澳洲堅果乳的制備及穩(wěn)定性研究

黃克昌，馬尚玄，付鎵榕，徐文婷，郭剛軍

（云南省熱帶作物科學研究所，云南 景洪 666100）

澳洲堅果（Macadamia spp.）是山龍眼科（Proteaceae）澳洲堅果屬（Macadamia F.Muell.）多年生常綠果樹，原產于澳大利亞昆士蘭東南部和新南威爾士東北部沿岸的亞熱帶雨林地區(qū)，是世界著名的堅果[1]。澳洲堅果果仁營養(yǎng)豐富，脂肪含量高達78% ，富含蛋白質、碳水化合物、鈣、磷、鐵、B族維生素和煙酸，素有“干果皇后”的美稱[2-3]。經常食用澳洲堅果有助于降低血液總膽固醇，防止動脈硬化，降低血小板的黏度，降低心臟病、心肌梗塞及其他心血管病的發(fā)生[4-5]。我國澳洲堅果種植區(qū)域主要分布在云南、廣西、貴州和四川等地，2019年種植面積為24.5萬hm2，帶殼果產量4.9 萬 t[6]。

近年來，有關澳洲堅果的加工研究主要集中在帶殼果[7-8]、開口殼果[9-10]、果仁[11]與堅果片堅果酥加工綜合利用[12-13]等方面，很少有澳洲堅果乳的研究報道。澳洲堅果乳歸屬于植物蛋白飲料，在生產、貯藏過程中常出現脂肪上浮分層、蛋白質變性沉淀、絮凝分層等不穩(wěn)定性現象[14-16]，這不僅影響產品的感官品質，并且縮短產品的貨架期，同時還會改變產品的風味。因此，提高澳洲堅果乳的穩(wěn)定性，延長其保質期，是研發(fā)和生產中必須解決的問題。本研究對澳洲堅果乳增稠劑、乳化劑進行了優(yōu)選，對影響其體系穩(wěn)定性的澳洲堅果果粕與水配比、pH值、均質條件等因素進行了研究，以制備一種理化性質穩(wěn)定的澳洲堅果乳，從而提高產品的品質，延長產品的貨架期，為澳洲堅果的進一步應用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

澳洲堅果果粕：西雙版納云墾澳洲堅果科技開發(fā)有限公司；單硬脂酸甘油酯：佳力士添加劑（海安）有限公司；蔗糖脂肪酸酯：杭州瑞霖化工有限公司；羧甲基纖維素鈉（sodium carboxyl methyl cellulose，CMC-Na）：上海申光食用化學品有限公司；海藻酸鈉：青島明月海洋科技有限公司；卡拉膠：河南青羊生物科技有限公司；黃原膠：山東阜豐集團有限公司；復配瓜爾膠：河南萬邦化工科技有限公司；碳酸氫鈉：天津渤化永利化工股份有限公司；白糖：市售；無水乙醇（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司；磷酸二氫鈉（分析純）：北京市紅星化工廠；磷酸氫二鈉（分析純）：天津市化學試劑六廠三分廠；鹽酸（分析純）：汕頭市西隴化工廠有限公司；考馬斯亮藍G-250（電泳級）：上海藍季科技發(fā)展有限公司；磷酸（分析純）：濰坊市晨陽化工有限公司。

1.2 儀器與設備

CNMR-1000核磁共振含油量測定儀：武漢辰目科技有限公司；SY-12型磨漿機：永康市勇為機械廠；JM-80膠體磨：廊坊通用機械有限公司；ZTR-300S實驗室高剪切乳化機：上海眾托實業(yè)有限公司；SRH高壓均質機：上海申鹿均質機有限公司；ME204E分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TGL-16C高速臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；UV-754N紫外可見分光光度計：上海精風儀器有限公司；DT-UHT超高溫瞬時滅菌機：浙江東鐵機械設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 澳洲堅果乳的制備

