植物蛋白飲料穩(wěn)定性影響因素及常用測(cè)定方法研究

閆宗偉

（吉林龍鼎源食品有限公司，吉林遼源 136399）

植物蛋白飲料主要是由植物果仁、瓜果果肉經(jīng)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(zhì)且膽固醇較低的原材料，具有營(yíng)養(yǎng)豐富，綠色健康等優(yōu)點(diǎn)[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(zhì)及碳水化合物，對(duì)預(yù)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(zhì)膠體，從熱力學(xué)角度來說系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜且不穩(wěn)定，漿液中不僅含有蛋白質(zhì)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(chǎn)及存儲(chǔ)中，易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，造成口味及觀感的改變。

1 植物蛋白飲料的穩(wěn)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(gòu)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(gòu)象發(fā)生改變，致使溶解性變低且穩(wěn)定性變差，原體系中蛋白質(zhì)分子間的平衡被打破，出現(xiàn)沉降、絮凝等現(xiàn)象。

2 影響植物蛋白穩(wěn)定性的物理及化學(xué)因素

2.1 物理因素

2.1.1 溫度

加熱是植物蛋白飲料生產(chǎn)中十分重要的一環(huán)，主要目的是殺菌，如果原溶液中的微生物不進(jìn)行殺滅，植物蛋白飲料便會(huì)因微生物的生長(zhǎng)繁殖而變質(zhì)。但溫度過低容易殺菌不徹底，溫度過高則會(huì)使蛋白展開增大蛋白之間的引力，從而使膠體發(fā)生凝聚等結(jié)合現(xiàn)象。此外，溫度過高還會(huì)使原溶液之中的脂肪快速氧化，飲料口味與觀感皆會(huì)發(fā)生改變，因此只有經(jīng)過精密的專業(yè)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，選擇合適的溫度后方可開始?xì)⒕?/p>

2.1.2 濃度

有研究表明，膠體懸浮體系的穩(wěn)定與兩個(gè)獨(dú)立的膠體顆粒相互作用及相對(duì)距離有很大聯(lián)系，相對(duì)距離的大小在宏觀角度就表現(xiàn)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(duì)越小，反之則越大。當(dāng)兩個(gè)膠體粒子處于同一空間時(shí)，由于范德華引力和靜電斥力的存在可以維持穩(wěn)定，當(dāng)體系濃度過大，斥力小于范德華力時(shí)，粒子開始互相靠近并出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，宏觀上表現(xiàn)為出現(xiàn)蛋白質(zhì)沉淀。

2.1.3 粒度

植物蛋白屬于非純?nèi)芤海痪邆洳祭蔬\(yùn)動(dòng)特質(zhì)，因此粒子的大小對(duì)飲料穩(wěn)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(zhì)浮力與摩擦力之和，便會(huì)向下沉積出現(xiàn)底部沉淀。假若粒子粒度較小，便可產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)，溶液便具備了穩(wěn)定性。

2.2 化學(xué)因素

2.2.1 pH值

乳液體系維持穩(wěn)定的關(guān)鍵因素是蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，由于氨基酸組成和空間構(gòu)象不同，各蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)均有所不同。植物蛋白的等電點(diǎn)大多數(shù)為弱酸性，pH在4.0～6.5，個(gè)別蛋白會(huì)接近7.0[3]。蛋白質(zhì)能以多種形式與水結(jié)合，乳液pH值遠(yuǎn)離等電點(diǎn)，則水化作用增強(qiáng)，乳液顯示穩(wěn)定；反之，水化作用減弱，蛋白質(zhì)溶解度隨之減小，蛋白質(zhì)分子無法聚集水分子，容易相互堆積聚集成團(tuán)。乳液的pH值與蛋白質(zhì)等電點(diǎn)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(wěn)定。

2.2.2 電解質(zhì)

