肖懷秋，李玉珍，楊濤，龔春平

（1.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院制藥與生物工程系，湖南株洲 412004；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙 410004；3.廣東佛山南海宏仁食品有限公司，廣東佛山 528000）

獼猴桃（Actinidia sinensis）屬于獼猴桃科獼猴桃屬的落葉藤本多年生果樹[1]，其果粒營養(yǎng)價(jià)值高、香氣馥郁、VC含量約78 mg/100 g～410 mg/100 g 果肉，含糖量約8%～16%、總酸1.2%～2.1%、可溶性固形物含量占9%～10%左右，還含有人體必需的多種微量元素、蛋白質(zhì)、脂肪、蛋白水解酶及獼猴桃堿等[2]，被譽(yù)為“水果之王”[3]?，F(xiàn)代藥理學(xué)證實(shí)，獼猴桃的果實(shí)、根莖葉等均可入藥，具有防癌、抗氧化、降低膽固醇、提高機(jī)體免疫機(jī)能等作用[2，4]，目前，研究主要集中在果醋及清型飲料等方面[5-6]。番茄（Lycopersicum esculentum Mill）屬茄科，為一年生蔬菜，色澤鮮艷，具有清熱止渴、養(yǎng)陰涼血等功效[7]。番茄果實(shí)中富含多種營養(yǎng)元素，特別是VC和胡蘿卜素，果實(shí)中還含有番茄紅素，番茄紅素具有很強(qiáng)的自由基清除能力，單線態(tài)氧（singlet oxygen）猝滅能力是VE100 倍，β-胡蘿卜素的2 倍多，還具有抑制細(xì)胞增殖和擴(kuò)散的作用，對各類癌癥有一定防治作用[7-8]。目前，番茄飲料主要有番茄-胡蘿卜飲料[8-9]、番茄-紅豆乳復(fù)合飲料[10]、番茄-綠茶復(fù)合飲料[10]、番茄-桑椹復(fù)合果汁飲料[11]等復(fù)合飲料。果蔬飲料的生產(chǎn)現(xiàn)正由澄清果汁飲料向混濁果汁飲料、單一汁飲料向復(fù)合果蔬汁飲料，甚至100%果蔬汁方向發(fā)展[12]，復(fù)合果蔬汁飲料是軟飲料的重要發(fā)展方向之一。通過調(diào)配技術(shù)按一定比例將果蔬汁與其它輔料進(jìn)行混合生產(chǎn)復(fù)合果蔬飲料，既可充分發(fā)揮各種果蔬的營養(yǎng)素的功能，還能彌補(bǔ)單一果蔬口感不足的缺陷，符合純天然、營養(yǎng)豐富和方便的食品營養(yǎng)需求[13]。番茄和獼猴桃營養(yǎng)元素的組成與配比不相同，而且都具有很好的營養(yǎng)價(jià)值，將番茄汁和獼猴桃汁進(jìn)行調(diào)配制備功能性果蔬汁飲料目前尚未見報(bào)道。以番茄和獼猴桃為原料，利用單因素試驗(yàn)和Box-Bohnken 響應(yīng)面優(yōu)化技術(shù)研究番茄汁、獼猴桃汁、蔗糖以及檸檬酸添加量等對飲料產(chǎn)品感官綜合評分的影響并對工藝進(jìn)行優(yōu)化，為番茄獼猴桃復(fù)合果蔬汁飲料加工提供技術(shù)和理論支持，也為其它果蔬汁的加工提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番茄和獼猴桃均為市售；蔗糖和檸檬酸均為食品級原料；試驗(yàn)用其它試劑為國產(chǎn)分析純。AL204 電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；JM251D 榨汁機(jī)：美的集團(tuán)公司；GYB60-6S 均質(zhì)機(jī)：上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；pHs-3C 雷磁pH 計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 番茄獼猴桃復(fù)合果蔬汁飲料的工藝流程

番茄獼猴桃復(fù)合果蔬汁飲料的工藝流程如圖1所示。

圖1 番茄獼猴桃復(fù)合果蔬飲料生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Tomato-kiwi compound fruit and vegetable drink processing technology

