谷物是重要的营养资源,含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、膳食纤维、维生素和微量元素。不同的谷类作物也有其独特的功能性营养素。例如燕麦中的-葡聚糖具有降低血糖、血脂、血清胆固醇、抗氧化剂等作用。对于预防高脂血症引起的心脑血管疾病和控制糖尿病有一定作用。抗衰老等也有一定的功效。荞麦含有其他谷类作物中没有的芦丁。可用于治疗毛细血管脆性和渗透性出血,降低血脂和胆固醇,抗菌、防辐射。将谷物原料加工成饮料,不仅满足了人们对营养健康的需求,而且增加了一种新的谷物消费方式。与磨浆、煮粥等传统烹饪方法制成的谷物饮料相比,谷物饮料保质期更长,干净卫生,饮用方便。它们可以代替牛奶和豆奶作为新的早餐饮料。
谷物经过烘烤、研磨、混合、均质后形成的浓浆饮料是一个复杂的热力学系统,特性不稳定。体系中存在蛋白质形成的胶体溶液、乳化脂肪形成的乳液、糖形成的真溶液等,这些成分之间较大的密度差异是谷物饮料不稳定的主要原因。饮料加热或放置时间较长后,容易出现漂浮、分层、沉淀等问题。因此,谷物饮料最大的问题就是稳定性。影响谷物饮料稳定性的因素有很多:水质、分散相的组成和浓度、颗粒大小、电解质、pH值、微生物等。这些因素单独地和相互作用地共同影响饮料的稳定性。
近年来谷物饮料发展的报道中,解决饮料稳定性差问题的方法集中在体系中添加一些增稠胶体和乳化剂;一些学者还研究了加工工艺对稳定性的影响。本文将阐述增稠剂、乳化剂、酶解工艺和均质工艺对谷物饮料稳定性影响的研究现状。
一、增稠剂、乳化剂在谷物饮料中的应用
谷物饮料是以水为分散介质,以碳水化合物、蛋白质和油脂为主要分散相的宏观分散体系,热力学不稳定。添加适当的增稠胶体和乳化剂,可以使饮料形成一个相对稳定的体系,赋予饮料长期的稳定性。
一、增稠剂在谷物饮料中的应用
增稠剂可以使饮料粘稠,改善饮料的物理性能,增加粘度,获得粘稠的口感。增稠剂可以防止谷物饮料中的液滴聚结,降低谷物颗粒的沉降速度,从而稳定乳液中的分散颗粒,提高谷物饮料的稳定性。谷物饮料中常用的增稠剂有黄原胶、卡拉胶、结冷胶、微晶纤维素等。
黄原胶可以赋予饮料清爽的特性,并对谷物饮料中的蛋白质有保护作用;
卡拉胶能与酪蛋白形成均质的三维网络结构或凝胶,可有效防止含乳谷物饮料的结块和沉淀。卡拉胶在中性或碱性条件下稳定,但在酸性溶液中(特别是pH4)容易水解,导致凝胶强度和粘度下降。因此,它不适合加工酸性或发酵谷物饮料。卡拉胶用作增稠稳定剂。
结冷胶具有良好的稳定性、耐酸性、耐高温性。结冷胶对微生物和酶也有一定的抵抗力。结冷胶的使用量也比较低。0.25%结冷胶可达到1.5%琼脂和1%卡拉胶的凝胶强度。研究发现,结冷胶比MCC具有更强的悬浮颗粒能力。除了良好的稳定性外,结冷胶还可以提供优异的质感。结冷胶对剪切力非常敏感,食用时有入口即化的感觉。再加上其较强的香气释放能力,使得谷物原料具有鲜美的风味。豆香挥发,大大改善谷物饮料的风味和口感。
MCC也是一种稳定的胶体,常用于谷物饮料中。它与其他亲水胶体的区别在于MCC本身不与水结合,而只是连续分散。由于微晶纤维素本身不能形成粘稠溶液,因此胶体MCC常与其他胶体(如CMC、黄原胶)混合使用。此外,MCC具有良好的冷热稳定性,分散体口感丰富细腻,几乎不影响调味料的感官特性,使谷物饮料获得良好的风味。此外,MCC作为膳食纤维,还可以降低饮料的热量含量,增加纤维含量,可用于功能性饮料中。
在谷物饮料中,使用单一的增稠稳定剂很难实现产品的长期均匀和稳定悬浮。将两种或多种胶体溶液混合会产生协同作用,达到良好的效果,因此复合增稠剂常用于谷物饮料中。
2、乳化剂在谷物饮料中的应用
乳化剂是一类具有亲水基团和疏水基团的表面活性剂。当乳化剂添加到谷物饮料中时,分子会定向吸附到水和油表面,降低表面张力,防止溶液中脂肪漂浮和颗粒相互聚集,达到稳定的效果。谷物饮料中常用的乳化剂有单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等。单硬脂酸甘油酯是一种油包水型乳化剂。由于其乳化性能很强,也可用作水包油乳化剂。谷物饮料加工中的高压均质工艺对单硬脂酸甘油酯几乎没有影响。影响。
