屈小媛,田維榮,胡 萍,*,周光橋,聶 葉,張秋紅
(1.貴州大學生命科學學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州牧草種籽繁殖場,貴州 獨山 558203)
黑樹莓乳飲料的研制
屈小媛1,田維榮2,胡 萍1,*,周光橋1,聶 葉1,張秋紅1
(1.貴州大學生命科學學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州牧草種籽繁殖場,貴州 獨山 558203)
以黑樹莓果汁和牛乳為主要原料,采用L9(34)正交試驗設(shè)計和單純形重心設(shè)計分別對黑樹莓乳飲料原料配比以及復合穩(wěn)定劑配比進行優(yōu)化研究。結(jié)果表明:黑樹莓果汁8%、鮮牛乳35%、蔗糖6%時,產(chǎn)品風味最佳,感官評分為92分;CMC 0.129%、黃原膠0.037%、瓜爾豆膠0.084%時,產(chǎn)品穩(wěn)定性最好,其沉淀率為2.77%。
黑樹莓;乳飲料;工藝
黑樹莓(Rubus idaeusL.)又名黑馬林,本種是黑莓形的樹莓,為薔薇科懸鉤子屬植物[1]。黑樹莓果實柔軟多汁,香味獨特,色澤宜人,其抗癌物質(zhì)鞣化酸、抗衰老物質(zhì)超氧化物岐化酶(SOD)、花青素、VE、硒等含量均高于現(xiàn)有任何水果,具有很高營養(yǎng)價值和藥用價值[2-3]。將黑樹莓果汁加入牛乳中生產(chǎn)乳飲料,可以使二者營養(yǎng)與保健功能有效結(jié)合,融為一體。同時,黑樹莓中特有的芳香物質(zhì)對改變牛乳風味也是十分有益的。
黑樹莓果實含酸較高,易造成牛乳中酪蛋白沉淀,選擇合適的穩(wěn)定劑與使用量是黑樹莓乳飲料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在實際生產(chǎn)中,往往使用復合穩(wěn)定劑,以便充分利用單體穩(wěn)定劑之間的協(xié)同交互作用,降低生產(chǎn)成本;同時也可避免某種穩(wěn)定劑添加量過大對產(chǎn)品的風味及口感造成影響[4-5]。本實驗旨在確定黑樹莓乳飲料最佳配比并進行穩(wěn)定性研究,為黑樹莓乳飲料規(guī)?;a(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù),同時也為黑樹莓的深加工開辟一條新途徑。
1.1 材料與試劑
黑樹莓產(chǎn)于貴州省麻江縣;牛乳 市售;羧甲基纖維素鈉(CMC)、黃原膠、瓜爾豆膠、結(jié)冷膠、瓊脂、蔗糖等均為食品級。
1.2 儀器與設(shè)備
FJ300-S數(shù)顯高速分散均質(zhì)機 上海標本模型廠制造;低速離心機 北京醫(yī)用離心機廠;榨汁機 廣東美的精品電器制造有限公司;DF-Ⅱ集熱式磁力加熱攪拌器、HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠。
1.3 方法
1.3.1 工藝流程
表1 黑樹莓乳飲料感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards for black raspberry milk beverage
1.3.2 操作要點
1)黑樹莓果汁的制備:將新鮮成熟的黑樹莓果實清洗后,80℃燙漂10min以鈍化各種氧化酶類[6]。添加質(zhì)量分數(shù)0.15%復合酶(果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比為1:1),在50℃條件下酶解150min,用打漿機打漿后過濾。
2)調(diào)配:將穩(wěn)定劑與白砂糖干粉充分混合,加入55℃左右的溫水,加熱攪拌至完全溶解,與牛乳混合均勻。在攪拌狀態(tài)下,將黑樹莓果汁緩慢加入牛乳中[7]。
3)均質(zhì):采用高速分散均質(zhì)機,均質(zhì)條件為室溫下4000r/min,均質(zhì)2次,每次10min。
4)灌裝、殺菌、冷卻:將均質(zhì)后的飲料定量灌裝、封蓋,加熱到90℃保持15min,冷卻至室溫即為成品[8]。
1.3.3 感官評定
參照吳曉菊等[9]、郭奇慧[10]、Smit[11]等方法,并作修改。由9人組成的評定小組(均為專業(yè)食品研究人員),按照表1所示標準于專業(yè)品評室對產(chǎn)品感官質(zhì)量進行評定。評定在產(chǎn)品溫度與室溫達到恒定時自然燈光下進行:首先取適量樣品于50mL透明容器中,觀察其顏色和組織狀態(tài),然后打開包裝評判氣味,最后用溫開水漱口,品嘗產(chǎn)品滋味。