1.2.2 工藝說明

1.2.2.1 原料精選與清洗

挑選無病蟲害，無腐爛，無破損且成熟度高的果實(shí)，清水反復(fù)沖洗，除凈表面泥沙和污垢等雜質(zhì)。

1.2.2.2 低溫冷榨和粗過濾

為了盡可能使番茄和獼猴桃果實(shí)榨汁后營養(yǎng)成分不被破壞，將精選洗凈的果實(shí)瀝干水分后，分別倒入榨汁機(jī)中進(jìn)行低溫冷榨，然后用紗布進(jìn)行粗過濾除去果皮、籽及部分粗纖維等。

1.2.2.3 調(diào)配

將番茄汁和獼猴桃汁混合并按配方添加蔗糖和檸檬酸等成分，適當(dāng)添加水分并攪拌，保證蔗糖充分溶解和飲料濃度適度。

1.2.2.4 二次過濾

將調(diào)配好的混合果汁用紗布再過濾、除去殘存果皮、果籽、部分粗纖維和碎果肉塊等雜質(zhì)。

1.2.2.5 CMC-Na 添加與均質(zhì)

添加適量CMC-Na 穩(wěn)定劑維持飲料組織狀態(tài)。20 MPa 均質(zhì)10 min，使飲料均質(zhì)化。

1.2.2.6 罐裝、滅菌和冷卻

對均質(zhì)后的果汁進(jìn)行罐裝，100 ℃保持5 min，80 ℃即封口，常溫冷卻。

1.2.3 飲料加工工藝的優(yōu)化

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)

擬考察番茄汁添加量（5 g/L～40 g/L）、獼猴桃汁添加量（5 g/L～40 g/L）、蔗糖添加量（0～12 g/L）、檸檬酸（0～0.40 g/L）等對飲料感官綜合評分的影響，確定最佳添加量。

1.2.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化復(fù)合飲料的配方工藝

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上利用Box-Bohnken 響應(yīng)面優(yōu)化技術(shù)研究番茄汁（X1）、獼猴桃汁（X2）、蔗糖（X3）和檸檬酸（X4）4 因素對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響，并利用Designexpert（version8.0.6，State-EaseInc，Minneapolis，MN，USA）優(yōu)化配方并進(jìn)行數(shù)值模擬和模型預(yù)測。試驗(yàn)因素水平與編碼見表1。

表1 影響因素水平及編碼Table 1 Levels and codes of influencing factors

1.2.4 產(chǎn)品感官綜合評分方法

品嘗評分之前先用清水反復(fù)清洗口腔，經(jīng)5 人以上品嘗鑒定。根據(jù)組織狀態(tài)、口感、色澤和氣味4 個(gè)方面進(jìn)行產(chǎn)品感官綜合評分，取平均值，總分為100 分，具體分值分配見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 獼猴桃汁和番茄汁添加量對產(chǎn)品感官綜合評分的影響

獼猴桃汁和番茄汁添加量對產(chǎn)品感官綜合評分的影響如圖2A 和圖2B 所示。

由圖2A 可以看出，獼猴桃添加量對產(chǎn)品綜合感官評分有顯著影響，添加量為30 g/L 時(shí)，產(chǎn)品綜合感官評分最高。由圖2B 可以看出，番茄汁添加量對產(chǎn)品綜合感官評分也有重要影響，最佳番茄汁添加量為25 g/L。

表2 產(chǎn)品感官評定指標(biāo)及分值表Table 2 Products sensory evaluation index and score table

圖2 獼猴桃汁和番茄汁添加量對產(chǎn)品的影響Fig.2 The influence of added amounts of kiwi fruit juice and tomato juice on product sensory index

2.2 檸檬酸和蔗糖添加量對產(chǎn)品感官綜合評分的影響

檸檬酸和蔗糖添加量對產(chǎn)品感官綜合評分的影響如圖3A 和圖3B 所示。

由圖3A 可以看出，檸檬酸添加量為2.0 g/L 時(shí)產(chǎn)品綜合感官評分最高。蔗糖添加量為8 g/L 時(shí)產(chǎn)品綜合感官評分最高。

2.3 復(fù)合果蔬飲料工藝的響應(yīng)面優(yōu)化

2.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立與主效效應(yīng)分析

對番茄汁（X1）、獼猴桃汁（X2）、蔗糖用量（X3）和檸檬酸（X4）進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，試驗(yàn)安排及結(jié)果如表3。

圖3 檸檬酸和蔗糖添加量對產(chǎn)品的影響Fig.3 The influence of citric acid and sucrose and on product sensory index

