火麻仁饮料的制备及其稳定性研究进展

吴三同,张霞,白春艳,孟达,车彦云,赵毅*

(云南中医药大学云南省高校药食同源养生产品工程研究中心,云南 昆明 650500)

摘 要:火麻仁为药食同源品种,含有丰富的火麻油、火麻蛋白质以及微量大麻酚类成分,具有重要的营养价值,以及抗衰老和增强免疫等生理活性。该综述对近年来火麻仁汤、火麻仁酒、火麻仁蛋白饮料、火麻仁单一饮料及火麻仁复合饮料的制备及稳定性研究进行概述,以期为火麻仁饮料的开发和综合利用提供有益参考。

关键词:火麻仁;营养价值;生理活性;制备;稳定性研究

火麻仁属于桑科植物大麻(Cannabis sativa L.)的干燥成熟种子,别名大麻仁,线麻子等。火麻仁用药始于《神农本草经》[1]。火麻仁味甘,性平,归脾、胃、大肠经,能益脾补虚,养阴润燥,润肠通便[2-3]。原国家卫计委办公厅在2014年发布的《按照传统既是食品又是中药材物质目录》中,将火麻仁列为药食同源品种,允许用于保健食品。

研究表明,火麻仁中含有丰富的火麻仁油、火麻仁蛋白和微量的大麻酚类成分。火麻仁油中不饱和脂肪酸含量较高,大约占油脂的90%以上,含有两种必需脂肪酸(亚油酸和α-亚麻酸)[4],且不饱和脂肪酸中ω-6型与ω-3型比值接近3∶1,与人体正常代谢所需的不饱和脂肪酸比例一致,对人体健康最佳。火麻仁蛋白含量约为20%~33%,且蛋白中60%~70%为麻仁清蛋白和麻仁球蛋白,这些蛋白被称为“优质完全蛋白”,具有调节血糖、血脂和血小板的功能,能够促进脑组织发育。不仅如此,火麻仁中氨基酸含量也很丰富,包含8种人体必需氨基酸,也含有大量的对人体有益的谷氨酸和精氨酸[5],能够满足8个月以下婴儿特定生长发育阶段对精氨酸的大量需求。火麻仁中大麻酚类成分含量较低,主要有四氢大麻酚(tetrahydrocannabinol,THC)、大麻二酚(cannabidiol,CBD)和大麻酚(cannabinol,CBN)3种。其中大麻二酚是非成瘾性成分,具有治疗阿尔茨海默病、多发性硬化症癫痫、口服黏膜炎、糖尿病、阻断乳腺癌转移、抗痉挛和抗失眠等一系列生理活性功能。四氢大麻酚过量服用会产生致幻作用,因此现今超过50多个国家只允许种植四氢大麻酚含量低于0.3%的大麻品种,后称工业大麻[6]。综上所述,火麻仁具有很高的营养价值和药用价值,是一种极具有开发潜力的药食同源资源。近年来,随着火麻仁价值不断受到关注,火麻仁系列产品也逐渐受到人们热捧,其中以火麻仁饮料最为人们喜爱。因此,本综述就近年来火麻仁饮料制备工艺及其稳定性研究进行整理分析总结,以期为火麻仁饮料的研发提供一定参考。

1 火麻仁饮料的制备

1.1 火麻仁汤

火麻仁在巴马乡民间有着悠久的食用历史。研究发现,巴马乡之所以称为“长寿之乡”,与当地居民食用火麻仁有着紧密地联系。虽然有关火麻仁的产品被陆续报道,但是当地居民仍以食用火麻仁汤为主。火麻仁汤的制备工艺中,多用蒸煮法,即将研磨的物料在水中碎解的方法。采用此法的优点在于细度均匀,能量消耗低。

