红花籽粕酶解液蛋白饮料产品开发

龚乃超1,吕凯波1,*

(武汉工商学院环境与生物工程学院,湖北 武汉 430065)

摘 要:以压榨提油后的红花籽粕为原料,经过酶法水解调配后开发饮料。通过单因素试验,进行调配,其结果表明:当酶解液与水的比例为4 ∶6(体积比),白砂糖的添加量为7%,柠檬酸的添加量为0.04%,卡拉胶添加量为0.04%,羧甲基纤维素钠(sodium salt of caboxy methyl cellulose,CMC-Na)添加量为0.1%,果胶的添加量为0.03%时,感官和稳定性最佳,饮料中可溶性固形物为8.125%,糖含量为7.436%,氨基酸含量为0.004 3%,蛋白质含量为5.68%。

关键词:红花籽粕;酶解液;蛋白饮料;饮料开发;添加剂

红花籽粕是红花籽经过压榨提油后的副产物,目前红花籽粕的主要用途一般作为廉价的肥料和饲料[1]。红花籽粕无毒、无异味,且含有18 种人体所需的氨基酸,粗蛋白质含量大约为20%~60%,红花籽中黄酮类、木脂素、糖苷、多酚以及苯丙烯酞-5-羟色胺等多种微量成分含量较高[2]。红花籽粕水解液,拥有降低胆固醇、血压以及血糖水平,抗动脉粥样硬化等功效。因此具有很高的商业开发价值,和较大的市场潜力[3-4]

选择合适的酶解工艺将红花籽粕水解,对红花籽粕酶解液添加常用的饮料添加剂,经调配后提高酶解液的感官和稳定性,开发一种以红花籽粕为原料的蛋白质饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红花籽粕粉末(压榨法提油后得到的红花籽粕,干燥粉碎后,过 40 目筛);中性蛋白酶(10 万 U/g)、木瓜蛋白酶(10 万 U/g)、碱性蛋白酶(10 万 U/g):和氏璧生物科技有限公司;柠檬酸、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、果胶:河南万邦实业有限公司,均为市售食品添加剂。

1.2 仪器与设备

HH-2 恒温水浴锅:金坛市宏华仪器厂;TG16-WS高速离心机:湘麓离心机仪器有限公司;722E 型可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司;RRH-A400 型高速多功能粉碎机:上海缘沃工贸有限公司;KQ-100E型超声波清洗机:昆山市超声仪器有限公司;JM-A2002型电子天平:诸暨市超泽衡器设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红花籽粕酶解液的制备

取2.5 g 红花籽粕,加入50 mL pH6.5 磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffer saline,PBS) 和 0.15 g 木瓜蛋白酶,在 55 ℃超声处理 20 min 后,酶解 2 h[5]。水解后,将酶解液在100 ℃水浴中加热10 min,再以4 000 r/min离心10 min 收集其上清液,即为红花籽粕酶解液。

1.3.2 酶解液蛋白饮料配方单因素试验

对酶解液添加水、白砂糖和柠檬酸调节饮料的味道和感官,设计配方为料水比4 ∶6(体积比)、白砂糖7 %和柠檬酸 0.04%。分别以料水比(2 ∶8、3 ∶7、4 ∶6、5 ∶5、6 ∶4,体积比)、白砂糖添加量(5%、6%、7%、8%、9%、10%)和柠檬酸添加量(0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)为变量进行单因素试验,考察各添加剂对酶解液饮料感官的影响,确定最佳配方并评价其感官。

根据产品的色泽、气味、形态、口感等方面的特性,设计感官评价标准,具体见表1。对产品进行评分,每次参与评分的人员为10 名,其中男女各半,满分为100 分,取平均值作为最终结果。

表1 感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation criterion

指标 标准 分值色泽(20) 光泽度好,颜色金黄 16~20光泽度较均一 11~15颜色暗淡,无光泽 5~10气味(25) 柠檬清香,自然,协调 19~25香味较淡,有少许异味 13~18有明显异味 5~12形态(25) 透明,均匀,无杂质 17~25有少许沉淀,上下分层 9~16产生大量絮状物或沉淀 0~8口感(30) 入口细腻,酸甜可口 24~30口感一般,酸甜适中 16~23酸涩,并有沙粒感 5~15

1.3.3 酶解液蛋白饮料稳定性单因素试验

在饮料中添加卡拉胶、CMC-Na 和果胶来改善饮料的稳定性和感官,设计稳定剂配方为卡拉胶0.04%、CMC-Na 0.1%和果胶0.03%,以离心沉淀率为指标评价饮料的稳定性,离心沉淀率越低饮料性状越稳定。分别以卡拉胶添加量(0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%)、CMC-Na 添加量(0.04%、0.08%、0.1%、0.12%、0.16%、0.2%)、果胶添加量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)为变量进行单因素试验,考察各稳定剂对酶解液饮料稳定性的影响,确定最佳稳定剂配方并评价其稳定性。

