CN113826855A - 植物籽仁浆料及制备方法和应用、蛋白饮品及制备方法 - Google Patents

植物籽仁浆料及制备方法和应用、蛋白饮品及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备植物籽仁浆料的方法，其包括：将植物籽仁和第一溶剂研磨得到第一料液；其中，研磨步骤包括依次进行的粗磨步骤和细磨步骤，所述细磨步骤为高压微通道射流粉碎步骤。本发明还涉及通过制备植物籽仁浆料的方法制备的植物籽仁浆料、包含植物籽仁浆料的蛋白饮品及其制备方法。本发明还提供了植物籽仁浆料在制备食品中的应用。本发明通过粗磨和细磨操作的结合，实现了植物籽仁原料如紫苏籽原料的无排渣利用，且具有减少废渣的排放、大大节约生产成本和提高植物籽仁原料如紫苏籽原料的利用率的优点。

Description

植物籽仁浆料及制备方法和应用、蛋白饮品及制备方法
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，具体地涉及一种植物籽仁浆料及制备方法和应用、蛋白饮品及制备方法。
背景技术
当前，在采用富含纤维的植物原料来制备饮品时，由于植物皮渣纤维十分粗糙，若不能粉碎到一定细度，则严重影响口感。因此，在具体的实施工艺中通常采用过滤除渣技术来去除皮渣纤维，然而过滤除渣处理导致如下一系列的问题：过滤出的皮渣纤维中所吸附的有效浆汁被白白浪费，降低了原料利用率；皮渣在排放时带来了环境污染，增加了生产成本；以及有益人体健康的植物纤维没能得到有效利用，限制了产品附加值的提升空间等。因此，开发一种有效处理高纤维植物原料的研磨粉碎技术对于制备富含纤维的植物饮品势在必行。
紫苏籽作为药食同源的原料，其富含α-亚麻酸、精氨酸以及黄酮多酚等活性成分。其中α-亚麻酸具有较低血脂及血糖、防止动脉粥样硬化和血栓形成等功效，精氨酸具有提高免疫力、改善男性性功能、保障血管健康、降低血氨含量等功效，多酚黄酮等具有抗氧化、强化血管壁、促进肠胃消化等功效。因此，开发和研制含有紫苏籽提取物的饮品成为人们关注的焦点话题。
然而，由于紫苏籽本身富含纤维，因此在紫苏籽饮品生产工艺中也均采用排渣工艺来降低或消除粗纤维的不良粉碎所带来的较差口感和品质劣化，这不可避免地造成紫苏籽原料中所含有的多种药用和保健成分的巨大浪费。这极大地限制了紫苏籽原料在植物基饮品中的开发和推广。
因此，如何提高植物原料，特别是高纤维植物原料诸如紫苏籽的粉碎效果，通过无排渣处理，从而提高在制备植物基饮品中植物原料的利用率、降低生产成本且同时改善植物饮品的口感和提高品质成为在植物基饮品制备工艺中待要解决的关键问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种制备植物浆料的方法，其通过粗磨和细磨操作的结合，实现了植物原料、特别是高纤维植物籽仁原料的无排渣利用。
本发明的另一目的在于提供一种利用高压微通道射流粉碎技术制备蛋白饮品的方法。
本发明的又一目的在于提供了一种通过高速剪切粗磨、高压微通道射流粉碎技术细磨和超高温瞬时灭菌步骤的结合制备植物籽仁浆料的方法，实现植物原料利用率的最大化且显著地降低了生产成本。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制备植物籽仁浆料的方法，所述方法包括对植物籽仁和第一溶剂进行研磨，得到所述植物籽仁浆料；其中，研磨步骤包括依次进行的粗磨步骤和细磨步骤，所述细磨步骤为高压微通道射流粉碎步骤。
根据本发明的一个具体实施方式，所述细磨步骤在所述粗磨步骤处理后原位进行，不进行排渣操作。
根据本发明的一个具体实施方式，所述植物籽仁浆料的平均粒径为5～6μm。
