个磷酸盐、柠檬酸盐及复合磷酸盐对果汁豆奶 稳定性的影响。结果表明，盐类的加入能使体系的黏度及稳定性升高，但其添加量有最佳值， 此值因盐的种类不同而不同；在o 3 p g a 的条件下，s h m p 、s t p 、柠檬酸三钠的最适添加 量为o 0 7 ，s p p 和复合磷酸盐最适添加量为o 0 5 和0 0 7 3 ；柠檬酸三钠的稳定效果优于 单个的磷酸盐，但不如复配磷酸盐；加入柠檬酸三钠和复合磷酸盐后，果汁豆奶中的平均粒 径均表现出增大的趋势。 通过研究乳化剂对果汁豆奶稳定性的影响，确定了乳化酸性豆奶适宜的h l b 值为 8 0 一1 0 0 之间，最适的h l b 值为9 1 ：酸性果汁豆奶适宜的复合乳化剂为：分子蒸馏单甘酯 ( d m g ) ( 3 0 ) + 三聚甘油单硬脂酸酯( 3 4 ) + t w e e n 4 0 ( 3 6 ) ；酸性果汁豆奶最适用量为乳状液中 油量的1 1 1 5 ，即乳状液中油量的6 7 ：复合乳化剂在果汁豆奶中的添加量以0 1 o 1 5 为宜。 最后，对果汁豆奶进行了流变学实验，结果表明，p g a 没有明显改变体系的流变学特征， 但是却提高了体系的黏度；复合磷酸盐加入到以p g a 作为稳定剂的果汁豆奶体系中，没有明 显改变体系的流变学特征，而同时又增加了f l j p g a 的加入所带来的体系的黏度，在某种程度 上促进了果汁豆奶的稳定作用；从体系的流变学性质、p h 值、蛋白质含量、均质条件等几个 方面入手，初步探讨了果汁豆奶的稳定性理论，体系的p h 、蛋白质含量是影响稳定性的主要 因素，果汁豆奶的稳定性主要取决于各种添加剂与蛋白质、脂肪的具体相互作用，而通过加 入添加剂增大体系粘度来减小颗粒的沉降速度达到稳定是次要的。 关键词：果汁豆奶稳定性胶体钠盐乳化剂流变学 a b s ，n u 岍 a b s t r a c t as u i t a b l em e t h o df o rs o ym i l ke x t r a c t i o nw a s d e v e l o p e db yt e s t i n gt h ei n f l u e n c e so f p r o c e s s i n g p a r a m e t e r so ny i e l do f s o yp r o t e i n w h o l eb e a nw a ss o a k e di n0 5 n a h c 0 3a tb e a n w a t e rr a t i o 1 ：3 ，s o l u t i o na t2 0 f o ra b o u t1 0h o u r sf o l l o w e d a f t e rt h a t ，b e a nw a sg r o n dw i t hh o tw a t e rf o rt w o t i m e sa t b e a n w a t e rr a t i o1 ：6 ，t h e p e r c e n t a g ea d d i t i o n o f s o y m i l k 、f r u i t j u i c e 、s u g a r a n d a c i d w e r e d e c i d e du p o n ，b yo r g a n o l e p t i ce v a u a t i o n ，a t2t i m e s 、1 0 、1 2 a n d0 4 ，r e l a t i v e l y t h es t a b i f i t ya c t i o n so fh y d r o c o l l o i d so ns o y m i l ks y s t e mw e r es t u d i e d t h er e s u l ts h o w e dt h a t p g a 、c m ca n dp e c t i nc o u l ds t a b i l i z ef i a x i tj u i c es o y m i l l 【e f f e c t i v e l y t h e i ro p t i m u ma d d e d q u a n t i t yw e r ef o u n da so 2 ，o 5 ，o 8 r e s p e c t i v e l y p r o p y l e n eg l y c o la l g i n a t e ( p g a lw a s s e l e c t e dt h eb e s ts t a b i l i z e ro ft h ep r o d u c t , a n dt h ep r o p e ra m o u n to fp g aw a so 3 a n dc m c p e c t i n ，g u a rg u mc o u l dn o td e c r e a s et h ea d d i t i o na m o u n to f p g a m e f f e c