离心沉淀率:将样品用混匀后,取10 mL 样液,4 000 r/min 离心15 min,弃掉上清液,准确称量沉淀物质量,每个样品进行3 次平行试验[6]

1.3.4 饮料成分的测定

可溶性固形物:采用折光计法进行测量[7];总糖:采用蒽酮比色法进行测量[8];游离氨基酸:采用茚三酮比色法[9];蛋白质:采用folin-酚法进行测量[10]

2 结果与讨论

2.1 酶解液蛋白饮料配方单因素试验

2.1.1 酶解液料水比对感官的影响

按1.3.2 的方法进行试验,得到酶解液料水比对感官的影响结果,如图1所示。

图1 酶解液料水比对感官的影响
Fig.1 The Influence of the ratio of enzymatic hydrolysate to water on sensory evaluation

料水比较低时,口味偏淡,继续增大酶解液比重,酶解液的苦涩味越来越浓,影响到溶液的口感。料水比为 3 ∶7(体积比)和 4 ∶6(体积比)口感相近,4 ∶6(体积比)的酶解液营养价值更高,因此选用料水比为4 ∶6(体积比)为宜。

2.1.2 白砂糖添加量对饮料感官的影响

按1.3.2 的方法进行试验,得到白砂糖添加量对感官的影响结果,如图2所示。

白砂糖添加量较低时,饮料甜味太淡,且掩盖不住酶解液自身的苦涩,难以入口,添加量较高时,口感过甜,白砂糖添加量7%为宜,略带回甘。

图2 白砂糖添加量对感官的影响
Fig.2 The influence of white granulated sugar addition amount on sensory evaluation

2.1.3 柠檬酸添加量对感官的影响

按1.3.2 的方法进行试验,得到柠檬酸添加量对感官的影响结果,如图3所示。

图3 柠檬酸添加量对感官的影响
Fig.3 The influence of citric acid addition amount on sensory evaluation

添加柠檬酸,口味酸甜,口感越来越好,能更好的压住酶解液的苦涩味,柠檬酸含量过高时,口味过酸,难以入口,故最佳柠檬酸添加量为0.04%。

确定最佳饮料配方为料水比4 ∶6(体积比),白砂糖7%,柠檬酸0.04%,其感官评价平均值为87.3±0.34,饮料颜色鹅黄,具有光泽,有少许柠檬清香,溶液透明均匀,口味酸甜,老少咸宜。

2.2 酶解液饮料稳定性单因素试验

2.2.1 卡拉胶添加量对饮料稳定性的影响

按1.3.3 的方法进行试验,得到卡拉胶添加量对离心沉淀率的影响结果,如图4所示。

图4 卡拉胶添加量对稳定性的研究
Fig.4 The influence of carrageenan addition amount on stability

离心沉淀率随卡拉胶添加量的增加而减少,当为0.04%时,离心沉淀率最低,稳定性最好,当添加量超过0.04%时,沉淀率立即上升,超过0.08%之后,离心沉淀率又显下降趋势,故卡拉胶最佳添加量为0.04%。

