全組分芝麻乳的制備工藝及貯藏穩(wěn)定性

許克平，王佳俐，劉成梅，鄧?yán)洌鳚凉?，陳明舜，?軍

（南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330047）

芝麻（Sesamum indicum），又名脂麻、胡麻。芝麻營養(yǎng)豐富，富含不飽和脂肪酸和蛋白質(zhì)[1?2]，在食品中有著非常廣泛的應(yīng)用，可用于提取生產(chǎn)芝麻油、芝麻蛋白或制作芝麻醬、芝麻乳等[3]。其中，芝麻乳是以芝麻為原料，經(jīng)過磨漿、過濾、調(diào)配、均質(zhì)、殺菌等工序制得的乳狀植物蛋白飲料。

目前，國內(nèi)外所報(bào)道的關(guān)于芝麻乳的文獻(xiàn)都較早，其研究內(nèi)容主要是基于產(chǎn)品穩(wěn)定性、感官評(píng)價(jià)及理化性質(zhì)進(jìn)行工藝優(yōu)化：鄭建仙[4]研究發(fā)現(xiàn)添加大豆制品可提高芝麻乳穩(wěn)定性，并通過芝麻與大豆以10:2 的比例復(fù)配制備出穩(wěn)定性較好的芝麻乳；銀玉容等[5]通過優(yōu)化穩(wěn)定劑復(fù)配添加量、均質(zhì)條件和殺菌條件制備出一款芝麻乳，產(chǎn)品在常溫下保質(zhì)期可達(dá)3 個(gè)月以上；Ahmadian-Kouchaksaraei 等[6]以芝麻乳的感官性質(zhì)和理化性質(zhì)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了浸泡水中NaHCO3的濃度、烘焙溫度和漂燙時(shí)間對(duì)這些性質(zhì)的影響，并得到了最佳工藝條件。但上述報(bào)道的芝麻乳生產(chǎn)工藝都包括有除渣過程，而芝麻渣中富含蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)[7]，將其除去會(huì)造成嚴(yán)重的營養(yǎng)損失和資源浪費(fèi)。全組分芝麻乳省去了過濾步驟，實(shí)現(xiàn)了芝麻營養(yǎng)組分的全價(jià)利用，是一款生產(chǎn)高效且營養(yǎng)豐富的芝麻乳飲料。然而對(duì)于全組分芝麻乳的研究還未見報(bào)道，這可能是因?yàn)槿M分芝麻乳保留的芝麻渣中含有大量的膳食纖維[7]。傳統(tǒng)磨漿粉碎工藝難以將這些纖維粉碎至可接受粒徑范圍，導(dǎo)致產(chǎn)品口感粗糙，難以被消費(fèi)者接受。此外，由于芝麻蛋白水溶性差，且芝麻中油脂含量過高，即使經(jīng)過濾除渣工藝生產(chǎn)的芝麻乳也極易出現(xiàn)蛋白沉淀、脂肪上浮等不穩(wěn)定性現(xiàn)象[8?9]，需通過添加穩(wěn)定劑來提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。因此，高效粉碎制漿設(shè)備與完善的制備工藝對(duì)于全組分芝麻乳的開發(fā)是十分必要的。