覃世辉等[7]在研究了巴马群众对火麻仁汤制备的基础上,根据模拟民间食用火麻仁汤的煮制方法,通过单因素试验并结合正交试验优化了民间火麻仁汤煮制的最佳工艺。即将火麻仁与水按料液比1∶3(g/mL)混合,加入食用盐1 g,熬制20 min,制成火麻仁汤。研究结果表明,此法制得的火麻仁汤含有火麻仁油,易被人体吸收,对于人体长寿有重要意义。其中料液比1∶3(g/mL),既可减少溶剂挥发和能量损耗,又可以达到提取效果。当熬制时间为20 min时,测得其火麻仁油提取量最多,只有少量的杂质溶出。

火麻仁汤的制备方法,工艺精炼,具有设备简单、操作方便、利于人体吸收的特点。但该工艺只注重于火麻仁油的利用,忽略了在煮制过程中,由于温度过高,导致火麻仁中的蛋白质变性及其它热不稳定成分的破坏。

1.2 火麻仁酒

火麻仁酒以酿酒工艺为基础,以米酒为酒基,配以火麻仁共同发酵,得到一种具有独特风格的火麻仁饮料。采用此法的优点在于,同时具有火麻仁甘味与米酒的甜味,且色泽鲜亮,味道醇厚。

赵翾等[8]探讨了影响火麻仁酒风味和色泽的原因,以火麻仁的粉碎度、料液比及在酒中的浸泡时间为影响因素,先选用优质大米酿制了米酒,然后通过响应曲面分析法,确定了火麻仁酒酿造的最佳工艺条件。即首先将火麻仁粉碎,再将其炒香,放入米酒中,火麻仁与酒的比例为1∶3(g/mL),在温度为23℃的环境下,浸泡5 d,最后可制得火麻仁酒。研究结果表明,此法制成的火麻仁酒,可以将火麻仁中的有效成分大部分溶出,具有火麻仁风味。

火麻仁酒的制备工艺,在保证火麻仁成分大部分溶出的同时,能使之与米酒味道融合,独具特色。但该产品面向的人群有限,对于儿童、高龄老人及对酒精过敏者不能饮用。且在火麻仁酒浸泡阶段,耗时较长。

1.3 火麻仁蛋白饮料

火麻仁蛋白饮料,主要以火麻仁为原料,经过一系列的制备加工,制成的饮料中蛋白质含量不低于0.5%。采用此法的优点在于,火麻仁中的营养蛋白可以被人体充分地吸收利用。

陈聪颖等[9]在对火麻仁蛋白饮料的制备工艺研究中,以蛋白质含量为控制指标,得到了提高火麻仁蛋白得率的最佳工艺。选取新鲜的火麻仁,先在温度为70℃的条件下烘烤10 min,然后在30℃的纯净水中浸泡 1.5 h,最后料液比为 1∶12(g/mL),调节酸碱度(pH值)为7.5,在70℃的温度下打浆6 min得到火麻仁原浆,测得其蛋白质含量高达2.66%。研究结果表明,合适的料液比,有利于蛋白质的溶出且不会被过度稀释。恰当的酸碱比例,既利于蛋白质的溶出,又不会引发部分氨基酸发生缩合反应[10],导致其口感变差。

李乐等[11]在对火麻仁蛋白进行研究后,以理化指标和微生物指标为质量控制标准,同样得到了火麻仁蛋白饮料。选用脱脂火麻仁,在料液比为1∶3(g/mL)的条件下,加入0.5%的碳酸氢钠[12],浸泡1 h。分3次磨浆,二次过滤(先用纱布粗率,再用200目筛网精滤),加入30%的脱脂奶粉、10%的蔗糖、2%的柠檬酸、0.13%的复合稳定剂(黄原胶与海藻酸钠质量比为1∶2),调配至适宜的浓度。在60℃的温度和25 MPa的压力下均质两次,采用巴氏灭菌,在温度为80℃的条件下,灭菌20 min。最后,冷却至室温(25℃)灌装,测得其蛋白质含量符合植物蛋白饮料标准。研究结果表明,脱脂火麻仁和脱脂奶粉的选择,解决了最终产品发生油脂分层现象的问题。同时它们合适的配料比,既能突出两者各自独特的风味,又能在外观上达到光泽度高的纯白特点。碳酸氢钠和柠檬酸的加入,通过改变酸碱度使蛋白质溶出。