根据本发明的一个具体实施方式，所述植物籽仁选自紫苏籽、亚麻籽、奇亚籽、火麻仁、松子仁、榛子仁、葵花籽仁、玉米仁、杏仁、桃仁、核桃仁、大豆和花生仁中的一种或多种。优选地，所述植物籽仁为紫苏籽。
根据本发明的一个具体实施方式，所述植物籽仁和第一溶剂的质量比在1:6至1:15的范围内。
根据本发明的一个具体实施方式，在2.0-5.0bar范围内的进料压力和1200-1400bar范围内的出口压力下进行所述高压微通道射流粉碎步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备蛋白饮品的方法，包括以下步骤：
1)根据本发明的上述制备植物籽仁浆料的方法制备植物籽仁浆料；
2)在水中加入甜味剂和稳定剂混合得到第一料液；
3)将步骤1)获得的植物籽仁浆料和步骤2)获得的第一料液混合得到第二料液；和
4)将步骤3)获得的所述第二料液进行均质处理，杀菌，得到所述蛋白饮品。
根据本发明的一个具体实施方式，所述蛋白饮品是紫苏籽蛋白饮品。
根据本发明的另一方面，提供了一种植物籽仁浆料以及包含该植物籽仁的蛋白饮品，其中，所述植物籽仁浆料通过使用根据本发明的制备籽仁浆料的方法获得。
根据本发明的又一方面，提供了植物籽仁浆料在制备食品中的应用。
根据本发明的一个具体实施方式，所述食品选自饮品、冰激凌、酸奶、乳酪、汉堡、蛋糕和饼干中的一种或多种。
与现有技术的利用具有排渣操作的工艺制作的植物籽仁饮品相比，本发明的制备植物籽仁浆料以及蛋白饮品的方法实现了如下技术效果：(1)通过无排渣操作，实现了植物籽仁原料，特别是紫苏籽原料的无排渣全利用，最大限度地保留了植物籽仁原料中的各种营养成分及其所带来的保健和药用功效；(2)在提高终产品营养价值的同时，提升了产品的风味和口感，改善了植物基饮品的物理化学稳定性能，同时降低稳定剂和乳化剂的用量；和(3)通过在加工工艺中省去除渣工艺，减少废渣的排放，大大节约了生产成本，提高了植物原料，特别是植物籽仁原料的利用率。
附图说明
图1A和1B分别是采用本发明的无排渣工艺制备的紫苏籽蛋白饮品的颗粒的粒径分布图和现有技术中采用过滤除渣工艺制备的紫苏籽蛋白饮品的颗粒的粒径分布图。
具体实施方式
为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本发明的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式。
本发明中的表述“约”指该具体的值以及在该值±5％范围内的合理延伸仍包含在本发明要求保护的范围内。如数值5％，指在(5-5*0.05)％-(5+5*0.05)％范围内的全部数值，包括两个端值。
本发明提供的制备植物籽仁浆料的方法包括对植物籽仁和第一溶剂进行研磨，其中，研磨步骤包括依次进行的粗磨步骤和细磨步骤，所述细磨步骤为高压微通道射流粉碎步骤。
上述粗磨步骤可包括一个或多个剪切研磨步骤，优选包括一个或多个高速剪切研磨步骤。例如，该高速剪切研磨步骤通过高速剪切磨浆机以两级转速(一级转速：3000-5000rpm和二级转速：6000-8000rpm)在温度22-26℃下进行。
上述细磨步骤在所述粗磨步骤处理后原位进行，不进行排渣操作。
根据一个具体实施方式，上述高压微通道射流粉碎步骤通常采用高压微通道射流粉碎均质机进行，优选在2.0-5.0bar范围内的进料压力和1200-1400bar范围内的出口压力下进行。
优选地，高压微通道射流粉碎均质机的进料压力为2.5bar、3.0bar、3.5bar、4.0bar、4.5bar或它们之间任意范围内的值。更优选地，所述高压微通道射流粉碎均质机的进料压力为2.5bar。
