牟彥
(康師傅飲品控股有限公司研發中心,天津 300457)
在日本飲料市場中,CALPIS 公司是一家有著百年歷史的飲料公司,其主力產品CALIPS 具有美味、健康、放心、經濟性等魅力,作為國民飲料已經跨越了年齡界限一直受到大眾的喜愛。在這些類清爽型乳酸味飲料開發中,蛋白質遇酸沉淀是生產中遇到的最大問題,需選擇合適的生產工藝及適合的穩定劑。
在工業化生產時產品制程的設定對產品的穩定性將是非常重要的。本文主要研究在選定合適的穩定劑保護蛋白質時,加酸的方式及產品制程對產品穩定性的影響。
可溶性大豆多糖是一種可作蛋白穩定劑的純天然膳食纖維,由大豆豆渣經過酶解提取、分離、精制、殺菌、干燥等工藝制成[1]??扇苄源蠖苟嗵菍儆谒嵝远嗵荹2],具有類果膠結構的陰離子多糖,在pH3~7 之間基本保持不變,具有穩定酸性飲料中蛋白質的作用,被廣泛用于清爽型乳酸味飲料中。
原料:日本不二制油公司的大豆多糖S-CA-200、果膠、乳酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、新西蘭恒天然公司的脫脂奶粉(中溫)。
儀器:靜音式數字顯示均質機,型號Slient Crushevm:德國Heidelph 公司;粒度分析儀(2000MU):美國MALVERN 公司。
1.2.1 制程A
將未冷卻的乳與穩定劑混合液加入稀酸液中,不進行均質,加熱充填。
1)準確稱取大豆多糖、果膠與蔗糖預混,加入80℃~85 ℃熱水300 mL,開均質機10 min,完全溶解。
2)準確稱取所需脫脂奶粉剩余砂糖,加入60 ℃~70 ℃溫水300 mL,開均質機5 min,完全溶解后加入到步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入2 L 常溫水溶解。
4)將步驟2 制得溶液緩慢加入步驟3 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,加熱充填。
1.2.2 制程B
未冷卻的低濃度乳、穩定劑混合液中加入高濃度酸液,不進行均質,加熱充填。
1)準確稱取大豆多糖與果膠與蔗糖預混,加入80 ℃~85 ℃熱水1 L,開均質機10 min,完全溶解。
2)準確稱取所需脫脂奶粉,加入60 ℃~70 ℃溫水1 L,開均質機5 min,完全溶解后加入到步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入100 mL常溫水溶解。
4)將步驟3 制得溶液緩慢加入步驟2 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,加熱充填。
1.2.3 制程C
冷卻的高濃度乳與穩定劑混合液加入低濃度酸液中,不均質加熱充填
1)準確稱取所需脫脂奶粉,加入60 ℃~70 ℃溫水300 mL,開均質機10 min,冷卻至30 ℃以下。
2)準確稱取大豆多糖、果膠與蔗糖預混,加入80 ℃~85℃熱水300 mL,開均質機10 min,完全溶解后加入步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合,將混合液冷卻至30 ℃以下。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入2000mL常溫水溶解,冷卻至30 ℃以下。
4)將步驟2 制得溶液緩慢加入步驟3 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,加熱充填。
1.2.4 制程D
冷卻的高濃度乳液加入低濃度酸液中,經均質后加熱充填。
1)準確稱取所需脫脂奶粉,加入60 ℃~70 ℃溫水300 mL,開均質機10 min,冷卻至30 ℃以下。
2)準確稱取大豆多糖、果膠與蔗糖預混,加入80 ℃~85 ℃熱水300 mL,開均質機10 min,完全溶解后加入步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合,將混合液冷卻至30 ℃以下。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入2 L 常溫水溶解,冷卻至30 ℃以下。
4)將步驟2 制得溶液緩慢加入步驟3 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,預熱至75 ℃。
6)將步驟5 得到的溶液進行均質,均質壓力150 kg/cm2。
7)加熱充填。
1.2.5 制程E
冷卻的低濃度乳與穩定劑混合液中加入高濃度酸液,不均質加熱充填。
1)準確稱取大豆多糖、果膠與蔗糖預混,加入80℃~85 ℃熱水1 L,開均質機10 min,使其完全溶解。
