姚鵬程,吳媛媛,王 鑫,徐麗萍
(1.牡丹江市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心,黑龍江牡丹江 157000;2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院,黑龍江省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076)
近年來(lái),植物蛋白的開(kāi)發(fā)和利用得到快速發(fā)展,質(zhì)高價(jià)廉的植物蛋白成為世界各國(guó)人民營(yíng)養(yǎng)需求的重要來(lái)源,大豆蛋白質(zhì)從眾多植物蛋白中脫穎而出,成為廣大消費(fèi)者的首選產(chǎn)品[1]。大豆低聚肽是指大豆蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶水解作用后得到的短肽混合物,所得產(chǎn)物中還含有少量游離的糖類(lèi)和無(wú)機(jī)鹽等成分,分子量大多在1 000以下[2]。大豆低聚肽中的必需氨基酸組成不僅與大豆蛋白一樣具有優(yōu)質(zhì)蛋白的特點(diǎn),而且還具有大豆蛋白不具備的溶解性、穩(wěn)定性等理化性質(zhì),以及降血壓、抗疲勞、抗氧化、易于消化吸收等生理功效[3-4]。大豆低聚肽具有良好的溶解性和穩(wěn)定性,被應(yīng)用于大多數(shù)食品中;因其氨基酸組成全面均衡、易于吸收等特點(diǎn),被應(yīng)用于嬰幼兒食品、特殊病人營(yíng)養(yǎng)品中;因其具有一定的生理活性而應(yīng)用于化妝品及保健品行業(yè)[5]。大豆低聚肽在原大豆蛋白序列中基本無(wú)活性,但在體外可以通過(guò)水解將有活性的肽釋放出來(lái),常被用作功能性食品或飲料添加劑[6]。在一般的體育活動(dòng)中,體內(nèi)4%~10%的熱量消耗均由破壞蛋白質(zhì)所導(dǎo)致,由于機(jī)體不能合成必需氨基酸和儲(chǔ)存蛋白質(zhì),所以運(yùn)動(dòng)員必需及時(shí)從體外補(bǔ)充蛋白質(zhì),以免肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)的失衡。大豆低聚肽作為一種小分子肽,比蛋白質(zhì)和氨基酸更容易被人體吸收,可以使運(yùn)動(dòng)員迅速恢復(fù)體能,因此開(kāi)發(fā)含小分子低聚肽的功能性飲料成為近年來(lái)開(kāi)發(fā)活性肽產(chǎn)品的主要趨勢(shì)[7]。試驗(yàn)主要以大豆低聚肽粉、糖分、增稠劑和酸味劑為因素,結(jié)合正交試驗(yàn)和感官評(píng)分來(lái)確定大豆低聚肽提取的最佳工藝條件。
大豆低聚肽粉,中食都慶(山東) 生物技術(shù)有限公司提供;葡萄糖,天津市天新精細(xì)化工有限公司提供;氯化鈉,天津石英鐘廠霸州市化工分廠提供;斐林試劑,沈陽(yáng)試劑二廠提供;醋酸鋅,天津津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠提供;氫氧化鈉、甲基紅指示劑、鹽酸,天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心提供;硫酸亞鐵,沈陽(yáng)市試劑一廠提供;雙氧水,天津市富宇精細(xì)化工有限公司提供;水楊酸,天津市泰興化學(xué)試劑廠提供;蔗糖、蜂蜜、檸檬酸、羧甲基纖維素、檸檬、食鹽,均為市售。
ALC-1100.2型電子分析天平,北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品;SJ260C型多功能食品攪拌機(jī),順德蘭譜電器制造有限公司產(chǎn)品;DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋,天津斯泰特儀器有限公司產(chǎn)品;PHS-3C型pH計(jì),上海市偉業(yè)儀器廠產(chǎn)品;DELTA320型糖度計(jì),梅特勒托利多儀器(上海)有限公司產(chǎn)品;DHG-9123A型電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海-恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;722型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;LDZX-50KB型立式壓力蒸汽滅菌器,上海中安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品;DL-CJ-1F型超級(jí)潔凈工作臺(tái),中國(guó)北京東聯(lián)哈爾濱儀器廠產(chǎn)品。
1.2.1 大豆低聚肽功能性飲料制備的工藝流程
糖液+輔料→調(diào)配→過(guò)濾→殺菌→冷卻→灌裝。
(1) 原輔料的調(diào)配及溶解。將大豆低聚肽粉、蔗糖、蜂蜜、檸檬酸(酸味劑)、羧甲基纖維素(增稠劑)、食鹽、檸檬濃縮汁等原輔料按配方比例進(jìn)行調(diào)配,于50℃溫水中調(diào)配至全部溶解,攪拌約5 min,用蒸餾水配制100 mL。
(2) 過(guò)濾。用180目濾網(wǎng)過(guò)濾溶解好的物料,濾除物料中的渣滓。
(3)殺菌、冷卻。采用高溫蒸煮進(jìn)行滅菌,將過(guò)濾后的飲料裝入玻璃瓶、封蓋,在沸水浴中蒸煮滅菌15~20 min,然后冷卻至室溫。
(4)灌裝。趁熱進(jìn)行灌裝,于75℃條件下保溫10 min后冷卻至室溫。
