燕麥固態酶解飲料的穩定性研究

王少君，馬挺軍*

1.北京朔方科技發展股份有限公司（北京 102212）；2.北京農學院食品科學與工程學院（北京 102206）

燕麥是禾谷類中營養價值最高的作物之一，其健康功能因子應當首推燕麥膳食纖維，含量在16%左右，特別是可溶性膳食纖維（β-葡聚糖）約占1/3，含量在3.0%～6.4%之間[1-2]。此外，燕麥中還含有亞油酸、皂苷、生物堿等生物活性成分，在降低血壓、降低膽固醇、防治大腸癌、防治心臟疾病方面具有世界公認的醫療價值和保健作用[3-4]。

燕麥飲料在內容上具備獨特的營養功能特性，在形式上具有飲料方便、快捷的特點，是解決現代快節奏生活中城市居民膳食營養失衡的方式之一，蘊藏著巨大的潛力和商機[5-6]。以燕麥為主要原料制備燕麥飲料一直存在較大技術難度，主要是因為燕麥中的淀粉易于與β-葡聚糖形成黏度很大的膠體，甚至是形成凝膠，這是制約液態燕麥飲料產業化的瓶頸[7-8]。為解決這一問題，現有技術主要是將燕麥加工成液態糊狀，利用淀粉酶水解燕麥中的淀粉，將其分解成糊精、葡萄糖等物質，使得制備飲料時就不會出現黏度大，甚至是凝膠的問題[9-10]。如20世紀90年代瑞典Oatly公司開發的深受消費者喜歡并一直銷售至今的燕麥飲料產品就是該技術的產物。不過，該液態酶解技術路線普遍因燕麥預處理工序繁瑣復雜，質量控制較難而很難在國內飲料企業內大規模推廣。利用淀粉酶在擠壓膨化產品中的應用及擠壓膨化技術在變性淀粉的生產中的應用研究，開發一種利用連續式的固態預酶解工藝加工成的燕麥粉，能很好地解決傳統液態酶解法生產燕麥飲料的難題[11-12]。試驗以該燕麥粉為原料加工飲料，考察不同穩定劑對燕麥固態酶解飲料的影響，得到口感細膩醇厚、麥香味濃郁獨特、穩定性好的飲料產品，從而推動該生產工藝在國內飲料企業的推廣應用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酶解燕麥粉（北京朔方科技發展股份有限公司）；中溫α-淀粉酶[Ban480，諾維信（中國）生物技術有限公司]；白砂糖（廣西東亞扶南精糖有限公司）；食用鹽（中國鹽業總公司）；維生素E[混合生育酚，嘉吉亞太食品系統（北京）有限公司]；微晶纖維素（上海欣融實業發展有限公司）；結冷膠[阿澤雷斯國際貿易（上海）有限公司]；黃原膠（山東淄博中軒生化有限公司）；羧甲基纖維素鈉[威怡化工（蘇州）有限公司]；蔗糖脂肪酸酯（日本三菱化學）。

1.2 儀器與設備

DS32-Ⅱ擠壓機、BFJ拌粉機（山東賽信膨化機械有限公司）；SF-300粉碎機（上海船兵制藥有限公司）；YXD101-1-1烤箱（電烤爐，上海早苗食品有限公司）；RT-25超微粉碎機（北京燕山正德機械設備有限公司）；BT125D電子天平、BSA3202S電子秤（北京賽多利斯科學儀器有限公司）；HH-S數顯恒溫水浴鍋（常州翔天試驗儀器廠）；LVDVS黏度儀（BROOKFIELD）；JYL-C020E料理機（九陽股份有限公司）；DT5-2離心機（上海京工實業有限公司）；DHP-600恒溫培養箱（常州梅香儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

調配→均質→灌裝→滅菌→冷卻→成品

1.3.2 工藝要點

將各種原輔料按照配方設計要求進行稱量，加入常溫凈化水，使用攪拌機溶解，定容后使用高速剪切機，按10 000 r/min、3 min進行均質，灌入3片罐中，使用封罐機進行封罐，放入立式壓力蒸汽滅菌鍋進行

121 ℃/10 min滅菌，搖勻并冷卻，制成成品。

1.3.3 飲料黏度檢測方法

采用BROOKFIELD黏度儀（配S00轉子）對飲料進行黏度檢測，試驗平行測定3次，結果取平均值。

1.3.4 飲料穩定性評價方法[13]

燕麥飲料以靜置分層現象表現出其不穩定性，因而以靜置分層率來評價飲料的穩定性。

取10 mL調配好的樣品于平底試管中，滅菌后常溫靜置48 h，量取上層析水層高度（Lw）與飲料總高度（Ls），靜置分層率按式（1）計算。其值越大說明產品穩定性越差。試驗平行測定3個試管，結果取平均值。

1.3.5 穩定劑篩選方法[14-16]

稱取8.0%燕麥粉、4.0%白砂糖、0.1%食用鹽及0.06%維生素E，加入部分常溫水，使用攪拌機將其溶解，備用。分別稱取一定量的微晶纖維素（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、結冷膠（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%）、黃原膠（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）、羧甲基纖維素鈉（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）和蔗糖脂肪酸酯（0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%）5種乳化穩定劑，加入80 ℃以上的熱水，使用料理機將其溶解，備用。將兩者混合均勻，制備得到燕麥飲料。以黏度檢測值和靜置分層率為指標，考察不同乳化穩定劑的添加量對飲料黏度和穩定性的影響，每個樣品平行測定3次重復，結果以平均值表示。