优选地，所述高压微通道射流粉碎均质机的出口压力为1210bar、1230bar、1250bar、1270bar、1290bar、1310bar、1330bar、1350bar、1370bar、1390bar或它们之间任意范围内的值。更优选地，所述高压微通道射流粉碎均质机的出口压力为1250bar。
上述方法中所用的植物籽仁可为富含纤维的植物籽仁。优选地，该植物籽仁可选自紫苏籽、亚麻籽、奇亚籽、火麻仁、松子仁、榛子仁、葵花籽仁、玉米仁、杏仁、桃仁、核桃仁、大豆和花生仁中的一种或多种。更优选地，上述植物籽仁是紫苏籽。
紫苏籽作为一种药食同源的原料，目前主要用于榨油或者调味，而榨油后的紫苏籽粕作为副产物一般用于饲料或直接废弃。在本发明的上述方法中，可使用紫苏籽粒，也可以使用紫苏籽粕。其中，紫苏籽粒在进行研磨前可放入清水中浸泡，以使紫苏籽充分吸水溶胀，保证后续研磨制浆效果；紫苏籽粕可直接进行研磨制浆。
上述方法中使用的第一溶剂是水，例如纯水或去离子水。
优选地，所述植物籽仁和第一溶剂的质量比在1:6至1:15的范围内，例如可为1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或它们之间任意范围内的比值。更优选地，所述植物籽仁和第一溶剂的质量比为1:9。
通过上述方法制备的植物籽仁浆料的平均粒径为5～6μm。
另一方面，本发明提供一种制备蛋白饮品的方法，包括以下步骤：
1)根据上述方法制备植物籽仁浆料；
2)在水中加入甜味剂和稳定剂混合得到第一料液；
3)将步骤1)获得的植物籽仁浆料和步骤2)获得的第一料液混合得到第二料液；和
4)将步骤3)获得的第二料液进行均质处理、杀菌，得到所述蛋白饮品。
根据一个具体实施方式，本发明提供一种制备紫苏籽蛋白饮品的方法，包括以下步骤：
1)用水浸泡紫苏籽原料，粗磨浸泡后的原料；
2)将粗磨后的料液进行采用高压微通道射流粉碎均质机进行细磨得到紫苏籽浆料；
3)向所述紫苏籽浆料中加入包含稳定剂和甜味剂的第一料液、混合、搅拌得到第二料液；
4)将所述第二料液均质、超高温瞬时杀菌和灌装得到终产品。
根据本发明所述的制备蛋白饮品的方法或制备紫苏籽蛋白饮品的方法，其中，所述杀菌在135℃-145℃的温度，优选136℃、137℃、138℃、139℃、140℃、141℃、142℃、143℃、144℃温度或它们之间任意范围内的温度进行，更优选地在137℃进行，并持续10-30s，优选地持续11s、12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s、24s、25s、26s、27s、28s、29s或它们之间任意范围内的时间，更优选地持续15s。
根据本发明所述的制备蛋白饮品的方法或制备紫苏籽蛋白饮品的方法，其中，所述甜味剂选自三氯蔗糖、白砂糖、果糖、淀粉糖、赤藓糖醇、寡果糖、异麦芽酮糖、糖精、甜蜜素和安塞蜜中的一种或多种。
根据本发明所述的制备蛋白饮品的方法或制备紫苏籽蛋白饮品的方法，其中，所述稳定剂选自可溶性大豆多糖、羧甲基纤维素钠、羟丙基二淀粉磷酸酯、果胶、琼脂、双乙酰酒石酸单甘油酯和双乙酰酒石酸双甘油酯中的一种或多种。
由于紫苏籽含油量较高，紫苏籽蛋白饮品在杀菌后极易出现分层、沉淀等问题，蛋白饮品体系的稳定性较差，所以对保持体系的稳定性至关重要，通过本发明的植物籽仁浆料制备方法制得的紫苏籽浆料与特定的稳定剂组合，可以很好的保持体系物理化学稳定性。
优选地，上述稳定剂可为复配稳定剂，诸如嘉吉商品化复配稳定剂Protex ABN1521。
