豆漿前處理工藝對其粒徑分布及感官品質影響的研究

俞小良,陳 杰,孟岳成,俞鈺炯

(浙江工商大學食品與生物工程學院,浙江杭州 310035)

豆漿前處理工藝對其粒徑分布及感官品質影響的研究

俞小良,陳 杰,孟岳成,俞鈺炯

(浙江工商大學食品與生物工程學院,浙江杭州 310035)

利用激光衍射粒度分析儀考察了離心、過濾、膠體磨處理、均質、熱處理對豆漿穩定性及粒徑分布的影響,并通過感官評價方法對豆漿品質進行了評定。結果表明,離心處理對粒徑影響最明顯,3000r/min,10min離心可使D[4,3]減小為 0.487μm,沉淀率僅為 0.44%;250目過濾則僅對粒徑大于 160μm的顆粒有效;均質作用比膠體磨處理效果更明顯;豆漿經 90℃,15～20min熱處理最適;感官評價結果基本反映豆漿粒徑分布狀態的差異。

豆漿,粒徑分布,感官評價

1 材料與方法

1.1 材料與設備

大豆 產地東北,由新希望雙峰乳業有限公司提供。

激光衍射粒度分析儀 (Mastersize 2000) 英國馬爾文公司;離心機 (TDL-60B) 上海安亭科學儀器廠;高壓均質機(APV1000) 丹麥APV公司;膠體磨(DJM-20L) 上海東華高壓均質機廠;豆渣自分離磨漿機 鎮江京口諫壁神龍食品機械廠;電子精密天平(ARA520) 奧豪斯國際貿易公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 豆漿制備工藝

1.2.1.1 工藝流程 大豆→挑選→浸泡→漂燙→磨漿→煮漿

1.2.1.2 基本工藝參數 1∶3豆水比,0.5%NaHCO3溶液,室溫浸泡 10～12h;沸水漂燙 5min,1∶6的豆水比,95℃熱水磨漿;90℃煮漿 15min。

1.2.2 前處理工藝對豆漿粒徑分布及感官品質的影響 100目豆渣自分離磨漿機磨制豆漿后,分別進行加熱處理(90℃煮漿 5、10、15、20min),過濾(160、250目),1000、2000、3000、4000r/min離心 10min,膠體磨處理 5次,20MPa均質,測定豆漿粒徑分布及感官品質。

1.2.3 離心沉淀率測定 在己知重量 (m1)的 10mL離心管中加入已知量樣品 (m0),用離心機以4000r/min離心 10min,棄去上層液體,倒扣試管瀝干10min后稱重(m2),平行測定 3次。

1.2.4 粒徑測試條件 產品用激光衍射粒度分析儀Mastersize 2000進行分析,可得到其粒度分布狀態圖譜。具體參數設置如下,顆粒折射：1.590;顆粒吸收率：0.001;分散劑：去離子水;分散劑折射率：1.330;分析軟件：Mastersize 2000配套軟件。

1.2.5 豆漿質地的感官評價 評價標準為：細膩柔滑、無顆粒感(9～10分);略有顆粒感 (7～8分);顆粒感明顯 (4～6分);口感粗糙、有糊口感 (1～3分)。由7個品評員組成的評價小組對豆漿質地進行打分,滿分為 10分,最后求出每個產品的平均得分。

2 結果與討論

2.1 粒徑分析對豆漿、豆渣顆粒大小的表征

與牛乳相比,豆漿除了脂肪和蛋白質的特性差異外,豆漿中含有較多的膳食纖維 (纖維素顆粒)及其他不溶性成分,其顆粒較大,且粒徑分布不均,容易沉淀。

由圖 1可知,250目過濾豆漿粒徑分布范圍為0.04～120μm,主要分布在 0.04～1.00μm處,約占總顆粒77%,且在0.19μm處出現最高值。而大約12%處于 10～120μm范圍的顆粒可能為大小不一的纖維素顆粒及其它不溶性物質。過濾后得到的豆渣纖維顆粒呈現明顯不同的分布,除了在 2.88～30μm間有極少的分布外,96.5%的豆渣顆粒處于40～400μm,且在138μm處出現最高峰,D[4,3](體積平均粒徑)更是達到了 144.7μm,這與 A.Rosenthal報道的豆渣纖維素顆粒粒徑范圍 40～135μm類似[3]。根據斯托克斯法則,在一定黏度和密度下,粒子直徑越大,沉降速度也就越大[4],因此采用合理的加工工藝去除或分解豆渣、調整豆漿顆粒粒徑分布,可以有效提高豆漿或豆乳飲料的穩定性。

