摘要:本文闡述了植物蛋白飲料在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、貯存過程中容易出現(xiàn)的壞包、脂肪上浮及蛋白質(zhì)聚集、絮凝、凝結(jié)、沉淀等主要質(zhì)量問題。從原輔料、加工工藝、加工設(shè)備的技術(shù)水平、包裝材料、貯存等過程,分析其產(chǎn)生原因,并提出相應(yīng)的控制措施,特別是在乳化穩(wěn)定劑的使用方面。
植物蛋白飲料是以各種核果類及植物的種子(如花生、核桃、大豆、杏仁、椰子等)為主料,經(jīng)過原料預(yù)處理、浸泡、磨漿、過濾、均質(zhì)、殺菌等工序,調(diào)配制成的植物蛋白飲品。這些產(chǎn)品口味鮮香*,富含豐富的蛋白質(zhì)和脂肪,且藥食兼?zhèn)?。隨著人們對(duì)健康、營(yíng)養(yǎng)的日益關(guān)注,植物蛋白飲料的消費(fèi)日益增長(zhǎng),品種日益增多。
植物蛋白飲料是多種成分組成的一種復(fù)雜的分散體系,其分散質(zhì)為蛋白質(zhì)和脂肪,分散劑為水,外觀呈乳狀液態(tài),屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。本文針對(duì)植物蛋白飲料常見的壞包、脂肪上浮及蛋白質(zhì)聚集、絮凝、分層、沉淀等質(zhì)量問題進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的解決辦法,從而使該類產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
1、壞包
植物蛋白飲料富含蛋白質(zhì)、脂肪,很容易發(fā)生脹罐、脹袋、酸敗等變質(zhì)現(xiàn)象。
原因分析及控制措施:
1.1、原料的選取不當(dāng)
生產(chǎn)植物蛋白飲料宜選擇新鮮、無霉變、成熟度較高的植物籽仁。
1.2、殺菌方式選擇不正確
欲達(dá)到室溫下長(zhǎng)期存放產(chǎn)品的效果,有兩種殺菌方式可以選擇,一種是先灌裝,然后經(jīng)過121℃、保溫15~20min的高壓殺菌方式;另一種就是采用超高溫瞬時(shí)殺菌(即uht法)和無菌灌裝。
1.3、殺菌過程控制不當(dāng)
在高壓殺菌過程中,產(chǎn)品在進(jìn)入殺菌罐之前要分層放置,不能過多、過擠,以防止引起殺菌不透的現(xiàn)象;對(duì)uht-無菌灌裝方式,按規(guī)定對(duì)uht殺菌機(jī)進(jìn)行有效的cip清洗,使uht殺菌機(jī)處于正常工作狀態(tài),溫度顯示準(zhǔn)確。對(duì)于包材必須經(jīng)過雙氧水殺菌,不能有遺漏之處。無菌灌裝區(qū)域在工作期間應(yīng)始終處于無菌狀態(tài),嚴(yán)格檢查封口質(zhì)量。
1.4、設(shè)備、管道的清洗與消毒不*
就我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝條件,要想生產(chǎn)殺菌效果很好的產(chǎn)品,不但殺菌方式的選擇、殺菌過程的控制十分重要,而且設(shè)備、管道的清洗與消毒也是保證產(chǎn)品品質(zhì)的一個(gè)相當(dāng)重要的因素。管道的清洗程序如下:①用清水沖洗10~15min;②用生產(chǎn)溫度下的熱堿性洗滌劑循環(huán)10~15min(加濃度為2%-2.5%的氫氧化鈉溶液);③用清水沖洗至中性,即ph 值為7;④定期(如每周)用65~70℃的酸性洗滌劑循環(huán)15~20min。對(duì)于uht殺菌方式,除按照規(guī)定進(jìn)行有效的cip清洗外,對(duì)uht殺菌機(jī)與無菌灌裝機(jī)之間的所有管路和無菌罐在進(jìn)料前,用高溫?zé)崴h(huán)40min,殺菌前應(yīng)仔細(xì)檢查管路活節(jié)處有無滲漏現(xiàn)象,檢查活節(jié)處的密封墊是否完好。
2、脂肪上浮與蛋白質(zhì)聚集、絮凝、凝結(jié)、沉淀等