通过上述制备蛋白饮品的方法，步骤1)保证了植物籽仁浆料粒径在合理的范围之内，符合后续加工要求，同时也实现了无排渣制作，节约了原料成本；步骤2)是稳定剂配制及口味调整的过程，保证蛋白饮品的性状稳定、口感适宜，并且在加工和贮存过程中不会发生沉淀、风味变差等问题，使得蛋白饮品在口感上满足要求；步骤3)是蛋白饮品调配的过程，保证了植物籽仁浆料与甜味剂、稳定剂充分混合，符合相应的质量指标；步骤4)是均质、杀菌、灌装过程，均质可以使料液中脂肪颗粒破损的更加细小，从而使体系更加稳定，杀菌步骤对料液的热处理时间较短(通常不超过30秒)，最大程度地保证了产品的口感和色泽，保证产品食用安全，而无菌灌装可满足长货架期的要求。
在根据本发明方法制得的紫苏籽蛋白饮品中，脂肪、蛋白质、总脂肪酸和α-亚麻酸的含量分别可达2.72％、1.12％、2.51％和1690mg/100g。
另一方面，本发明提供一种植物籽仁浆料，其通过本发明的制备植物籽仁浆料的方法获得。优选地，该植物籽仁浆料是紫苏籽浆料。
根据本发明的再一方面，提供了通过本发明的制备植物籽仁浆料的方法获得的植物籽仁浆料在制备食品中的用途。优选地，所述食品选自饮品、冰激凌、酸奶、乳酪、汉堡、蛋糕和饼干中的一种或多种。
实施例
下述实施例中所使用的实验方法和装置如无特殊说明，均为常规方法和装置。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
将5kg紫苏籽用清水洗涤1-2次后，沥干，放入约45kg清水中，浸泡约10min。
采用磨浆机进行磨浆处理(一级粉碎转速：5000rpm；二级粉碎转速：6000rpm；磨浆温度：约25℃)。
将磨浆机处理后的浆料再用高压微通道射流粉碎均质机(进料压力：约2.5bar，料液出口压力：约1250bar)处理，得到紫苏籽浆料。
将约0.25kg稳定剂和约4kg白砂糖溶于约45.75kg温水中(水温约50℃)，采用高剪切(1000～1500rpm)搅拌处理约20min，使稳定剂和白砂糖充分溶解得到料液。
将紫苏籽浆料和含稳定剂、白砂糖的料液混合，搅拌15min，使料液混合均匀。
将混合均匀的料液在40bar/300bar进行均质，然后将均质后的料液在137℃杀菌15s，灌装；以及将均质后的料液先灌装，再分别在121℃杀菌10min和121℃杀菌20min，得到紫苏籽蛋白饮品。
对比例1
将5kg紫苏籽用清水洗涤1-2次后，沥干，放入约45kg清水中，浸泡约10min。
采用高速剪切磨浆机制成紫苏籽浆料，其中高速剪切磨浆程序如下：粗磨约3min、转速7200rmp，精磨约3min，转速12000rmp，停机溶胀约2min，重复粗磨、精磨过程一次，得到紫苏籽浆料。
将约0.25kg稳定剂和约4kg白砂糖溶于约45.75kg温水中(水温约50℃)，采用高剪切(1000～1500rpm)搅拌处理20min使稳定剂和白砂糖充分溶解得到料液。
将紫苏籽浆料和含稳定剂、白砂糖的料液混合，搅拌15min，使料液混合均匀。
将混合均匀的料液在40bar/300bar进行均质，然后将均质后的料液在137℃杀菌15s，灌装；以及将均质后的料液先灌装，再分别在121℃杀菌10min和121℃杀菌20min，得到紫苏籽蛋白饮品。
对比例2
将5kg紫苏籽用清水洗涤1-2次后，沥干，放入约45kg清水中，浸泡约10min。
然后，采用普通豆浆机研磨处理，经200目筛过滤，丢弃滤渣，取滤液制成紫苏籽浆料。
将约0.3kg稳定剂和约4kg白砂糖溶于约45.7kg温水中(水温约50℃)，采用高剪切(1000～1500rpm)搅拌处理约20min，使稳定剂和白砂糖充分溶解得到料液。
将紫苏籽浆料和含稳定剂、白砂糖的料液混合，搅拌15min，使料液混合均匀。