t so fs i n g l ep h o s p h a t e 、c i t r a t ea n dc o m p l e xp h o s p h a t eo nt h es t a b i l i t yo ff r u i tj u i c e s o y m i l kw e r es t u d i e db ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a lt e s t s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ev i s c o s i t y 、 p a r t i c l es i z ea n ds t a b i l i t yo ft h ef r u i tj u i c es o y m i l kw e r ei m p r o v e da n dd i f f e r e n tb ya d d i n gd i f f e r e n t a m o u n t sa n dd i f f e r e n tk i n d so fs a l t s n l eo p t i m u ma m o u n to fc i t r a t e s h m p , s t p , s p pa n d c o m p l e x p h o s p h a t ei so 0 7 ，0 0 7 ，0 0 7 ，0 0 5 ，0 0 7 3 , r e l a t i v e l y t h ee f f e c to f s t a b i l i t yo f a d d e dc i t r a t ei s b e a e rt h a nt h a to f a d d e ds i n g l ep h o s p h a t e ，b u ti n f e r i o rt oc o m p l e xp h o s p h a t e s n ee f f e c to fe m u l s 墒e ro nt h es t a b i l i t yo ff r u i tj u i c em i l ki sr e s e a r c h e d t h eb e s ts u i t a b l e h l b 抽dt h eb e s tc o m b i n a t i o no f e m u l s i f e r sa r em a d eu p ：t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es u i t a b l eh l b w a s9 ，la n dt h eb e s tc o m b i n a t i o no fe m u l s i f i e r sw e r e3 0 d m g + 3 4 t r i - p o l y g l y c e r y lf a t t ya c i d e s t e r + 3 6 t w e e n 4 0 t h eo p t i m a lu s a g el e v e lo fc o m b i n a t i o no fe m u l s i f i e r sw a sd e t e r m i n e da s 1 1 5 t h es u i t a b l ec o m b i n a t i o no f e m u l s i f t e r sw e r e0 1 o 1 5 i nf r u i ti u i c e m i l k f i n a l l y , f r o mt h er h e o l c i g l c a lt e s t n er e s u l ts h o w e dt h a tp g aw a sn o tc h a n g et h er h e o l o g i c c h a r a c t e ro f s o y m i l k ，b u ti m p r o v e dt h ev i s c o s i t yo f f r u i tj u i c es o y m i l k c o m p l e xp h o s p h a t ew a s n o tc h a n g et h er h e o l o g l cc h a r a c t e ro f s o y m i l kt o o ，b u ti n c r e a s e dt h ev i s c o s i t yt h a tm a d eb yp g a a n di m p r o v e dt h es t a b i l i t yo f t h i ss y s t e m i na d d i t i o n ，t h em e c h a n i s mo f s t a b i l i z a t i o nf o rf r u i tj t f