1.3.1.1 工藝流程

1.3.1.2 工藝要點

（1）預處理：將澳洲堅果果粕置于電熱風循環(huán)干燥箱中按60℃、2 h→80℃、2 h→100℃、20 min條件進行干燥，以改善堅果乳風味。

（2）磨漿：澳洲堅果粕與水按質量比1∶15于磨漿機中磨漿，用200目的濾袋過濾，慮漿在膠體磨上進行細磨兩次，以使原料中的蛋白質和不飽和脂肪酸充分釋放出來。

（3）調配：將澳洲堅果原漿升溫至60℃～65℃，加入復合乳化劑、增稠劑和白糖，用乳化機高速攪拌使其充分混溶。

（4）均質：調配后的乳液升溫至65℃，在30 MPa下均質兩次。

（5）殺菌、包裝：將澳洲堅果乳加入超高溫瞬時滅菌機，在135℃、4 s條件下進行殺菌，包裝。

1.3.2 澳洲堅果果粕與水不同質量比對澳洲堅果乳穩(wěn)定性與感官品質的影響

澳洲堅果粕與水分別按 1∶10、1∶13、1∶15、1∶17、1∶20（質量比）配制，按工藝制備澳洲堅果乳，分別測定澳洲堅果乳脂肪含量和穩(wěn)定系數R，并評定各澳洲堅果乳感官性質。

1.3.3 乳化劑的乳化效果

將單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯分別按8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8（質量比），添加量分別為 0% 、0.05% 、0.10% 、0.20% 、0.30% 、0.40% 加入至澳洲堅果乳中，分別測定各組乳化劑對澳洲堅果乳的穩(wěn)定系數R。

1.3.4 增稠劑的穩(wěn)定效果

選擇海藻酸鈉、黃原膠、復配瓜爾膠、羧甲基纖維素鈉、卡拉膠作為澳洲堅果乳的增稠劑，每種增稠劑添加量分別為0% 、0.01% 、0.02% 、0.03% 、0.04% 、0.05% 、0.06% ，進行單因素試驗，測定穩(wěn)定性系數R，綜合評價選擇穩(wěn)定劑。

1.3.5 復合乳化增稠劑的穩(wěn)定效果

考慮到乳化劑和增稠劑之間的協同增效作用[17]，在單因素試驗基礎上，確定單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯的使用比例，選擇幾種影響顯著的穩(wěn)定劑，對復合乳化劑（A）、海藻酸鈉（B）、羧甲基纖維素鈉（C）和復配瓜爾膠（D）進行四因素三水平正交試驗，測定其穩(wěn)定性系數R，確定復合乳化增稠劑最佳配比，因素水平設計見表1。

表1 乳化劑和增稠劑復配正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels of emulsifier and thickener orthogonal tests

1.3.6 均質條件對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

1.3.6.1 單因素試驗

在方法1.3.5的基礎上，按不同均質溫度50、55、60、65、70、75、80 ℃，不同均質壓力 10、20、30、40 MPa，均質1、2、3、4次進行試驗，分別測定澳洲堅果乳的穩(wěn)定系數R，以確定最佳的均質條件。

1.3.6.2 均質條件的正交優(yōu)化

在方法1.3.6.1單因素試驗基礎上，對均質溫度、均質壓力和均質次數進行三因素三水平的正交優(yōu)化試驗，因素水平設計見表2。

表2 均質正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of homogeneous orthogonal tests

1.3.7 感官評定

澳洲堅果乳評定由10名從事植物蛋白乳飲料的專業(yè)人員進行感官品質評價。評定標準見表3，由色澤、口感、風味、組織狀態(tài)四部分組成。

表3 澳洲堅果乳感官評價標準Table 3 Macadamia milk sensory evaluation criteria

1.3.8 pH值對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

將制備好的澳洲堅果乳液分別裝于容器中，使用0.01% 鹽酸和0.02% 碳酸氫鈉來調節(jié)澳洲堅果乳的pH值至 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0， 分別測定穩(wěn)定系數 R 并評價感官性質。