在生產(chǎn)工藝、設(shè)備控制相對(duì)較好的前提下,產(chǎn)品在貨架期內(nèi)出現(xiàn)的主要問題為產(chǎn)品的穩(wěn)定性問題(即脂肪上浮與蛋白質(zhì)聚集、絮凝、凝結(jié)、沉淀等);
原因分析及控制措施:
2.1、水質(zhì)不符合軟飲料用水要求
水的硬度對(duì)植物蛋白飲料的影響,不但會(huì)降低蛋白質(zhì)的提取率(即降低蛋白質(zhì)的溶解度),而且會(huì)引起蛋白質(zhì)一定程度的變性,從而造成飲料分層及沉淀量增加。所以用水一定要符合軟飲料用水要求,特別是水的硬度。
2.2、原料的預(yù)處理不當(dāng)
對(duì)于該類產(chǎn)品,原料的預(yù)處理是十分關(guān)鍵的。這不但會(huì)影響產(chǎn)品的口感和風(fēng)味,而且對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性影響較大。如花生奶,如果花生烘烤過度,會(huì)引起蛋白質(zhì)部分變性,沉淀量增多。一般花生的烘烤溫度為120~130℃,時(shí)間為20~25min。
2.3、均質(zhì)條件的選擇不合適
植物蛋白飲料通過高壓均質(zhì)可減小顆粒直徑,在不考慮電荷影響時(shí),顆粒沉降速度符合斯托克斯定律。要使飲料穩(wěn)定,必須選擇沉降速度的小值,對(duì)于特定的蛋白飲料,粒子密度、介質(zhì)粘度都為定值,無疑是有選擇顆粒的小值,而采用高壓均質(zhì),使顆粒直徑減小,粒子達(dá)到微?;囊粋€(gè)重要措施。其中均質(zhì)的壓力、溫度和均質(zhì)次數(shù)是保證均質(zhì)效果的重要工藝參數(shù)。如果均質(zhì)壓力、溫度較低,則脂肪、蛋白粒子的直徑較大,容易引起顆粒聚集,從而引起脂肪上浮和沉淀。在生產(chǎn)中建議采用兩次均質(zhì),一次均質(zhì)壓力為20~25mpa,二次均質(zhì)壓力為30~40mpa,均質(zhì)溫度為75℃左右,均質(zhì)效果較好,顆粒直徑可達(dá)到1~2μm。
2.4、殺菌強(qiáng)度的控制不當(dāng)
在殺菌過程中,高溫對(duì)植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在對(duì)蛋白質(zhì)變性作用的影響。高溫使分子之間產(chǎn)生劇烈的運(yùn)動(dòng),易于打斷穩(wěn)定的蛋白質(zhì)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵,蛋白質(zhì)的疏水基團(tuán)暴露,使蛋白質(zhì)和水分子之間的作用減弱,導(dǎo)致溶解度下降,從而穩(wěn)定性降低。所以殺菌時(shí)在滿足生產(chǎn)工藝的條件下,應(yīng)該盡量縮短加熱時(shí)間,殺菌后應(yīng)該迅速冷卻,盡量采用uht法,不但可以顯著提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,而且能較好保持產(chǎn)品的色、香、味等感官質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)成分。
2.5、乳化穩(wěn)定劑的選擇與使用不當(dāng)
對(duì)于植物蛋白飲料即使采用好的加工機(jī)械和加工工藝,也很難達(dá)到飲料的質(zhì)量要求。要解決這一問題,目前大家都知道需要添加乳化穩(wěn)定劑,但怎樣正確選擇與使用乳化穩(wěn)定劑并不是一件十分簡(jiǎn)單的事。
乳化穩(wěn)定劑一般由乳化劑、增稠劑、鹽類以及其它一些助劑構(gòu)成。乳化劑是植物蛋白飲料中重要的異類食品添加劑,它不但具有典型的表面活性作用,而且還能與食品中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類等發(fā)生特殊的相互作用。乳化劑的分子內(nèi)具有親水基和親油基,由于它們的兩親特征,這類物質(zhì)強(qiáng)烈地吸附在油水界面上,使界面張力明顯降低,從而防止脂肪上浮。在植物蛋白飲料中常用的乳化劑有分子蒸餾單甘酯、親水性單甘酯、三聚甘油酯、蔗糖酯等。針對(duì)這幾種乳化劑,其選擇與合理搭配有兩個(gè)原則:①所選乳化劑的值與體系(產(chǎn)品)hlb值相近;②不同hlb值的乳化劑互相搭配使用,效果較好。下面以單一乳化劑對(duì)花生奶的作用為例,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(以5%花生為例):