i e e m i l ke m u l s i o nw a sa l s oi n v e s f i g e d t h er e s u l ts h o w e dp ha n dc o n t e n to f p r o t e i na r et h em a i nf a c t o r s e f f e c t i n gt h es t a b i l i t y t h es t a b i l i t yo f t h es y s t e mm a i n l yd e p e n d so nt h ec o n c r e t ei n t e r a c t i o n b e t w e e nt h ea d d i t i v e sa n dt h ep r o t e i n ，t h eo i l ，w h i l ei n c r e a s i n gt h ev i s c o s i t yt od e c r e a s et h e s e d i m e n tv e l o c i t yi sl e s si m p o r t a n t k e yw o r d s ：f r u i t j u i c es o y m i l ks t a b i l i t yh y d r o c o l l o i d ss o d i u ms a l t e m u l s i f i e r r h e o l o g y i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一问工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：嘻荔豫 日期：伽6 年；月步日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的伞部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缔印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：奎丝垒 导师签名：僻 同期：知移易年 月4 r 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 果汁豆奶的成分及营养价值 1 1 1 大豆概述 中国是大豆的故乡，大豆在中国栽培历史悠久【”。大豆是世界性的粮食和油料作物，分 布面广，产量高，加工量大，是人类和饲养动物不可缺少的油脂、蛋白质和磷脂资源之一 2 1 。 大豆营养丰富，其化学成分主要有蛋白质、脂肪、碳水化合物以及矿物质和维生素等， 其中蛋白质和油脂是大豆的最主要成分。它含有4 0 的蛋白质，其中人体必需的8 种氨基酸 种类齐全，比例恰当，且富含赖氨酸，可以补充谷类食物赖氨酸不足的缺陷，是植物性食 品中蛋白质含量最高、蛋白质生物价较好的食品，具备的生物学价值同肉、蛋和奶相似， 与其他植物蛋白相比，大豆蛋白的蛋白质消化率较高 3 1 ，是一种较为理想的人体蛋白质补 充源 4 1 。 大豆含有约1 8 的脂肪，其中不饱和脂肪酸含量高达8 5 ，人体必需脂肪酸含量高达 5 2 4 ，多不饱和脂肪酸比例达6 0 ，主要是人体自身不能合成的必需脂肪酸c o 6 系列的 亚油酸和( o 3 系列的小亚麻酸。亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸能抑制血块在心脑血管 内的凝结积聚，从而有助于预防中风和心血管疾病【5 】【6 】。 大豆中还有丰富的卵磷脂，卵磷脂是由磷脂和胆碱结合而成的，胆碱是影响人脑中重 要神经信号的传递物，具有治疗运动障碍疾病和神经官能症的功效。卵磷脂能降低血清胆 固醇水平，临床验证大豆卵磷脂比蛋黄卵磷脂对降低胆固醇更为有效。卵磷脂能有效提高 脑机能，加强大脑神经元之间的信息传递，加快记忆，使思维能力和智商维持较高水平1 7 】。 大豆中碳水化合物的含量约占2 5 ，其中的低聚糖( 如水苏糖、棉籽糖等) 对人体大肠 中的有益菌一双歧杆菌具有增殖作用。除大豆低聚搪外，大豆还含有纤维素、半纤维素， 甘露聚搪、豆胶等具有预防消化道癌症和其它疾病功效的碳水化合物【8 】。 大豆中含有的大豆异黄酮、大豆皂甙等生理活性物质，对癌症、动脉硬化以及妇女更 年期综合症等病症具有预防甚至治疗的作用1 9 。 另外大豆含有丰富的矿物质元素( 磷、钾、钙、镁等) 及维生素。大豆中矿物质元素含量 一般在4 5 5 ，对人体的生长发育有重要作用【1 0 1 。大豆中各营养成分的含量见表1 1 t 1 1 l 。 