相比于国内,国外火麻仁蛋白饮料成熟许多。有火麻能量饮、原味火麻乳、火麻冰镇茶饮料[13]等。

火麻仁蛋白饮料的制备方法,注重于蛋白质的溶出,均可以通过控制酸碱度达到提高蛋白质溶出的目的,火麻仁蛋白质消化性能优,是一种优质的蛋白[10,14]。但是,只注重于蛋白质的火麻仁饮料,会忽略火麻仁其它营养成分。以上的制备工艺,不论是把火麻仁经过烘烤还是使用脱脂火麻仁,目的均是为了除去火麻仁油脂,从而防止成品中油脂相与水相分层。可是火麻仁油脂中含有大量的不饱和脂肪酸,其比例符合国际卫生组织推荐的油脂[15]比例,以上的制备方法便造成了营养浪费。

1.4 单一火麻仁饮料

单一火麻仁饮料的原料只有火麻仁,辅料只有白砂糖,配以相应的稳定剂,在合适的加工条件下,可以制备出以火麻仁为主的特色饮料。采用此法的优点在于,突出火麻仁自身特色,无其它原料干扰,味道极佳。

杨春城等[16]对火麻仁各方面进行研究后,选取新鲜火麻仁,先用热水烫2 min~3 min,打浆时料液比为1∶20(g/mL),加入 4%的白砂糖及调配好的稳定剂(黄原胶0.1%、羧甲基纤维素钠0.2%、单甘酯0.06%、蔗糖脂肪酸酯0.2%)。然后用胶体磨细化至粒度50μm以下,过滤,采用二次均质,压力依次为25 MPa和30 MPa,温度80℃。最后采用高温灭菌,温度121℃,时间15min,冷却至40℃下灌装。研究结果表明,热烫可以粗略杀死附着于火麻仁表面的细菌。合适的火麻仁用量,在保持火麻仁口感的同时,不会因为过量而感到油腻。稳定剂的适当调配,可以减少油脂上浮及沉淀现象。

单一火麻仁饮料的制备方法,可以完全保留火麻仁独特风味,辅之以稳定剂,使其能够保持混合均匀的状态,延长其货架期。但是,由于在制备中过于细化其粒度,虽然增加了火麻仁成分的溶出,但是也加快了火麻仁分子间的运动[17],增加了不稳定因素。同时,灭菌温度虽然适宜,但是灭菌时间过长,会使火麻仁中的蛋白质变性,包括可逆性蛋白质在长时间高温下也会不可逆[18]

1.5 复合火麻仁饮料

复合火麻仁饮料在单一火麻仁饮料研究的基础上,以火麻仁为主原料,其它具有营养价值的食品作为辅原料,创造性地将其结合,研制出同时具有多种营养价值的液体饮料。采用此法的优点在于,饮料的营养价值更加丰富,口味多元化,能够满足不同人群的需要,市场前景广阔[19]

蒲海燕[20]在火麻仁和酸奶的营养价值研究背景下,研制出了具有火麻仁和酸乳双重营养价值的饮料。将火麻仁经过挑选、洗涤后,在料液比为1∶10(g/mL)的条件下,加入8%的绵白糖,先用搅拌机搅打5 min制成粗浆,再用胶体磨磨浆2次制成火麻仁原浆。然后在温度为60℃,压力为20 MPa的均质条件下,均质2次。最后在温度70℃下灭菌40 min。同时加入经过均质、灭菌好的19%的原料乳,混合均匀,经过冷却、接种及发酵,得到成品。研究结果表明,火麻仁与原料乳适当的比例,可以使饮料酸甜适中,同时具有火麻仁和酸奶的香味。火麻仁原浆与原料乳根据自身特性分开灭菌,可以最大程度上保护火麻仁蛋白不会变性,同时也可保证原料乳灭菌完全。

