影响悬浮型奇亚籽饮料稳定性的因素

2020-08-25郎秀杰孔凡平郭成宇

食品工业 2020年8期

郎秀杰，孔凡平，郭成宇

齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江省果蔬杂粮饮品工程技术研究中心（齐齐哈尔 161000）

奇亚籽（Chia seed）又称黑奇亚，是薄荷类植物芡欧鼠尾草（Salvia hispanica L.）的种子，产于墨西哥南部和危地马拉等北美洲地区[1]。奇亚籽富含人体必需脂肪酸α-亚麻酸，并含有丰富的膳食纤维、蛋白质、维生素、矿物质等。根据科学研究，奇亚籽不会引起任何不良过敏反应以及抗营养和毒性作用[2]。奇亚籽在国外已经被用作一种营养补充剂添加于谷物棒、饼干、面条、面包、零食和酸奶中[3-4]。奇亚籽富含一般植物中稀有的n-3系列不饱和脂肪酸（α-亚麻酸）、膳食纤维、高品质的蛋白质、钙、铁以及10余种抗氧化物；奇亚籽小、光滑，口感酥脆，其丰富营养成分制作饮料适合大多数人的需求，但是因奇亚籽特殊形状和成分，其在饮料中常常下沉。

此次试验对奇亚籽的悬浮稳定性进行研究，以保证产品的货架期。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

奇亚籽（市售，产地浙江）；白砂糖（市售）；复配稳定剂（食品级，由黑龙江省果蔬杂粮饮品工程技术中心提供）。

1.2 仪器与设备

JY-3002电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；200 mm型申环MINI离心机（张家港市离心机制造厂）；黏度仪（上海精密科学仪器有限公司）；DK-98-1型数控电热恒温水浴锅（余姚市东方电工仪器厂）。

1.3 方法

1.3.1 悬浮型奇亚籽饮料生产工艺流程

1.3.2 操作要点

1) 奇亚籽前处理：将一定量的奇亚籽放入不锈钢容器中，在电磁炉上烘炒30 min后置于纯净水中熬煮。熬煮参数为85 ℃ 10 min，冷却至20 ℃，备用。

2) 配料与辅料液制备：称取一定量的酸味剂、甜味剂、稳定剂于锥形瓶中，加入适量的纯净水并搅拌5 min，放置80 ℃的水浴锅中，用磁力搅拌桨搅拌至溶液澄清透明，待冷却至室温，将一定量的梨汁与之混匀。

3) 调配：将制得的奇亚籽与配料液混合，向其加入纯净水进行定容稳定。

4) 杀菌：采用低温长时巴氏杀菌法，在65 ℃条件下杀菌30 min，速冷，即得产品。

1.4 试验方法

1.4.1 稳定系数[5]

取适量奇亚籽饮料，将其稀释液倒入离心管中，在3 500 r/min下离心20 min；离心后，将上清液在520 nm的波长下，测定稀释样液的吸光度A1和上层清液的吸光度A2，奇亚籽饮料样液的稳定系数为R，按式（1）计算其稳定系数，测定3次，取平均值。

1.4.2 黏度的测定[6]

使用DV-C数显黏度计，选取转子号为4#的转子，在30 r/min的转速常温下测定3次，取平均值。

1.4.3 感观评价的标准

评价标准根据口感、香气进行评分，权重值分别为0.6和0.4。以不经热处理（pH处理）饮料的感官为标准，标准值为10分。不同温度下（pH条件下）与未经处理的样品的口感和香气进行对比，评价标准表见表1。评价组由20人组成，奇亚籽饮料经热处理和酸处理的评分用N来表示，以评价差值（M）为评价指标，M按式（2）计算。

表1 感官评价标准

1.5 试验设计

1.5.1 pH试验

经预试验在设定的范围内，其他各影响因素一致的情况下，通过添加柠檬酸和碳酸氢钠的量来调节pH，进行单因素试验，设pH为2，4，6，8，10和12，对其风味进行评价及检测悬浮稳定性，确定适宜奇亚籽稳定性的最适pH。