表1 1 大豆营养成分( 每1 0 0 克中含量) 成水分蛋白油脂碳水蝴灰 无机i i u m g维生素m g 分 g质ggg 分 产 地 糖 纤 幢钙磷 铁 钠 钾 维 中1 2 23 5 4 1 9 5 2 3 09 24 61 6 85 1 88 91 11 9 0 0 国 秽 愫 k 1 5 v b ,嘞 江南大学硕士学位论文 美 国 日 本 1 1 7 3 3 02 1 72 4 6 4 2 4 82 3 04 8 08 61 01 8 0 08 00 8 80 3 02 1 1 2 53 5 31 9 02 3 74 55 02 4 05 8 09 41 01 9 0 01 20 8 30 3 02 2 1 1 2 豆奶的营养价值 豆奶是大豆的水提取物，属于植物蛋白饮料的范畴。它不仅含有大豆中的大部分可溶 性营养成分，还有一些不溶于水的的物质，如纤维素、不溶性蛋白质以及油脂等在对大豆 进行磨浆时也进入了豆奶体系中。豆奶的营养丰富，与牛乳和人乳相比，豆奶中的蛋白质 含量较高，因此，饮用豆奶与饮用牛乳一样，主要目的是获取其中的优质蛋白。豆奶与牛 乳、母乳的成分如表1 2 所示。 表1 - 2 豆奶与牛乳、母乳的成分比较( 每l o o g 中含量) 与牛奶相比，豆奶具有不含乳糖、不含胆固醇和不饱和脂肪酸含量高等特点，因而可 以作为良好的代乳制品。豆奶还具有医疗保健作用，主要表现在其能防治心血管疾病、骨 质疏松、肾脏病和高血压等多种病症。经常饮用豆奶对人体能产生很好的生理效果【1 2 】。 1 1 3 果汁的营养价值 果汁是指从新鲜水果中用压榨或其他方法取得的汁液，凡未添加任何外来物质保持其 原有组分的果汁称为原果汁，用蒸发、冷冻、反渗透或其他方法除去原料中大部分水分的 果汁称为浓缩果汁。果汁的风味宜人，具有较高的营养价值，极易被人体吸收，因而深受 人们的喜爱。另外，果汁属于生理碱性食品，能防止因食用过多肉食而引起的酸中毒症， 是调配蛋白饮料的理想原料。 果汁原汁的相对密度约为1 0 5 ，可溶性固形物含量一般为1 0 一1 5 。新鲜果汁中，大 部分为水分，其次为糖分，酸类主要是柠檬酸、苹果酸及酒石酸等有机酸类。此外，果汁 中还含有少量的单宁和蛋白质，它们是引起果汁混浊沉淀的因素之一。果汁所含的矿物质 主要为钙、磷、钾和钠等。色素为胡萝h 素及花青素等。果汁中还含有热敏性的维生素及 芳香物质。为了提高果汁质量，在果汁的加工过程中，一般要尽量减少果汁与空气的接触， 减少受热时间，避免果汁与铜、铁等金属接触，以保持原果汁的色泽、香味及营养成分。 部分天然果汁的化学组成见表1 3 【1 3 l 。 第一章绪论 果汁豆奶在保留豆奶全部营养成分的基础上，由于果汁的加入而强化了维生素、有机 酸、低聚糖和矿物质的含量，并含有多酚类物质。因此其营养价值在同类产品中非常突出。 1 2 果汁豆奶生产中所存在的问题及解决方法 在纯豆奶中加入蔗糖和果汁等风味料以及亲水性胶体和乳化剂等稳定剂，并经调酸而 成的豆奶饮料称为调酸型果汁豆奶。它具有风味佳、口感好和营养丰富等特点。但由于果 汁豆奶是以水为分散介质，蛋白质和油脂为主要分散相的宏观分散体系，呈复杂的乳状液 状态，具有热力学不稳定性及大豆蛋白在酸性条件下的沉淀作用，使得调酸型豆奶的生产 受到很大的限制。所以，应从各方面综合考虑以显著提高果汁豆奶的稳定性。 根据s t o c k s 定律【i4 j ： v = d 2 ( 成一p ，) g 1 8 刀 式中，v ：颗粒的沉降速度，c m sd ：颗粒平均直径，c m p 。：颗粒密度，咖m 3p f 介质密度，g c m 3 t 1 ：介质黏度，p a - sg ：重力加速度 饮料中微粒的沉降速度与蛋白质粒子的直径的平方、液体和蛋白质粒子的密度差成正 比，与液体黏度成反比。沉降速度越小，悬浮液的动力稳定性越大。因此，要降低粒子的 沉降速度，可以采取下面几个措施【1 5 】： 1 减小颗粒的尺寸； 2 减小两相的密度差； 3 增大介质的黏度。 在果汁豆奶体系中，一般认为解决上述现象的方法有： ( 1 ) 均质 为使蛋白质粒子破碎，一般采用均质法处理。为使均质达到理想效果，压力和温度要 控制得当。均质压力与料液的酸度有密切关系，一般来说，酸度高的料液使用的均质压力 垩堕查堂堡主兰垡笙苎 要低些，这样可以防止因为均质压力较高而使料液黏度降低。因此，应根据饮料的酸度高 低来控制均质压力。 ( 2 ) 添加合适的乳化稳定剂 我国的食品添加剂有着色剂、甜味剂、增稠剂、乳化剂、酸味剂和增味剂等二十大类， 5 0 0 多种【l ”。起到食品稳定性作用的有增稠剂和乳化剂两大类。提高饮料的黏度可以抑制 蛋白粒子的沉淀。增稠剂多数是亲水胶体，其稳定作用主要是通过黏度的改变或在含水的 分散介质中的凝胶作用，而赋予食品胶体长期的稳定性。此外，增稠剂还能在食品胶体中 以高分子无规线团结构的形式吸附在胶体粒子的表面，赋予食品一定的空间稳定性【m 。增 稠剂是保证制品不发生分离沉淀的重要成分。 加入一定量适当的乳化剂，避免粒子间的相互聚集作用和脂肪的上浮。一般来说，改 善果汁豆奶中脂肪在体系中的稳定性的解决方法除了均质以外，再就是添加有效的乳化 剂。另外，由于在制各豆奶时为改善其口感，使之具有与牛奶相似的滑腻感觉，通常会在 浆料中添加一定量的油脂，因此完全依赖大豆蛋白作为乳化剂及均质是不够的，还要添加 有效的乳化剂。 ( 3 ) 调节酸度 酸性植物蛋白质的组分较复杂。