楊柳，邵婷，鐘金鋒，郭曉娟，覃小麗

(西南大學 食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心，重慶，400715)

獼猴桃(ActinidiachinensisPlanch)也稱奇異果，是一種落葉性藤本植物。獼猴桃營養(yǎng)價值高，具有抗氧化、抗癌、通便以及助消化等功能[1-3]。但獼猴桃采收期正值高溫季節(jié)，在冷藏設備落后的情況下，會發(fā)生嚴重的腐敗，因而失去食用和商品價值并造成一定的經(jīng)濟損失。雖然近年來我國果蔬貯藏保鮮技術有了很大的發(fā)展和創(chuàng)新[4-6]，但是相關技術仍有待進一步完善，腐爛變質(zhì)的現(xiàn)象仍然造成了很大的損失，因此，采用典型的食品加工方式將獼猴桃制成相關產(chǎn)品是一種減少其在保存過程中損失及提高其商品附加值的有效途徑。

目前，國內(nèi)外關于獼猴桃的相關產(chǎn)品研究有果脯脆片[7-8]、果汁飲料[9-10]、果酒果醋[11-12]等。其中，圍繞著獼猴桃汁，再加上用其他果蔬汁作為原料研制復合果蔬汁飲料的研究較多[13-14]。此外，果蔬汁的護色[15]、澄清[16-17]和VC保存率[17-18]也是獼猴桃果汁加工應用的熱點問題。開發(fā)獼猴桃椰汁復合乳飲料有望能掩蓋或緩解獼猴桃汁的暗綠色和青草味，相關研究還很少。此外，獼猴桃椰汁復合乳飲料也是一種復雜的不穩(wěn)定體系，在生產(chǎn)、保存和銷售期間易在產(chǎn)品的外觀上出現(xiàn)絮凝或沉淀現(xiàn)象，獼猴桃椰汁復合乳飲料的穩(wěn)定性相關研究有待加強。

因此，以獼猴桃、椰子粉和脫脂牛奶為主要原料，利用牛奶和椰子粉的純白色減弱獼猴桃汁的暗綠色、借助牛奶和椰子粉的醇香緩解獼猴桃汁的青草味和酸澀味，通過感官評價分數(shù)、總酸和濁度3個指標對復合乳飲料的配方進行探索；進一步研究3種穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響，并通過響應面優(yōu)化法對復配穩(wěn)定劑的比例進行優(yōu)化，開發(fā)一款風味良好、營養(yǎng)豐富和穩(wěn)定性優(yōu)良的獼猴桃椰汁復合乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

獼猴桃，陜西眉縣徐香獼猴桃；散裝椰子粉，海南?？?；德亞脫脂牛奶、蔗糖，重慶市北碚區(qū)天生路永輝超市；超純水，實驗室超純水設備(東莞市純源水處理設備有限公司)制備；羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)，重慶力宏精細化工有限公司；黃原膠、海藻酸鈉，山東阜豐發(fā)酵有限公司；抗壞血酸(Vc)，柘城市耕道貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設備

JM-LB型膠體磨，溫州小杰機械公司；T6新世紀紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；AXTG-16G型離心機，常州安信儀器設備有限公司；T18 ULTRA-TURRAX型高速均質(zhì)機，德國IKA公司；HR-1流變儀，美國TA公司。

1.3 復合乳飲料的制備工藝

首先，挑選無病蟲害、無機械傷、成熟度適宜的獼猴桃，清洗去皮，切成厚薄均勻的片狀，然后用質(zhì)量分數(shù)為0.02%的抗壞血酸浸泡護色處理30 min后瀝出，加入與獼猴桃片同等質(zhì)量的水，用膠體磨榨汁4 min， 經(jīng)80目篩過濾得到獼猴桃汁。固定復合乳飲料的總質(zhì)量為100 g，將蔗糖(質(zhì)量分數(shù)為8%)溶入適量水中，然后加入椰子汁(用4倍質(zhì)量的開水攪拌溶解椰子粉，冷卻至室溫)和脫脂牛奶，在攪拌狀態(tài)下緩緩加入獼猴桃汁得到初級混合液。將初級混合液在25 ℃下攪拌(500 r/min、30 min)，然后均質(zhì)(12 000 r/min、5 min)， 得到二級混合液。將二級混合液加熱至80 ℃并保持15 min，冷卻至室溫即為成品(獼猴桃椰汁復合乳飲料)。然后對復合乳飲料進行感官評定并測定其總酸和濁度。