工業(yè)級(jí)高壓射流磨系統(tǒng)（Industry-scale microfluidizer system，ISMS）是結(jié)合濕法粉碎機(jī)和高壓射流磨形成的一套新型工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的超微粉碎設(shè)備系統(tǒng)[10]（圖1）。濕法粉碎機(jī)由兩個(gè)不同細(xì)化等級(jí)的粉碎磨盤進(jìn)行分選研磨達(dá)到對(duì)物料的粉碎細(xì)化效果。高壓射流磨主要由高壓泵和振蕩反應(yīng)腔組成。高壓射流磨作用原理是通過高壓泵將流入物料升至超高壓力（最高可達(dá)120 MPa）后進(jìn)入微孔道，經(jīng)歷高速剪切、撞擊、湍流和空穴作用，達(dá)到對(duì)物料超微粉碎及均質(zhì)的效果[11]。將ISMS 用于制備全組分芝麻乳，可將芝麻乳中包括纖維在內(nèi)的大分子顆粒破碎細(xì)化，有效降低其平均粒徑，改善產(chǎn)品的口感潤滑度[12]。此外，工業(yè)中通常還會(huì)將增稠劑和乳化劑用于植物蛋白飲料的生產(chǎn)，以提高產(chǎn)品穩(wěn)定性[13]。增稠劑可提高食品粘度，保持飲料穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，常見的增稠劑包括果膠、黃原膠、海藻酸鈉等；乳化劑具有良好的兩親性質(zhì)和表面活性，可使得乳狀液中的脂肪分布均勻，提高溶液穩(wěn)定性，且某些乳化劑具有協(xié)同作用，比單一乳化劑乳化效果更好[14?15]，常見的乳化劑包括酪蛋白酸鈉、單甘酯、蔗糖酯、大豆磷脂等[16]。本研究將白芝麻經(jīng)ISMS 處理，通過添加增稠劑（黃原膠）和復(fù)合乳化劑（蔗糖酯和單甘酯）制備全組分芝麻乳，通過不穩(wěn)定指數(shù)、表觀穩(wěn)定性和粒徑結(jié)果優(yōu)化生產(chǎn)工藝；并將最優(yōu)工藝下制備的全組分芝麻乳進(jìn)行殺菌灌裝，研究產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性。本研究致力于制備一款口感和穩(wěn)定性好的全組分芝麻乳，實(shí)現(xiàn)對(duì)芝麻渣的高效利用，減少資源浪費(fèi)，并為全組分芝麻乳的工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

圖1 工業(yè)規(guī)模高壓射流磨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of industry-scale microfluidization system

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

熟白芝麻、白砂糖（食品級(jí)） 市售；黃原膠、蔗糖酯、單甘酯（食品級(jí)） 河南萬邦化工科技有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂（顆粒劑型） 北京陸橋技術(shù)股份有限公司。

蒸汽煮漿機(jī) 山東邁科菲節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司；XCFG-2018 型濕法粉碎機(jī) 自主研發(fā)；JET-65型高壓射流磨 自主研發(fā)；TP-basic30 型在線改造均質(zhì)機(jī)系統(tǒng) 上海拓品農(nóng)業(yè)科技有限公司；TW-PT-20T8型超高溫瞬時(shí)管道滅菌 上海沃迪公司；Mastersizer 3000 型粒度儀 英國馬爾文公司；LUMiFuge 型穩(wěn)定性分析儀 德國LUM 公司；LRHS-250B 型恒溫（恒濕）培養(yǎng)箱 上海博泰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 全組分芝麻乳工藝流程 全組分芝麻乳的制備參考陳軍等[10]的方法，稍作修改。具體工藝流程如圖2 所示。

圖2 全組分芝麻乳制備的工藝流程圖Fig.2 Flow chart of preparation of whole sesame milk

操作要點(diǎn)：參考Guo 等[17]的方法，將3 kg 熟白芝麻和90 ℃熱水以料水比為1:14（w/w）的比例分別加入濕法粉碎機(jī)的加料斗和熱水斗中進(jìn)行濕法磨漿，螺桿進(jìn)料機(jī)和熱水泵的頻率分別為13.5 和38.5 Hz。將磨好的粗料液溫度降至49 ℃進(jìn)行高壓射流磨處理，通過高壓泵運(yùn)行頻率（0～50 Hz）控制壓力，處理壓力分別為0（出料溫度為49 ℃）、30（出料溫度為51 ℃）、60（出料溫度為56 ℃）、90（出料溫度為64 ℃）、120（出料溫度為72 ℃）MPa，測(cè)定所得樣品粒徑及表觀穩(wěn)定性。

1.2.2 全組分芝麻乳制備工藝單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化 在ISMS 處理壓力為120 MPa、均質(zhì)壓力為30 MPa 條件下考察黃原膠添加量、復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯）配比及復(fù)合乳化劑（蔗糖酯和單甘酯）總添加量對(duì)全組分芝麻乳樣品穩(wěn)定性和粒徑的影響。