蛋白质的等电点在4 3 5 0 之间，当饮料的p h 值等于蛋 白质的等电点时，蛋白质的氨基和羧基所带的正负电荷相等，发生凝聚产生沉淀。而当p h 值偏离等电点时，则形成蛋白质溶胶。调酸时应在不影响饮料口感的前提下尽量使p h 值远 离等电点【l 研。此外，蛋白质分子表面的极性基团与水分子之间相互结合，使蛋白质分子在 水溶液中高度水化，在水分子周围结成一层水化膜，形成稳定的蛋白质胶体溶液【1 9 1 。溶液 的p h 值对蛋白质的水化作用有显著影响，在等电点附近，水化作用最弱，蛋白质的溶解度 最小。溶液的p n 值离蛋白质的等电点越远，则水化作用越强。 ( 4 ) 减少料液与蛋白质粒子问的密度差 经均质细化的蛋白质还会因重力作用而沉降。增加料液的浓度，使料液的密度接近蛋 白质粒子的密度，可以防止此类沉淀的产生。加入糖后，也可以提高蛋白质的分散介质的 亲和性。 ( 5 ) 果汁澄清 在酸性果汁豆奶中，由于果汁与大豆蛋白乳混合，果汁中所含的果胶，单宁等带负电 荷的高分子物质与酸性环境中带正电的蛋白质粒子相遇而产生凝聚。因此，加入果汁之前， 要将残留的果胶或纤维素分解成低分子物质，并除去单宁。可以利用明胶、果胶酶对果汁 进行澄清处理。 旧水质的影响 水质也是影响酸性乳饮料稳定性的因素之一，应尽可能采用硬度较小的水或利用凉开 水，因为水中的钙、镁等二价阳离子会导致蛋白质之间或蛋白质与其它高分子之间产生桥 联作用，从而加速乳蛋白的沉淀【2 0 】。 4 第一章绪论 1 3 国内外对果汁豆奶稳定性的研究概况 1 3 1 豆奶体系概述 豆奶体系是一个较为复杂的体系，它即是乳状液，又是悬浊液，还包括一些可溶性小 分子形成的真溶液。乳状液由大豆油脂的小油滴在水中的分散形成的，其稳定作用来源于 一些具有表面活性的物质，比如具有乳化作用的大豆质白质和磷脂。对于乳状液来说，粒 子的数目、大小及它们的空间排列都会随着时间的延长而发生改变。乳状液是热力学不稳 定体系，其稳定性取决于粒子的大小和粒子间的相互作用，稳定性不够强的乳状液，当它 们的存放时间延长时，会发生油滴的相互聚集从而造成油滴尺寸增大并从乳状液中上浮于 液体表面。悬浊液是由不溶性的固体颗粒在豆奶中的分散所形成的，这些不溶性物质包括 蛋白质、淀粉、纤维素和其他一些细胞物质，悬浊液也是不稳定体系，主要表现是不溶性 物质的相互聚集和沉淀。 豆奶中的油脂是以小油滴的形式存在的，前已述及，它的乳化主要依靠具有表面活性 的大豆蛋白以及大豆磷脂。但是这两种物质的乳化能力有限，随着贮存时间的延长，豆奶 中的油脂会出现上浮现象，因此，在豆奶的生产中一般需要另外加入合适的乳化剂来提高 豆奶的乳化稳定性。要找到合适的乳化剂，也需要经过严格的筛选，通过乳化剂之间的复 配可以找到适合豆奶体系的h l b 值，并找到最佳的添加量。 实际上，在豆奶中加入增稠剂的作用远远不止是增加体系的黏度，因为豆奶中的蛋白 质与增稠剂之间可以发生几种性质不同的作用。加入的增稠剂主要是一些单糖及其 f 亍生物 的聚合体，属于多糖的范畴，还可称之为亲水性食品胶体。 大豆蛋白与食品胶体之间的作用属于大分子间的相互作用，这些作用力具有多样性， 有强和弱、特异和非特异以及吸引和排斥之分。一般排斥作用都是非特异性的，且维持时 间较短，其来源是体积的排斥作用和静电作用，而且，除离子强度低或距离较近外，这种 排斥作用的强度一般都比较弱。蛋白质与多糖间的净排斥作用多发生在蛋白质和非离子型 多糖之间或蛋白质和阳离子多糖之间。而两者的吸引作用实质是它们离子力、范德华力、 氢键和疏水相互作用等作用力的总和。带正电的蛋白质( p h p i ) 与阴离子多糖之间会发生较 强的净吸引作用。而当离子强度较低时，不带电或带负电的蛋白质与间也只要能发生弱的 吸引作用。当温度和溶剂条件( p h 和离子强度等) 变化时，蛋白质和多糖间的相互作用也会 发生改变。 如果在豆奶体系中加入了不当的亲水性胶体，就可能造成体系的不稳定，这是因为含 有蛋白质和多糖的溶液在一定浓度时可能发生相分离，这包括蛋白质和多糖间的两种不同 作用：一是共凝聚性，一是不相容性。共凝聚是富溶剂相和非溶剂相的同时分离，其中后 者包含蛋白质和多糖，这主要是由于两者之间的净吸引作用而使两者发生共沉淀。而热力 学上的不相容性则是两个富含溶剂相的同时分离，这是在净排斥作用下蛋白质和多糖多糖 间的相互分离造成的。对于特定的蛋白质和多糖，它们之间究竟会发生共凝聚还是不相容， 这取决于它们的结构、浓度、温度以及溶剂条件等。因此，只有经过试验才能找到适合豆 奶体系的亲水性胶体。 江南大学硕士学位论文 国外研究豆奶稳定性的报道不多，a m a u r ir o s e n t h a l 等研究了几种水解酶以及过滤对豆 奶物理稳定性的影响【2 l 】，发现c e u u c l a s t1 5 l 或2 0 一u m 网孔的滤网都能在相当程度上起到减 小豆奶体系中粒子尺寸的作用，从而也能使体系的稳定性提高，其中纤维素酶的作用是水 解豆奶中悬浮的纤维，从而使粒子的尺寸减小。国内有不少关于豆奶稳定性的研究，大多 解决方法都是在豆奶中加入增稠剂和乳化剂来提高豆奶的稳定性，报道称能够起到良好的 稳定效果。 