1.3.9 澳洲堅果乳穩(wěn)定系數的測定

澳洲堅果乳穩(wěn)定性以穩(wěn)定系數進行評價。準確吸取澳洲堅果乳1 mL，用蒸餾水稀釋100倍，于720 nm波長下測定其吸光度，記為A0，再吸取10 mL澳洲堅果乳樣品于離心管中，4 000 r/min離心10 min。取上清液1 mL于100 mL容量瓶中，加蒸餾水定容至刻度，在720 nm波長下測定吸光度A1。按下式計算澳洲堅果乳的穩(wěn)定性系數R[18-19]，R≤1，R值越大，則說明澳洲堅果乳穩(wěn)定性越好。

1.3.10 澳洲堅果乳等電點的測定

取澳洲堅果乳原液，4 000 r/min離心10 min，去除上層，取中間部分澳洲堅果乳液10 mL于試管中，加入1% NaH2PO4溶液，調節(jié) pH 值為 4～8，2 000 r/min離心5 min，取中間部分樣液，在600 nm處測定透光率，確定其等電點[20]。

2 結果與分析

2.1 不同澳洲堅果果粕與水質量比對澳洲堅果乳穩(wěn)定性與感官品質的影響

不同澳洲堅果果粕與水質量比對堅果乳品質的影響見表4。

表4 不同澳洲堅果果粕與水質量比對堅果乳穩(wěn)定性與感官品質的影響Table 4 Effect of different mass ratio of macadamia meal to water on the stability and sensory quality of macadamia milk

由表4可知，當澳洲堅果果粕與水質量比為1∶10和1∶13時，澳洲堅果乳脂肪含量高、香氣濃郁、有生味，穩(wěn)定性較低，有分層產生；果粕與水質量比為1∶15時，澳洲堅果乳脂肪含量較高、穩(wěn)定性最高，感官品質最佳；果粕與水質量比為1∶17和1∶20時，澳洲堅果乳脂肪含量低、香氣較淡，穩(wěn)定性較高、無分層無沉淀。故澳洲堅果果粕與水質量比為1∶15最佳。

2.2 乳化劑對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

澳洲堅果乳穩(wěn)定性是由體系的親水親油平衡狀態(tài)、添加劑與蛋白質、脂肪的相互作用決定的。乳化劑的親水基團的結構分為線性和環(huán)形兩類，兩者搭配使用，可產生優(yōu)勢互補，單硬脂酸甘油酯的親水基團是線性的，而蔗糖脂肪酸酯的親水基團是環(huán)形的，這2種乳化劑混合使用可以取得很好的效果[21]。2種乳化劑不同配比及添加量對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響結果見圖1。

圖1 兩種乳化劑不同配比及添加量對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of different proportions and additive amount of two kinds of emulsifiers on the stability of macadamia milk

由圖1可知，不同配比及添加量的單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯，乳化穩(wěn)定性不同。單硬脂酸甘油酯與蔗糖脂肪酸酯不同配比的乳化劑穩(wěn)定性隨著添加量的增加呈現先增強后減弱的趨勢。當單硬脂酸甘油酯與蔗糖脂肪酸酯比例為4∶6，總添加量為0.3% 時，穩(wěn)定系數為最高，說明單硬脂酸甘油酯添加0.12% ，蔗糖脂肪酸酯添加0.18% 時，親水基團構象互補達到最佳，乳狀液穩(wěn)定性最好。這時兩種乳化劑在界面上吸附形成復合物，定向排列緊密，很好地防止聚結，增加乳液的穩(wěn)定性[22]。

2.3 不同增稠劑添加量對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

不同增稠劑添加量對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響結果見圖2。

圖2 增稠劑添加量對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of thickener additive amount on the stability of macadamia milk