1.3.4 產(chǎn)品穩(wěn)定性測定[12-14]
采用離心沉淀法,在離心管中準確加入15mL黑樹莓果汁乳飲料,然后4000r/min離心15min,棄去上部溶液,準確稱取沉淀物質(zhì)量,計算沉淀率。
1.4 試驗設(shè)計
1.4.1 黑樹莓乳飲料配方單因素試驗
根據(jù)預試驗結(jié)果,通過感官評分對影響產(chǎn)品風味與口感的主要因素即黑樹莓果汁用量、鮮牛乳用量、蔗糖用量進行分析。
1.4.1.1 黑樹莓果汁用量的確定
固定鮮牛乳用量32%、蔗糖用量6%,選取黑樹莓果汁用量分別為6%、7%、8%、9%、10%,通過感官評分參考黑樹莓果汁用量。
1.4.1.2 鮮牛乳用量的確定
固定黑樹莓果汁用量8%、蔗糖用量6%,選取鮮牛乳用量分別為29%、32%、35%、38%、41%,通過感官評分參考鮮牛乳用量。
1.4.1.3 蔗糖用量的確定
固定黑樹莓果汁用量8%、鮮牛乳用量35%,選取蔗糖用量分別為4%、5%、6%、7%、8%,通過感官評分考察蔗糖用量。
1.4.2 黑樹莓乳飲料配方優(yōu)化正交試驗
在單因素試驗基礎(chǔ)上,選取黑樹莓果汁用量、鮮牛乳用量、蔗糖用量3個因素,采用L9(34)正交試驗設(shè)計,通過感官評分確定黑樹莓乳飲料最佳配方。正交試驗因素水平見表2。
表2 黑樹莓乳飲料配方優(yōu)化L9(34)正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of L9(34) orthogonal design
2.1 單因素試驗
2.1.1 黑樹莓果汁用量的確定
黑樹莓果汁用量是影響產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素。黑樹莓果汁添加過少,果香味不足,產(chǎn)品風味不協(xié)調(diào);添加過多時,又增加成本,且會導致產(chǎn)品過酸,口感不柔和。通過感官評分為指標來確定黑樹莓果汁用量,試驗結(jié)果見表3。
由表3可知,黑樹莓果汁用量8%時,產(chǎn)品呈粉紅色,均勻一致,有濃郁的黑樹莓果香和奶香,酸甜適中,感官評分最高,為82分。結(jié)果表明,適宜的黑樹莓果汁用量為8%。
2.1.2 鮮牛乳用量的確定
乳飲料生產(chǎn)中,鮮牛乳添加量對產(chǎn)品的口感和風味影響十分明顯。黑樹莓乳飲料按不同比例添加鮮牛乳,所得產(chǎn)品感官評定結(jié)果見表4。
由表4可知,鮮牛乳添加過多,則產(chǎn)品奶香味過濃,風味不協(xié)調(diào),且增加生產(chǎn)成本;鮮牛乳添加過少,則奶香味過淡。鮮牛乳用量35%時,產(chǎn)品黑樹莓果香味與奶香味協(xié)調(diào),口感柔和細膩,感官評分最高,為88分。結(jié)果表明,適宜的鮮牛乳用量為35%。
2.1.3 蔗糖用量的確定
由表5可知,蔗糖用量6%時,產(chǎn)品風味協(xié)調(diào),酸甜適宜,口感柔和細膩,感官評分最高,為91分。結(jié)果表明,最佳蔗糖用量為6%。
2.2 黑樹莓乳飲料配方優(yōu)化正交試驗
從表6可以看出,第二組感官評分最高,對應的優(yōu)化組合為A1B2C2。由極差分析可知,3個因素對產(chǎn)品感官品質(zhì)影響的主次順序為A>B>C,最佳組合為A2B2C2。即黑樹莓8%、牛奶35%、蔗糖6%。按此配方進行驗證實驗,所得黑樹莓乳飲料色澤、香味、滋味均較好,感官評分為92分,比其組合的感官評分均高。因此,黑樹莓乳飲料最佳配方為黑樹莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%。
表3 不同黑樹莓果汁用量對乳飲料感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of black raspberry juice concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage
表4 不同鮮牛乳用量對乳飲料感官品質(zhì)的影響Table 4 Effect of fresh milk concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage
表5 不同蔗糖用量對乳飲料感官品質(zhì)的影響Table 5 Effect of sugar concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage
表6 黑樹莓乳飲料配方優(yōu)化L9(34)正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 6 L9(34) orthogonal design arrangement and corresponding experimental results
2.3 單純形重心設(shè)計優(yōu)化復合穩(wěn)定劑配比
2.3.1 單一穩(wěn)定劑單因素試驗結(jié)果
在黑樹莓乳飲料最佳配方條件下,選取CMC、結(jié)冷膠、瓊脂、黃原膠、瓜爾豆膠[15-17]5種穩(wěn)定劑,分別添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%,以離心率為評價指標,研究不同穩(wěn)定劑用量對產(chǎn)品沉淀率的影響,試驗結(jié)果見圖1。
圖1 不同穩(wěn)定劑添加量對產(chǎn)品沉淀率的影響Fig. 1 Effect of stabilizer type and amount on precipitation rate of black raspberry milk beverage
由圖1可知,結(jié)冷膠、瓊脂穩(wěn)定效果差,不宜作為黑樹莓乳飲料穩(wěn)定劑。可能是結(jié)冷膠對離子比較敏感,易與牛乳中的鈣離子反應形成弱凝膠結(jié)構(gòu),致使產(chǎn)品達不到穩(wěn)定的效果;瓊脂由于受pH值影響較大,不適用于酸性飲料中。因此,本實驗選擇CMC、黃原膠、瓜爾豆膠3種穩(wěn)定劑進行復配。
CMC的添加量在0.05%~0.25%時,黑樹莓乳飲料沉淀率隨CMC添加量的增大急劇下降,超過0.25%時,沉淀率變化相對趨于緩和。從邊際效應及成本角度出發(fā),選擇沉淀率變化最快區(qū)間的末端,即0.25%為乳飲料穩(wěn)定劑添加量中端,分別取0.20%作為下限,0.30%為上限。同理,0.10%為黃原膠添加量中端,下限為0.05%,上限為0.15%;0.20%為瓜爾豆膠添加量中端,下限為0.15%,上限為0.25%。
2.3.2 穩(wěn)定劑復配試驗結(jié)果
表7 穩(wěn)定劑復配試驗設(shè)計編碼和約束Table 7 Codes and restraints used in the simplex-centroid design for blending optimization of stabilizers
表8 穩(wěn)定劑復配單純形重心設(shè)計方案及結(jié)果Table 8 Simplex-centroid design scheme and corresponding experimental results
根據(jù)單因素試驗結(jié)果,采用單純形重心設(shè)計(simplex-centroid design)對CMC、瓜爾豆膠、黃原膠3種穩(wěn)定劑進行復配??紤]到復合穩(wěn)定劑之間可能存在協(xié)同交互作用,并且以單因素得到的添加區(qū)間進行單純形重心設(shè)計,總的添加量可能會超過正常酸性乳飲料穩(wěn)定劑添加范圍,因此將單因素得到的添加區(qū)間作減半處理,試驗設(shè)計編碼和約束見表7,方案及結(jié)果見表8[18-19]。
利用Design-Expert軟件對上述結(jié)果進行多元回歸擬合,得到沉淀率(y)與3種穩(wěn)定劑x1、x2、x3之間的二次多項回歸方程為:
對回歸模型進行方差分析,結(jié)果見表9。由表9可知,沉淀率的線性混合模型和二次模型都達到顯著水平,判定系數(shù)R2=0.9998,說明響應值(沉淀率)的變化有99.98%來源于所選變量,校正系數(shù)R2Adj=0.9990,說明該回歸方程對試驗擬合情況較好,可以較好地描述各因素與響應值之前的真實關(guān)系。
表9 二次多項回歸模型方差分析Table 9 ANOVA for the fitted quadratic polynomial model