1 3 2 果汁豆奶稳定性的研究进展 本研究中的最大问题是稳定性问题，而且与纯豆奶和调制豆奶相比，调酸型果汁豆奶 的稳定性更差，其原因在于它不仅本身不稳定，其中的大豆蛋白在酸性条件下还会发生沉 淀现象。大豆蛋白的主要成分是大豆球蛋白( 9 0 左右) ，其等电点在4 5 左右，而本实验中 产品的p h 值是3 8 4 0 ，因此，在豆奶的调酸过程中，当p h 达到大豆蛋白的等电点附近 时便会发生沉淀。另外，豆奶中加入的果汁还含有一定量的单宁物质，它们与大豆蛋白也 会发生反应并产生沉淀，这也是果汁澄清中所经常采用的一种方法。而实际上，果汁中的 单宁物质含量很低，对蛋白质比较敏感的单宁物质的含量更低，因此推测蛋白质和单宁之 间的聚合反应可能不是造成体系不稳定的主要原因( 需要进一步的实验来证明) 。因此，调 酸型果汁豆奶的稳定性除了涉及到豆奶体系本身的不稳定外( 体系的乳化和减少粒子尺 寸) ，还涉及到防止大豆蛋白质的酸沉淀以及其与单宁物质可能的相互作用。这就需要在 豆奶体系中加入一定量合适的稳定剂，而此时加入的稳定剂要求不仅在酸性条件下具有稳 定作用，而且在此条件下还要不能与大豆蛋白作用产生凝胶，因为大豆蛋白具有较强的形 成凝胶的能力。 近几年来，由于酸牛乳日渐受到人们的广泛欢迎，因此关于酸牛乳稳定性的研究也比 较多，牛乳中酪蛋白与多糖( 如果胶) 的作用方式已经形成较为深入的理论。而关于果汁 豆奶的研制报道大多来自国内，但是这些报道的深度不够，多停留在体系的表观现象上， 尚未形成系统成熟的理论，而且一个普遍存在的问题就是不同作者所报道的结论都有所差 异。作者认为造成这种情况的原因主要是豆奶体系比较复杂，以及由于豆奶风味欠佳而造 成的酸豆奶的发展远不如酸牛乳快。牛乳体系和豆奶体系具有不少的相似之处，因此，对 酸性豆奶的研究可以借鉴牛乳的研究方法。但牛乳和豆奶也存在很大的差异，比如酪蛋白 与大豆球蛋白的热稳定性有很大不同，前者对热较稳定而后者对热较敏感；且两者的存在 状态也不同，另外，大豆蛋白形成凝胶的能力也大大强于酪蛋白。 国外关于果汁豆奶的理论研究还未发现有相关报道，但已经出现了生产果汁豆奶的发 明专利。对豆奶稳定性研究最多的还是在国内，大多报道的解决调酸型果汁豆奶的稳定性 的方法都是在体系中加入一些稳定剂，如增稠剂( 各种亲水性胶体) 、乳化剂( 包括磷脂和蔗 糖酯等) 和一些金属离子的络合剂( 如柠檬酸钠和多聚磷酸盐) ，但对于如何稳定酸性豆奶体 系并没有统一的说法，不同作者有着不同的结论。 1 4 立题依据及意义 豆奶的营养价值非常高，而且风味较之豆浆已有很大的改善。中国传统豆浆的生产工 苎二童丝笙 艺简单，仅包括磨浆、过滤和加热等工艺过程，而豆奶的生产则增加了均质和真空脱臭等 工序，这些工序使得豆奶不再有豆浆明显的豆腥味，而且1 2 1 感也没有了豆浆的粗糙感和颗 粒感。国外的豆奶生产线包括日本精研舍株式会社生产线、瑞典a l a v a l 有限公司生产线、 丹麦奶制品承包公司f o t d ) 生产线和美国伊利诺斯k h ( i l l i n o i s ) 生产线等，它们各有其特点， 但基本工艺流程相似，大都包括磨浆、过滤、加热、均质和真空脱臭等操作l l j 。 尽管豆奶的营养价值很高，在某些方面甚至超出牛乳，但无论是在欧美国家，还是在 以豆制品这其传统食品的亚洲国家，豆奶的生产和消费量都远远低于牛乳。造成这种局面 的原因从根本上说还是在于豆奶的风味和口感不如牛乳，即使是在中国，大多数人还是倾 向于饮用牛乳而不是由其传统制品豆浆发展而来的豆奶。随着人们消费观念的日趋成熟， 当人们饮用豆奶不是因为它具有良好的风味而是因为其具有较高的营养价值的时候，这种 豆奶倍受人们冷遇的局面可能会有所改变，但这需要一个较长的时期。当然豆奶消费量远 比牛乳低还有另外一个不容忽视的原因，那就是豆奶不如牛乳稳定。 豆奶的不良风味主要是豆奶的豆腥昧和苦涩味。其中豆腥味主要是由于大豆中的脂肪 氧化酶在磨浆时催化具有共轭双键的脂肪酸氧化所引起的，在这个催化过程中生成了一些 具有异味的物质，其中最主要的一种豆腥味物质是正己醛。这种酶催化反应通过磨浆前和 磨浆时的热处理可以基本上得到抑制。而豆奶的苦涩味则主要来自大豆中的大豆皂苷，但 值得注意的是大豆皂苷同时也是一种具有较高生物学活性的物质，因此在不除去大豆皂苷 的条件下去除豆奶的苦涩味也成为豆奶产品开发的一个重要课题。 改善豆奶风味的方法有很多，一种方法就是在豆奶中添加一些风味物质以掩盖豆奶本 身的风味缺陷，这些风味物质包括可可、奶粉和果汁等。本课题就是研究开发一种加入果 汁的豆奶饮料。这种饮料不仅风味良好，口感细腻，且由于加入了果汁而补充了豆奶中一 些维生素( 如v c 等) 含量不足的缺陷，因此大大提高了豆奶的营养价值，这种产品由于符合 人们对营养、保健和自然食品追求的趋势，必然会受到消费者的普遍欢迎，因此预计将具 有广阔的市场前景。 近几年来，发酵型和调配型蛋白质饮料颇受广大消费者特别是少年儿童所喜爱，因而 发展较快。