李萌萌，呂長鑫，范林林，石超，馮敘橋，張帆，顧娜泥

1(渤海大學化學化工與食品安全學院，渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質量安全控制工程技術研究中心”，遼寧錦州，121013)

2(錦州百合食品有限公司，遼寧錦州，121013)

紅樹莓果實屬小漿果類聚合水果，果實柔嫩多汁，香味宜人，口感獨特，具有很高的營養(yǎng)與藥用價值［1］。果實中富含氨基酸、維生素、糖、有機酸、礦物元素等多種易被人體吸收和不可缺少的營養(yǎng)元素及豐富的次生代謝產物，其中VE和超氧化物歧化酶(SOD)的含量居各類水果之首［2］。據華盛頓州立大學研究報道，紅樹莓果實中鞣花酸含量大大高于核桃、草莓和越橘，被譽為癌癥殺手［3］;所富含的黃酮和花青素等活性成分［4］，具有治療感冒和咽喉炎等藥用價值［5］，且具有抑制癌細胞和抗心血管疾病之功效［6－7］。

目前，市場上以樹莓為原料的果汁飲料尚不多見，紅樹莓果汁飲料的加工、貯存及銷售中的后渾濁現象影響了飲料的品質和外觀［8］。以樹莓為原料加工成產紅樹莓澄清汁具有很好的保健功效，是值得開發(fā)的品種。本試驗旨在研究紅樹莓原汁的澄清效果，在添加果膠酶即提高出汁率又澄清的基礎上，研究SC－Ⅱ澄清劑對紅樹莓果汁的澄清效果，并對澄清后的紅樹莓汁進行保健飲料基礎配方的研制。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

紅樹莓，錦州佳百瑞樹莓生態(tài)農業(yè)有限公司;纖維素酶、果膠酶，寧夏和氏璧生物技術有限公司;白砂糖、檸檬酸，市售，食品級;SC－Ⅱ型澄清劑，西化儀科技有限公司;2，6－二氯靛酚鈉，天津市化學試劑批發(fā)公司。

TD5A－WS低速離心機，長沙湘儀有限公司;手持折光儀，北京萬行吉利公司;722－N可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司;PB－10酸度計，托利多儀器有限公司;WGZ—200濁度計，上海精科有限公司;DZF－6020鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅樹莓果汁飲料工藝流程

1.2.2 紅樹莓果汁飲料制作要點

1.2.2.1 澄清

添加SC－Ⅱ澄清劑對紅樹莓原汁進行澄清處理。先虹吸上清液，再用濾布二次過濾余下的紅樹莓汁。

1.2.2.2 調配、殺菌

對紅樹莓果汁飲料進行調配，通過正交試驗確定最佳口感的調配工藝參數。在85℃條件下加熱殺菌15 min，冷卻至室溫即為成品。

1.2.3 紅樹莓果汁澄清劑單因素試驗

1.2.3.1 SC－Ⅱ澄清劑添加量的確定

紅樹莓汁液分別加入 0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%的澄清劑，充分搖勻，50℃水浴1.5 h，取上清液測定透光率和濁度。

1.2.3.2 SC－Ⅱ澄清劑作用時間的確定

紅樹莓汁液加入0.04%的SC，50℃下分別保溫靜置 0.5、1.0、1.5、2、2.5、3.0 h，取上清液測定透光率和濁度。

1.2.3.3 SC－Ⅱ澄清劑反應溫度的確定

紅樹莓汁液加入0.04%的SC澄清劑，分別在20、30、40、50、60℃條件下水浴 1.5 h，取上清液測定透光率和濁度。

1.2.4 紅樹莓果汁基礎配方的研制

對樹莓汁、白砂糖及檸檬酸的用量進行單因素試驗，并通過正交試驗對其配方進行優(yōu)化。

1.3 測定方法

1.3.1 透光率的測定

以蒸餾水為參比，在660 nm處測定澄清后紅樹莓汁的透光率T(%)。

1.3.2 濁度的測定

采用散射光濁度計法進行測定，單位為NTU(福馬肼濁度)，以蒸餾水為參比。將澄清后的紅樹莓汁稀釋，放入濁度計進行測量。

1.3.3 Vc 含量的測定

采用2，6－二氯靛酚鈉(EF)滴定法測定［9］，與未經處理的紅樹莓汁液的Vc含量比較，按照以下公式計算Vc損失量。

式中:V為滴定樣品所用EF毫升數;A為1 mL EF相當的抗壞血酸毫克數;B為滴定時所取樣品溶液的毫升數;b為樣品稀釋后的總毫升數;a為樣品的毫升數;W為100 mL紅樹莓汁中Vc的毫克數。

1.3.4 可溶性固形物含量

采用阿貝折射儀測定。

1.3.5 pH 值測定

pH酸度計測定。

1.3.6 感官評定

按照表1所示的評定標準進行感官評定并打分。

表1 紅樹莓果汁飲料的感官評分標準Table 1 Sensory score of red raspberry juice

1.3.7 微生物指標測定

菌落總數測定參照GB4789.2－2010;大腸菌群計數參照GB4789.3－2010測定;霉菌和酵母計數參照GB4789.15－2010進行測定。

1.4 數據分析

利用 Design–Expert 8.0.6進行響應面優(yōu)化設計及方差分析。根據 Box－Benhnken試驗設計原理［10］，設計3因素3水平的響應面分析試驗，因素水平編碼如表2所示。