1.2.2 大豆低聚肽功能性飲料的單因素選擇
(1)大豆低聚肽功能性飲料的單因素試驗(yàn)。在控制檸檬濃縮汁質(zhì)量濃度10 mg/mL,食鹽質(zhì)量濃度0.8 mg/mL的情況下,分別稱(chēng)取0.05,0.10,0.15,0.20,0.25 g的大豆低聚肽粉;7.0,7.5,8.0,8.5,9.0 g的蔗糖 (m蔗糖∶m蜂蜜=6∶4);0.010,0.015,0.020,0.025,0.030 g的增稠劑;0.10,0.15,0.20,0.25,0.30 g的酸味劑。分別量取50 mL水進(jìn)行充分溶解,并與其他輔料進(jìn)行混合攪拌,再用水定容到100 mL。配置好飲料后進(jìn)行滅菌,然后以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),考查大豆低聚肽粉質(zhì)量濃度對(duì)飲料品質(zhì)的影響。
(2)大豆低聚肽功能性飲料最佳工藝條件的選擇。在單因素基礎(chǔ)上,采用L9(34)正交試驗(yàn),選擇大豆低聚肽質(zhì)量濃度(A)、蔗糖質(zhì)量濃度(B)、增稠劑質(zhì)量濃度(C) 及酸味劑質(zhì)量濃度(D) 為正交試驗(yàn)的4個(gè)主要影響因素。
正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。
表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì) /mg·mL-1
1.2.3 大豆低聚肽功能性飲料的質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定的方法
(1)感官評(píng)價(jià)。采用分析或描述性檢驗(yàn)的方法對(duì)大豆低聚肽功能性飲料進(jìn)行感官評(píng)分。優(yōu)選21名初級(jí)評(píng)價(jià)員,按照感官評(píng)價(jià)表對(duì)所品嘗樣品進(jìn)行打分(綜合評(píng)分滿(mǎn)分為100分)并記錄,最后將分?jǐn)?shù)匯總,比較不同因素及水平的情況下產(chǎn)品的感官品質(zhì)狀況。
感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。
表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
(2)理化指標(biāo)。可溶性固形物、pH值、總糖含量[8]。
(3)微生物指標(biāo)。菌落總數(shù)、大腸桿菌。
(4)抗氧化性指標(biāo)。通過(guò)測(cè)定大豆低聚肽功能性飲料對(duì)羥自由基體系的清除作用,計(jì)算抑制率[9]。公式如下:
式中:Ai——加樣液時(shí)溶液的吸光度;
A0——不加樣液時(shí)溶液的吸光度。
2.1.1 大豆低聚肽質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析
大豆低聚肽添加量對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。
由圖1可知,在所選的5個(gè)大豆低聚肽粉添加量下,固定其他3個(gè)因素,隨著質(zhì)量濃度的增加,感官綜合評(píng)分隨之升高;但當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度超過(guò)2 mg/mL時(shí),綜合評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于大豆低聚肽有一定的苦味和豆腥味,當(dāng)超過(guò)一定量時(shí),會(huì)影響飲料的色澤和口感,從而導(dǎo)致綜合評(píng)分下降。因此,確定大豆低聚肽較佳質(zhì)量濃度為2 mg/mL。
2.1.2 蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析
蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。
圖1 大豆低聚肽質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響
圖2 蔗糖質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響
由圖2可知,在所選的5個(gè)蔗糖質(zhì)量濃度下,固定其他3個(gè)因素,隨著蔗糖和蜂蜜添加量的增加,感官綜合評(píng)分隨呈上升趨勢(shì),當(dāng)蔗糖質(zhì)量濃度達(dá)到80 mg/mL時(shí),感官評(píng)分達(dá)到最大值,為94分;當(dāng)超過(guò)80 mg/mL時(shí),評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于制作飲料時(shí)當(dāng)超過(guò)蔗糖的適當(dāng)濃度時(shí),會(huì)影響口感評(píng)分,酸甜口味不適合消費(fèi)者的需求,從而會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此,確定蔗糖較佳質(zhì)量濃度為80 mg/mL。
2.1.3 增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析
增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。
圖3 增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響
