小米飲料穩定性的研究

張桂芳，陳羽紅，郭希娟，王有光，張東杰，*（.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶6339；.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶6339）

小米飲料穩定性的研究

張桂芳1，陳羽紅2，郭希娟2，王有光2，張東杰2，*
（1.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶163319；2.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319）

試驗以小米飲料的離心沉淀率為評定指標，考察了小米飲料調配時加入的穩定劑對飲料穩定性的影響。選取5種不同的穩定劑，包括瓜爾豆膠、阿拉伯膠、單硬脂酸甘油酯、結冷膠以及蔗糖酯，分別進行單因素試驗。通過對添加穩定劑后的小米飲料進行感官評定以及測定離心沉淀率，從中篩選出三種效果較好的穩定劑，分別是瓜爾豆膠、阿拉伯膠和結冷膠，然后進行正交試驗，從而提高飲料的穩定性。結果表明，在添加0.35%瓜爾豆膠、0.60%阿拉伯膠和0.30%結冷膠時，小米飲料的穩定性達到最好，常溫下放置兩周無分層現象。

小米飲料；穩定劑；穩定性；離心沉淀率

作為我國北方主要雜糧之一的小米，富含大量的營養素且維生素B1的含量居于糧食之首，蛋白質含量平均高于其余谷物，且氨基酸比例適宜[1]。增強腦細胞功能的谷氨酸和能消除機體疲勞的天門冬氨酸含量也非常豐富。小米中的營養物質均易被人體吸收，消化率高達90%[2]。醫術曾記載“小米具有滋養腎氣、健脾胃、清虛熱的功效”[3]。小米飲料保存了小米原有的營養成分且具有特殊的香氣，小米經過糊化、酶解之后，淀粉被分解成小分子并且漿液黏度會下降，但那些不能完全被分解的大分子物質，放置一定時間后會出現分層和沉淀現象[4-6]。

本試驗主要研究5種不同穩定劑對小米飲料穩定性的影響，通過單因素試驗選取3種效果相對較好的穩定劑，通過正交試驗選出復合穩定劑。目的在于解決小米飲料的分層沉淀問題，為小米飲料的開發提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

小米：黑龍江省大慶市市售，金黃色且顆粒小，無霉變無蟲蛀。

穩定劑：瓜爾豆膠，結冷膠，單硬脂酸甘油酯，阿拉伯膠，蔗糖脂肪酸酯，以上均為食品級，且均符合相應國家標準的要求；試驗用水：去離子水；耐高溫α-淀粉酶（20 000 U/mL）：上海金穗生物科技有限公司。

1.2儀器與設備

FA1604N型電子天平：上海精密科學儀器有限公司；XMTD-6000型水浴鍋：北京市長風儀器儀表公司；TD4A型離心機：長沙英泰儀器有限公司；DJ13BC03SG型豆漿機：九陽有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

小米→篩選→清洗→浸泡→打漿→粗濾→糊化→酶解→離心→小米汁→調配→精濾→滅菌→灌裝[7-8]

1.3.2小米飲料的制備

稱取200 g優質小米，除去原料中砂石等其他雜質，清洗后用溫水浸泡15 min。取出小米后瀝干，放入豆漿機中，加入2 000 mL水用豆漿機進行磨漿。將得到的漿液用100目濾布進行粗濾，然后放入恒溫水浴鍋中進行糊化，60℃，30 min。糊化后加入耐高溫α-淀粉酶0.2 g，85℃酶解40 min。酶解結束后將漿液從水浴鍋中取出，將其放入離心機中，3 000 r/min，離心20 min。最后得到上層清液備用[9-10]。

將所得的小米漿液先加入一定量的白砂糖，然后加入一定量的穩定劑，混合均勻。將混合后的料液趁熱進行灌裝、密封，然后將小米飲料立即進行高溫殺菌處理（滅菌溫度：110℃，滅菌時間：10 min）。

1.3.3單一穩定劑對小米飲料穩定性的影響

穩定劑可以提高飲料的穩定性，保持良好的外觀[11]。按照1.3.2的制備方法制得的小米漿液中分別加入0.05%、0.15%、0.25%、0.35%、0.45%瓜爾豆膠，0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%阿拉伯膠，0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%結冷膠，0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%蔗糖脂肪酸酯，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.50%單硬脂酸甘油酯。根據1.4.2的方法測定其離心沉淀率，選取3個離心沉淀率小的穩定劑進行下一步正交試驗。

1.3.4穩定劑配比對小米飲料穩定性的影響

單一的穩定劑雖然可以保持飲料的穩定性，但是無法完全滿足人們對于飲料的外觀色澤、口感和澄清度等方面的要求，復配就顯得特別重要[11-12]。因此選擇

1.3.3中效果最好的穩定劑進行三因素三水平正交試驗，測定各種處理組合飲料的沉淀率和分層情況，從而確定穩定劑的最佳配比。

1.4穩定性的評價方法

1.4.1靜置穩定性

將調配好經過滅菌后的小米飲料瓶裝，每瓶100 mL。放置一周之后觀察其分層情況，以下層高度為指標。

1.4.2離心穩定性

在離心桶中加入調配后小米飲料200 mL，在3 000 r/min的離心速下離心10 min，測定其沉淀率，離心沉淀率越小則說明飲料穩定性越好，其中加入的穩定劑效果越好。離心沉淀率的計算方式為：