2.2.2 CMC-Na 添加量对饮料稳定性的影响

按1.3.3 的方法进行试验,得到CMC-Na 添加量对离心沉淀率的影响结果,如图5所示。

图5 CMC-Na 添加量对稳定性的研究
Fig.5 The influence of CMC-Na addition amount on stability

随着CMC-Na 添加量的增加,离心沉淀率随之下降,当添加量超过0.1%时,离心沉淀率显著上升,可能是溶液中产生了絮凝现象,故CMC-Na 添加量0.1%为宜。

2.2.3 果胶添加量对饮料稳定性的影响

按1.3.3 的方法进行试验,得到果胶添加量对离心沉淀率的影响结果,如图6所示。

图6 果胶添加量对稳定性的研究
Fig.6 The influence of pectin addition amount on stability

随着果胶的加入,离心沉淀率随之下降,稳定性增加,当添加量为0.03%时,稳定性最好,继续添加果胶,离心沉淀率显著上升,即稳定性下降,故最佳用量为0.03%。

饮料稳定剂最佳配比为卡拉胶0.04%,CMC-Na为0.1%,果胶0.03%,其离心沉淀率平均值为(0.31±0.024)%,饮料稳定性良好,性状稳定。

2.3 红花籽粕酶解液蛋白饮料组成成分分析

按照1.3.4 方法对最佳配方的酶解液饮料组成成分进行测定,结果如表2所示。

表2 酶解液饮料组成成分分析
Table 2 Component analysis of enzymatic hydrolysate beverage

酶解液饮料 含量/%可溶性固形物 8.125±0.712总糖 7.436±0.056游离氨基酸 0.004 3±0.005蛋白质 5.68±0.016

2.4 红花籽粕酶解液蛋白饮料原料成本

按配方和原材料市场价估算饮料原料成本,见表3。

表3 酶解液饮料原料成本
Table 3 Raw material cost of enzymatic hydrolysate beverage

1L 酶解液饮料原料成本/元红花籽粕 3.00 25.00 0.075白砂糖 10.00 70.00 0.700柠檬酸 14.90 0.40 0.006卡拉胶 30.00 0.40 0.012羧甲基纤维素钠 20.00 1.00 0.020果胶 67.00 0.30 0.020合计 0.941原料名称 市售价格/(元/kg)1L 酶解液饮料所需原料/g

一瓶容量500 mL 的红花籽粕酶解液蛋白饮料原料成本为0.47 元,成本低廉。

3 结论

通过研究确定红花籽粕酶解液蛋白饮料的最佳成分配方为料液比4 ∶6,白砂糖7%,柠檬酸0.04%,卡拉胶0.04%,CMC-Na 0.1%,果胶0.03%。此配方饮料感官好,口感佳,味道酸甜,稳定性好。

饮料中可溶性固形物为8.125%,糖含量为7.436%,氨基酸含量为0.004 3%,蛋白质含量为5.68%,营养价值高。

酶解液饮料原料成本约为941 元/t,若以8 000 t饮料生产线进行生产,人工成本约200 元/t,生产成本约 500 元/t,管理运输费用约 500 元/t,饮料总成本约为2 141 元/t,以市售500 mL 容量计算,瓶装饮料总成本约为 1.070 5 元/瓶,市场零售价定为 4 元~6 元,利润丰厚,市场潜力巨大。

参考文献:

[1]沈飞,夏明.红花籽粕的综合利用[J].今日科苑,2010(16):171

[2]孙立.红花籽粕抗氧化肽的制备及抗氧化活性研究[D].石河子:石河子大学,2014

[3]李保山.红花籽粕蛋白的分离提取及其功能特性的研究[D].石河子:石河子大学,2014

[4]赵钢,王安虎.红花的资源及药用价值[J].中国野生植物资源,2004,23(3):24-25

[5]吕凯波,王晶,李香香.超声波辅助提取红花籽油的工艺研究[J].食品研究与开发,2015,36(20):44-46,73

[6]王文杰.酶法核桃蛋白饮料的工艺研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2016

[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.食品安全国家标准食品中可溶性固形物的测定:GB/T 12143-2008[S].北京:中国标准出版社,2008

[8]文赤夫,董爱文,李国章,等.蒽酮比色法测定紫花地丁中总糖及还原糖含量[J].现代食品科技,2005,21(3):122-123,130

[9]赵新淮,冯志彪.蛋白质水解物水解度的测定[J].食品科学,1994,15(11):65-67

[10]郭凤仙.热处理对大豆分离蛋白结构及功能特性的影响[D].无锡:江南大学,2009

Properties and Product Development of Safflower Seed Mealenzymatic Hydrolysate

GONG Nai-chao1,LÜ Kai-bo1,*
(College of Environmental and Biological Engineering,Wuhan Technology and Business University,Wuhan 430065,Hubei,China)

Abstract:The safflower seed oil extracted from pressed oil was used as raw material to develop the beverage after enzymatic hydrolysis.The results showed that when the ratio of enzymatic hydrolysate and water was 4 ∶6(volume ratio),the addition amount of white granulated sugar was 7%,the addition amount of citric acid was 0.04%,the addition amount of carragee nan was 0.04%,the addition amount of CMC-Na was 0.1%,and the addition amount of pectin was 0.03 %,the sensory evaluation and stability of beverage were the best,and the soluble solids content in the beverage were 8.125 %,the sugar content was 7.436 %,the amino acid content was 0.004 3%,and the protein content was 5.68%.

Key words:safflower seed meal;enzymatic hydrolysate;protein beverage;beverage development;additive

DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2019.12.020

基金项目:湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2018306)

作者简介:龚乃超(1984—),男(汉),讲师,硕士,研究方向:生物分析。

*通信作者:吕凯波(1982—),女(汉),副教授,硕士,研究方向:食品加工及贮藏。

引文格式:

龚乃超,吕凯波.红花籽粕酶解液蛋白饮料产品开发[J].食品研究与开发,2019,40(12):122-125

GONG Naichao,LÜ Kaibo.Properties and Product Development of Safflower Seed Mealenzymatic Hydrolysate[J].Food Research and Development,2019,40(12):122-125

收稿日期:2018-08-07