脂肪對低脂植物蛋白飲料風(fēng)味及體系穩(wěn)定性的影響研究進(jìn)展

孟婷婷 周 星 陸振猷 韋步積 鄒漢鋒 覃柳香 盧 莉 潘冰燕

(1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；3.南方黑芝麻集團(tuán)股份有限公司，廣西 南寧 530022)

1 低脂植物蛋白飲料概述

植物蛋白飲料是以各種富含蛋白質(zhì)的植物種子、果仁為原料，經(jīng)預(yù)處理、浸泡、磨漿、過濾、均質(zhì)、殺菌等工序制得的乳狀飲料[1]。相較于動物蛋白，植物蛋白更為物美價廉，且植物蛋白原料中的脂類具有低膽固醇、高不飽和脂肪酸的特點，在預(yù)防肥胖、糖尿病和心腦血管等疾病中起著積極的作用。目前，肥胖癥和心腦血管等慢性疾病的患病率日益增長，這與高脂肪膳食密切相關(guān)。世界衛(wèi)生組織及多個國家的膳食指南都推薦控制每日膳食中的脂肪總量，并控制來源于飽和脂肪酸的能量不超過總能量的10%[2]。隨著人們健康意識的提高，天然、營養(yǎng)、低脂的植物蛋白飲料成為飲料行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。表1匯總了已報道的各種植物蛋白飲料，但何為“低脂”植物蛋白飲料卻沒有統(tǒng)一、明確的定義，如孫凱峰等[3]研制的所謂“低脂”榛仁蛋白飲料脂肪含量達(dá)到了3.29%；南方黑芝麻集團(tuán)出品的以黑芝麻為主要原料的低脂植物蛋白飲料，為突出植物脂肪在降低血清膽固醇方面的作用，特稱之為輕脂飲料。根據(jù)《食品營養(yǎng)標(biāo)簽管理規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，液體產(chǎn)品中脂肪含量低于1.5 g/100 mL才可稱之為低脂。因此，表1中在“低脂”范圍的植物蛋白飲料只有5種。

2 植物原料中的脂肪酸組成特點

植物蛋白飲料多以植物種子為原料，這類原料不僅富含蛋白質(zhì)，如黑豆的蛋白質(zhì)含量高達(dá)36.10%；同時，植物種子原料中脂肪含量也較高，黑芝麻、杏仁、花生中的脂肪含量都在40%以上，核桃中的脂肪含量更是高達(dá)58.8%(表2)。因此，如果不合理選擇原料以及適當(dāng)?shù)募庸すに?，植物蛋白飲料中的脂肪含量將維持在一個較高的水平。

表1 各種植物蛋白飲料的主要營養(yǎng)成分對比Table 1 Nutritional components of various plant protein beverages %

與動物脂肪相比，植物脂肪的突出優(yōu)勢為不含膽固醇且不飽和脂肪酸含量高。如核桃中只含有8.54%的飽和脂肪酸，必需脂肪酸亞油酸和亞麻酸的含量都很高(表3)。亞油酸是某些生理調(diào)節(jié)物質(zhì)(如前列腺素)的前體，參與膽固醇的代謝，有助于生長、發(fā)育及妊娠；亞麻酸可以在體內(nèi)代謝生成EPA、DHA，能防治心血管疾病，增強(qiáng)機(jī)體免疫效應(yīng)[16]。但不飽和脂肪酸特別是多不飽和脂肪酸不穩(wěn)定，極易受到過氧化作用產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物[17]，對人體有害，也會導(dǎo)致油脂哈敗產(chǎn)生不良風(fēng)味，降低了產(chǎn)品的可食用性和商品性[18]。制備植物蛋白飲料時，選擇無酸敗的植物原料，并適當(dāng)降低脂肪特別是不飽和脂肪酸含量，有利于減少脂質(zhì)過氧化帶來的產(chǎn)品品質(zhì)劣變。另外，脂肪是密度最高的食物營養(yǎng)素，過多攝入脂肪，無論是動物脂肪還是植物脂肪，都與肥胖等能量過剩造成的疾病密切相關(guān)。因此，降低植物蛋白飲料中的脂肪含量，使其既能夠發(fā)揮植物脂肪提供營養(yǎng)、調(diào)節(jié)血脂的有益功能，又能減少不良風(fēng)味、沒有能量過剩的負(fù)擔(dān)，是新產(chǎn)品開發(fā)的導(dǎo)向。

表2 植物蛋白飲料的常用原料營養(yǎng)成分表[3] Table 2 Nutritional composition table of common raw materials for plant protein beverages g/100 g

表3 植物蛋白飲料的常用原料中脂肪酸組成[3]Table 3 Fatty acid composition in common raw materials of plant protein beverages