1.2.2.1 黃原膠添加量的選擇 全組分芝麻乳樣品由1.2.1 在ISMS 處理壓力為120 MPa 下制備，樣品冷卻至室溫后，加入黃原膠（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%）[18]，于30 MPa下均質(zhì)一次。測(cè)定樣品的不穩(wěn)定指數(shù)、表觀穩(wěn)定性和粒徑。

1.2.2.2 復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯）配比的選擇全組分芝麻乳樣品由1.2.1 在ISMS 處理壓力為120 MPa 下制備，樣品冷卻至室溫后，加入復(fù)合乳化劑，其總添加量為0.10%，蔗糖酯:單甘酯配比分別為10:0、9:1、8:2、7:3、6:4、5:5[19]，于30 MPa 下均質(zhì)一次。測(cè)定樣品的不穩(wěn)定指數(shù)、表觀穩(wěn)定性和粒徑。

1.2.2.3 復(fù)合乳化劑（蔗糖酯和單甘酯）添加總量的優(yōu)化 全組分芝麻乳樣品由1.2.1 在ISMS 處理壓力為120 MPa 下制備，樣品冷卻至室溫后，加入復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯=8:2），總添加量分別為0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%[19]，于30 MPa下均質(zhì)一次。測(cè)定樣品的不穩(wěn)定指數(shù)、表觀穩(wěn)定性和粒徑。

1.2.2.4 復(fù)合穩(wěn)定劑（黃原膠和復(fù)合乳化劑）總添加量的選擇 全組分芝麻乳樣品由1.2.1 在ISMS 處理壓力為120 MPa 下制備，樣品冷卻至室溫后，加入添加量分別為0.09%、0.10%、0.11%的黃原膠，加入蔗糖酯:單甘酯為8:2 的復(fù)合乳化劑，復(fù)合乳化劑總添加量分別為0.13%、0.14%、0.15%[20]，于30 MPa下均質(zhì)一次。測(cè)定樣品的不穩(wěn)定指數(shù)。

1.2.3 貯藏穩(wěn)定性試驗(yàn)方法 熟白芝麻經(jīng)ISMS 處理（料水比為1:14（w/w），ISMS 處理壓力為120 MPa）后，添加復(fù)合穩(wěn)定劑，其添加量為：黃原膠0.09%，復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯=8:2）0.13%，于30 MPa下均質(zhì)一次，UHT 滅菌（141 ℃，5 s），無菌罐裝得到全組分芝麻乳樣品。參考陳軍等[10]的方法，將樣品分別置于4、28、38 ℃恒溫保存，以生產(chǎn)當(dāng)天（第0 d）的全組分芝麻乳樣品為控制組，生產(chǎn)完成后立刻對(duì)控制組進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，并分別測(cè)定在三種溫度下貯藏第10、30、50 和70 d 的全組分芝麻乳樣品的各項(xiàng)指標(biāo)，包括不穩(wěn)定指數(shù)、表觀穩(wěn)定性、粒徑和菌落總數(shù)。

1.2.4 全組分芝麻乳理化性質(zhì)的測(cè)定

1.2.4.1 表觀穩(wěn)定性測(cè)定 將全組分芝麻乳置于離心管中，放置在4 ℃條件下靜置1 d 后觀察其析水、沉淀、浮油和絮凝現(xiàn)象的變化情況[21]。

1.2.4.2 不穩(wěn)定指數(shù)的測(cè)定 參考梁亞楨[22]的方法，使用德國LUMiFuge 穩(wěn)定性分析儀對(duì)全組分芝麻乳的不穩(wěn)定指數(shù)進(jìn)行分析測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定參數(shù)：溫度25 ℃，離心速度4000 r/min，光因子系數(shù)1.00，每10 s 掃描1 次，掃描300 次。

1.2.4.3 粒徑測(cè)定 參考檀靜等[23]的方法，使用激光衍射粒度儀對(duì)全組分芝麻乳的粒徑進(jìn)行測(cè)定，分別將全組分芝麻乳和水的折射率設(shè)置為1.48 和1.33。使用水作為分散劑，遮光率穩(wěn)定在8%～13%區(qū)間內(nèi)時(shí)開始測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)量三次。