圖 1 250目過濾后豆漿和豆渣的粒徑分布情況

2.2 煮漿時間對豆漿粒徑分布及感官品質的影響

天然大豆蛋白分子粒徑一般在 0.01μm左右[5],由圖 2可知,本實驗制得的豆漿其大豆蛋白粒徑主要在 0.2μm左右,這可能是豆漿磨制過程進行了一定程度熱處理使蛋白部分聚集。根據圖 2,未加熱豆漿中粒徑小于 0.08μm的顆粒 (主要為大豆蛋白膠粒)占總體積的 48%,約 27%的顆粒粒徑處于10～158μm之間,在 50μm左右出現明顯的高峰,這一范圍主要為豆渣纖維顆粒,而體系的D[4,3]也達到了 12.97μm。熱處理對豆漿的粒徑分布產生了顯著的影響,90℃加熱 5min或 10min,其粒徑分布曲線有整體右移的趨勢,顆粒發生聚集,D[4,3]明顯增大。粒徑小于 1μm的顆粒,其體積分數減小了約 6%,主要是熱處理使大豆蛋白疏水基團向外伸展[6],蛋白質分子鏈展開,乳化脂肪球顆粒,提高豆漿乳化穩定性[7],并且可能通過二硫鍵連接,使大豆蛋白膠粒聚合,水溶性降低,此過程中聚合處于主要趨勢[8]。同時大豆纖維顆粒的聚集,新增了約 17%粒徑大于10μm的顆粒,且在 50μm同一峰高處顆粒的體積分數繼續增加,此變化顯著影響豆漿的 D[4,3]值。但隨著熱處理強度的增大,90℃加熱 15～20min后, 0.04～1μm粒徑范圍體積分數由 43%增大到 63%,在0.18μm粒徑處的峰高值由 3.6%提高到 5.4%,小顆粒物質增加可能為部分聚集的大豆蛋白膠粒、蛋白的亞基結構發生了解離,此過程中不同組分蛋白的含量也發生了變化[9-10],且會產生了比原豆漿體系更小的顆粒。同時粒徑大于 10μm顆粒的體積分數由44%下降到 21%,而最大顆粒粒徑也下降到約120μm。大豆蛋白膠粒和豆渣纖維顆粒不同程度的分解,改善了豆漿的粒徑分布狀態,可以提高豆漿的穩定性。

圖2 煮漿時間對豆漿粒徑分布的影響

豆漿經 5～10min煮漿其顆粒有整體增大的趨勢,但感官得分仍明顯高于未加熱豆漿,加熱 5min后豆漿比未加熱豆漿感官得分高 1.4分,主要因為未加熱豆漿嚴重的豆腥味影響了品評員對豆漿質地的評價,而加熱后氣味品質及乳化性的提高,也可能使品評員覺得豆漿更爽滑、細膩。煮漿 10min豆漿的感官得分比煮漿 5min低了 0.7分,主要因為顆粒的繼續聚集,特別是粒徑 100μm以上纖維顆粒的產生,降低了豆漿的細膩感。煮漿時間對豆漿感官品質的影響較大(見圖 3),當達到 15～20min,較大的纖維顆粒重新解離,以及脂肪進一步乳化,改善了豆漿的感官品質,此時其感官得分達到了 8.0分以上,但其變化趨于平緩。

圖3 煮漿時間對豆漿感官品質的影響

2.3 四種前處理方式對豆漿粒徑分布及感官品質的影響

不同的前處理方式均對豆漿粒徑分布有明顯改善,且作用效果不一,具體見圖 4、圖 5。

圖 4 豆漿前處理對其沉淀率和體積平均粒徑的影響A：未處理,B：160目過濾,C：250目過濾, D：1000r/min,E：2000r/min,F：3000r/min, G：4000r/min,H：膠體磨,I：均質

圖 5 豆漿前處理對其粒徑分布的影響

過濾處理主要對較大直徑顆粒起作用,且隨著濾布孔徑的減小,截流顆粒直徑的范圍也越大,250目過濾后豆漿顆粒的最大粒徑從 750μm減小到160μm,而 160目過濾豆漿最大顆粒粒徑約為 300μm (見圖 5)。同時證明了過濾對體系較小顆粒物質幾乎沒有影響,因此值得注意的是,過濾不能有效去除體系中粒徑小但密度大的顆粒,但在長期貯存中卻會明顯的影響產品穩定性。

離心處理則利用離心加速度處理沉降速度較大的顆粒,能有效改善豆漿的穩定性。1000r/min, 10min離心處理與 160目過濾作用效果相似,但對直徑 10μm以上顆粒也有一定的作用;豆漿經 2000、3000、4000r/min離心 10min后,其粒徑分布有較大改變,且三者作用效果基本相似,最大顆粒粒徑下降到約 10μm,粒徑小于 2μm顆粒的體積分數達到了96%,但沉淀率隨著離心作用力的加強仍繼續下降, 4000r/min離心的豆漿,其沉淀率達到了最低值0.29%(見圖 4),由于 AmirM.N.[11]等人已經證實熱處理的豆漿經 8000×g離心 10min后,其蛋白質含量沒有明顯的降低,此時大豆蛋白仍穩定分布于豆漿體系中。因此 3000～4000r/min,10min離心處理能有效解決豆漿或豆乳飲料中非蛋白沉淀問題,改善其穩定性。