由圖3可知,在所選的5個(gè)增稠劑質(zhì)量濃度下,固定其他3個(gè)因素,隨著增稠劑質(zhì)量濃度的增加,感官綜合評(píng)分隨之呈上升趨勢(shì),當(dāng)增稠質(zhì)量濃度達(dá)到0.25 mg/mL時(shí),感官評(píng)分達(dá)到最大值,為92分;當(dāng)超過(guò)當(dāng)分質(zhì)量濃度0.25 mg/mL時(shí),評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于飲料中增稠劑含濃度會(huì)影響飲料的濁度和組織狀態(tài),當(dāng)超過(guò)增稠劑的適當(dāng)濃度后,飲料中會(huì)出現(xiàn)沉淀及絮狀物,流動(dòng)性不好,從而導(dǎo)致評(píng)分下降。加上生產(chǎn)成品的綜合考慮,因此確定增稠劑較佳質(zhì)量濃度為0.25 mg/mL。
2.1.4 酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官綜合評(píng)分的影響結(jié)果與分析
酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。
圖4 酸味劑質(zhì)量濃度對(duì)飲料感官評(píng)分的影響
由圖4可知,在所選的5個(gè)酸味劑質(zhì)量濃度下,固定其他3個(gè)因素,隨著質(zhì)量濃度增加,感官綜合評(píng)分隨呈上升趨勢(shì),當(dāng)酸味劑質(zhì)量濃度達(dá)到2.5 mg/mL時(shí),感官評(píng)分達(dá)到最大值;當(dāng)超過(guò)2.5 mg/mL時(shí),評(píng)分開(kāi)始下降。這是由于制作飲料時(shí),檸檬酸對(duì)大豆低聚肽功能性飲料的影響主要體現(xiàn)在固形物含量、口感方面,當(dāng)檸檬酸過(guò)多時(shí),酸甜口味不適合消費(fèi)者的需求,從而會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此,確定酸味劑較佳質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL。
通過(guò)正交試驗(yàn)確定大豆低聚肽功能性飲料最佳的制作工藝,考查指標(biāo)為感官綜合評(píng)分。
L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果
由表3可知,試驗(yàn)的最佳組合為A2B2C1D2,即大豆低聚肽質(zhì)量濃度2 mg/mL,蔗糖質(zhì)量濃度80 mg/mL(蔗糖51 mg/mL,蜂蜜34 mg/mL),酸味劑質(zhì)量濃度2.5 mg/mL,增稠劑質(zhì)量濃度0.20 mg/mL最好。極差R的數(shù)值直觀反映出各個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響大小為A>D>B>C,即影響大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)的最主要因素為大豆低聚肽質(zhì)量濃度,酸味劑和蔗糖質(zhì)量濃度次之,增稠劑質(zhì)量濃度的影響最小。
2.2.1 方差分析
正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表4。
表4 正交試驗(yàn)方差分析
由表4的極差分析可知,影響大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)感官評(píng)價(jià)的顯著性因素為A,B,D,即大豆低聚肽質(zhì)量濃度、蔗糖質(zhì)量濃度、酸味劑質(zhì)量濃度。各因素對(duì)大豆低聚肽功能性飲料品質(zhì)感官評(píng)價(jià)影響的大小順序?yàn)锳>D>B>C,即大豆低聚肽質(zhì)量濃度>酸味劑質(zhì)量濃度>糖分質(zhì)量濃度>增稠劑質(zhì)量濃度。
2.2.2 直觀分析
通過(guò)比較正交試驗(yàn)表中各因素的極差值(R),可以看出,影響大豆低聚肽功能性飲料感官評(píng)分因素順序?yàn)锳>D>B>C,最佳工藝條件為A2B2C1D2。為了探索更好的試驗(yàn)條件取值方向,以各因素的水平為橫坐標(biāo),均值為縱坐標(biāo)繪制因素與水平直觀圖[10]。
直觀分析見(jiàn)圖5。
圖5 直觀分析圖
由圖5可知,4個(gè)因素中3個(gè)主要影響因素,大豆低聚肽質(zhì)量濃度、酸味劑質(zhì)量濃度、蔗糖質(zhì)量濃度在比較理想的水平。這3個(gè)主要因素的直觀圖均呈先升高,達(dá)到K值的最高點(diǎn),隨后又呈下降的趨勢(shì);次要影響因素增稠劑質(zhì)量濃度對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果影響不是特別突出,應(yīng)在適當(dāng)范圍內(nèi)增加增稠劑,來(lái)尋求更加理想的增稠劑質(zhì)量濃度。通過(guò)直觀分析得出,當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度2 mg/mL,蔗糖質(zhì)量濃度80 mg/mL(蔗糖51 mg/mL,蜂蜜34 mg/mL),酸味劑質(zhì)量濃度2.5 mg/mL,增稠劑質(zhì)量濃度0.2 mg/mL時(shí),飲料感官品質(zhì)最好,因此最佳制備方案A2B2C1D2。
2.3.1 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析