由圖2可知，不同增稠劑的穩(wěn)定性能不同，隨著增稠劑添加量的增大，澳洲堅果乳穩(wěn)定性呈現先上升后下降的趨勢，增稠劑添加量0% ～0.03% 時，這5種增稠劑的穩(wěn)定能力由強到弱:復配瓜爾膠>海藻酸鈉>CMCNa>卡拉膠>黃原膠。在復配瓜爾膠添加量為0.03% 、海藻酸鈉添加量為0.02% 時，澳洲堅果乳的穩(wěn)定性最好。CMC-Na添加量為0.04% 時，澳洲堅果乳的穩(wěn)定性雖然最好，但增稠劑添加量過大會使產品的黏稠度增大、口感下降，影響澳洲堅果乳的感官性質，故選擇使澳洲堅果乳的穩(wěn)定性較好的添加量0.01% 。綜合考慮，選擇復配瓜爾膠、海藻酸鈉、CMC-Na 3種增稠劑為澳洲堅果乳的穩(wěn)定劑，進行試驗。

2.4 乳化劑和增稠劑復配對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

乳化劑和增稠劑復配對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響見表5。

表5 乳化劑和增稠劑復配正交試驗結果Table 5 Orthogonal test results of emulsifier and thickener

由表5可知，各因素對澳洲堅果乳穩(wěn)定性影響的主次順序:D>B>A>C，最佳組合為A2B1C3D2，即復合乳化劑添加量為0.3% ，海藻酸鈉添加量為0.01% ，CMCNa添加量為0.03% ，復配瓜爾膠添加量為0.03% 。將最優(yōu)組合進行驗證試驗，得到的產品穩(wěn)定性好，組織狀態(tài)均勻，測得穩(wěn)定系數R為0.97。系數R與7號試驗相等，7號試驗的復合乳化劑添加量A3為0.4% ，大于最佳組合中復合乳化劑A2的量0.3% ，增加成本費用。因此，選擇最佳組合為A2B1C3D2。

2.5 均質條件對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

解決澳洲堅果乳易出現脂肪上浮、蛋白質沉淀等不穩(wěn)定性現象，除選擇合適的乳化穩(wěn)定劑外，合理的工藝參數也非常關鍵，均質工藝條件極大地影響著其穩(wěn)定性。根據斯托克定律，微粒的沉降速度與微粒的半徑有關，微粒的半徑越小，沉降速度越小，體系越穩(wěn)定，高壓均質是一種有效降低顆粒粒徑的方法[23-24]，在適宜的均質條件下，使澳洲堅果乳中的脂肪和蛋白等微細化、均勻化，降低乳液的粒徑，油脂微粒和乳化劑充分結合，達到乳化效果，解決脂肪上浮和蛋白質下沉的問題，提高產品的穩(wěn)定性[25-26]。

2.5.1 均質溫度對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

均質溫度對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響見圖3。

圖3 均質溫度對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of homogenizing temperature on the stability of macadamia milk

由圖3可知，隨著均質溫度的升高，穩(wěn)定性增強，當溫度從65℃到80℃時，穩(wěn)定系數R趨于穩(wěn)定，但在高溫條件下容易使蛋白質變性，增加能耗。因此，選擇適宜的均質溫度為65℃。

2.5.2 均質壓力對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

均質壓力對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響見圖4。

圖4 均質壓力對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of homogenizing pressure on the stability of macadamia milk

由圖4可知，均質壓力從10 MPa上升到30 MPa時，穩(wěn)定系數R逐漸升高，穩(wěn)定性增強，30 MPa以后趨于平緩，故選擇均質壓力為30 MPa為佳。

2.5.3 均質次數對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響

均質次數對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響見圖5。

圖5 均質次數對澳洲堅果乳穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of homogenizing times on the stability of macadamia milk