杨洋等[21]在对火麻仁中植物蛋白高度重视之下,加入核桃仁为次原料,研制出了火麻仁核桃乳复合饮料。选取新鲜的火麻仁,先在25℃~30℃浸泡1 h~2 h,然后在95℃~98℃的热水中烫2 min~3 min,调节适宜的酸碱度,在打浆机中以料液比为1∶30(g/mL)打浆得到粗火麻仁原浆,最后用胶体磨细化,过滤得到细火麻仁原浆。同时,加入处理好的1.0%核桃乳、2.0%的全脂奶粉及复合稳定剂(单、双甘油脂肪酸酯0.04%、蔗糖脂肪酸酯0.05%、山梨醇酐单硬脂酸酯0.02%、结冷胶0.03%)。接着在温度为70℃~75℃,压力为19MPa~20 MPa的条件下,均质两次。采取超高温瞬时灭菌,冷却至25℃~28℃灌装,得到成品。研究结果表明,经过多次压力处理,可以得到均匀一致,同时具有火麻仁、核桃仁及牛奶的混合香气的饮料。复合稳定剂的加入,可以有效控制产品沉淀的产生,保证在货架期的稳定性。

在蒲海燕[22]对火麻仁和黑芝麻的中药功效和药理作用进行分析后,尝试性地将两者的原浆结合,配以蔗糖等辅料以及复合稳定剂,得到一种新型火麻仁黑芝麻复合饮料。挑选新鲜干净的火麻仁,洗净沥干,先浸泡 1 h,以 1∶9(g/mL)的料液比进行打浆 5 min,再用胶体磨磨浆两次,得到火麻仁原浆。然后加入黑芝麻原浆、10%的蔗糖、0.1%的柠檬酸及复合稳定剂(单苷酯0.05%、蔗糖酯0.15%、黄原胶0.05%、羧甲基纤维素钠0.2%),调配后,在压力为20MPa的压力下均质2次。最后调节原浆pH值为4.0,在温度为80℃的灭菌条件下,灭菌20 min,经过冷却,灌装得到复合饮料。研究结果表明,只进行浸泡不用烘焙,可以在保证火麻仁具有清香味的同时,蛋白质的浓度也能达到最高(3.58%>3.41%)。在灭菌时发现,添加适当的柠檬酸,在防止沉淀发生的同时,还可以达到灭菌效果。

复合火麻仁饮料的制备方法,在利用火麻仁的营养价值的同时,使其它食品的价值也同时融入其中,营养价值不再单一,更加丰富全面。研究者们经过大量的单因素试验,确保了复合饮料中不同原料能保留各自的风味,不会交叉影响。但是,这种制备方法的缺点在于无法完全突出火麻仁特有的味道,虽然营养价值得到了提高,但是成分的增多,加大了整个体系的不稳定性,稳定剂的种类、剂量也随之增多,不符合国家绿色食品的理念。

综上,不同类别的火麻仁饮料制备方法对比之下,虽然有各自不足之处,但是其各自的特点也相当突出。起始阶段,把火麻仁制成液体饮料,虽然仅仅是简单的汤或者酒,但也是开辟了新的食用方法,促进了营养价值的吸收,且饮用方便。但是,由于技术限制,其有效成分在工艺中会遭到破坏而损失,且工艺耗时久。发展阶段,饮品研究注重于火麻仁蛋白的提取,通过各项试验,从而找出影响因素,改进工艺条件,大大提升了饮品中火麻仁蛋白的含量。但火麻仁其它有效成分并不能保留,引起了不稳定性方面的问题。成熟阶段,火麻仁饮品不仅只局限于自身营养价值,火麻仁复合饮料使其营养价值再次得到提升,并且在基础配方的研究上,注重复合稳定剂的作用,逐步完善火麻仁饮品的制备工艺。近年来,随着火麻仁饮品的制备工艺研究还在不断深入,且为了响应国家倡导绿色产品,食品添加剂的使用在逐渐减少或者取消。而对于未来火麻仁饮品市场,更应该朝向致力于用物理方法,即高科技设备,来改善制备工艺,取代化学方法,从而做出营养价值保留率高、稳定性好的火麻仁饮品。