3 脂肪對植物蛋白飲料風(fēng)味和體系穩(wěn)定性的影響

攝入飽和脂肪酸過多，會危害人體的健康，如造成肥胖癥、脂肪肝和心血管疾病，過多攝入不飽和脂肪酸則會增加機(jī)體過氧化的風(fēng)險，也不利于產(chǎn)品的穩(wěn)定性。與此同時，脂肪作為人體所需的三大營養(yǎng)素之一，不僅是人體必需脂肪酸的來源和一些脂溶性維生素的載體，還能夠賦予食品良好的風(fēng)味、潤滑的口感[19]。因此，完全脫除脂肪不可取，而單純降低脂肪含量會對產(chǎn)品的感官品質(zhì)造成影響，降低消費(fèi)者對產(chǎn)品的可接受性。脂肪對植物蛋白飲料風(fēng)味和體系穩(wěn)定性都將帶來不同程度的影響。

3.1 脂肪對植物蛋白飲料滋味的影響

食品中的脂肪不僅表現(xiàn)自身的風(fēng)味，也影響其他香料的濃度、持久性與平衡，這是由于脂肪能減緩風(fēng)味的釋放，除去或減少脂肪會破壞這種緩釋的功能[20]。隨著脂肪含量下降，食品中的咸味、酸味、甜味和苦味會變得更明顯[21]。因此在高脂食品中才有的風(fēng)味很難在低脂產(chǎn)品中表現(xiàn)出來。同時，脂肪還能夠提供細(xì)膩順滑的口感和光潤的外觀，脂肪含量的降低會造成口感粗糙、寡淡。

3.2 脂肪對植物蛋白飲料氣味的影響

脂肪含量的降低會大大影響植物蛋白飲料的香味，脂肪酸作為風(fēng)味前體物和風(fēng)味化合物在許多食品的風(fēng)味形成中起著十分重要的作用[22]。陳辰等[23]研究指出脂肪酸通過脂肪氧合酶反應(yīng)形成豆?jié){風(fēng)味的底物，而豆腥味和油氧化風(fēng)味與不飽和脂肪酸緊密相關(guān)。Lv等[24]也指出具有高棕櫚酸，硬脂酸和油酸以及低亞油酸和亞麻酸的品種表現(xiàn)出較輕的豆腥味。

3.3 脂肪對植物蛋白飲料體系穩(wěn)定性的影響

植物蛋白飲料是一種富含脂肪的蛋白質(zhì)膠體，也是一個復(fù)雜的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其中不只有由蛋白質(zhì)形成的懸溶液，并且有由乳化脂肪形成的乳濁液，此外還有由鹽、糖等形成的真溶液[25]。在生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)脂肪凝結(jié)、上浮等問題，究其原因則是植物蛋白本身的理化性質(zhì)與乳狀液體系中各組分之間的相互作用決定的。其中脂質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)氧化之間的相互作用是導(dǎo)致乳狀液體系失穩(wěn)的一個重要因素，蛋白質(zhì)通過與脂質(zhì)、游離脂肪酸或脂質(zhì)過氧化物等物質(zhì)相結(jié)合，會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的能態(tài)發(fā)生變化，使蛋白質(zhì)溶解度下降和功能性質(zhì)發(fā)生改變。葉林等[26]研究發(fā)現(xiàn)花生乳飲料在貯存過程中會發(fā)生脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)氧化，并伴隨乳化穩(wěn)定性的下降。脂肪含量的降低必將改變植物蛋白飲料的生產(chǎn)工藝。

4 解決低脂植物蛋白飲料風(fēng)味和體系穩(wěn)定性問題的措施

4.1 低脂植物蛋白飲料所用原料的合理配比

從原料的角度，可以通過將不同脂肪含量及不同脂肪酸組成原料的合理配比達(dá)到低脂且營養(yǎng)均衡的目的。同時針對低脂帶來的口感、香味等的損失問題，也可以調(diào)整各種成分的比例來補(bǔ)償潤滑口感和香氣。

4.1.1 燕麥 在常見植物蛋白飲料的原料中，燕麥的脂肪含量最低且不飽和脂肪酸含量相對較高。燕麥中的可溶性膳食纖維含量高于其他谷物，高達(dá)14.0%，燕麥麩皮中的總粗纖維含量可達(dá)27.8%[27]。β-葡聚糖是燕麥中主要的可溶性膳食纖維，產(chǎn)生的能量較少，具有降低機(jī)體內(nèi)膽固醇[28]、預(yù)防糖尿病、肥胖癥等功效[29]。研究[30]表明，水溶性膳食纖維的體積較大，復(fù)水后的體積更大，對腸道容易產(chǎn)生容積作用引起飽腹感，從而影響機(jī)體對食物其他成分(如碳水化合物)的消化吸收，不易產(chǎn)生饑餓感。因此，燕麥常被視為低脂產(chǎn)品的“天然寵兒”，不僅可以降低產(chǎn)品的脂肪含量，還可以補(bǔ)充膳食纖維增強(qiáng)保健作用。但是，燕麥也有營養(yǎng)缺陷，燕麥蛋白并不是完全蛋白，其賴氨酸含量相對較低(表4)。