表2 Box-Behnken設計試驗因素水平及編碼Table 2 Independent variables and their levels for Box-Behnken design

2 結果與分析

2.1 SC-Ⅱ澄清劑法單因素試驗結果分析

2.1.1 SC－Ⅱ添加量對紅樹莓原汁澄清效果的影響

SC－Ⅱ主要是通過電荷中和澄清果汁。在酸性條件下澄清劑帶正電荷，可與果汁中帶負電荷的果膠、單寧和蛋白質等物質結合。SC－Ⅱ澄清劑澄清效果如圖1所示。添加量在0.02%～0.04%時，澄清效果隨著添加量的增加而趨于最佳;當SC－Ⅱ添加量為0.04%時，透光率與濁度分別是70.79%和2.37 NTU為最佳效果;SC－Ⅱ劑量繼續(xù)增大，透光率基本不變而濁度開始下降;當添加量為0.08%時，澄清效果明顯降低，相對于最佳的透光率降低44.5%，濁度增加3.3倍，這可能是由于澄清初期，正負電荷中和，打破果汁的穩(wěn)定性，使果汁懸浮物吸附與澄清劑凝結，當澄清劑不再與大分子物質結合時，透光率與濁度降低。由此可見，SC－Ⅱ澄清劑的澄清效果在添加量為0.04%時達到最佳，超過或者低于最佳添加量，澄清效果都會有一定影響。

圖1 SC－Ⅱ澄清劑添加量對紅樹莓果汁澄清效果的影響Fig.1 The effect of SC－Ⅱ fining agent content on red raspberry juice to clarify

2.1.2 SC－Ⅱ作用時間對紅樹莓原汁澄清效果的影響

如圖2所示，在反應時間1 h時，透光率和濁度達到最高，分別為77.2%和3.29NTU。反應時間0.5 h時相比反應1 h的透光率降低6.3%，濁度增加0.5倍，可能因反應不完全導致澄清效果不佳;反應時間超過1 h，澄清效果明顯隨時間的增加而降低，反應3 h的透光率降低9.3%，濁度升高一倍，因此確定作用時間1 h時為最佳澄清時間。

圖2 SC－Ⅱ澄清劑作用時間對紅樹莓果汁澄清效果的影響Fig.2 The effect ofSC－Ⅱ clarifying agent role time raspberry juice clarification

2.1.3 SC－Ⅱ反應溫度對紅樹莓原汁澄清效果的影響

如圖3所示，SC－Ⅱ澄清劑在40℃時效果最佳，透光率與濁度分別為76.6%和3.16 NTU。反應溫度為20℃時較40℃的透光率低12.8%、濁度高4倍，可見溫度低于40℃時澄清效果不佳;反應溫度為50℃時的透光率與40℃相比降低0.9%，濁度升高0.5倍，當溫度增加到60℃時，透光率只降低了0.3%，濁度增加0.5倍，當反應溫度超過40℃后，澄清效果隨溫度的增加而略有降低，這可能是因溫度過高使得沉淀物質重新破碎溶解于果汁中而影響澄清效果［11］，且過高的溫度會使紅樹莓的營養(yǎng)成分大量流失，所以確定溫度為40℃時的澄清效果最佳。

圖3 SC－Ⅱ澄清劑作用溫度對紅樹莓果汁澄清效果的影響Fig.3 The effect of SC－Ⅱ clarifier effect of temperature on red raspberry juice to clarify

2.2 紅樹莓汁澄清響應面試驗結果分析

根據單因素實驗確立的范圍進行響應面優(yōu)化研究。以透光率為響應值，Box－Behnken設計得到15個試驗組合點，包含3組中心點重復試驗，對結果進行分析見表3，從而確定最優(yōu)工藝。

表3 Box-Behnken設計方案及結果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

2.2.1 紅樹莓果汁澄清效果回歸模型的顯著性檢驗與分析

采用Box－Behnken設計對表3中的響應值與各因素進行回歸擬合，得到透光率Y對各成分編碼值的完整二次多項回歸方程:Y=70.60+1.39A+0.30B+0.51C+0.28AB － 0.10AC － 0.68BC －2.58A2－1.55B2+0.23C2(R2=0.983)，模型調整系數=0.953 1 接近回歸方程決定系數 0.983，證明此模型顯著。由表4中方差分析可看出模型、變量A、A2、B2達到極顯著水平，即 SC－Ⅱ添加量對果汁澄清的透光率有極顯著影響;變量C與交互項BC為顯著，表明作用時間與溫度有一定的交互作用;而其它項之間的影響不顯著。失擬項P值0.130 7＞0.05不顯著，表明該擬合模型足以描述該實驗數據。

表4 回歸模型的方差分析及顯著性檢驗Table 4 The variance analysis and significance test of regression model