1.2.4.4 菌落總數(shù)變化 根據(jù)GB 4789-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》方法，測(cè)定貯藏期間全組分芝麻乳產(chǎn)品的菌落總數(shù)。

1.2.4.5 保質(zhì)期計(jì)算 根據(jù)《食品保質(zhì)期通用指南》中加速實(shí)驗(yàn)方法，按照下列公式，分析計(jì)算全組分芝麻乳在預(yù)期貯存環(huán)境參數(shù)下的保質(zhì)期。

將溫差為10 ℃的兩個(gè)任意溫度的保質(zhì)期的比率定義為Q10，根據(jù)式1 進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q10為加速試驗(yàn)下，試驗(yàn)溫度T2和T1的保質(zhì)期的比率；θs（T1）為T1溫度加速試驗(yàn)得到的保質(zhì)期，d；θs（T2）為T2溫度加速試驗(yàn)得到的保質(zhì)期，d。

實(shí)際貯存環(huán)境參數(shù)下的保質(zhì)期與加速試驗(yàn)溫度下的保質(zhì)期的關(guān)系式為：

式中：θs（T）為實(shí)際貯存溫度T 的保質(zhì)期，d；θs（T′）為T′溫度加速試驗(yàn)得到的保質(zhì)期，d；?Ta為較高溫度（T′）與實(shí)際貯存溫度（T）的差值（T'-T），℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有測(cè)試均重復(fù)三次，綜合數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件和Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，P<0.05 表示數(shù)據(jù)之間差異有顯著性，用Origin 2017 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 ISMS 處理對(duì)全組分芝麻乳穩(wěn)定性和粒徑的影響

2.1.1 不同處理壓力對(duì)全組分芝麻乳粒徑的影響全組分芝麻乳體系的粒徑?jīng)Q定了產(chǎn)品的口感潤滑度，從而直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受程度，通常粒徑越大口感越粗糙。由表1 可以看出，隨著ISMS 處理壓力的增加，全組分芝麻乳樣品的D[4,3]逐漸減小，處理壓力為120 MPa 時(shí)，D[4,3]達(dá)到最小值為68.17 μm。Dx[50]與Dx[90]也呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律。這可能是由于樣品在微孔道中經(jīng)歷了強(qiáng)剪切、高速對(duì)流撞擊與空穴等作用力[24]，使樣品顆粒破碎，而增加ISMS的處理壓力可以增強(qiáng)這些作用力，使樣品粒徑進(jìn)一步減小。這也與Guo 等[17]關(guān)于不同壓力ISMS 處理對(duì)于全組分玉米汁粒徑影響的研究結(jié)果相一致。從圖3 中可以看出全組分芝麻乳的粒徑分布圖由兩個(gè)峰組成，前面的小峰粒徑分布范圍在0.1～1 μm，可能代表的是油脂單體[25]，大粒徑峰可能由脂肪和蛋白質(zhì)等顆粒聚集體以及纖維組成[26?27]。在ISMS 處理壓力為30～120 MPa 范圍內(nèi)，隨著處理壓力的增大，大粒徑峰逐漸向左偏移，且峰型逐漸變窄。這說明ISMS 處理壓力的增加，有利于粉碎細(xì)化全組分芝麻乳大顆粒的粒徑，降低樣品的平均粒徑；同時(shí)也會(huì)使粒徑大小更加均一，從而改善樣品口感潤滑度，提高樣品穩(wěn)定性。

表1 高壓射流磨系統(tǒng)處理壓力對(duì)全組分芝麻乳粒徑的影響Table 1 Effect of ISMS pressure on the particle size of whole sesame milk

圖3 高壓射流磨系統(tǒng)處理壓力對(duì)全組分芝麻乳粒徑分布的影響Fig.3 Effect of ISMS pressure on particle size distribution of whole sesame milk