1.4 試驗設計

1.4.1 復合乳飲料配方的確定

通過單因素試驗研究獼猴桃汁添加量(8%～24%，質(zhì)量分數(shù))、脫脂牛奶添加量(15%～35%，質(zhì)量分數(shù))和椰汁添加量(6%～14%，質(zhì)量分數(shù))對復合乳飲料品質(zhì)的影響。通過感官評價分數(shù)、總酸和濁度評價這3個因素對復合乳飲料品質(zhì)的影響。

1.4.2 不同穩(wěn)定劑對復合乳飲料的影響

在25 ℃、500 r/min的條件下，向初級混合液中分別加入穩(wěn)定劑(CMC-Na、黃原膠、海藻酸鈉)，攪拌30 min，然后繼續(xù)1.3中的步驟，得到穩(wěn)定的復合乳飲料。以離心沉淀率和穩(wěn)定系數(shù)為評判指標，考察單一穩(wěn)定劑添加量(0%～0.25%，質(zhì)量分數(shù))對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響。在單因素試驗的基礎上，根據(jù)Box-Behnken中心組合設計原理，以CMC-Na、黃原膠和海藻酸鈉的添加量(質(zhì)量分數(shù))為自變量，離心沉淀率為響應值，設計3因素3水平的響應面分析試驗(表1)。

表1 Box-Behnken試驗因子水平編碼表Table 1 Factor coding and levels of Box-Behnken experiment

1.4.3 復合乳飲料的指標測定方法

1.4.3.1 感官評定

由10人組成感官評定小組，熟悉感官評價標準和評價時的注意事項，總分為100分，從色澤、香氣、滋味和組織狀態(tài)4方面對復合乳飲料進行評分，將4個項目分數(shù)相加得到總評分，以評價人員評定的平均分數(shù)作為最終評分。感官評價評分標準見表2。

表2 感官評價評分標準Table 2 Sensory evaluation criteria

1.4.3.2 離心沉淀率和穩(wěn)定系數(shù)的測定

取適量復合乳飲料(m)于離心管中，經(jīng)離心(2 060×g，15 min)后除去上清液，準確稱得離心后的沉淀物質(zhì)量(m0)，按公式(1)計算復合乳飲料離心沉淀率。

(1)

準確量取復合乳飲料1 mL并稀釋50倍，在波長660 nm處測定吸光值A1。復合乳飲料離心(2 060×g，15 min)后取上清液1 mL稀釋至50倍，測得吸光值A2，按公式(2)計算復合乳飲料的穩(wěn)定系數(shù)。

(2)

1.4.3.3 流變學特性的測定

選取直徑為40 mm的平行板夾具，設置測試探頭與樣品臺之間的間隙為 100 μm。取適量復合乳飲料于樣品臺中央，待探頭降下，刮去邊緣擠出的殘留樣品，待樣品均勻涂布在夾具上，平衡2 min后開始運行儀器。試驗采用靜態(tài)剪切模式，在25 ℃條件下，測定剪切速率從 0.1 s-1增加到500 s-1的過程中復合乳飲料的表觀黏度。

1.4.3.4 其他指標的測定

取1 mL復合乳飲料定容至100 mL，搖勻后于波長660 nm處測定稀釋液的吸光度來表征復合乳飲料的濁度，吸光度越大，濁度越大。總酸的測定采用酸堿中和滴定法，參照GB/T 12456—2008。

1.5 數(shù)據(jù)處理

各試驗重復2次，各樣品的指標進行3次平行測定，以平均值±標準偏差表示結果。使用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(P<0.05時判斷組間存在顯著差異)，用Origin 8.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 復合乳飲料配方的確定

2.1.1 獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))對復合乳飲料品質(zhì)的影響

當獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))較低(<12%)時，獼猴桃的特征風味不夠濃郁，感官評價分數(shù)較低(圖1-A)。

圖1 獼猴桃汁添加量對復合乳飲料品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the amount of kivi juice on sensory score and physicochemical properties of milk-based beverage

當獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))過高(>20%)時，復合乳飲料的總酸增大至1.6 g/L以上，獼猴桃的酸澀味較強，反而使其感官品質(zhì)下降(圖1-A，圖1-B)。獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))分別為12%、16%和20%的復合乳飲料的感官評價分數(shù)無顯著差異(P>0.05)。由圖1-B可知，隨著獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))的增大(8%～24%)，復合乳飲料的吸光度不斷增大，表明其濁度不斷增大，這是由于獼猴桃汁本身為黃綠色濁液，對飲料的色澤和濁度影響較大。尤其是在獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))從8%增加至12%時，復合乳飲料的吸光度呈現(xiàn)迅速增大的趨勢(0.23增加到0.38)；而當獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))從12%增加至24%時，復合乳飲料吸光度增大的趨勢較為緩慢(0.38增加到0.47)。復合乳飲料的顏色隨著獼猴桃汁添加量的增加由乳白色逐漸變得暗黃，從外觀上降低了復合乳飲料的可接受程度。綜上所述，在獼猴桃汁添加量(質(zhì)量分數(shù))為12%的條件下，復合乳飲料同時具有較優(yōu)的感官品質(zhì)和較適宜的總酸含量。

2.1.2 脫脂牛奶添加量對復合乳飲料品質(zhì)的影響

當脫脂牛奶添加量(質(zhì)量分數(shù))增加至25%時，復合乳飲料的感官評價分數(shù)最高；繼續(xù)添加脫脂牛奶，復合乳飲料的感官評價分數(shù)反而下降(圖2-A)。這可能是因為適量添加的脫脂牛奶的奶香味可以緩解獼猴桃汁的酸澀味，使得復合乳飲料的風味更加醇和；然而脫脂牛奶添加過多會掩蓋其他原料的風味，使獼猴桃風味寡淡。由圖2-B可知，隨著脫脂牛奶添加量(質(zhì)量分數(shù))的增大(15%～35%)，總酸含量僅增大0.24 g/L，吸光度只增加0.04，這說明脫脂牛奶的添加對復合乳飲料的滋味和濁度影響不大。因此，選擇脫脂牛奶添加量(質(zhì)量分數(shù))為25%進行后續(xù)實驗。

圖2 脫脂牛奶添加量對復合乳飲料品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the amount of skim milk on sensory score and physicochemical properties of milk-based beverage

2.1.3 椰汁添加量對復合乳飲料品質(zhì)的影響

獼猴桃?guī)в幸欢ǖ那嗖菸?，適量添加椰汁有助于改善復合乳飲料的風味。由圖3-A可知，當椰汁添加量(質(zhì)量分數(shù))從6%增大至10%時，復合乳飲料的感官評價分數(shù)顯著提高了10.3分；然而，當椰汁添加量繼續(xù)增加至14%(質(zhì)量分數(shù))時，復合乳飲料的感官評分有下降的趨勢。由圖3-B可知，椰汁的添加量對復合乳飲料的總酸含量基本無影響，而吸光度隨椰汁添加量的增大而增大，表明復合乳飲料的濁度隨椰汁添加量的增大而增大。由于復合乳飲料的感官評價分數(shù)在12%和10%的椰汁添加量(質(zhì)量分數(shù))時無顯著差異(P>0.05)，因此確定椰汁的最佳添加量為10%。

圖3 椰汁添加量對復合乳飲料品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the amount of coconut juice on sensory score and physicochemical properties of milk-based beverage

2.2 穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.1 單一穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響

復合乳飲料中獼猴桃汁含有一定的果肉顆粒，生產(chǎn)中熱殺菌工藝或產(chǎn)品在儲藏銷售中可能會出現(xiàn)顆粒絮凝或沉降的現(xiàn)象。因此，選取飲料中常用的3種穩(wěn)定劑(CMC-Na、黃原膠、海藻酸鈉)，研究其對獼猴桃椰汁復合乳飲料穩(wěn)定性的影響。