4.1.2 豆類 大豆脂肪含量不高，且主要為不飽和脂肪酸，如亞油酸和亞麻酸。長期食用不會導(dǎo)致膽固醇沉積在血管壁上，能夠減輕食用過多肉類等動物性食物的負(fù)擔(dān)。豆類蛋白質(zhì)的氨基酸組成和比例與動物蛋白質(zhì)相似，接近人體需要，是一種理想的天然蛋白質(zhì)補(bǔ)充源。在谷類食物中較為缺乏的賴氨酸在豆類中含量豐富，因此豆類宜與谷類混配食用使得營養(yǎng)更為全面。大豆中還含有一些功能性成分，如合成乙酰膽堿的重要物質(zhì)大豆磷脂，可以增強(qiáng)記憶力[32]；再如能夠調(diào)節(jié)人體激素水平的大豆異黃酮，能夠預(yù)防乳腺癌、骨質(zhì)疏松等疾病[33]。

4.1.3 油料種子 油料種子是植物的精髓，如核桃、花生、芝麻等，均含有豐富的不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分。除此之外，油料種子多含有益人體健康的功能性成分。比如核桃含有褪黑素，褪黑素的減少會出現(xiàn)睡眠障礙和系統(tǒng)紊亂等癥狀；黑芝麻含有天然抗氧化劑——生育酚，含量高達(dá)50.4 g/100 g；黑芝麻還含有木酯素類化合物，具有保護(hù)肝臟、調(diào)節(jié)免疫和脂質(zhì)代謝、延緩衰老、對抗植物真菌和植物害蟲等功能作用[34]。因此，油料種子類原料可以調(diào)整不飽和脂肪酸的含量以及氨基酸組成和比例，并提供特殊功能性效果，達(dá)到營養(yǎng)低脂的目的。

4.1.4 乳粉 動物蛋白的必須氨基酸種類和比例相對更接近于人體氨基酸構(gòu)成的比例，更易被人體吸收和消化，調(diào)整動物蛋白的比例可以增加植物蛋白飲料的營養(yǎng)價值。另外，乳脂肪含有較多的短鏈脂肪酸，而這些短鏈脂肪酸蘊(yùn)含濃郁的香味且易揮發(fā)，人們感受到的乳飲料的香濃都是源自這種脂肪。添加部分乳粉可以增進(jìn)低脂植物蛋白飲料的口感與香味，還能夠與植物蛋白的蛋白質(zhì)形成互補(bǔ)。

表4 植物蛋白飲料的常用原料中必需氨基酸的組成[31]Table 4 Composition of essential amino acids in common raw materials for plant protein beverages mg/100 g

依據(jù)世界衛(wèi)生組織下設(shè)的油脂委員會和中國營養(yǎng)學(xué)會提出的脂肪合理配比建議，膳食中飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸的攝入比例需滿足1∶1∶1[35]，可以合理選擇低脂植物蛋白飲料理想的原料以滿足消費(fèi)者低脂營養(yǎng)的需求。如以燕麥、大豆、油料種子、乳粉為主要原料，當(dāng)其配比基本滿足2∶1∶1∶2時，脂肪含量較低且脂肪酸比例協(xié)調(diào)、必須氨基酸組成合理。

4.2 低脂植物蛋白飲料的生產(chǎn)工藝

植物蛋白飲料的加工工藝復(fù)雜，主要包括選料和預(yù)處理、浸泡和碾磨、漿液分離、加熱調(diào)制、真空除臭、均質(zhì)、殺菌、灌裝、冷卻等工序。低脂植物蛋白飲料的生產(chǎn)可在植物蛋白飲料一般生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，選擇合適的碾磨工藝和均質(zhì)條件加強(qiáng)低脂植物蛋白飲料體系穩(wěn)定性的控制；選擇適當(dāng)?shù)臍⒕に囎畲蟪潭鹊乇Ａ粝銡馕镔|(zhì)，也可運(yùn)用香氣回收技術(shù)回添至低脂植物蛋白飲料中改善產(chǎn)品風(fēng)味。