1.5.2 温度试验

按照上述生产工艺生产，至半成品后，采用水浴加热，温度控制在50，60，70，80，90和100 ℃，温度达标瞬间取出，检测悬浮稳定性、黏度，并进行感官评定。

1.5.3 稳定剂试验

经前期预试验，选取复配稳定剂对奇亚籽饮料的稳定体系进行研究，复配稳定剂添加量为0.01%，0.03%，0.05%，0.07%和0.09%。对其悬浮稳定性进行检测，确定出最佳复配稳定剂的添加量。

1.5.4 正交优化试验

在单因素的基础上，对pH、温度、复配稳定剂最佳因素条件进行正交优化，因素水平见表2。

表2 正交试验因素水平

2 结果与讨论

2.1 pH对悬浮型奇亚籽饮料稳定性的影响

由图1可知，溶液的pH在2～12之间，稳定系数呈先增后降的趋势，在趋于中性时缓慢上升。由此可以看出奇亚籽在强酸、强碱的条件下不能保持稳定状态，因为在酸和碱性条件下，溶液中H+和OH-的增加，促使溶液中稳定剂电离[7]，对稳定剂形成的网状结构造成破坏，使溶液的黏度下降。感官差值随溶液的pH变化呈先减后增趋势，饮料的酸碱性直接影响产品的感官评价。

图1 pH对溶液稳定系数和感官评价的影响

2.2 pH对悬浮型奇亚籽饮料黏度的影响

由图2可知，溶液黏度随pH增大呈现先升后降趋势。此次试验制备的奇亚籽饮料属于偏酸性饮料，当pH为6时，饮料的口感柔和，酸甜适中；之后随pH升高，黏度略有下降，主要是因为此次试验选用的稳定剂为复配稳定剂，阴离子多糖在形成凝胶时，亲水的硫酸基分布在粒子表面，形成一定厚度的双电层，并且依赖于溶液H+和OH-结合存在，当溶液碱性增强时，OH-与溶液中带负电的胶体相互排斥，减少溶液中的粒子相互联结，使溶液的黏度下降[8]。

图2 pH对溶液黏度的影响

2.3 温度对悬浮型奇亚籽饮料稳定性的影响

由图3可知，温度的变化对奇亚籽饮料稳定系数变化不大，随着温度升高，稳定系数略有下降，在70 ℃时溶液稳定系数达到最大，Nakamura等[9]研究表明，凝胶长时间暴露在高温环境中，其机械性能会改变。在高热环境暴露5 h后，胶体结构弱化，体积模量下降，溶液胶体链之间交联性变差，所以高温对溶液胶体有破坏作用，因此影响溶液稳定性。此次试验选用复配稳定剂，其溶液稳定性系数变化不大。

图3 温度对溶液稳定系数和感官评价的影响

2.4 温度对悬浮型奇亚籽饮料黏度的影响

由图4可知，溶液黏度随温度的升高而明显下降，在60～70 ℃时溶液黏度下降显著，温度升高，使流体物料中分子热运动增强[10]，使分子间的黏滞作用减弱，温度升高，溶液分子间热运动增强，增大流体分子运动的体积，从而使溶液黏度下降。

图4 温度对溶液黏度的影响

2.5 复配稳定剂对悬浮型奇亚籽饮料稳定性的影响

由图5可知，复配稳定剂对奇亚籽饮料沉淀率影响显著。随着稳定剂添加量的逐渐增加，奇亚籽饮料稳定系数逐渐降低，其原因可能是随着稳定剂添加量的增加，体系状态不稳定，导致稳定系数降低。复合稳定剂可以增加液体体系的黏度，降低粒子的自由沉降速度。同时在酸性条件下还可以和蛋白质分子结合形成稳定的复合体，从而使蛋白质粒子在液体中保持分散状态，阻滞蛋白质微粒的凝聚沉降，保持胶体稳定[11]。

图5 复配稳定剂添加量对溶液稳定系数和感官评价的影响

2.6 复配稳定剂对悬浮型奇亚籽饮料黏度的影响

由图6可知，随复配稳定剂添加量增加，体系黏度逐渐升高，稳定剂在0.03%～0.05%浓度范围内黏度显著增加。结合实际需要，稳定剂选择0.05%较好；影响体系黏度的主要因素是分散相粒子本身及其所处的状态。由于稳定剂的加入，分散相粒子表面会形成能够有效降低界面张力的界面膜，由于界面膜的存在，分散相粒子的界面结构会发生变化，影响分散相粒子的运动，并由此影响体系的黏度[12]。