2)準確稱取所需脫脂奶粉,加入60 ℃~70 ℃溫水1 L,開均質機5 min,完全溶解后加入步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合,冷卻至30 ℃以下。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入100 mL常溫水溶解,冷卻至30 ℃以下。
4)將步驟3 制得溶液緩慢加入步驟2 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,加熱充填。
1.2.6 制程F
冷卻的低濃度乳與穩定劑混合液中加入高濃度酸液,經均質過加熱充填。
1)準確稱取大豆多糖、果膠與蔗糖預混,加入80 ℃~85 ℃熱水1 L,開均質機10 min,完全溶解。
2)準確稱取所需脫脂奶粉,加入60 ℃~70 ℃溫水1 L,開均質機5 min,完全溶解后加入步驟1 制取的溶液中,攪拌10 min 使其充分混合,冷卻至30 ℃以下。
3)稱取所需乳酸、檸檬酸及檸檬酸鈉,加入100 mL常溫水溶解,冷卻至30 ℃以下。
4)將步驟3 制得溶液緩慢加入步驟2 制得溶液中(加入時開啟均質機)。
5)定溶至3 kg,預熱至75 ℃。
6)將步驟5 得到的溶液進行均質,均質壓力150 kg/cm2。
7)加熱充填。
將樣品放入粒度分析儀MALVERN 2000 進行粒度分析。
取制備好的飲料,搖勻后取10.00 g 于5 400 r/min下離心12 min,去除上清液并計算沉淀率。沉淀率=(離心后沉淀和管的總質量-空管質量)/(樣品和管的總質量空管的質量)×100%。
取制備好的飲料,在4℃條件下冷藏24 h 后測定感官指標。
溫度對產品穩定性的影響見圖1。
圖1 溫度對產品穩定性的影響Fig.1 Effect of temperature on the stability of the product
以上A-F 等6 個制程制作的成品,從外觀看,A與B 樣品沉淀最多,從粒度分析結果看,樣品A 的大粒徑分子分布不均,出現多個峰值,樣品B 的粒徑主要集中在1~100 μm 之間,此兩個樣品的平均粒徑分別為56.074 μm 和26.492 μm。分析原因為高溫混合酸、乳液造成蛋白質變性沉淀,因此A 與B 制程不適合用于產品制作。C-F 4 個樣品均為低于30 ℃條件下進行乳與酸的混合。放置一周后,D、F 樣品沉淀明顯少于C、E 樣品??梢娋|對產品沉淀改善很重要。由此的實驗結果可以看出,對于酸性乳味飲料,加酸時的溫度對其產品穩定性有很大影響,根據產品外觀觀察,溫度越高產品穩定性越差,在加酸時溫度應控制在30 ℃以下。
產品37 ℃保溫1 個月后,從圖2 結果看,制程F的平均粒徑最小,F 樣品的粒子主要集中在0.03 μm~0.3 μm 之間,制程D 的平均粒度略大于F,D 樣品的粒子主要集中在0.04 μm~0.4 μm 之間。通過對產品的外觀觀察與粒度分析結果比較,結果一致性較高。
圖2 加酸方式與均質對產品穩定性的影響Fig.2 Effect of adding acid and homogenization on stability of product
以上4 個制程,以D、F 制程產品狀態穩定,沉淀量較少,在工廠試車此兩種制程,得到的產品進行沉淀率測試,制程D 的工廠樣品沉淀率1.0%,制程F 的工廠樣品沉淀率0.8%,在樣品進行常溫、光照、冷藏、37 ℃保溫四周期間內,制程D 工廠樣品的沉淀率在1.0%以上,制程F 工廠樣品的沉淀率在0.6%~0.8%之間,明顯好于D 樣品,且制程D 因需要將乳與乳化劑混合液緩慢加入酸液中,所以生產周期長,生產能效降低,而制程F 為在開啟攪拌的情況下快速將酸液加入乳與乳化劑混合液中,可減少產品調配時間,保證生產的連續性。綜合考慮采用制程F 既可以保證產品穩定性又節約生產時間。
由2.2 結論可知,均質過程對產品的穩定性有關鍵作用,因D 樣品在制作完成后的粒度分析表現良好,所以選用制程D 進行均質壓力測試,分別選用150、200、250 kg/cm2均質壓力,見圖3。
圖3 不同均質壓力對產品穩定性的影響Fig.3 Effects of different homogenization pressure on the stability of the product
由以上粒度分析得知,均質壓力為150 kg/cm2與200 kg/cm2的圖形一致,而壓力升為250 kg/cm2時波峰向右移動,平均粒度反而加大,因此設定最低均質壓力為(180±20)kg/cm2。
作為一款清爽型低蛋白乳酸味飲料,其開發重點為選擇合適的乳化穩定劑及適宜的制程條件,并能符合工業生產需要。
綜合上述研究結果,此類產品可采用在快速攪拌條件下,將高濃度酸液快速加入低濃度乳與穩定劑混合液中,調配液經(180±20)kg/cm2壓力均質的加工工藝。
[1]李莊.大豆水溶性多糖的提取應用研究[D].上海:華東師范大學,2005
[2]司華靜,齊軍茹,楊曉泉,等.酸性條件下提取大豆多糖的流變特性[J].中國油脂,2008,33(1):50-52