将混合均匀的料液在40bar/300bar进行均质，然后将均质后的料液在137℃杀菌15s，灌装；以及将均质后的料液先灌装，再分别在121℃杀菌10min和121℃杀菌20min，得到紫苏籽蛋白饮品。
其中，实施例1以及对比例1和2的实验条件主要区别如下表1所示：
表1
Figure BDA0002555832780000081
性能参数比较：
针对上述实施例1和对比例1-2的紫苏籽蛋白饮品，分别测量其样品的稳定性和理化参数。具体如下：
蛋白饮品的离心沉淀率：
准确称取实施例1和对比例1和2中制备的紫苏籽蛋白饮品样品约300g，置于离心杯中，在3000rpm下离心20min，去除上清液后将沉淀倒在滤纸上，准确称取沉淀质量(g)。
其中：离心沉淀率＝沉淀质量(g)/样品质量(g)Ⅹ100％
结果如下表2所示：
表2
离心沉淀率(％) 实施例1 对比例1 对比例2
杀菌137℃，15s 5.51 - -
杀菌121℃，10min 12.37 10.28 3.24
杀菌121℃，20min 60.89 65.13 34.26
测定结果表明：对于本发明实施例1的产品，超高温瞬时杀菌处理的离心沉淀率显著地低于在121℃杀菌10min和20min处理的离心沉淀率。而对于未采用高压微通道射流粉碎均质技术的对比例1和2的产品，由于样品量较少而无法进行超高温瞬时杀菌处理。在121℃杀菌处理，随着杀菌时间的增加，造成了样品的大量沉淀。另外，对于无排渣工艺，在121℃杀菌10min的条件下，采用高压微通道射流粉碎均质的实施例1和不采用高压微通道射流粉碎均质的对比例1之间的离心沉淀率之间差异不大。
结果表示，在不影响终产品稳定性的情况下，无排渣和超高温短时杀菌步骤的组合是提高原料利用率，进而降低生产成本的最佳选择。
样品理化指标：
根据上述离心沉淀率的测试结果，分别选取实施例1(137℃杀菌15s)、对比例1(121℃杀菌20min)和对比例2(121℃杀菌10min)的样品测试其样品理化指标。
根据食品安全国家标准GB5009系列标准检测方法和食品安全国家标准GB4789系列标准检测方法，分别检测实施例1和对比例1和2的样品中的各项指标，具体见下表。
测试结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0002555832780000091
Figure BDA0002555832780000101
上述检测结果表明，采用无排渣工艺的实施例1的产品在脂肪含量、蛋白质含量、总脂肪酸含量、亚油酸含量、α-亚麻酸以及二十碳三烯酸含量等指标方面显著地高于进行过滤排渣工艺的对比例2的产品。这说明，采用高压微通道射流粉碎均质和超高温瞬时灭菌处理的操作，不仅显著地提高原料的利用率，而且保留植物原料本身所固有的大量的养分，诸如蛋白质、脂肪酸、脂肪等，保证了饮品较佳的口感。
样品的粒径测定：
采用马尔文激光粒度仪(Zetasizer Nano ZS)分别对实施例1(137℃杀菌15s)、对比例1(121℃杀菌20min)和对比例2(121℃杀菌10min)的样品进行粒径分析。具体操作步骤如下：将样品采用蒸馏水稀释10倍后得到待测液；选择干净的样品池，缓慢注入1mL待测液以避免气泡，用盖子将样品池封住。按照仪器操作说明书，将样品放入进样槽，关闭样品池区盖子，选择相应程序进行分析。
粒径分析结果如图1A和图1B所示，其中图1A为实施例1的样品三次平行处理的结果，图1B为对比例2的样品三次平行处理的结果。其中，由于对比例1的产品存在大量沉淀，因此无法测定其样品的粒径分布。