1.3.6 穩定劑復配正交試驗設計

以靜置分層率為指標，通過單因素試驗，分別選取對燕麥飲料穩定性效果較好的3種乳化穩定劑及其對應的3個較優水平添加量進行四因素三水平L9(34)正交試驗，確定最佳穩定性的最優復合穩定劑配方，每個樣品進行3次重復，結果以平均值表示。表1為試驗因子編碼表。

表1 穩定劑添加過程中影響穩定性的因素及水平表

2 結果與討論

2.1 穩定劑篩選試驗結果分析

2.1.1 微晶纖維素對燕麥飲料黏度和穩定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%微晶纖維素添加量對燕麥飲料黏度和穩定性的影響。

從圖1中可以看出，微晶纖維素對飲料黏度影響并不顯著，隨著微晶纖維素添加量增加，飲料黏度緩慢增高。從圖2中可以看出，微晶纖維素對飲料的靜置分層率結果影響較大，微晶纖維素添加量0.12%以上時，靜置分層率明顯較低，說明微晶纖維素添加量0.12%以上時對提高燕麥飲料的穩定性有明顯益處。

圖1 微晶纖維素對燕麥飲料黏度的影響

圖2 微晶纖維素對燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.2 結冷膠對燕麥飲料黏度和穩定性的影響

考察0.01%，0.02%，0.03%，0.04%和0.05%結冷膠添加量對燕麥飲料黏度和穩定性的影響。

從圖3中可以看出，結冷膠對飲料黏度影響顯著，隨著結冷膠添加量增加，飲料黏度明顯增高，尤其在結冷膠添加量0.03%以上時。從圖4中可以看出，結冷膠對飲料的靜置分層率影響并不大，尤其是結冷膠添加量0.03%以上時，對靜置分層率幾乎沒有影響，說明結冷膠添加量不宜超過0.03%。

圖3 結冷膠對燕麥飲料黏度的影響

圖4 結冷膠對燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.3 黃原膠對燕麥飲料黏度和穩定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%黃原膠添加量對燕麥飲料黏度和穩定性的影響。

從圖5中可以看出，黃原膠對飲料的黏度影響顯著，隨著黃原膠添加量的增加，飲料的黏度明顯增高。從圖6中可以看出，黃原膠對飲料的靜置分層率影響不大，靜置分層率均在15%以上。

圖5 黃原膠對燕麥飲料黏度的影響

圖6 黃原膠對燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.4 羧甲基纖維素鈉對燕麥飲料黏度和穩定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%羧甲基纖維素鈉添加量對燕麥飲料黏度和穩定性的影響。

從圖7中可以看出，羧甲基纖維素鈉對飲料黏度影響較顯著，隨著羧甲基纖維素鈉添加量增加，飲料黏度逐漸增高。從圖8中可以看出，羧甲基纖維素鈉對飲料的靜置分層率影響不大，靜置分層率均在25%以上。

圖7 羧甲基纖維素鈉對燕麥飲料黏度的影響

圖8 羧甲基纖維素鈉對燕麥飲料靜置分層率的影響

2.1.5 蔗糖脂肪酸酯對燕麥飲料黏度和穩定性的影響

考察0.04%，0.08%，0.12%，0.16%和0.20%蔗糖脂肪酸酯添加量對燕麥飲料黏度和穩定性的影響。

從圖9和圖10可以看出，蔗糖脂肪酸酯對飲料黏度幾乎沒有影響，而且對飲料的靜置分層率影響也不大，但靜置分層率整體都在20%以下。

圖9 蔗糖脂肪酸酯對燕麥飲料黏度的影響

圖10 蔗糖脂肪酸酯對燕麥飲料靜置分層率的影響

綜上所述，在不明顯增加飲料黏度的前提下，0.12%以上的微晶纖維素、0.03%以下的結冷膠及0.08%左右的蔗糖脂肪酸酯對燕麥飲料的穩定性有良好作用。

2.2 穩定劑復配正交試驗結果與分析

在單因素試驗基礎上，采用正交試驗設計研究微晶纖維素、結冷膠、蔗糖脂肪酸酯對燕麥飲料穩定性的影響，正交試驗結果如表2所示。

表2 以靜置分層率為評定標準的正交試驗表L9(34)

從R值可以看出：以靜置分層率為試驗指標進行判定時，各因素對靜置分層率的影響主次順序為B＞A＞C，即結冷膠添加量對燕麥飲料的靜置分層率影響最大；其次為微晶纖維素添加量，蔗糖脂肪酸酯添加量對穩定效果的影響最小。通過方差分析，誤差Re=0.633＞RC=0.267，所以C因素的影響不可靠，即蔗糖脂肪酸酯添加量對靜置分層率的影響不可靠。其中，正交試驗的復合添加劑配方A2B2C3的靜置分層率為0，理論最優水平為A2B2C2，結合成本考慮，穩定劑復配最佳配方為A2B2C1，即微晶纖維素添加量0.16%、結冷膠添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%。復配穩定劑的靜置分層率明顯低于單一穩定劑靜置分層率，最低可以到0，可能由于混合乳化穩定劑有協同增效作用，有助于形成良好的表面膜而使得制成的飲料具有較好的懸浮穩定性。

3 結論

燕麥經水解制成的飲料往往穩定性較差，主要體現在靜置分層上。一方面，由于燕麥水解后，其黏度大幅降低，從而容易發生分層現象；另一方面，燕麥含有大量粗纖維，不容易懸浮，也是導致發生沉淀分層的主要原因。試驗主要選擇微晶纖維素、結冷膠和蔗糖脂肪酸酯3種穩定劑進行復配，極大改善燕麥飲料的穩定性，其復配穩定劑配方為微晶纖維素添加量0.16%、結冷膠添加量0.02%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.04%，按此配方可極大改善產品穩定性，為燕麥飲料的商業化生產提供堅實基礎。