2 火麻仁饮料稳定性的影响因素

2.1 火麻仁饮料的不稳定性

火麻仁饮料从来源划分,属于植物蛋白饮料。植物蛋白饮料是由溶液、胶体及悬浮液组成的混合体系,在制备加工完成后,很容易出现絮状物分层、沉淀及油脂上浮等现象,统称为失稳现象[23]。探究其原因是在制备工艺中,由于处理不得当,使火麻仁蛋白与乳状液之间发生相互作用,导致整体产生不稳定性。

因此,对火麻仁饮料的制备工艺进行分析概述,从而达到减少火麻仁饮料不稳定性因素的目的。

2.2 火麻仁饮料的制备工艺路线

火麻仁饮料一般以火麻仁等为原料,经过前处理、打浆、调配、均质、灭菌及灌装等工艺制备而成。由于在制备过程中,饮料的制备工艺存在着一定差异,所以对最终产品的稳定性也产生了不同的影响。

2.2.1 火麻仁的前处理

火麻仁前处理涉及很多方面,最主要的是原料的选择、去壳、烘烤、浸泡4个因素,每种因素都会影响火麻仁饮料的稳定性。

2.2.1.1 火麻仁的选择

不同产地的火麻仁其营养成分差别不大,但其含量的高低却有明显差异。影响火麻仁饮料稳定性的成分,其含量的高低便成为了决定饮料稳定性的首要因素。火麻仁营养成分最多的是蛋白质和脂肪油,当水溶性的蛋白质与大量的脂肪油处于同一体系时,如果没有合适的比例,很容易出现分层及油脂上浮的现象。王化东等[24]对不同产地25份火麻仁的脂肪油含量进行分析,最高的为甘肃省甘南州(含量达37.87%),最低的为河南固始县(含量为27.04%)。吴光明等[25]对全国21种不同产地的火麻仁进行分析后,测得火麻仁脂肪油范围在22.40%~34.22%之间,差异也很大。因此,在其它制备工艺相同的条件下,高含量的脂肪油火麻仁,会加剧火麻仁饮料的不稳定性。

2.2.1.2 火麻仁的去壳

火麻仁饮料选用的均是四氢大麻酚含量低于0.3%的火麻仁,而火麻仁的壳中含有较多的四氢大麻酚。微量的四氢大麻酚虽然对人体有益,但是过量地服用会导致人中毒。因此,食用火麻仁均需去壳,去壳的火麻仁打浆为乳白色,色泽清亮;未去壳的火麻仁打浆为暗灰色,色泽浑浊。

2.2.1.3 火麻仁的烘烤

热处理对火麻仁饮料不可或缺,因为高蛋白的饮料容易产生微生物,导致自身腐败,但是当加热温度过高,会导致火麻仁蛋白变性,产生絮状物,从而聚集沉淀。陈聪颖等[9]对热处理火麻仁进行研究后,得出烘烤温度在70℃~90℃之间时,能够去除附着在表面的微生物,制备的火麻仁浆保留有火麻仁特有的清香。低于70℃时,会有豆腥味;高于90℃,会有苦焦味。蒲海燕[22]比较了烘焙对火麻仁制浆的影响,结果表明在70℃时烘焙30 min,火麻仁浆呈乳白色,具有火麻仁特有清香;在100℃时烘焙30 min,火麻仁浆呈微黄色,无清香味。

2.2.1.4 火麻仁的浸泡

浸泡对火麻仁饮料也是至关重要,浸泡可使火麻仁吸水膨胀,从而在打浆中,使更多的可溶性蛋白溶出。浸泡过程中,最关键的是浸泡温度与时间。钟华锋等[26]研究了浸泡对火麻仁有效成分溶出的影响并做了分析测定,发现在30℃以下,火麻仁有效成分未被充分提出;30℃~40℃时随着浸泡温度升高,蛋白质吸水溶胀,提出率随之升高;40℃以上,可溶性蛋白开始溶出外溢。因此,最佳温度在30℃~40℃为宜。同时,浸泡时间低于1.5 h,很多蛋白质难以形成水合物;高于1.5 h时,蛋白质充分吸水溶胀达到最大吸水率。因此,最佳浸泡时间为1.5 h。