圖2 3種穩(wěn)定劑交互作用的混合曲面和等值線圖Fig.2 Response surface and contour plots for the interactive effects of three stabilizers on precipitation rate
單純形重心設(shè)計可以根據(jù)三元等值線圖直觀地反映各因素間的變化對指標的影響,見圖2。由圖2可知,3種穩(wěn)定劑復配后可以減小沉淀率,沉淀率有極小值。通過Design-Expert軟件分析,模擬得出沉淀率最低的優(yōu)化組合為x1=0.58、x2=0.24、x3=0.18,對應3種穩(wěn)定劑的實際添加量為z1=0.129,z2=0.037,z3=0.084,即CMC 0.129%、黃原膠0.037%、瓜爾豆膠0.084%時,黑樹莓乳飲料沉淀率達到最小值2.73%。按此添加量進行驗證實驗,得離心率平均值為2.77%,與理論值的相對誤差很小,表明利用單純形重心設(shè)計優(yōu)化得到的黑樹莓乳飲料復合穩(wěn)定劑配比是準確可靠的,具有實用價值。
黑樹莓乳飲料最佳配方為黑樹莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%,產(chǎn)品呈粉紅色,顏色均勻一致,風味協(xié)調(diào),酸甜可口;在單因素基礎(chǔ)上,采用單純形重心設(shè)計法對3種穩(wěn)定劑進行復配,當CMC、黃原膠、瓜爾豆膠添加量分別為0.129%、0.037%、0.084%時,此時黑樹莓乳飲料穩(wěn)定性最佳,沉淀率降低為2.77%,且穩(wěn)定劑添加量較低,避免對產(chǎn)品的風味及口感造成影響,符合生產(chǎn)實踐要求。
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Development of Black Raspberry Milk Beverage
QU Xiao-yuan1,TIAN Wei-rong2,HU Ping1,*,ZHOU Guang-qiao1,NIE Ye1,ZHANG Qiu-hong1
(1. College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China;2. Guizhou Herbage Seed Breeding Ground, Dushan 558203, China)
Black raspberry juice and fresh milk were mainly used to develop a black raspberry milk beverage. An L9(34) orthogonal array design was employed to optimize its formulation, and its composite stabilizer was optimized using simplex-centroid design. The results showed that the combination of 8% black raspberry juice, 35% fresh milk and 6% sucrose resulted in the best product quality with a sensory evaluation score of 92. The best stability was obtained using a composite stabilizer composed of 0.129% CMC, 0.037% xanthan gum and 0.084% guar gum, resulting in a minimum precipitation rate of 2.77%.
black raspberry;milk beverage;process
TS252.42
B
1002-6630(2012)16-0324-05
2011-06-22
貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目(黔科合NY字[2010]3037號)
屈小媛(1986—),女,碩士研究生,研究方向為食品營養(yǎng)與安全。E-mail:quxiaoyuan12345@163.com
*通信作者:胡萍(1970—),女,副教授,博士,研究方向為食品營養(yǎng)與安全。E-mail:ls.phu@gzu.edu.cn