均質和膠體磨處理幾乎保留了原豆漿中所有的固形物,對其進行破碎處理,減小顆粒尺寸,提高穩定性。由圖4和圖5可知,兩者都使豆漿粒徑分布更為勻稱,明顯減小了D[4,3](體積平均粒徑)及分布寬度。膠體磨處理主要對 200μm以上的纖維顆粒有明顯作用,使粒徑在 50～200μm范圍的顆粒體積分數提高了 6%。而均質對 1～10μm(主要為大豆蛋白脂肪聚合物和脂肪球顆粒)及 10～750μm(主要為纖維素類不溶性物質)都起良好的分散效果,最大顆粒直徑下降到 160μm,相對提高了 0.04～1μm粒徑范圍顆粒的體積分數,且大粒徑范圍內顆粒分布更為均勻。綜合上述實驗結果,若將磨制后豆漿先經過離心處理再預熱均質,能有效降低沉淀率,且顯著提高豆漿的乳化穩定性[12]。

過濾處理對豆漿感官品質的提高有一定作用, 160目過濾后其評價明顯提高,感官得分達到了 7.9分,高于未處理豆漿得分 1.2分,但濾布目數增加至250目過濾后,其感官評價結果就沒有粒徑分布差異那么明顯,感官得分也只有 8.0分。離心處理后豆漿感官評價結果與其粒徑分布狀態有基本的一致性。2000r/min,10min離心有效去除了粒徑 10μm以上顆粒,感官得分由 1000r/m in,10m in離心豆漿的 7.1分顯著上升到 8.1分 (見圖 6)。離心速度繼續上升對感官品質的影響不大。在保留原豆漿中所有的固形物的基礎上,均質和膠磨提高了豆漿質地品質,且均質作用的效果更為明顯,感官得分比膠體磨處理的豆漿 7.7分高 0.6分,這與兩者粒徑分布狀態的區別相似。

圖6 豆漿前處理對其感官品質的影響A：未處理,B：160目過濾,C：250目過濾, D：1000r/min,E：2000r/min,F：3000r/min, G：4000r/min,H：膠體磨,I：均質

3 結論

不同前處理工藝均對豆漿粒徑分布有一定的改善作用,可以提高豆漿或豆乳飲料的穩定性以及感官品質。其中 3000～4000r/min離心 10min的效果最明顯,均質和 250目過濾次之,膠體磨處理對結果影響最小,但適合與其它工藝聯用。而 90℃加熱15～20min的豆漿不僅其粒徑分布和質地評價顯著改善,而且豆漿風味更好。

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Study on the particle size distribution and sensory quality of soym ilk influenced by pretreatm ent

YU Xiao-liang,CHEN Jie,M ENG Yue-cheng,YU Yu-jiong
(College of Food Science and Biotechnology,Zhejiang GongshangUniversity,Hangzhou 310035,China)

The effec ts of centrifuga tion,filtra tion,colloid g rind ing,hom ogeniza tion and hea t trea tm ent on the s tab ility and p a rtic le s ize d is tribution of soym ilk we re inves tiga ted by lase r d iffrac tion p a rtic le s ize ana lyze r,and the sensory qua lity of soym ilk was de te rm ined through sensory eva lua tion m e thods.The results showed tha t the effec ts of centrifuga tion we re m os t obvious.Centrifuga tion a t3000r/m in for10m in can reduce the D[4,3](volum e ave rage p a rtic le d iam e te r)to0.487μm w ith a p rec ip ita tion ra te be ing only0.44%.250m esh filtra tion was an ava ilab le m e thod in the sep a ra tion of p a rtic les only la rge r than160μm.Comp a red w ith colloid g rind ing,hom ogeniza tion trea tm entwas m ore effec tive.And hea t trea tm ent a t90℃ for15～20m in was op t im a l.The results of sensory eva lua tion gene ra lly reflec ted the d iffe rence of p a rtic le s ize d is tribution.

soym ilk;p a rtic le s ize d is tribution;sensory eva lua tion

TS214.2

A

1002-0306(2010)03-0131-04

豆漿是一個復雜的體系,不但含有蛋白質、脂肪,還有較多的膳食纖維及其他不溶性成分[1],這些對豆漿或豆乳飲料穩定性有較大影響,特別是膳食纖維素,其顆粒較大,絕大部分在 10～400μm之間[2],且親水性膠體對其幾乎沒有穩定作用,易導致明顯的非蛋白沉淀,這就需要對其進行有效的分離、破碎處理。分離的方法較多,其原理也各不相同,傳統的豆漿制備方法中,渣漿分離通常采用一定目數的篩網過濾,其分離的原理是根據顆粒粒徑的大小進行分離,因此那些粒徑小而比重大的顆粒并沒有有效被分離,會影響產品的穩定性。因此在保持豆漿中主要營養物質如蛋白質、脂肪的含量和性質無明顯變化的基礎上,本實驗主要利用激光衍射粒度分析儀測定豆漿粒徑分布狀態,結合感官評價法,研究現代加工工藝(如離心、均質、膠磨處理等)對豆漿粒徑分布及感官品質的影響,并試圖找出有效的處理方法。

2009-05-15

俞小良(1984-),男,在讀碩士研究生,研究方向：現代食品制造技術。