2　結果與分析

2.1單一穩定劑對小米飲料穩定性的影響

食品穩定劑以水溶性高分子居多，溶于水后導致體系黏度增加，分散相不易發生聚集和凝聚，從而使分散體系達到穩定狀態[13]。穩定劑的分子結構不同，即使在理化參數相同、同一濃度條件下，黏度也可能存在差別[14]。由于小米飲料存在分層、沉淀現象，所以向其中添加適量的穩定劑來保持飲料的穩定性。

2.1.1瓜爾豆膠不同添加量的處理

瓜爾豆膠是目前國際上最為便宜而又普遍的親水膠體之一。主要成分是分子量為5萬～80萬的配糖鍵結合的半乳甘露聚糖[15]。白色至淡黃褐色粉末。能分散在熱或冷水中形成黏稠液。1%水溶液黏度約為4 Pa·s～5Pa·s，為天然膠中黏度最高者[16]。圖1為添加不同量的瓜爾豆膠之后小米飲料的離心沉淀率。當瓜爾豆膠的添加量達到0.35%時小米飲料的離心沉淀率最小，繼續添加則沉淀率有所上升。添飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置1周后無分層現象和沉淀。

圖1　瓜爾豆膠不同添加量的處理結果Fig.1　Treatment results of differentamountofguar gum

由圖1可知，瓜爾豆膠的添加量為0.35%時，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.11%，說明此時小米飲料最穩定。所以選擇穩定劑的添加量為0.25%、0.35%、0.45%，將這3個值作為穩定劑配比正交試驗中A因素（瓜爾豆膠的添加量）的3個水平。

2.1.2阿拉伯膠不同添加量的處理

阿拉伯膠是一種安全無害的增稠劑，并在空氣中自然凝固而成的樹膠[17]。為淡黃色塊狀或白色粉末，是分子量為22萬～30萬的高分子電解質，加水則緩慢地溶解成濃稠無味的黏稠劑，經過一段時間則黏度下降。營養學上，阿拉伯膠基本不產生熱量，是良好的水溶性膳食纖維，被應用于保健品糖果及飲料[18]。圖2為添加不同量的阿拉伯膠之后小米飲料的離心沉淀率。當阿拉伯膠的添加量達到0.60%時小米飲料的離心沉淀率最小。添加阿拉伯膠后，小米飲料稍顯黏稠，呈暗黃色，靜置1周后無分層現象和沉淀。

圖2　阿拉伯膠不同添加量的處理結果Fig.2　Treatment results of different amount ofarabian gum

由圖2可知，阿拉伯膠的添加量為0.60%時，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.52%，說明此時小米飲料最穩定。所以選擇穩定劑的添加量為0.40%、0.60%、0.80%，將這3個值作為穩定劑配比正交試驗中B因素（阿拉伯膠的添加量）的3個水平。

2.1.3結冷膠不同添加量的處理

結冷膠是一種高分子線性多糖。它使用方便，雖不溶于冷水，但略加攪拌即分散于水中[19]。加熱即溶解成透明的溶液，冷卻后，形成透明且堅實的凝膠。因為結冷膠優越的凝膠性能，所以已逐步取代瓊脂、卡拉膠的使用，廣泛應用于食品中[20]。圖3為添加不同量的結冷膠之后小米飲料的離心沉淀率。當結冷膠的添加量達到0.25%時小米飲料的離心沉淀率最小。添加結冷膠后，小米飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置1周后無分層現象和沉淀。

圖3　結冷膠不同添加量的處理結果Fig.3　Treatmentresults ofdifferentamount of gellan gum

由圖3可知，結冷膠的添加量為0.25%時，得到小米飲料離心沉淀率最小值6.43%，說明此時小米飲料最穩定。所以選擇穩定劑添加量為0.20%、0.25%、0.30%，將這3個值最為穩定劑配比正交試驗中C因素（結冷膠的添加量）的3個水平。

2.1.4蔗糖酯不同添加量的處理

蔗糖酯一種非離子表面活性劑，由蔗糖和脂肪酸經酯化反應生成的單質或混合物。具有表面活性，能降低表面張力，同時有良好的乳化、分散增溶、潤滑、滲透、起泡、黏度調節、防止老化、抗菌等性能[21]。高品質的脂肪酸蔗糖酯無臭無味無毒，是一種良好的食品乳化劑。圖4為添加不同量的蔗糖酯之后小米飲料的離心沉淀率。當蔗糖酯的添加量達到0.12%時小米飲料的離心沉淀率最小。添加蔗糖酯后，小米飲料黏稠度適中，呈淡黃色，靜置一周后無分層現象和沉淀。