通過(guò)正交試驗(yàn),選擇感觀綜合評(píng)分最高的產(chǎn)品,進(jìn)行感官評(píng)定[11],結(jié)果如下:
(1)色澤。產(chǎn)品呈均勻淺黃色,溶液透明,無(wú)分層。
(2)氣味。具有大豆低聚肽獨(dú)特的風(fēng)味,自然芳香,無(wú)異味。
(3)口感??诟屑?xì)膩,酸甜適度,無(wú)苦味,柔和爽口。
(4)雜質(zhì)。無(wú)肉眼可見(jiàn)的外來(lái)雜質(zhì),組織狀態(tài)良好。
2.3.2 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果與分析
選擇感官綜合評(píng)分最高的飲料為待測(cè)樣品,對(duì)其進(jìn)行理化指標(biāo)的測(cè)定,做3組平行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果得出,產(chǎn)品的可溶性固形物含量8.13%,pH值4.3,總糖含量12%。
理化指標(biāo)平行試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 理化指標(biāo)平行試驗(yàn)結(jié)果
2.4.1 菌落總數(shù)測(cè)定的結(jié)果與分析
稀釋度為1∶10菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖6,稀釋度為1∶100菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖7,2個(gè)空白對(duì)照菌落生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖8。
圖6 稀釋度為1∶10菌落生長(zhǎng)情況
由圖6可知,樣品稀釋度為1∶10和1∶100的培養(yǎng)基經(jīng)培養(yǎng)后均有1個(gè)菌落生成,2個(gè)空白對(duì)照培養(yǎng)基均無(wú)菌落生成,按照平板菌落計(jì)數(shù)的方法,大豆低聚肽功能性飲料的菌落總數(shù)為10個(gè)/mL,符合國(guó)家食品衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)(細(xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/mL)。
2.4.2 大腸桿菌測(cè)定的結(jié)果
大腸桿菌的測(cè)定見(jiàn)圖9。
由圖9可知,9個(gè)發(fā)酵管中均無(wú)產(chǎn)氣現(xiàn)象出現(xiàn),說(shuō)明待測(cè)產(chǎn)品中不含大腸桿菌,符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
圖7 稀釋度為1∶100菌落生長(zhǎng)情況
圖8 2個(gè)空白對(duì)照菌落生長(zhǎng)情況
圖9 大腸桿菌的測(cè)定
按照上述方法配制大豆低聚肽飲料溶液質(zhì)量濃度分別為 0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14 mg/mL,進(jìn)行抑制羥自由基能力的測(cè)定。
大豆低聚肽飲料對(duì)羥自由基的抑制作用見(jiàn)圖10。
圖10 大豆低聚肽飲料對(duì)羥自由基的抑制作用
由圖10可知,大豆低聚肽對(duì)羥自由基有顯著的抑制作用,隨著大豆低聚肽質(zhì)量濃度的增大,對(duì)羥自由基的抑制能力也呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì),增長(zhǎng)速度由快到慢,最后趨于平緩。原因可能是隨著大豆低聚肽質(zhì)量濃度增大,其與羥自由基作用的機(jī)會(huì)增大,使羥自由基與水楊酸作用的機(jī)會(huì)降低,從而使2,3-二羥基苯甲酸的生成量減少,抑制率上升,起初體系中羥自由基量較大,而大豆低聚肽量較小,每一分子大豆低聚肽都充分發(fā)揮清除自由基的作用,抑制率隨質(zhì)量濃度的增大快速上升;而當(dāng)大豆低聚肽質(zhì)量濃度升高達(dá)到一定程度,接近飽和時(shí),則一部分大豆低聚肽與羥自由基的作用受阻,不再發(fā)揮作用,抑制率隨大豆低聚肽質(zhì)量濃度的增長(zhǎng)變化不大。大豆低聚肽飲料的質(zhì)量濃度為0.14 mg/mL時(shí),對(duì)羥自由基的抑制率達(dá)到90.2%,即抑制率達(dá)到90%以上時(shí),大豆低聚肽飲料質(zhì)量濃度不低于0.14 mg/mL。
以大豆低聚肽為主要原料,主要研究了大豆低聚肽功能性飲料工藝配方的內(nèi)容。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo),通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了大豆低聚肽功能性飲料的最佳工藝參數(shù)為大豆低聚肽粉2 mg/mL,糖分80 mg/mL,增稠劑0.25 mg/mL,酸味劑2.5 mg/mL。同時(shí),對(duì)感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示,以此配方制作的功能性飲料各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
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