2.1.2 不同處理壓力對(duì)全組分芝麻乳表觀穩(wěn)定性的影響 從圖4 中可以看出，經(jīng)過不同壓力處理的全組分芝麻乳樣品在4 ℃下靜置1 d 后均出現(xiàn)分層，這可能是由于蛋白絮凝沉淀和油脂上浮所導(dǎo)致的乳析現(xiàn)象[28]。其中，在30 MPa 下處理的樣品乳析現(xiàn)象最為明顯，這可能是因?yàn)樘幚韷毫^低時(shí)泵流量太小，截留在篩網(wǎng)中的不溶性固形物過多導(dǎo)致沉淀變少，使得乳析現(xiàn)象更為明顯。在60～120 MPa 的壓力范圍內(nèi)，隨著ISMS 處理壓力的增加，乳析現(xiàn)象逐漸減小，穩(wěn)定性逐漸提高，120 MPa 下處理的樣品乳析現(xiàn)象最小。這也與粒徑的結(jié)果相符合。

圖4 高壓射流磨系統(tǒng)處理壓力對(duì)全組分芝麻乳表觀穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of ISMS pressure on the apparent stability of whole sesame milk

綜上，ISMS 處理壓力為120 MPa 時(shí)，所得到的全組分芝麻乳粒徑最小、表觀穩(wěn)定性最佳。因此選擇120 MPa 為ISMS 處理制備全組分芝麻乳的處理壓力。雖然經(jīng)ISMS 最佳處理壓力（120 MPa）制備的樣品穩(wěn)定性得到明顯提升，但仍然會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)乳析現(xiàn)象。因此需要添加穩(wěn)定劑，以提高樣品穩(wěn)定性，保證樣品品質(zhì)。

2.2 全組分芝麻乳添加劑的確定

2.2.1 黃原膠添加量對(duì)全組分芝麻乳穩(wěn)定性的影響

圖5（A）結(jié)果表明，全組分芝麻乳樣品的不穩(wěn)定指數(shù)隨著黃原膠添加量的增加呈現(xiàn)先降后增的趨勢(shì)，且當(dāng)黃原膠添加量為0.10%時(shí)其不穩(wěn)定指數(shù)最低。由圖5（C）可以看出，表觀穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)也表現(xiàn)出相同的結(jié)果，黃原膠添加量為0.08%和0.10%時(shí)樣品無分層現(xiàn)象，這可能是因?yàn)辄S原膠形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)改善了乳液的穩(wěn)定性[29]。而當(dāng)黃原膠添加量增加到0.12%時(shí)，全組分芝麻乳又出現(xiàn)少量的分層現(xiàn)象，可能是因?yàn)辄S原膠添加過量時(shí)，黃原膠在溶液中會(huì)發(fā)生凝聚，從而使得體系出現(xiàn)分層現(xiàn)象[30]。以上結(jié)果說明添加適量黃原膠能有效提高全組分芝麻乳的穩(wěn)定性，這也與Saharudin 等[31]的研究結(jié)果一致。

圖5 黃原膠不同添加量對(duì)全組分芝麻乳的影響Fig.5 Effects of the amount of xanthan gum on whole sesame milk

從圖5（B）可以看出，隨著黃原膠添加量的增加，樣品的平均粒徑D[4,3]先增大后減小之后再次增大，其數(shù)值依次為24.20、24.35、29.45、21.75、51.50 μm。這可能是因?yàn)殡S著黃原膠添加量的增加，全組分芝麻乳出現(xiàn)排斥絮凝現(xiàn)象，促進(jìn)了全組分芝麻乳中脂肪球之間的相互聚集，從而使得粒徑增大[32]。當(dāng)黃原膠的添加量繼續(xù)增大時(shí)，黃原膠會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而阻礙全組分芝麻乳中的脂肪球聚集，因此粒徑減小[33]。而后隨著黃原膠粒徑繼續(xù)增加，全組分芝麻乳出現(xiàn)凝結(jié)成膠現(xiàn)象[34]，導(dǎo)致再次粒徑增大，且當(dāng)黃原膠添加量為0.12%時(shí)的樣品平均粒徑最大。這也進(jìn)一步印證了在此添加量下的樣品又出現(xiàn)分層，且不穩(wěn)定指數(shù)再次增大的現(xiàn)象。

