植物蛋白飲料穩定性影響因素及常用測定方法研究

閆宗偉

摘 要：植物蛋白飲料以其不含或含較少的膽固醇、富含蛋白質和氨基酸、適量的不飽和脂肪酸、營養成分較全等特點深受消費者歡迎。但由于其原料中蛋白質、脂肪、碳水化合物的影響，在生產及存儲過程中會出現蛋白質沉淀、脂肪上漂等不穩定因素，給產品的觀感、口感帶來不利影響。因此測定及改善其穩定性是植物蛋白飲料生產環節上的重中之重。本文就影響植物蛋白飲料穩定性的因素及常用測定方法進行綜述。

關鍵詞：植物蛋白飲料;穩定性;影響因素;測定方法

植物蛋白飲料主要是由植物果仁、瓜果果肉經加工制成的乳狀液體飲品，常使用大豆、花生、杏仁、核桃仁、松仁等富含蛋白質且膽固醇較低的原材料，具有營養豐富，綠色健康等優點[1]。以松仁為原材料的植物蛋白飲料為例，松子富含脂肪、蛋白質及碳水化合物，對預防糖尿病及心腦血管疾病有一定的作用，受到人們的喜愛。植物蛋白飲料因其含有蛋白質膠體，從熱力學角度來說系統相對復雜且不穩定，漿液中不僅含有蛋白質懸溶液，還有乳化脂肪形成的乳濁液及鹽、糖形成的真溶液[2]。因此在生產及存儲中，易出現不穩定的現象，造成口味及觀感的改變。

1 植物蛋白飲料的穩定性

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構成，球蛋白可溶于水但不溶于中性鹽溶液，清蛋白則可溶于水。在加工受熱的情況下，某些蛋白構象發生改變，致使溶解性變低且穩定性變差，原體系中蛋白質分子間的平衡被打破，出現沉降、絮凝等現象。

2 影響植物蛋白穩定性的物理及化學因素

2.1 物理因素

2.1.1 溫度

加熱是植物蛋白飲料生產中十分重要的一環，主要目的是殺菌，如果原溶液中的微生物不進行殺滅，植物蛋白飲料便會因微生物的生長繁殖而變質。但溫度過低容易殺菌不徹底，溫度過高則會使蛋白展開增大蛋白之間的引力，從而使膠體發生凝聚等結合現象。此外，溫度過高還會使原溶液之中的脂肪快速氧化，飲料口味與觀感皆會發生改變，因此只有經過精密的專業統計計算，選擇合適的溫度后方可開始殺菌。

2.1.2 濃度

有研究表明，膠體懸浮體系的穩定與兩個獨立的膠體顆粒相互作用及相對距離有很大聯系，相對距離的大小在宏觀角度就表現為濃度。在植物蛋白飲料中，蛋白粒子含量越多，濃度越大，粒子之間距離相對越小，反之則越大。當兩個膠體粒子處于同一空間時，由于范德華引力和靜電斥力的存在可以維持穩定，當體系濃度過大，斥力小于范德華力時，粒子開始互相靠近并出現絮凝現象，宏觀上表現為出現蛋白質沉淀。

2.1.3 粒度

植物蛋白屬于非純溶液，不具備布朗運動特質，因此粒子的大小對飲料穩定性有很大影響。斯托克法則表明，若粒子重力大于沉降介質浮力與摩擦力之和，便會向下沉積出現底部沉淀。假若粒子粒度較小，便可產生布朗運動，溶液便具備了穩定性。

2.2 化學因素

2.2.1 pH值

乳液體系維持穩定的關鍵因素是蛋白質的等電點，由于氨基酸組成和空間構象不同，各蛋白質的等電點均有所不同。植物蛋白的等電點大多數為弱酸性，pH在4.0～6.5，個別蛋白會接近7.0[3]。蛋白質能以多種形式與水結合，乳液pH值遠離等電點，則水化作用增強，乳液顯示穩定;反之，水化作用減弱，蛋白質溶解度隨之減小，蛋白質分子無法聚集水分子，容易相互堆積聚集成團。乳液的pH值與蛋白質等電點pH的差值越大，解離效果越好，水膠體形成的越多，乳液也就更加穩定。

2.2.2 電解質

醇溶蛋白、球蛋白與谷蛋白是植物蛋白質的主要成分，屬于鹽溶性蛋白質。植物蛋白不溶于水但能溶于濃度較低的酸或堿。蛋白質分子通常由數個氨基酸分子組成多肽鏈形成，其表面分布多個極性基團，有氨基、咪唑基、胍基等多種解離基，屬于多價電解質。利用CaCl2、NaCl、K2SO2等中性鹽進行溶解時，中性鹽的濃度及種類可影響溶解情況。植物蛋白質在一價鹽溶液的溶解度較高，但在二價金屬鹽溶液中的溶解度則很小，這可能與Mg2+、Ca2+使得已處離子態的蛋白質之間發生橋聯作用有關，膠團團塊較大并互相凝聚沉降，進而溶解度降低，最終影響植物蛋白乳液的穩定性。