结果表明：实施例1中样品的平均粒径略大于对比例2中样品的平均粒径，但是实施例1样品的粒径分布峰更窄，重复性更好，这说明通过本发明方法制得的紫苏籽蛋白饮品的粒径分布比较均匀；而对比例2中样品的平均粒径略小，但是粒径分布峰较宽，三次测试结果差异较大，重复性较差。这说明经过高压微通道射流粉碎均质技术处理的紫苏籽浆料的颗粒大小相较于研磨和过滤后的紫苏籽浆料的颗粒大小更为均一，更有利于改善最终饮品的质地和口感。即，本发明的方法采用高压微通道射流粉碎均质技术，实现了无排渣制作紫苏籽蛋白饮料，节约了原料成本，并且饮料的粒径分布更窄，更有利于蛋白饮品的稳定。
此外，实施例1的方法采用超高温瞬时杀菌(137℃，15s)，最大程度地保证了产品的口感和色泽，保证了饮品食用安全，无菌灌装可以满足长货架期的要求。从本发明的实施例1与对比例1-2的样品的稳定性、蛋白质和脂肪酸含量以及粒径分析结果的比较可以看出：高压微通道射流粉碎均质粉碎结合超高温瞬时杀菌处理有利于在短时间内大批量的处理植物原料，且改善了所获得的终产品的品质(诸如改善的溶液稳定性、提高的蛋白质、脂肪酸以及脂肪的含量以及更为均一的粒径分布)。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种制备植物籽仁浆料的方法，所述方法包括对植物籽仁和第一溶剂进行研磨，得到所述植物籽仁浆料；
其中，研磨步骤包括依次进行的粗磨步骤和细磨步骤，所述细磨步骤为高压微通道射流粉碎步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细磨步骤对所述粗磨步骤处理后的料液直接进行，不进行排渣操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述植物籽仁浆料的平均粒径为5～6μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粗磨步骤包括一个或多个剪切研磨步骤。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述植物籽仁选自紫苏籽、亚麻籽、奇亚籽、火麻仁、松子仁、榛子仁、葵花籽仁、玉米仁、杏仁、桃仁、核桃仁、大豆和花生仁中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述植物籽仁为紫苏籽。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述植物籽仁和第一溶剂的质量比在1:6至1:15的范围内。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在2.0-5.0bar范围内的进料压力和1200-1400bar范围内的出口压力下进行所述高压微通道射流粉碎步骤。
9.一种制备蛋白饮品的方法，包括以下步骤：
1)根据权利要求1至8中任一项所述的方法制备植物籽仁浆料；
2)在水中加入甜味剂和稳定剂混合得到第一料液；
3)将步骤1)获得的植物籽仁浆料和步骤2)获得的第一料液混合得到第二料液；和
4)将步骤3)获得的所述第二料液进行均质处理，杀菌，得到所述蛋白饮品。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法制备的植物籽仁浆料。
11.一种蛋白饮品，包括权利要求10所述的植物籽仁浆料。
12.根据权利要求10所述的植物籽仁浆料在制备食品中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其中，所述食品选自饮料、冰激凌、酸奶、乳酪、汉堡、蛋糕和饼干中的一种或多种。
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