2.2.2 火麻仁饮料的打浆

火麻仁的打浆过程中,主要从料液比、打浆温度、打浆时间这3个因素考察饮料的稳定性。

2.2.2.1 料液比

由于水的稀释,固形物浓度及蛋白浓度随着打浆水的增加而减少,从而导致口感变差。但是过多地增加火麻仁的用量,增大其浓度,会使饮料整体颗粒数目增多,颗粒之间的距离减小,从而增大了颗粒间的范德华力。当这种力大于双电子层斥力时,颗粒就会慢慢靠近,聚集,从而导致絮状物沉淀[27]

2.2.2.2 打浆温度

打浆温度高于60℃时,火麻仁蛋白提取率持续上升;在70℃时,火麻乳中蛋白质的溶出率达到最大值66.75%。这是因为快速通过火麻仁蛋白质的变性温度,在受热并不过度的情况下,具有类似麻仁球蛋白的结构,非常紧密的蛋白质受热后会解体、展开,将以前掩藏的肽键和能提高束缚水能力的极性侧链暴露于表面,导致蛋白质溶解[28]。但是当温度高于火麻仁蛋白质变性的临界温度或长时间处于临界温度时,火麻仁蛋白发生不可逆变性,产生液滴絮凝结合作用,产生聚集沉淀,增大饮料的不稳定性。

2.2.2.3 打浆时间

随着打浆时间的延长,火麻仁得以充分研磨,蛋白质被释放,提取率上升,至6 min时足以使火麻仁细胞壁充分打破,蛋白质充分被释放、回收。固形物含量的变化趋势与蛋白质提取率一致。如果磨浆时间太短,很多有效成分没有被充分地磨碎,使得蛋白质残留于滤渣中,过多的蛋白质损失,会造成饮料中蛋白质与脂肪油比例失衡,导致饮料出现油脂上浮的现象。

2.2.3 火麻仁饮料的调配

火麻仁饮料调配的影响可分为两方面,一方面是酸碱度的影响,另一方面就是稳定剂的影响,而稳定剂主要包括增稠剂和乳化剂两类。这两方面对火麻仁饮料的稳定性都有着至关重要的作用。

2.2.3.1 酸碱度

火麻仁饮料中的酸碱度对蛋白质的水化作用起着决定性作用。当饮料的pH值接近于火麻仁蛋白的等电点(isoelectric point,PI)5.0 时[29],其水化能力会减弱,溶解度会减小,不仅会析出蛋白质,而且析出的蛋白质会结合组分中其它成分聚集凝结,产生沉淀[30]。虽然随着打浆中pH值的升高,蛋白质提取率逐渐提高。但是在强碱条件下不仅会增加碱液的用量,还可能会导致蛋白质中赖氨酸与丙氨酸或胱氨酸发生缩合反应[10]。卫萍等[31]对pH值的影响做了研究,发现蛋白质在强碱和热的共同作用下发生部分变性,此外在试验中发现随着pH值的增加蛋白质的色泽会变深。综合考虑,响应面试验设计中提取pH值选择9~10。李乐等[11]对火麻仁饮料中pH值进行研究后,对柠檬酸的添加量进行了考察,添加量过多,则酸度太重,口味单一,同时火麻仁饮品容易达到等电点(4.6~5.5)形成沉淀,组织状态较差。所以,pH值对饮料的稳定性影响巨大。