綜上，黃原膠添加量為0.10%的樣品未出現(xiàn)分層現(xiàn)象、不穩(wěn)定指數(shù)最低、粒徑最小。為了進(jìn)一步精確黃原膠最優(yōu)添加量，選取黃原膠添加量為0.09%、0.10%、0.11%三水平與后續(xù)的乳化劑進(jìn)行復(fù)配，確定其在全組分芝麻乳中的最優(yōu)添加量。

2.2.2 復(fù)合乳化劑（蔗糖酯和單甘酯）復(fù)配比對(duì)全組分芝麻乳穩(wěn)定性的影響 圖6（A）和圖6（C）為添加不同復(fù)配比的復(fù)合乳化劑（蔗糖酯和單甘酯）的全組分芝麻乳樣品的不穩(wěn)定指數(shù)和表觀穩(wěn)定性。結(jié)果表明，隨著蔗糖酯占比的增加，樣品的不穩(wěn)定指數(shù)和分層現(xiàn)象大體呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。當(dāng)蔗糖酯:甘酯為8:2 時(shí)樣品的不穩(wěn)定指數(shù)最低，分層現(xiàn)象最不明顯。這可能是因?yàn)檎崽酋サ母哂H水性，蔗糖酯的增加能競(jìng)爭(zhēng)解析更多參與界面吸附的蛋白質(zhì)，從而降低界面張力，提高了全組分芝麻乳的穩(wěn)定性[35]。蔗糖酯:單甘酯為9:1 時(shí)不穩(wěn)定指數(shù)最高，分層也最為嚴(yán)重。這可能是因?yàn)檎崽酋サ暮砍^一定范圍后，競(jìng)爭(zhēng)解析的蛋白過多，降低了界面的粘彈特性，從而促進(jìn)脂肪球的聚結(jié)，導(dǎo)致分層現(xiàn)象加劇[19]。從圖6（B）可以看出，隨著蔗糖酯添加量的增加，樣品的平均粒徑D[4,3]整體也是呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，此結(jié)果與上述不穩(wěn)定指數(shù)結(jié)果和表觀穩(wěn)定性結(jié)果相吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了以上結(jié)論。綜上所述，蔗糖酯和單甘酯添加配比為8:2 的樣品表觀穩(wěn)定性最好、不穩(wěn)定指數(shù)最低、粒徑最小，因此選擇該配比的復(fù)合乳化劑進(jìn)行全組分芝麻乳的制備。

圖6 蔗糖酯與單甘酯復(fù)配比對(duì)全組分芝麻乳的影響Fig.6 Effect of the compound ratio of sucrose ester and monoglyceride on whole sesame milk

2.2.3 復(fù)合乳化劑（蔗糖酯與單甘酯）添加量對(duì)全組分芝麻乳穩(wěn)定性的影響 圖7（A）和圖7（C）結(jié)果顯示，隨著復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯）添加量的增加，全組分芝麻乳樣品的不穩(wěn)定指數(shù)逐漸降低，其分層現(xiàn)象也逐漸改善。其中，0.12%～0.16%的不穩(wěn)定指數(shù)無明顯變化，且添加量達(dá)到0.14%和0.16%時(shí)的樣品已無分層現(xiàn)象。這可能是因?yàn)殡S著穩(wěn)定劑用量的增加，乳化劑在界面上與蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸附的能力增強(qiáng)，降低界面張力的作用也隨之增強(qiáng)，使得脂肪球聚結(jié)的幾率降低[35]，從而使得樣品穩(wěn)定性提高。而當(dāng)乳化劑的濃度達(dá)到臨界膠束濃度后，再增大乳化劑用量對(duì)全組分芝麻乳穩(wěn)定性的影響不大；而且乳化劑分子可能會(huì)在溶液內(nèi)部聚集，構(gòu)成親油基向內(nèi)、親水基向外的球狀膠束，甚至可能降低其乳化效果[36]。

圖7 蔗糖酯與單甘酯添加量對(duì)全組分芝麻乳的影響Fig.7 Effect of the amount of sucrose ester and monoglyceride on whole sesame milk