由圖5可知，當均質由1次增加到2次時，穩(wěn)定系數R增大，澳洲堅果乳穩(wěn)定性增強，當均質次數為2、3、4時，穩(wěn)定系數R趨于平緩，故選擇均質2次為佳。

2.6 均質條件的正交優(yōu)化

在單因素試驗基礎上，對均質溫度、均質壓力和均質次數進行正交優(yōu)化試驗，結果見表6。

表6 均質條件正交試驗結果Table 6 Orthogonal test results of homogeneous conditions

由表6可知，在正交試驗因素水平范圍內，影響澳洲堅果乳穩(wěn)定性的各因素的主次順序為均質溫度>均質次數>均質壓力，最佳均質條件組合為E3F3G2，即65℃、30 MPa、均質2次，此時澳洲堅果乳的穩(wěn)定系數R達0.97。

2.7 pH值對澳洲堅果乳品質和穩(wěn)定性的影響

2.7.1 澳洲堅果乳蛋白質等電點的測定

澳洲堅果乳蛋白質不同pH值的透光率見圖6。

圖6 不同pH值的透光率Fig.6 Light transmittance at different pH values

由圖6可知，澳洲堅果乳蛋白質在不同pH值條件下透光率不同，當pH值4.7時透光率最高，溶解度最低，說明在此酸性條件下蛋白質分子的解離度下降最多。在pH值4.7時，透光率為8.92% ，溶解度值最小。由此可知，澳洲堅果乳蛋白質的等電點為4.7。

2.7.2 pH值對澳洲堅果乳品質和穩(wěn)定性的影響

pH值對堅果乳體系的穩(wěn)定性影響很大。當pH值遠離等電點時，堅果乳穩(wěn)定性較好。在偏堿性的環(huán)境中，堅果蛋白質的乳化性和溶解性質較好，容易形成蛋白質鹽類的親水膠體；另一方面，所添加的乳化穩(wěn)定劑在此環(huán)境中也最穩(wěn)定，能夠正常起到乳化穩(wěn)定的作用，與體系分散相形成膠束[27]。pH值為6.0～8.0時對澳洲堅果乳品質和穩(wěn)定性的影響見表7。

表7 不同pH值對堅果乳品質和穩(wěn)定性的影響Table 7 Effect of different pH values on quality and stability of macadamia milk

由表7可知，pH值在6.0～8.0，遠離了澳洲堅果乳的等電點4.7，組織狀態(tài)均勻，都未出現分層沉淀現象，穩(wěn)定系數R在0.88～0.96，穩(wěn)定性好。當澳洲堅果乳的pH值為6.0～6.5時，色澤乳白、口感較細膩，有澳洲堅果獨特香味，組織狀態(tài)均勻；當pH值為6.5～7.0時，色澤乳白、口感細膩柔和、風味濃郁、穩(wěn)定性好；當pH值為7.0～7.5時，色澤乳白、口感細膩柔和，香味較淡、有堿味；當pH值為7.5～8.0時，色澤灰白、口感不適，香味較淡、堿味重。故選擇pH值為6.5～7.0為宜。

3 結論

以澳洲堅果果粕為原料，配以一定量的水，輔以單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸鈉、CMC-Na、復配瓜爾膠、白糖等配料，通過磨漿、調配、均質等工藝，制備出澳洲堅果乳飲品。澳洲堅果果粕與水質量比為1∶15、乳液的pH值為6.5～7.0時，澳洲堅果乳感官品質和穩(wěn)定性最佳。單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯復配質量比為4∶6、添加量為0.3% 時，乳化效果最佳。確定的最佳復合增稠劑:海藻酸鈉0.01% ，羧甲基纖維素鈉0.03% ，復配瓜爾膠0.03% 。最佳均質條件：均質溫度65℃，均質壓力30 MPa，均質2次。通過此方法加工出的澳洲堅果乳營養(yǎng)豐富、色澤乳白、堅果香氣濃郁、組織狀態(tài)均勻，無沉淀無分層現象。