醇溶蛋白、球蛋白與谷蛋白是植物蛋白質(zhì)的主要成分，屬于鹽溶性蛋白質(zhì)。植物蛋白不溶于水但能溶于濃度較低的酸或堿。蛋白質(zhì)分子通常由數(shù)個(gè)氨基酸分子組成多肽鏈形成，其表面分布多個(gè)極性基團(tuán)，有氨基、咪唑基、胍基等多種解離基，屬于多價(jià)電解質(zhì)。利用CaCl2、NaCl、K2SO2等中性鹽進(jìn)行溶解時(shí)，中性鹽的濃度及種類可影響溶解情況。植物蛋白質(zhì)在一價(jià)鹽溶液的溶解度較高，但在二價(jià)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(tài)的蛋白質(zhì)之間發(fā)生橋聯(lián)作用有關(guān)，膠團(tuán)團(tuán)塊較大并互相凝聚沉降，進(jìn)而溶解度降低，最終影響植物蛋白乳液的穩(wěn)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(zhì)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(zhì)粘連，提高密度與粘度，間接地提高植物蛋白飲料的穩(wěn)定性；乳化劑可使蛋白質(zhì)及油脂以微粒狀態(tài)均勻分散在溶液中，防止因分布不勻而導(dǎo)致絮凝影響穩(wěn)定性；增稠劑具有膠體保護(hù)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(wěn)定性。

2.3 原材料因素

高質(zhì)量原材料是植物蛋白飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心因素，直接影響到飲品的風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(zhì)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(dá)60%[4]，因此在制作植物蛋白飲料時(shí)，油脂上浮是最為常見的情況。另外原材料的用量對(duì)乳制品飲料的穩(wěn)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(gè)月內(nèi)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(yīng)先進(jìn)行脫脂處理再進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間貯存，不進(jìn)行脫脂則盡快鮮銷。

3 常用測(cè)定方法

3.1 觀察法測(cè)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(shí)間后觀察溶液中是否存在絮凝、沉積現(xiàn)象。該方法耗時(shí)較長(zhǎng)，極大地影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，因此，目前多數(shù)植物蛋白飲料制造企業(yè)使用高溫靜置觀察法進(jìn)行測(cè)定。有研究指出，在高溫狀態(tài)下，粒子運(yùn)動(dòng)速率加快，粒子間的碰撞更加頻繁，增加了出現(xiàn)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(qiáng)。

3.2 離心法測(cè)定

①穩(wěn)定性。植物蛋白粒子受到離心力作用時(shí)脂肪上浮，取上層稀釋液后利用紫外分光光度計(jì)測(cè)量吸光度，并與進(jìn)行離心操作前的吸光度數(shù)值比較，得出結(jié)果即為穩(wěn)定系數(shù)，所得結(jié)果越大表明穩(wěn)定性越好。②離心沉淀率測(cè)定。取植物蛋白飲料成品并記錄質(zhì)量，于離心機(jī)中進(jìn)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(duì)剩余沉淀物進(jìn)行稱重測(cè)量，剩余沉淀物質(zhì)量與初始飲料質(zhì)量比值便是離心沉淀率，離心沉淀率越低表明該飲品穩(wěn)定性越好。

3.3 儀器測(cè)量

使用全功能穩(wěn)定性分析儀對(duì)植物蛋白飲料進(jìn)行分析，測(cè)定其穩(wěn)定性。儀器可通過剖面圖形式直觀展現(xiàn)溶液的分層、沉積、絮凝等信息，還可對(duì)溶液微粒子運(yùn)動(dòng)速率及大小進(jìn)行檢測(cè)，粒子過大及運(yùn)動(dòng)速率過快都容易出現(xiàn)絮凝、分層現(xiàn)象，以此判斷植物蛋白飲料的穩(wěn)定性[5]。并且，金屬離子可影響飲料的pH值，間接影響其穩(wěn)定性，儀器可通過電導(dǎo)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(dǎo)電率增大，以此觀察溶液中金屬離子的情況。

4 結(jié)語

植物蛋白飲料擁有豐富的脂肪以及蛋白質(zhì)，受到市場(chǎng)的歡迎，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年植物蛋白飲料行業(yè)的收入為2 583億元，占整個(gè)飲料行業(yè)的24.2%，市場(chǎng)前景十分廣闊。但相對(duì)應(yīng)的是，植物蛋白飲料因其復(fù)雜且不穩(wěn)定的體系給生產(chǎn)廠家?guī)砹撕艽罄_。植物蛋白飲料的穩(wěn)定性因素不僅包含物理及化學(xué)因素，還與原材料有一定關(guān)系，在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)商應(yīng)綜合考慮各種影響植物蛋白飲料穩(wěn)定的因素，制定準(zhǔn)確可靠直觀的解決方案，減少制作周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)值收益。