從圖7（B）可以看出，隨著復(fù)合乳化劑的添加量的增加，樣品的平均粒徑D[4,3]逐漸減小，其數(shù)值依次為31.45、27.50、25.65、22.65、21.00 μm。該變化規(guī)律與不穩(wěn)定指數(shù)和表觀穩(wěn)定性結(jié)果相符合，說明復(fù)合乳化劑添加量增加有利于全組分芝麻乳的粒徑減小，這也與蔣佩佩等[37]的研究結(jié)果一致。

以上結(jié)果表明，復(fù)合乳化劑添加量為0.16%的樣品表觀穩(wěn)定性最好、不穩(wěn)定指數(shù)最低、粒徑最小。但是添加量為0.14%的樣品與之相比已無明顯變化，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇0.14%為復(fù)合乳化劑的最適添加量。但為了進(jìn)一步精確復(fù)合乳化劑最優(yōu)添加量，選取復(fù)合乳化劑添加量為0.13%、0.14%、0.15%三水平與黃原膠一同進(jìn)行配方優(yōu)化，確定總添加劑的最優(yōu)添加量。

2.2.4 穩(wěn)定劑總添加量的確定 從圖8 的不穩(wěn)定指數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黃原膠添加量為0.09%，復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯=8:2）添加量為0.13%時(shí)的全組分芝麻乳樣品不穩(wěn)定指數(shù)最低，因此，確定此添加量為最優(yōu)復(fù)配添加量，以此添加量進(jìn)行全組分芝麻乳的制備。

圖8 總添加劑用量對(duì)全組分芝麻乳不穩(wěn)定指數(shù)的影響Fig.8 The effect of total additives on the instability index of whole sesame milk

2.3 全組分芝麻乳貯藏性質(zhì)研究

2.3.1 全組分芝麻乳不穩(wěn)定指數(shù)及表觀穩(wěn)定性變化圖9 的結(jié)果表明，與控制組相比，三種不同溫度條件下貯藏的全組分芝麻乳產(chǎn)品不穩(wěn)定指數(shù)都隨著時(shí)間的延長而增大。這可能是因?yàn)橘A藏過程中蛋白質(zhì)聚集成大顆粒形成沉淀[14]，使得產(chǎn)品穩(wěn)定性下降，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定指數(shù)增大。38 ℃貯藏條件下的產(chǎn)品不穩(wěn)定指數(shù)的增大最為明顯，這可能是因?yàn)楦邷刭A藏會(huì)進(jìn)一步加速蛋白質(zhì)的聚集[38]，從而降低產(chǎn)品的穩(wěn)定性。但從圖10 可以看出，在三個(gè)不同溫度下貯藏的全組分芝麻乳產(chǎn)品在70 d 內(nèi)均未出現(xiàn)沉淀分層現(xiàn)象，樣品均一，保持良好的表觀穩(wěn)定性。以上結(jié)果表明，與控制組結(jié)果對(duì)比，隨著貯藏時(shí)間的延長，產(chǎn)品的不穩(wěn)定指數(shù)會(huì)逐漸增大，但變化程度不足以表現(xiàn)在產(chǎn)品外觀上，產(chǎn)品仍能在較長的時(shí)間內(nèi)保持良好的表觀穩(wěn)定性。

圖9 貯藏期間全組分芝麻乳不穩(wěn)定指數(shù)變化Fig.9 Changes of instability index of whole sesame milk during storage

圖10 貯藏期間全組分芝麻乳表觀穩(wěn)定性變化Fig.10 Changes of the apparent stability of whole sesame milk during storage

2.3.2 全組分芝麻乳平均粒徑及粒徑分布的變化圖11 顯示，在貯藏期內(nèi)，三個(gè)不同溫度條件下的全組分芝麻乳產(chǎn)品平均粒徑D[4,3]均持續(xù)增大，由第0 d 的22.15 μm 分別增至第70 d 的25.55、28.65和30.00 μm。該結(jié)果與不穩(wěn)定指數(shù)的變化規(guī)律相一致，說明粒徑的增大可能是導(dǎo)致樣品不穩(wěn)定指數(shù)增加的原因之一，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了不穩(wěn)定指數(shù)的結(jié)論。圖12 表明，產(chǎn)品在4 ℃貯藏期間，粒徑分布在10～300 μm 范圍內(nèi)的峰隨著時(shí)間延長而向右平移，這可能是由于在貯藏過程中產(chǎn)品中的脂肪及蛋白質(zhì)等成分聚集形成大顆粒[26]。而在28 和38 ℃條件下貯藏的產(chǎn)品的粒徑分布除了在10～300 μm 范圍內(nèi)的峰向右平移外，相比較控制組，基本上還都出現(xiàn)了0.1～10 μm 處的峰面積減小的現(xiàn)象，這可能是由于高溫貯藏加速了產(chǎn)品蛋白質(zhì)和脂肪的聚集，從而使得原來在0.1～10 μm 峰處的脂肪和蛋白減少[22]。