由于调配型酸奶不需要微生物发酵产酸，是直接利用牛奶或植物蛋白添加食用 酸化剂和稳定剂经酸化配制而成，具有生产工艺简便、周期短、产品营养成分稳定风味容 易调配等优点，所以很适合小型企业开发生产。目前城乡市场上调配型酸味蛋白质饮料以 酸牛奶为主，而果汁酸豆奶尚未进入市场，其主要原因是酸豆奶在i s l 感风味以及稳定性方 面存在一些缺点，尚需进一步研究解决。因而本课题的研究具有客观的现实意义。 1 5 本课题研究的目的和内容 本课题的目的是研究调酸型果汁豆奶的稳定性问题，找到稳定产品的最佳方法，以期 望为生产厂家开发一种具有良好风味、酸甜可口、营养丰富且性状稳定的豆奶饮料，并为 本领域的研究提供一定的理论和实验基础。 本课题将着重从以下几个方面进行深入和系统地研究： 江南大学硕士学位论文 1 优化豆奶制各工艺条件与确定产品的基本配方。 2 研究亲水性胶体对体系稳定性的影响，确定适用种类和添加量。 3 研究盐类对果汁豆奶稳定性的影响。 4 乳化剂增加果汁豆奶稳定性的研究，并复配出一种适合酸性豆奶适用的乳化剂。 5 研究果汁豆奶的流变学性质及初步探讨果汁豆奶稳定机理。 第二章豆奶制各工艺的优化及产品配方的研究 第二章豆奶制备工艺的优化及产品配方的研究 2 1 引言 豆奶加工的第一步是制备浆料，选择豆奶提取工艺时通常从选择的工艺是否有利于最 大限度地把需提取的组分提取出来，本研究从浸泡液种类、浸泡液添加量、浸泡时间、 磨浆料液比、磨浆次数对蛋白得率的影响来确定适合本研究的最佳工艺参数。 在研究稳定性之前，先确定果汁添加量和糖酸比，不仅希望提升果汁豆奶的市场认可 度，增强研究的实际价值，而且各辅料添加也直接关系到稳定性，关系到后续研究内容。 本章将探讨适合于制备果汁豆奶的浆料提取工艺及各辅料的添加量。 2 2 实验材料与方法 2 2 1 材料与试剂 大豆市售 蔗糖市售 浓缩苹果汁( b f i x7 0 )无锡橙宝集团提供 柠檬酸上海化学试剂有限公司 碳酸氢钠分析纯上海虹光化工厂 2 2 2 仪器设备 j i - i g - q 5 4 - p 6 0 型均质机上海张堰轻工机械厂 f d m z 1 0 0 型浆渣自分离磨浆机江苏丹徒县丁岗饶巷便民机械厂 高速分散均质机德国j a n k e & k u k e l 公司 红地型自动电位滴定计上海第二分析仪器厂 h h - 2 数显恒温水浴锅江苏金坛荣华仪器制造有限公司 离心沉淀机上海医用分析仪器厂 电子天平梅特勒托利多( 上海) 2 2 3 实验方法 2 2 3 1 豆奶的成分分析 ( 1 ) 蛋白质含量测定微量凯氏定氮法1 2 2 ( 2 ) 脂肪含量测定索氏抽提法圈 ( 3 ) 水分含量测定直接干燥法1 9 9 1 2 2 3 2 调酸型果汁豆奶的生产工艺l l 】 大豆一挑选一浸泡一磨浆一煮浆一过滤一均质一加稳定剂、加盐类一加果 汁一调酸一预热一二次均质一杀菌一冷却一成品 操作要点： ( 1 ) 选料及原料处理 豆奶产品的质量好坏，在很大程度上取决于原料大豆的品质。本实验首先对所购得的 东北大豆进行挑选，去除有破损、虫蛀、形状不规则和成熟度不够的大豆，而所选大豆为 9 江南大学硕士学位论文 籽粒饱满、光滑圆整和无虫蛀的优质东北大豆。 ( 2 ) 浸泡 进过多次实验证实：2 0 c 下，用o 5 的碳酸氢钠浸泡大豆，大豆与浸泡水的比例为 1 ：3 ( m v ) ，浸泡时间为1 0h ，此条件下豆浆得率较高，且豆浆中蛋白质的含量为4 2 ， 适合后续产品的调配。 ( 3 ) 磨浆 本实验磨浆时豆水比为1 ：6 ，采用沸水磨浆，向浆渣自分离机中缓慢地同时加入大豆 和沸水。磨浆机的滤布为1 0 0 目，作用是把豆糊中的豆渣分离除去，制得以蛋白质为分散 质的溶胶体豆浆。 ( 4 ) 煮浆 煮浆的主要目的是使除去速效中的抗营养因子( 主要是一些酶类，如脂肪氧化酶、尿 素酶、磷脂酶d 、胰蛋白酶抑制剂和血球凝集素等；另外还有称为胀气因子的大豆低聚糖， 包括水苏糖、棉籽糖等) 。此外，煮浆还能提高大豆蛋白的营养价值、能使豆奶产生良好 的风味、杀灭细菌和延长产品的货架期。具体方法是在水浴上将豆浆在水浴上将豆浆加热 至9 3 ，并维持1 5 m i n 。 ( 5 ) 过滤 因豆浆制备中滤布的规格为1 0 0 目，其细度不够，故磨浆后的豆浆中含有较多的不溶 性多糖与纤维，而且在煮浆过程中，一些大豆蛋白由于受热变性而沉淀于容器的底部，此 次过滤的目的即是除去这些不溶性的物质，使产品能够稳定存在。所用滤布的规格为1 4 0 目。 ( 6 ) 均质： 均质处理是提高豆奶口感与稳定性的关键工序，均质机的工作原理就是在加压后，将 豆奶经过均质阀的狭缝突然放出，豆奶中的油滴和颗粒在剪切力、冲击力及空穴效应的共 同作用下，发生微细化，形成均一的分散液，促进了液一液乳化及固一液分散，从而提高豆 奶的稳定性。本产品所用均质压力为2 0 m p a ，均质温度控制在6 0 c 一6 5 c ，用高压均质机 均质两次。 ( 7 ) 调配 按配方设计加入豆浆、果汁、蔗糖和稳定剂，用高速分散均质机在1 0 0 0 0 r m i n 转速 下充分搅拌均匀，然后在常温下静2 0 m i n 。静置的目的是使增稠剂与蛋白质充分反应，从 而发挥其最佳作用。 ( 8 ) 调酸 即在混合配料后的豆奶中加柠檬酸。先将柠檬酸配制成2 0 的水溶液，用高速分散 均质机在1 0 0 0 0 r m i n 速度下边搅拌物料边缓慢加入柠檬酸，直至达到所需用量。 ( 9 ) 二次均质 二次均质的目的主要是使产品中加入的物料充分微细化，形成均一的分散液，从而 提高产品的稳定性。均质要求与( 6 ) 相同。 ( 1 0 ) 杀菌 1 0 墨三兰里垫型鱼三苎塑垡些垦主曼堕塑堡塞 7 0 杀菌3 0 r a i n ，然后迅速冷却到室温。冷却后即得到本实验的最终产品。 2 2 3 3 磨浆工艺的确定 ( 1 ) 浸泡液对蛋白得率的影响 称取一定量的大豆6 份，分别采用自来水，去离子水，0 2 n a h c 0 3 ，0 5 n a h c 0 3 ， o 8 n a h c 0 3 ，1 1 n a h c 0 3 。磨浆后，分别测定浆液中的蛋白质含量并计算得率。 ( 2 ) 浸泡液添加量对蛋白得率的影响 称取。定量的大豆5 份，分别以豆：水为1 ：2 ，1 ：2 5 1 ：3 ，1 ：3 5 ，1 ：4 浸泡、磨浆后，分别测定 浆液中的蛋白质含量并计算得率。 ( 3 ) 浸泡时间对蛋自得率的影响 称取一定量的大豆6 份，分别在室温下以0 5 n a h c 0 3 浸泡6 h ，8 h , 1 0 h ，1 2 h ，1 4 h ，1 6 h 后磨浆，分别测定浆液中的蛋白质含量并计算得率。 ( 4 ) 磨浆料液比对蛋白得率的影响 分别以1 ：4 ，1 ：6 ，l ：1 8 ，1 ：1 0 ，l ：1 2 的豆：水进行磨浆后，分别测定浆液中的蛋白质含量 并计算得率。 ( 5 ) 磨浆次数对蛋白得率的影响 进行1 次，2 次，3 次磨浆，分别测定浆液中的蛋白质含量并计算得率。 2 2 3 4 大豆蛋白质提取率的计算公式 ，、1 ， 大豆蛋白质提取率= 三二2 三1 0 0 l 1 埘 其中，c l 一原料大豆中蛋白质的含量( ) ； c r 磨制所得豆奶中的蛋白质含量( g m l ) ； m 一原料大豆的质量( g ) ； v _ 一磨制所得豆奶的体积( m l ) 。 2 2 3 5 各辅料添加量对果汁豆奶风昧的影响 ( 1 ) 各辅料的单因素实验 柠檬酸按o ，0 1 ，0 2 ，0 3 ，0 4 ，0 5 ，0 6 ，0 7 的比例，蔗糖按0 ，4 ，8 ，1 2 ，1 4 的比例，o ，5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 ，2 5 的比例添加到豆奶中，以离心沉淀率和感官得分为指 标，确定其添加范围。 ( 2 ) 各辅料添加量的确定 在单因素实验的基础上，本试验对可能对产品的风味产生影响的四因素( 豆浆的稀释 倍数、果汁添加量、砂糖添加量和柠檬酸添加量) 三水平做l 9 ( 3 4 ) 正交试验( 如表2 - 1 所示) ，考察指标为样品的感官得分和p h 值。 江南大学硕士学位论文 2 2 3 6 稳定性评价 取一定量己配好的果汁豆奶于离心管中，以3 0 0 0 r m i n 离心l o m i n ，倾去上清液，以 沉淀率s r ( s e d i m e n t a t i o nr a t e ) 表示体系的稳定性，s r 值越大，稳定性越差田】。 s r = ( m l m 2 ) 1 0 0 式中：m 1 ：样品溶液离心后沉淀物的质量，g ：m 2 ：样品溶液离心前的质量，g 。 2 2 3 7 果汁豆奶风味的评价方法采用感官评定法 由评定小组对果汁豆奶的色、香、味、口感、接受程度进行打分，满分为1 0 分。感 官评定由6 名评定员组成一卜评定小组，让他们对9 个样品的风味进行打分，口感最好的 得分为9 分，最差的为1 分，中间的以此类推，然后求出每个样品的平均得分。 2 3 结果与讨论 2 3 1 原料大豆成分的测定结果 实验所用原料大豆的各主要成分含量如表2 2 所示。 表2 2 大豆成分含量 2 3 2 磨浆工艺条件的确定 ( 1 ) 浸泡液对蛋白得率的影响 为了有效地将蛋白质提取出来，一般先将大豆籽粒在水中浸泡，使蛋白体吸水膨胀， 然后将大豆加水磨碎，最后将不溶性成分豆渣分离出来，从而获得大豆蛋白水提液或豆浆。 许多研究者对大豆浸泡进行了研列2 4 】【2 5 】【2 6 】，其目的主要是使豆粒吸水后蛋白体膜呈脆性， 降低磨浆时能耗和磨损，提高胶体分散程度和悬浮性，有利于打浆时蛋白体膜的破碎和蛋 白质的溶出。 为量化浸泡工艺，用自来水、去离子水以及不同浓度的n a h c 0 3 溶液，对大豆进行浸 泡。以蛋白得率为考查指标，实验结果如图2 1 所示。 1 2 第二章豆奶制各工艺的优化及产品配方的研究 藩6 藿| ； 嚣圣 234 浸泡液 图2 1 浸泡液对蛋白质提取得率的影响 注：1 去离子水；2 0 2 n a h c 0 3 ：3 0 5 n a h c 0 3 ；4 0 8 n a h c 0 3 ；5 1 1 n a h c 0 3 。 从图2 1 可以看出，在0 5 n a h c 0 3