虾青素饮料中的油滴包覆层,既影响加工时的保留率,也影响成品饮料的表现。雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)油树脂的一项研究说明了这种取舍:有助于虾青素经受喷雾干燥的界面结构,在饮料pH变化时未必同样稳定。[2]
因此,液体浓缩物与冲调饮料粉需要不同的开发路线。液体分散体系要在加工和贮藏后保持目标外观;粉末还要经受干燥,并在冲调时重新均匀分散。以下三项实验研究,为选择界面材料和加工顺序提供了具体参考。
适合开发橙红色外观,未必能原样替换既有色号
2020年的一项研究先将雨生红球藻油树脂制成乳液,再加入市售无色等渗饮料。研究人员将水、丙二醇、糖和蔗糖单酯表面活性剂混合、均质,加入油树脂后继续搅拌,再进行超声处理。[1] 得到的原料能够分散到饮料中;这与油树脂本身溶于水不同。
试制饮料呈橙红色。与所选市售红色饮料最接近的样品,报告色差ΔE仍为8.05 ± 0.09,作者认为这一差异肉眼可见。[1] 因而,这项研究更适合为新色调开发提供参考,而不是直接复现既有颜色。新产品可以围绕可接受的橙红色外观开展筛选;老产品改配方,则需要以原有饮料的色差容限为标准。
贮藏试验也说明,包装与流通条件应尽早纳入开发。样品在30 ± 2 °C强光条件下于八天内失去颜色;铝箔包裹、5 ± 2 °C冷藏的样品表现较好,但贮藏期间颜色同样发生了变化。[1] 由于光照与温度同时改变,这一比较无法单独量化遮光包装的作用,也无法确定常温货架期。筛选颜色时,就应把候选包装和预期贮藏条件一并带入试验。
喷雾干燥后,双层与三层体系的保留率相近
2021年的一项研究将藻源虾青素油树脂与葵花籽油混合,比较三种油滴界面:仅用羽扇豆蛋白;先用羽扇豆蛋白、再加ι-卡拉胶;以及在双层结构外继续加入壳聚糖。喷雾干燥前,各组均添加麦芽糊精,将进料的总固形物含量调至15%。[2]
喷雾干燥结束后立即测得的虾青素保留率
| 油滴界面材料 | 120 °C进风温度 | 160 °C进风温度 |
|---|---|---|
| 羽扇豆蛋白 | 120 °C进风温度88.5% | 160 °C进风温度87.4% |
| 羽扇豆蛋白+ι-卡拉胶 | 120 °C进风温度96.4% | 160 °C进风温度95.3% |
| 羽扇豆蛋白+ι-卡拉胶+壳聚糖 | 120 °C进风温度96.8% | 160 °C进风温度96.0% |
来源:[2],第2.10–2.11及3.5节。保留率为干燥后测得的虾青素含量除以研究设定的粉末理论含量,再乘以100。检测采用溶剂提取及478 nm紫外–可见吸光度法。表中温度为干燥机进风温度,并非实测颗粒温度。
两种多层体系的报告保留率均显著高于仅蛋白包覆体系,双层与三层之间则没有统计学显著差异。[2] 构建包覆层的过程还改变了进料组成和稀释程度,因此这些数据比较的是研究中的具体配方,不能把全部差异单独归因于层数。测定终点是干燥结束时,尚未覆盖粉末货架期或冲调后的表现。
在液态乳液的pH试验中,双层体系也表现出更好的适应性。样品在环境温度下放置24小时后,双层乳液在所测pH 3–7范围内保持负电荷,未报告分层;三层乳液则在pH高于4.3时正电荷降低,并出现聚集。[2] 这项短期pH试验与贮藏稳定性试验需要分开看:在另一项七天贮藏试验中,两种多层乳液都出现了一定程度的乳析,即油滴上浮形成乳状层。[2]
对于冲调饮料粉,这些结果支持先评估蛋白—卡拉胶路线,再考虑增加壳聚糖包覆步骤。接下来的应用试验应落在实际冲调液上:粉末能否均匀分散、颜色是否符合目标,以及从冲调到饮用期间能否保持均匀。
预混提供另一条路线,组成也要一起比较
2024年的一项模型乳液研究比较了酪蛋白酸钠与甜菜果胶的两种组合方式:一种先制备蛋白稳定的乳液,再加入果胶;另一种在乳化前先将蛋白与果胶预混。[3]
研究选出的预混配方在多项酸度和盐离子试验中表现较好。例如,逐层组装乳液在pH 3时出现明显的油滴絮凝,预混乳液则在所测各pH条件下未见明显的微观结构变化。[3] 不过,两条路线采用的蛋白与果胶比例不同,论文表1所列的最终生物聚合物浓度也不同。[3] 开发时应同时比较组成与加料顺序,而不是把改善完全归因于预混这一步。
这项研究还说明,不能只凭新制乳液的外观选择即饮体系。在室温和光照条件下贮藏一天后,两种载有虾青素的乳液都出现了分层。[3] 后续试验应同时跟踪分层、颜色和虾青素含量,而不只比较刚制备时的油滴性质。
这是一项实验室模型研究:储备液含有用于抑制微生物生长的叠氮化钠,购入虾青素的藻类来源与酯组成也未明确。[3] 它可为工艺设计提供参考,但不是可照搬的食用配方,也不能直接验证藻源油树脂的应用表现。
按成品形态安排开发试验
对于即饮饮料,从最终液体配方和预期包装出发。等渗饮料研究提供了橙红色样品的开发参考,酪蛋白酸钠—甜菜果胶研究则提示,加料顺序与组成值得一起比较。[1][3] 先在成品的实际pH和矿物盐组成下筛选分散体系,再让有潜力的样品经历拟采用的加工与贮藏条件。
对于冲调饮料粉,应把干燥试验与单份饮料的冲调连接起来。羽扇豆蛋白—卡拉胶体系可作为一个实验起点,因为在该研究中,增加第三层并未显著提高干燥后的保留率。[2] 按预期单份浓度冲调候选粉末,并在预计饮用时段内比较均匀性和外观,才能补上干燥保留率尚未回答的应用问题。
成本比较也应覆盖做成目标成品所需的步骤,包括界面构建、均质、适用时的干燥,以及达到饮料表现要求所需的投入。是否增加一道包覆工序,应取决于它能否解决试验中发现的具体问题。
商业开发前,须按目标市场核实原料资格、允许用途与标签表述。这些配方研究既不构成市场使用授权,也未确立临床功效。
来源
[1] Isotonic Beverage Pigmented with Water-Dispersible Emulsion from Astaxanthin Oleoresin