2.2.3.2 稳定剂

火麻仁饮料中含有较多不饱和脂肪酸和蛋白质,产品为水包油型乳状液体系,油脂容易上浮。为解决此类不稳定现象,通常会在火麻仁饮料中加入乳化剂和增稠剂。乳化剂实际是一种表面活性剂,使乳状液中各部分成分分布均匀,从而使体系趋于稳定。杨洋等[21]对不同乳化剂进行分析比较后,发现单、双甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯作为乳化剂,配合均质工艺能阻止油脂的小液滴互相聚集上浮,使产品形成稳定的乳浊液[32-34]。蒲海燕[22]选用了单甘酯和蔗糖酯,增强脂类物质的亲水性,阻止脂肪球上浮,提高整体稳定性。增稠剂实际是通过增大饮料的黏度来保持饮料的均匀,达到一种稳定的悬浮状态。根据Stokes原理可知,液体的黏度与颗粒沉降的速度成反比,增稠剂增加液体的黏度,阻止了颗粒的沉降速度,减少了沉淀的发生。其中,结冷胶作为悬浮型的增稠剂,能形成稳定的网络体系,可防止不可溶性的颗粒沉降,并赋予产品较好的稳定性和细腻爽滑口感[35-36]。羧甲基纤维素钠和黄原胶作为增稠剂,同样可以提高饮品的黏度,通过增加浮力从而使体系趋于均匀与悬浮状态。

2.2.4 火麻仁饮料的均质

火麻仁饮料的均质是在高压下进行,通过剪切、撞击和空穴作用,使以液体为载体的固体颗粒得到超微细化,形成新的界面,实现快速乳化的过程[37],防止火麻仁饮料中的油脂上浮。均质过程中,最关键的是均质压力与均质温度的选择。

2.2.4.1 均质压力

在火麻仁饮料均质的过程中,最常用的就是胶体磨和高压均质机,它们可以使颗粒在液体介质中充分的混合、微粒化及乳状液充分乳化。根据Stokes定律可知,颗粒半径越小,沉降速度越慢,稳定性越高[38]。卫萍等[31]采用胶体磨打磨细化,使火麻仁浆的粒度为50 μm以下,过滤。均质采用二次均质,第一次均质压力为25 MPa,第二次均质压力为30 MPa,产品稳定性最好。杨洋等[21]将定容好的基料进行均质处理(一段压力 19 MPa~20 MPa,二段压力 40 MPa~50 MPa),产品稳定性好。均质压力是均质最关键的影响因素,其效果直接导致蛋白质脂肪球的粉碎程度,以及稳定剂的吸附情况。想要获得理想的稳定效果,需控制好均质压力。

2.2.4.2 均质温度

根据布朗运动规律来说,温度越高,稳定剂颗粒迁移吸附越快,整个体系越快达到稳定状态。并且,只有温度达到并且高于火麻仁蛋白与脂肪熔点,才能使其在均质中呈现液态从而达到均质效果。但是温度过高,不仅会破坏脂肪球膜,使脂肪聚集;同时会导致蛋白质发生不可逆变性,从而出现絮状沉淀。杨洋等[21]选择均质温度为70℃~75℃,产品效果稳定。卫萍等[30]选择均质温度为80℃,产品效果稳定。火麻仁蛋白的变性温度在84.83℃[10]左右,在试验中均质温度可能略有差异,需要进行试验摸索。但控制好均质温度,是饮料达到稳定性的重要因素。

2.2.5 火麻仁饮料的灭菌与灌装

火麻仁饮料中含有的大量营养物质,对于微生物的繁殖来讲,是天然的培养基,很容易被细菌、酵母菌及霉菌所感染,从而使饮料腐败变质。因此,灭菌是制备过程中必不可少的一步。高温灭菌能够杀死微生物,保证饮料达到国家安全标准,同时可以延长其货架期。其关键是选择合适的灭菌方式。根据目前灭菌工艺方式,主要分为巴氏灭菌与超高温瞬时灭菌(ultrahigh temperature instantaneous sterilization,UHT)两种[39]

2.2.5.1 巴氏灭菌法

巴氏灭菌法为低温灭菌,其最大特点是可以保留火麻仁饮料的风味和营养物质,最大的缺点为杀菌不完全,杀菌率虽能达到97.3%~99.9%,但是耐热性菌和芽孢会残留下来,对人体造成危害。有数据表明,巴氏灭菌在72℃~75℃下,灭菌15 s~40 s,保质期只能在冷藏下达3 d~5 d[10]