蔗糖酯可与淀粉形成络合物,防止谷物饮料中淀粉的老化和回生。在谷物饮料中添加单甘酯和蔗糖酯,可以使谷物原料中的脂肪颗粒更均匀地分散在水中,使乳液更稳定。谷物饮料中乳化剂的一般用量为蔗糖酯0.05%0.1%,单甘酯0.3%0.5%。如果产品中脂肪、蛋白质含量较多,或含有不易乳化的原料,用量应增加至1%。5。
乳化剂具有协同作用。复合乳化剂通过水-油界面上的分子间相互作用形成复合物。吸附能力增加,膜强度增加。乳化效果比单独使用某种乳化剂时要好得多。因此,在使用时常将几种乳化剂一起使用。
2、酶解工艺对谷物饮料稳定性的影响
酶解工艺是利用一定量的淀粉酶和蛋白酶在一定条件下对谷物原料中的淀粉、蛋白质等大分子物质进行酶解,从而细化饮料中的颗粒,并将部分不溶性淀粉和蛋白质分解成可溶性糖,糊精、肽和氨基酸等,从而提高饮料的稳定性。生产中常用的酶制剂有-淀粉酶、-淀粉酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等。
1、淀粉酶在谷物饮料中的应用
谷物饮料沉淀较多,容易分层。添加过多的稳定剂会导致粘度过高、不新鲜。谷物原料中淀粉含量较高,是谷物饮料出现沉淀的重要原因。添加淀粉酶进行控制水解,不仅改善了产品的风味,也有利于消化吸收。与稳定剂、乳化剂配合使用,体系更加稳定。酶解后的产品品质和口感远高于精磨工艺。
在谷物饮料加工中进行酶解时,酶的添加量、酶解温度和酶解时间非常关键。如果酶添加太少,饮料中的淀粉就不能完全水解;如果酶添加过多,则饮料的酶味太浓,也造成酶制剂的浪费。酶水解温度经常在酶制剂的最适温度上下波动。如果温度过高,会影响酶制剂的活性,达不到理想的酶解效果。必须确定酶解时间,以保证酶解过程完成。但如果时间太长,饮料中的有效成分会因长时间加热而变性。因此,在酶解过程中控制适当的酶用量、酶解温度和时间非常重要。
2、蛋白酶在谷物饮料中的应用
蛋白酶是一类催化蛋白质水解的酶。饮料中常用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、碱性蛋白酶等,将原料中的蛋白质水解成肽和氨基酸。谷物饮料经酶解后,不溶性蛋白质减少,可溶性肽和氨基酸增加,减少系统中大分子蛋白质引起的聚集现象,提高系统稳定性。同时,还减少了蛋白质变性引起的变色等饮料品质恶化。
3、均质工艺对谷物饮料稳定性的影响
根据斯托克斯定律,颗粒半径越小,沉降速度越小,系统的稳定性越高。因此,减小分散颗粒半径也是提高饮料稳定性的有效途径。
粉碎过滤后的饮料中,颗粒较大,需要采用胶体磨和均质工艺,将悬浮颗粒和液滴微粉化。由于谷物颗粒中的粗纤维和淀粉含量较高,难以粉碎,必须经过多次均质才能达到粉碎、分散、乳化的效果。均质还可以细化蛋白质和脂肪颗粒,有效改善脂肪漂浮现象,使产品体系更加稳定。均质化是谷物饮料加工中的重要步骤。其效果直接影响饮料中脂肪球和蛋白质颗粒的破碎程度,以及乳化剂的吸附状态。为了获得理想的均质效果,需要控制均质温度和均质压力。
1、均质温度对谷物饮料稳定性的影响
一般来说,均质温度越高,乳化剂迁移和吸附越快,饮料的乳化效果越好。另外,均质温度必须高于原料中脂肪的熔点,才能使脂肪呈液态,达到均质效果。均质温度的上限由原料的热敏感性决定。温度过高会破坏脂肪球膜,造成脂肪凝聚和分离,还会引起饮料中蛋白质的变性。不同谷物饮料所需的最佳均质温度也不同,需要实验。
2均质压力对谷物饮料稳定性的影响
均质压力也是影响均质效果的重要因素。在一定范围内提高均质压力可以显着减小饮料中的颗粒直径,显着提高系统的稳定性。如果压力继续增加,颗粒的表面积就会增加,自由能就会增加。饮料中的颗粒容易聚集,产品稳定性下降。因此,选择合适的均质压力非常重要。
4、展望
谷物代餐产品营养丰富、风味浓郁、即食即饮。它们不同于市场上现有的品类,也深受消费者的喜爱。近年来,谷物饮料市场发展迅速,潜力巨大。为了增加谷物饮料的商业价值,进一步提高谷物饮料的稳定性,需要综合分析影响谷物饮料稳定性的因素,从各个因素入手,综合运用提高稳定性的技术手段,合理地设计谷物饮料加工工艺流程。
随着谷物饮料行业的快速发展和相关理论研究的进一步深入,谷物饮料稳定性研究将不断深入,谷物饮料市场前景广阔。