乳化劑名稱
hlb值
添加量(‰)
吸光度
常溫放置兩月脂肪上浮
蔗糖酯
15
1.5
0.703
﹢﹢
親水性單甘酯
9.0
1.5
0.742
﹢
三聚甘油酯
7.2
1.5
0.731
﹢﹢
分子蒸餾單甘酯
7.2(3.8)
1.5
0.725
﹢﹢
sp-60
4.7
1.5
0.682
﹢﹢﹢
空白
×
×
×
蛋白變性
備注:吸光度測(cè)定—花生奶飲料經(jīng)過3000r/min、15min離心后,取中部液體。單甘酯的hlb值為3.8,是一種油包水型乳化劑,但它在分散相中卻起到水包油型乳化劑的作用,單甘酯以水合物形式存在于分散相中。此時(shí),單甘酯的連位羥基上加成2~50ml水時(shí),單甘酯的親水部分以水合物形式擴(kuò)大。在這種狀態(tài)下具有一種較高的虛假hlb值,約為7.2。
﹢越多,表示脂析量越大;
×表示牛奶變性,無法測(cè)量吸光度。
從表一數(shù)據(jù)可以看出,成品離心后吸光度越大的乳化劑,其成品放置的脂肪上浮量越少,說明該乳化劑的hlb值與體系的hlb值接近,應(yīng)該作為考慮。
對(duì)于hlb值較高和較低的乳化劑,如果單獨(dú)使用,都有其自身不足的地方。hlb值高的乳化劑能強(qiáng)烈地吸附于油水界面,頂替原來的保護(hù)層。而新界面膜由于對(duì)脂肪的親和性較低,它的強(qiáng)度大大降低,保護(hù)作用減弱,親水性乳化劑形成的界面膜在熱能、機(jī)械外力、離心力等外力作用下容易脫離脂肪球表面。由于出現(xiàn)自由位置而使表面張力提高,從而造成脂肪粒子附聚,引起脂肪上浮。而hlb值低的乳化劑對(duì)脂肪有較強(qiáng)的結(jié)合力,在外力作用下,乳化劑不容易脫離脂肪球表面,脂肪粒子保持其表面結(jié)構(gòu),不促進(jìn)脂肪粒的附聚作用。所以我們必須通過不同hlb值的乳化劑互相搭配,這樣才能大限度地減少脂肪上浮。
實(shí)驗(yàn)證明,在植物蛋白飲料中,選用分子蒸餾單甘酯、親水性單甘酯、蔗糖酯,其比例為3:3:1,總用量為0.1~0.2%,在該體系中的效果好。
增稠劑的主要成分是多糖類或蛋白質(zhì)的大分子物質(zhì),根據(jù)斯托克斯定律,沉降速度與溶液的粘度成反比,可見增稠劑的增稠作用,是蛋白飲料保持穩(wěn)定的重要因素。并且由于粘度增加,使飲料組織安定化,限制金屬離子的活動(dòng)。此外,一些增稠劑通過其所帶的電荷可以與蛋白質(zhì)作用,從而起到保護(hù)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定作用。在植物蛋白飲料中常用的增稠劑有瓜爾豆膠、黃原膠、魔芋膠、羥甲基纖維素鈉等,并且通過增稠劑的協(xié)同作用,可以發(fā)揮單一食品膠的互補(bǔ)作用,使其在少的用量達(dá)到好的使用效果。大量的實(shí)驗(yàn)證明,通過瓜爾豆膠、魔芋膠、黃原膠的協(xié)同作用,總用量在0.05~0.1%,可以對(duì)植物蛋白飲料的穩(wěn)定性起到很好的作用。
目前,許多廠家選用復(fù)配乳化穩(wěn)定劑,有以下優(yōu)點(diǎn):①充分發(fā)揮每種單體乳化劑和親水膠體的有效使用;②使乳化劑之間、增稠劑之間及乳化劑與增稠劑之間的協(xié)同效應(yīng)充分發(fā)揮;③提高生產(chǎn)的性和良好的經(jīng)濟(jì)性。
總之,植物蛋白飲料的質(zhì)量影響因素很多,有物理原因、化學(xué)原因、微生物原因,這些原因包括原輔料的影響、設(shè)備的影響、生產(chǎn)工藝的影響、管理方面的影響等。這些因素都不是孤立存在的,而是互相之間是緊密的。所以生產(chǎn)植物蛋白飲料時(shí),首先通過*的加工工藝、加工機(jī)械、選用適當(dāng)?shù)膹?fù)配乳化穩(wěn)定劑,才能生產(chǎn)出不但口感好,而且穩(wěn)定性好的產(chǎn)品。