表3 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and result of RSM

2.3.2 模型方差分析與回歸分析

模型進(jìn)行方差分析見表4。

表4 回歸模型方差分析表Table 4 Analysis of variance for regression equation

結(jié)果表明，模型影響是極顯著的（P＜0.000 1），模型決定系數(shù)為0.9573，說明模型能解釋總變異的95.73%。模型變異系數(shù)為5.19 %，模型信躁比為16.924，說明模型是可靠的。

對模型回歸方程系數(shù)進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果如表5 所示。

表5 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)總表Table 5 Significance test for regression coefficient

2.3.3 降維分析

觀察某兩個(gè)因素同時(shí)對響應(yīng)值的影響可進(jìn)行降維分析，即在其它因素條件固定不變的情況下，觀察某兩個(gè)因素對響應(yīng)值的影響[14]。利用Design expert 軟件對表3 數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合得到回歸方程的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖4～圖6。

圖4 y=f（X1，X2），y=f（X1，X3）響應(yīng)曲面及等高線圖Fig.4 Surface and contour plots of y=f（X1，X2）and y=f（X1，X3）

圖5 y=f（X1，X4），y=f（X2，X3）響應(yīng)曲面及等高線圖Fig.5 Surface and contour plots of y=f（X1，X4）and y=f（X2，X3）

圖6 y=f（X2，X4），y=f（X3，X4）響應(yīng)曲面及等高線圖Fig.6 Surface and contour plots of y=f（X2，X4）and y=f（X3，X4）

通過響應(yīng)面圖可以分析因素對響應(yīng)值的影響。如果響應(yīng)面曲面坡度比較平緩，則表明因素的變化對響應(yīng)值影響不大。如果響應(yīng)曲面坡度非常陡，則說明因素的變化對響應(yīng)值影響明顯，響應(yīng)值隨因素的變化而做出敏感反應(yīng)[15]。等高線圖表示在同一橢圓區(qū)域內(nèi)，其數(shù)值是相同的。橢圓中心數(shù)值最大，由中心向邊緣逐漸變小。橢圓排列越致密，則說明因素對響應(yīng)值影響越明顯，等高線呈橢圓形表示交互作用顯著，圓形則表示此時(shí)交互效應(yīng)可以忽略[16]。由圖4～圖6 可以看出，番茄汁與檸檬酸添加量、蔗糖與檸檬酸添用量交互效應(yīng)極顯著（P＜0.01），番茄汁用量與獼猴桃用量交互效應(yīng)顯著（P＜0.05）。

2.3.4 求最優(yōu)解

為求解擬合回歸方程的最優(yōu)解，將方程分別對各自變量求一階偏導(dǎo)并令其為0，可得到四元一次方程組，即：

解逆矩陣得方程最優(yōu)解，即x1=0.83，x2=-0.11，x3=1.00 和x4=-0.80，換算得到具體水平為，番茄汁（X1）為29.15 g/L、獼猴桃汁（X2）為29.45 g/L、蔗糖（X3）為10.0 g/L、檸檬酸（X4）為1.2 g/L。為便于操作，將工藝條件修約為番茄汁29.2 g/L，獼猴桃汁29.5 g/L，蔗糖用量為10.0 g/L，檸檬酸用量為1.2 g/L。最優(yōu)條件下模型預(yù)測產(chǎn)品感官綜合評分為97.69。驗(yàn)證結(jié)果為96.18±0.40，n=6，與模型預(yù)測結(jié)果接近。

3 結(jié)果與分析

試驗(yàn)研究表明，單因素試驗(yàn)和Box-Bohnken 響應(yīng)面技術(shù)聯(lián)用優(yōu)化番茄獼猴桃復(fù)合果蔬飲料加工工藝是可行的。優(yōu)化條件為番茄汁29.2 g/L，獼猴桃29.5 g/L，蔗糖用量為10 g/L，檸檬酸用量為1.2 g/L。優(yōu)化條件下模型預(yù)測產(chǎn)品評分為97.69。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果96.18±0.40（n=6）。復(fù)合飲料可以有效避免單一果蔬飲料的營養(yǎng)不足，是軟飲料發(fā)展的重要方向。本試驗(yàn)以番茄和獼猴桃為原料進(jìn)行果蔬復(fù)合飲料工藝的研究，獲得了飲料的最優(yōu)加工工藝條件，下一步將對制備得到的復(fù)合飲料進(jìn)行營養(yǎng)成分的定量分析以及開展飲料功能活性等方面的研究。

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