圖4　蔗糖酯不同添加量的處理結果Fig.4　Treatment results ofdifferentamountof sucrose ester

2.1.5單硬脂酸甘油酯不同添加量的處理

單硬脂酸甘油酯是食物的乳化劑和添加劑，是一種非離子型的表面活性劑。為白色蠟狀薄片或珠粒固體，不溶于水，與熱水經強烈振蕩混合可分散于水中，為油包水型乳化劑。加入含脂的蛋白飲料中，可提高穩定性，防止油脂上浮，蛋白質下沉。圖5為添加不同量的單硬脂酸甘油酯之后小米飲料的離心沉淀率。當單硬脂酸甘油酯的添加量達到0.30%時小米飲料的離心沉淀率最小。添加單硬脂酸甘油酯后，小米飲料黏稠度較低，口感欠佳，靜置一周后有少量沉淀。

圖5　單硬脂酸甘油酯不同添加量的處理結果Fig.5　Treatmentresults ofdifferentamountof guar gum

以小米飲料的離心沉淀率為評測指標，對上述5種食品穩定劑添加后小米飲料的穩定性進行比較。通過對比圖1～圖5，選取對小米飲料穩定性相對較好的3種穩定劑進行正交試驗，采用L9（34）正交表以瓜爾豆膠、阿拉伯膠和結冷膠作為3種考察因素。

表1　正交試驗因素水平編碼表Table 1　Orthogonaltestfactor levelcode table

2.2最佳穩定劑配比的確定

穩定劑添加量配比正交試驗結果如表2所示。

表2　穩定劑添加量配比正交試驗結果Table 2　Results of orthogonaltest for the proportion ofstabilizer

采用極差分析法對表2進行分析。由極差可知，各因素對小米飲料穩定性的影響程度為瓜爾豆膠＞結冷膠＞阿拉伯膠。即對小米飲料穩定性影響最大的為瓜爾豆膠的用量，其次為結冷膠的用量，而阿拉伯膠對小米飲料穩定性的影響最小。根據離心沉淀率可知，第五組的離心沉淀率最小為5.85%，由此直接得到試驗最佳值，為瓜爾豆膠0.35%、阿拉伯膠0.60%、結冷膠0.30%。再通過對各因素的水平試驗結果總和值進行比較，取其中最小值所在的水平，即可得到最佳理論值也為瓜爾豆膠0.35%、阿拉伯膠0.60%、結冷膠0.30%。所以最終選擇最佳穩定劑配比為瓜爾豆膠0.35%，阿拉伯膠0.60%，結冷膠0.30%，沉淀率為5.85%。

3　結論

在小米飲料制作的工藝過程中，其穩定性是衡量飲料質量的重要指標之一。同樣，飲料的穩定性也是影響產品在銷售期間穩定性的關鍵因素之一。本試驗解決了小米飲料的分層和沉淀問題，對小米飲料的生產工藝和產品的穩定性具有一定的指導意義。通過正交試驗最終確定了穩定劑的最佳配比方案為：瓜爾豆膠0.35%，阿拉伯膠0.60%，結冷膠0.30%。按照以上比例進行添加可以有效的降低小米飲料的沉淀率為5.85%，比單一穩定劑的沉淀率低。并且小米飲料的口感和黏稠度均較好。室溫下放置2周后，小米飲料無分層現象和沉淀。

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Study on Stability of Millet Beverage

ZHANG Gui-fang1，CHEN Yu-hong2，GUO Xi-juan2，WANG You-guang2，ZHANG Dong-jie2，*
（1.National Coarse Cereals Engineering Research Center，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）

With millet beverage centri fugalsedi mentation rate as evaluation indexes，the test mainly examines the milletbeverage when allocating of stabilizer was added into the effecton the stability of the beverage.Select five different stabilizers，including guar gum，gum Arabic，glycerol monostearate，gellan gum and sucrose ester，single factor experiments，respectively.By adding the stabilizer for milletb everage after the sensory evaluation and determined the centri fugalsedi mentation rate，the sifting three stabilizer with better effect，guar gum，gellan gum and gum Arabic，then orthogonal experiments，in order to improve the stability ofthe millet beverage.The final results show that adding 0.35%guar gum，gellan gum Arabic gum and 0.30%0.60%，millet beverage the beststa bility.Room temperature placed two weeks with out stratification.

milletb everage；stabilizer；stability；centri fugalsedi mentation rate

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.003

黑龍江省農墾總局技術開發項目（HNK13KF-05）；大慶市指導性科技計劃項目（szdfy-2015-51）；黑龍江八一農墾大學校內培育課題（XZR2014-18）

張桂芳（1980—），女（漢），助理研究員，博士研究生，研究方向：農產品加工。

張東杰，男，教授，博士研究生導師，研究方向：食品安全及農產品加工與貯藏。

2016-01-03