4.2.1 碾磨工藝 碾磨是對原料進(jìn)行第一次細(xì)化的工藝。碾磨越充分，原料組織內(nèi)的蛋白質(zhì)及油脂析出越充分，細(xì)化顆粒有利于提高體系的穩(wěn)定性。趙容鐘等[36]研制黑芝麻大豆復(fù)合飲料，采用膠體磨分別進(jìn)行粗磨和細(xì)磨得到的飲料品質(zhì)較好。但膠體磨對物料的性狀要求較高，而且沒有冷卻功能的膠體磨會因高速磨制過程中溫度升高影響產(chǎn)品風(fēng)味與營養(yǎng)[37]。石磨磨制過程中溫度不會升高，不會破壞谷物中的抗氧化物質(zhì)、多種微量元素和維生素。檀靜[38]研究發(fā)現(xiàn)石磨相較于膠體磨、介質(zhì)磨，最大程度地保留了黑芝麻中的VE。齊鵬飛[39]對比了石磨磨制豆?jié){與豆?jié){機(jī)制豆?jié){，發(fā)現(xiàn)石磨磨制豆?jié){中礦物質(zhì)含量和穩(wěn)定性都明顯優(yōu)于豆?jié){機(jī)制豆?jié){。

4.2.2 均質(zhì)工藝 根據(jù)Stokes定理，顆粒直徑與沉降速度平方呈正比，故細(xì)化顆粒是增加飲料懸浮穩(wěn)定性的有效途徑[40]。均質(zhì)正是通過減小料液中的脂肪球和蛋白質(zhì)顆粒直徑、提高體系的穩(wěn)定性，同時能夠防止脂肪上浮、使其質(zhì)地均勻細(xì)膩、口感滑爽。劉玉柱[41]研究燕麥飲料工藝指出當(dāng)均質(zhì)次數(shù)>2次、均質(zhì)壓力>25 MPa時，粒徑減小已不再明顯，故本著節(jié)能的原則選取均質(zhì)壓力25 MPa、均質(zhì)2次。從表5目前各種植物蛋白飲料的均質(zhì)條件中也可以看出，一般都采用兩次均質(zhì)，第1次均質(zhì)壓力約為20～20 MPa，第2次均質(zhì)壓力約為25～40 MPa，溫度約為75～85 ℃。

表5 各種植物蛋白飲料的均質(zhì)條件Table 5 Homogenization conditions of various plant protein beverages

4.2.3 存香工藝 植物蛋白飲料在殺菌和貯藏期間，存在天然風(fēng)味物質(zhì)損失的問題。通過采用超高溫瞬時滅菌，可以最大限度地保留飲料中的風(fēng)味物質(zhì)及營養(yǎng)[42]。還可以采用香氣回收技術(shù)，如水蒸氣、惰性氣體及超臨界二氧化碳萃取法將芳香組分萃取出來，再通過分子包埋技術(shù)添加到飲料中，可保持飲料的天然香氣特性[43]。

5 中國市場現(xiàn)有低脂產(chǎn)品的對比分析

近年來，隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)需求也逐漸轉(zhuǎn)向天然、營養(yǎng)、健康。同時，以年輕時尚為主題的低脂、零脂類飲品越來越受到行業(yè)的關(guān)注。表6列舉了目前中國市場占有率較高的幾種低脂、零脂飲品。中糧悅活和零度可口可樂這一類產(chǎn)品主打無糖無能量、零脂肪，但這類產(chǎn)品添加劑含量較高且不含其他營養(yǎng)成分、無法滿足消費(fèi)者對自然、營養(yǎng)的需求。與低脂乳飲料相比，低脂復(fù)合植物蛋白飲料的營養(yǎng)更加全面，配料上大多注重了動物蛋白與植物蛋白之間的互補(bǔ)。南方黑芝麻黑黑以燕麥、黑芝麻、黑豆為主要原料，并將脂肪含量控制在1.0 g/100 mL。

表6 市場上低脂飲料的主要配料及營養(yǎng)成分表Table 6 Main ingredients and nutritional components of low-fat beverages on the market

6 展望

隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對于飲料的訴求點也在逐漸發(fā)生變化，購買飲料不再為了單純的解渴，而對飲料的風(fēng)味、營養(yǎng)、功能性的關(guān)注越來越高。植物蛋白飲料營養(yǎng)豐富，通過不同蛋白之間的復(fù)配，可使其營養(yǎng)更加全面。植物蛋白飲料還具有一些特殊的功能成分，比如黑芝麻、黑豆富含花青素，燕麥中富含膳食纖維，能夠引起飽腹感，符合當(dāng)代人們對于低脂健康產(chǎn)品的需求。因此，高營養(yǎng)、低脂肪的復(fù)合蛋白質(zhì)飲料具有廣闊的發(fā)展前景。然而植物蛋白飲料是一個復(fù)雜的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，低脂肪造成的風(fēng)味及體系穩(wěn)定性等問題一直是制約其發(fā)展的主要因素，可考慮通過改善產(chǎn)品配方和存香工藝、添加動物蛋白和糖等增香增味，還可通過復(fù)配乳化穩(wěn)定劑、二次均質(zhì)、改善研磨工藝等手段進(jìn)一步提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，以此拓寬低脂植物蛋白飲料產(chǎn)品的市場。