2.2.3 添加劑

一般植物蛋白乳液的添加劑有糖類、乳化劑以及增稠劑。添加糖類可使蛋白質分子與水的親和性提高，在表面生成糖膜，還能使乳液中較為分散的介質粘連，提高密度與粘度，間接地提高植物蛋白飲料的穩定性;乳化劑可使蛋白質及油脂以微粒狀態均勻分散在溶液中，防止因分布不勻而導致絮凝影響穩定性;增稠劑具有膠體保護性與粘性，可使溶液中的蛋白微粒子懸浮，分散其粘度，提高穩定性。

2.3 原材料因素

高質量原材料是植物蛋白飲料生產環節的核心因素，直接影響到飲品的風味及營養價值。目前常使用的原材料，如大豆、花生、椰子、杏仁及核桃等，除含有豐富的蛋白質外，還含有較多的油脂，如花生油脂含量在25%左右，核桃的油脂含量更是高達60%[4]，因此在制作植物蛋白飲料時，油脂上浮是最為常見的情況。另外原材料的用量對乳制品飲料的穩定性也有較大的影響，以花生為原材料的飲料為例，若原漿中花生的添加量超過8%，在3個月內很難存在無油脂上浮的情況。因此，如果原材料油脂含量較高，應先進行脫脂處理再進行長時間貯存，不進行脫脂則盡快鮮銷。

3 常用測定方法

3.1 觀察法測定

在植物蛋白溶液中添加乳化劑與增稠劑后靜置，保持溫度恒定，待一段時間后觀察溶液中是否存在絮凝、沉積現象。該方法耗時較長，極大地影響企業的生產效率，因此，目前多數植物蛋白飲料制造企業使用高溫靜置觀察法進行測定。有研究指出，在高溫狀態下，粒子運動速率加快，粒子間的碰撞更加頻繁，增加了出現絮凝的可能性，此方法需要精確控制溫度，不能太高，防止蛋白之間引力增強。

3.2 離心法測定

①穩定性。植物蛋白粒子受到離心力作用時脂肪上浮，取上層稀釋液后利用紫外分光光度計測量吸光度，并與進行離心操作前的吸光度數值比較，得出結果即為穩定系數，所得結果越大表明穩定性越好。②離心沉淀率測定。取植物蛋白飲料成品并記錄質量，于離心機中進行離心操作，待離心完成后倒掉上清液，靜置30 min后吸附余下液體，對剩余沉淀物進行稱重測量，剩余沉淀物質量與初始飲料質量比值便是離心沉淀率，離心沉淀率越低表明該飲品穩定性越好。

3.3 儀器測量

使用全功能穩定性分析儀對植物蛋白飲料進行分析，測定其穩定性。儀器可通過剖面圖形式直觀展現溶液的分層、沉積、絮凝等信息，還可對溶液微粒子運動速率及大小進行檢測，粒子過大及運動速率過快都容易出現絮凝、分層現象，以此判斷植物蛋白飲料的穩定性[5]。并且，金屬離子可影響飲料的pH值，間接影響其穩定性，儀器可通過電導率反映水中離子的總量，若溶液中可溶解離子較多，則電阻較小，導電率增大，以此觀察溶液中金屬離子的情況。

4 結語

植物蛋白飲料擁有豐富的脂肪以及蛋白質，受到市場的歡迎，有關數據顯示，2020年植物蛋白飲料行業的收入為2 583億元，占整個飲料行業的24.2%，市場前景十分廣闊。但相對應的是，植物蛋白飲料因其復雜且不穩定的體系給生產廠家帶來了很大困擾。植物蛋白飲料的穩定性因素不僅包含物理及化學因素，還與原材料有一定關系，在生產過程中，生產商應綜合考慮各種影響植物蛋白飲料穩定的因素，制定準確可靠直觀的解決方案，減少制作周期，提高產品質量，增加產值收益。

參考文獻

[1]孟婷婷，周星，陸振猷，等.脂肪對低脂植物蛋白飲料風味及體系穩定性的影響研究進展[J].食品與機械，2019，35（7）：220-225.

[2]胡明明，潘開林，牛躍庭，等.植物蛋白飲料穩定性及其分析方法研究進展[J].食品工業科技，2018，39（6）：334-339.

[3]高玉麗，左愛東，杜江美.復合植物蛋白飲料穩定性影響因素分析[J].飲料工業，2017，20（2）：51-54.

[4]韓越.混合蛋白體系的穩定性研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2016.

[5]劉亞瓊，馬艷莉，王頡.乳化劑和增稠劑對杏鮑菇花生復合植物蛋白飲料穩定性的影響[J].河北農業大學學報，2015，38（1）：103-107.