2.2.5.2 超高温瞬时灭菌(UHT)法

超高温瞬时灭菌(UHT)法为高温灭菌,其最大的特点是灭菌完全,保质期最短为6个月,最长可达1年。其最大的缺点是营养物质损失较多,其中蛋白质损耗率最大时可达34.0%。但UHT法可以达到商业无菌,所以应用前景较好。杨洋等[21]采用超高温瞬时灭菌[(137±2)℃,3 s~4 s],产品灭菌后冷却至25℃~28℃无菌灌装,测得其蛋白质含量>1.2%,脂肪>2.2%,微生物符合商业标准。卫萍等[31]于121℃高温杀菌15min,迅速冷却至40℃以下进行灌装,测得其各项指标均符合商业标准。

3 结论

火麻仁在我国产量丰富,作为国家首批认可的药食同源药材之一,其营养价值和药用价值对人体健康均有着重要的作用,为了让其资源价值和营养价值得到充分地利用。近年来,我国加强了对火麻仁产品的开发,其中火麻仁饮料尤其备受青睐,对其制备工艺和稳定性也是进行了深入研究。火麻仁饮料以其独特的优势,如营养价值保留率高,易于饮用,携带方便等特点,使其开发备受关注。但目前而言,还存在许多问题。主要体现在原材料来源的差异性;复合饮料中原料间比例的合理性;制备工艺关键技术的控制性;质量检测的安全性;储存条件的有效性等方面。

火麻仁饮料的制备过程中虽然存在一些问题,但是其生产与开发有着广阔的市场前景。在此,根据实践经验提出一些解决方法:(1)原材料来源,最重要应对其蛋白质含量进行定量分析,控制蛋白质含量可以减少饮料中絮状物的含量;(2)复合原料中比例关系,对于复合饮料来说,配方中虽然可以加入一些具有其它营养价值的原料,但是一定要控制其比例,否则会失去火麻仁自身独特的风味;(3)制备工艺关键技术,在国家倡导绿色产品的背景下,我们实验室逐步采用物理方法(高新设备等)来代替化学方法(添加剂等),来达到同样的稳定效果;(4)质量检测,我们不仅控制原料和产品中含量的差异,并对工艺的不同阶段也进行含量控制,以期达到全程可控的目的。希望以上的处理方法对后续深入研究提供方向。随着科研人员不断地改善生产制备工艺条件,结合现代化生产技术和设备,相信一定可以做出营养价值保留率高、稳定性好的火麻仁饮料产品。

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Research Progress on Preparation and Stability of Hemp Seed Beverage

WU San-tong,ZHANG Xia,BAI Chun-yan,MENG Da,CHE Yan-yun,ZHAO Yi*
(Yunnan University Medicine and Food Homologous Health Products Engineering Research Center,Yunnan University of Chinese Medicine,Kunming 650500,Yunnan,China)

Abstract:Hemp seed is contained in the medicinal food homologous variety.Rich hemp oil,hemp protein and microcrystalline cannabinol compounds are contained in hemp seed.Hemp seed is evaluated as having important nutritional value and physiological activities such as anti-aging and enhancing immunity.The preparation and stability of hemp seed soup,hemp seed wine,hemp seed protein beverage,hemp seed single beverage and hemp seed compound beverage in recent years was summarized in the review,in order to provide useful reference for the development and comprehensive utilization of hemp seed beverage.

Key words:hemp seed;nutritive value;physiological activities;preparation;stability study

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2021.14.032

基金项目:云南中医药特色健康产品研发协同创新中心;火麻仁健康饮品的制备研究(2020TD13)

作者简介:吴三同(1992—),男(汉),硕士研究生,研究方向:现代制药技术。

*通信作者:赵毅(1970—),男(汉),正高级工程师,学士,研究方向:药物制剂。

引文格式:

吴三同,张霞,白春艳,等.火麻仁饮料的制备及其稳定性研究进展[J].食品研究与开发,2021,42(14):208-215.

WU Santong,ZHANG Xia,BAI Chunyan,et al.Research Progress on Preparation and Stability of Hemp Seed Beverage[J].Food Research and Development,2021,42(14):208-215.

加工编辑:张弘

收稿日期:2020-07-13