圖4 作用時間及作用溫度對澄清效果影響Fig.4 Clarification time and temperature by response surface for the juice clarification effects

2.2.2 響應面分析與優(yōu)化

響應面圖的圖形是特定的響應值Y對應自變量構成的一個三維空間圖，可直觀地反映各自變量對響應值的影響，等高線的形狀可以反映出交互效應的強弱［12］。圖4－a為添加澄清劑的時間和溫度的綜合作用對澄清效果影響的響應面圖，隨著作用時間增加透光率表現出線性減少，這與單因素的結果相匹配;圖4－b為等高線圖型反應出二者的交互作用極其顯著，這與表4的數據是相匹配。圖5－a為SC添加量及作用時間的交互作用對澄清效果影響的響應面圖，明顯看出隨著作用時間的增加，透光率增加緩慢，1h后下降也緩慢;而隨著添加量的增加，透光率迅速增加，0.04%添加量后透光率又迅速下降;圖5－b為二者的等高線圖，反應出二者交互的不顯著性，與表4結果相符。圖6表明，隨著SC添加量及作用時間的增加，透光率呈現先上升后下降的趨勢，而溫度變化對其影響不大，因此二者交互作用不顯著。根據Box－Benhnken試驗設計和響應面分析法得出，SC澄清劑添加量0.0437%，作用時間0.935 h，作用溫度42.4℃時，澄清樹莓汁透光率預測值為70.83%。對此結果進行優(yōu)化試驗，在添加量為0.04%，作用時間1 h和作用溫度42℃條件下進行3組重復試驗，得到透光率為73.6% ±0.5%，結果優(yōu)于預測值，從而驗證了Box－Benhnken試驗設計和響應面分析法得出的結論。

2.3 紅樹莓果汁配方的單因素試驗結果分析

2.3.1 紅樹莓汁用量分析

紅樹莓汁用量是影響產品品質的重要因素。紅樹莓果汁添加過少，果香味不足，產品風味不協(xié)調;添加過多，即增加成本，又會導致產品過酸，口感不柔和。通過感官評價確定紅樹莓果汁用量，試驗結果見表5。

2.3.2 白砂糖用量分析

白砂糖的添加量同樣影響紅樹莓果汁飲料的口感，故通過單因素試驗與感官評價確定其用量，結果見表6。

圖5 SC添加量及作用時間對澄清效果影響Fig.5 Concentration of SC and reaction time of the effects on SC clarification for response surface

圖6 SC添加量及作用溫度對澄清效果影響Fig.6 Concentration of SC and reaction temperature of the effects on SC clarification for response surface

表5 不同紅樹莓汁用量對飲料感官品質的影響Table 5 Different red raspberry juice content on the sensory quality of beverages

表6 不同白砂糖用量對飲料感官品質的影響Table 6 Sucrose content on the sensory quality of beverages

2.3.3 檸檬酸用量分析

添加不同量的檸檬酸會對果汁酸度產生影響，從而改變果汁品質和口感，所以設計單因素試驗以確定檸檬酸的最適添加量。以感官評分為標準，試驗結果見表7。

表7 不同檸檬酸用量對飲料感官品質的影響Table 7 Citric acid on the sensory quality of beverages

2.3.4 紅樹莓果汁飲料配方優(yōu)化正交試驗結果與分析

試驗結果與分析見表8，正交試驗方差結果分析見表9。影響果汁感官評分次序為:B＞A＞C。由感官評分k值確定紅樹莓果汁最優(yōu)工藝配方為A2B2C2，即添加25%的紅樹莓果汁、10%蔗糖、0.05%檸檬酸為口感最佳的工藝條件。按該組合進行3次平行試驗，感官評分的平均值為91.26，結果優(yōu)于表8中的9組試驗。方差分析表明各因素對紅樹莓果汁的口感影響均不顯著。

2.4 產品質量評定

將澄清后紅樹莓汁按優(yōu)化的配料進行調配、殺菌，制作出果汁成品后，測定其主要理化指標如下:透光率79.8%;可溶性固形物8%;pH值3.16;Vc損失量19.6%;微生物指標:菌落總數≤100 CFU/mL;大腸菌群≤3 MPN;霉菌酵母菌≤25 CFU/mL。

表8 紅樹莓果汁飲料配方L9(34)正交試驗結果Table 8 Red raspberry juice drink recipes L9(34)orthogonal test results

表9 方差分析表Table 9 Analysis of variance table

3 結論

選用SC－Ⅱ作為紅樹莓原汁的澄清劑，響應面優(yōu)化得出添加0.04%的SC－Ⅱ在42℃條件下反應1 h為最佳工藝條件，透光率與濁度分別為73.6%和3.16 NTU，故確定SC－Ⅱ可作為樹莓汁的澄清劑;經過正交試驗優(yōu)化配方，確定果汁添加量為25%、白砂糖10%、檸檬酸0.05%，飲用水64.95%的紅樹莓飲料具有樹莓的特殊香氣，果香濃郁，酸甜適中，色澤鮮亮，無明顯沉淀。

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