圖11 貯藏期間全組分芝麻乳平均粒徑D[4,3]變化Fig.11 Changes of average particle size D[4,3]of whole sesame milk during storage

圖12 貯藏期間全組分芝麻乳粒徑分布變化Fig.12 Changes of particle size distribution of whole sesame milk during storage

2.3.3 全組分芝麻乳菌落總數(shù)變化 表2 為使用UHT無菌灌裝后，全組分芝麻乳產(chǎn)品在三種不同貯藏溫度下在貯藏期間菌落總數(shù)的情況。根據(jù)NY/T 433-2021 規(guī)定，產(chǎn)品中的菌落總數(shù)須≤1×102CFU/g。如表2 所示，產(chǎn)品在4、28 ℃條件下貯藏70 d，均低于農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上限，產(chǎn)品仍具有食用價(jià)值。而38 ℃的產(chǎn)品貯藏至70 d 時(shí)，其菌落總數(shù)已達(dá)1.5×103CFU/g，超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上限，說明高溫貯藏會(huì)加速微生物的生長繁殖，導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)。

表2 貯藏期間全組分芝麻乳菌落總數(shù)變化（CFU/g）Table 2 Changes of the total bacterial count of whole sesame milk during storage (CFU/g)

2.3.4 全組分芝麻乳保質(zhì)期 綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，全組分芝麻乳產(chǎn)品在38 ℃的條件下貯藏至70 d已經(jīng)發(fā)生劣變不可食用，在其他貯藏時(shí)間和貯藏溫度下的全組分芝麻乳產(chǎn)品仍能保持可食用品質(zhì)。根據(jù)加速實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以產(chǎn)品的38 ℃保質(zhì)期為50 d，28 ℃保質(zhì)期為70 d，計(jì)算產(chǎn)品保質(zhì)期比率Q10。

以此推斷全組分芝麻乳產(chǎn)品在常溫（25 ℃）貯藏以及冷藏（4 ℃）條件下的保質(zhì)期分別為：

即全組分芝麻乳產(chǎn)品在常溫下（25 ℃）貯藏保質(zhì)期為2 個(gè)月，冷藏（4 ℃）貯藏保質(zhì)期為5 個(gè)月。

3 結(jié)論

采用熟白芝麻作為原料，通過ISMS 處理、穩(wěn)定劑調(diào)配、滅菌灌裝的生產(chǎn)工藝成功制備了一款品質(zhì)穩(wěn)定的全組分芝麻乳產(chǎn)品。結(jié)果表明，產(chǎn)品的最佳工藝參數(shù)為：ISMS 120 MPa 下處理，添加0.09%的黃原膠，0.13%的復(fù)合乳化劑（蔗糖酯:單甘酯=8:2）。由該工藝制得的全組分芝麻乳產(chǎn)品，平均粒徑D[4,3]為22.15 μm，口感細(xì)膩，且產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。全組分芝麻乳產(chǎn)品在貯藏溫度為4 ℃時(shí)，貯藏70 d 內(nèi)能保持較好的穩(wěn)定性。經(jīng)過保質(zhì)期計(jì)算，產(chǎn)品在4 和25 ℃條件下貯藏的保質(zhì)期分別為5 個(gè)月和2 個(gè)月。本研究為全組分芝麻乳的開發(fā)提供了理論和技術(shù)指導(dǎo)。全組分芝麻乳產(chǎn)品在人體內(nèi)的消化吸收有待進(jìn)一步研究。