由圖4-A，圖4-B可知，隨著穩(wěn)定劑添加量的增加，復合乳飲料的離心沉淀率減小而穩(wěn)定系數(shù)增大，說明添加量為0%～0.25%時，復合乳飲料的穩(wěn)定性隨著穩(wěn)定劑添加量的增大而增強。相同添加量下，黃原膠對復合乳飲料的穩(wěn)定作用最優(yōu)，復合乳飲料的離心沉淀率最小而穩(wěn)定系數(shù)最大；當黃原膠添加量(質(zhì)量分數(shù))≥0.15%時，復合乳飲料的穩(wěn)定性無顯著差異(P>0.05)。 在添加量(質(zhì)量分數(shù))≤0.10%，海藻酸鈉的穩(wěn)定作用優(yōu)于CMC-Na；而當添加量(質(zhì)量分數(shù))繼續(xù)增大(≥0.15%)，CMC-Na的穩(wěn)定作用優(yōu)于海藻酸鈉。當CMC-Na添加量達到0.20%(質(zhì)量分數(shù))后，復合乳飲料的離心沉淀率和穩(wěn)定系數(shù)的變化趨于平緩，說明在0.20%的基礎上繼續(xù)增大CMC-Na添加量對復合乳飲料的穩(wěn)定性無顯著增強作用(P>0.05)。當以海藻酸鈉為穩(wěn)定劑時，復合乳飲料的離心沉淀率和穩(wěn)定系數(shù)隨其添加量的增大而顯著變化(P<0.05)，但海藻酸鈉的穩(wěn)定作用仍低于相同添加量下黃原膠的穩(wěn)定作用。

圖4 不同穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of the kind of stabilizers on the stability of milk-based beverage

3種不同穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定效果的差異可能與穩(wěn)定劑溶液的黏度有關。因此，分別在3種穩(wěn)定劑的臨界添加量(CMC-Na 0.20%、黃原膠0.15%、海藻酸鈉0.25%)下研究復合乳飲料流變學特性，表觀黏度-剪切速率的關系如圖5所示。

圖5不同穩(wěn)定劑對復合乳飲料表觀黏度的影響Fig.5 Effect of the kind of stabilizers on the viscosity of milk-based beverage

含0.15%黃原膠的復合乳飲料體系黏度明顯大于含0.20% CMC-Na或0.25%海藻酸鈉的復合乳飲料體系的黏度，說明黃原膠的增稠作用較強。這與3種穩(wěn)定劑對復合乳飲料的穩(wěn)定效果(圖4-A，圖4-B)是一致的，推測復合乳飲料的穩(wěn)定效果可能是通過增強穩(wěn)定劑溶液的黏度來實現(xiàn)的。此外，分別由3種不同穩(wěn)定劑穩(wěn)定的復合乳飲料體系的表觀黏度都隨著剪切速率的增大而降低，具有明顯的剪切變稀特點，體系呈現(xiàn)出假塑性流體的特征。

2.2.2 復配穩(wěn)定劑對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，CMC-Na、黃原膠和海藻酸鈉最適添加量(質(zhì)量分數(shù))分別為0.20%、0.15%和0.25%，獼猴桃椰汁復合乳飲料穩(wěn)定性較好?？紤]到3種穩(wěn)定劑復配時可能存在協(xié)同交互作用[19]，選擇3種穩(wěn)定劑最適添加量(質(zhì)量分數(shù))的10%、20%和30%作為Box-Behnken設計中每個因素的低、中、高水平，以復合乳飲料的離心沉淀率作為響應值進行試驗，結果見表3。對表3中的數(shù)據(jù)進行方差分析，分析結果見表4。

表3 Box-Behnken試驗設計與結果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

表4 方差分析結果Table 4 Results of variance analysis

注：***為差異極其地顯著(P<0.000 1)；**為差異高度地顯著(P<0.01)；*為差異顯著(P<0.05)。

根據(jù)表3試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸方程擬合，建立以離心沉淀率(Y)對CMC-Na(A)、黃原膠(B)和海藻酸鈉(C)的二次回歸方程：Y=3.63-1.10A-1.75B-0.83C+1.06AB+0.64AC+0.55BC+0.33A2+0.94B2+0.24C2。

該回歸模型中，一次項A、B、C和二次項AB、B2差異極其顯著，二次項AC、BC差異高度顯著，二次項A2差異顯著，說明試驗中CMC-Na、黃原膠和海藻酸鈉(質(zhì)量分數(shù))都對復合乳飲料的穩(wěn)定性有重要影響，并且這種影響不是簡單的線性關系。由F值大小可推斷影響復合乳飲料穩(wěn)定性的3個因素主次順序為：B(黃原膠)>A(CMC-Na)>C(海藻酸鈉)。由方差分析可知，交互項AB對離心沉淀率的影響極其顯著，交互項AC、BC對離心沉淀率的影響高度顯著，說明CMC-Na和黃原膠、CMC-Na和海藻酸鈉以及黃原膠和海藻酸鈉之間都存在協(xié)同交互作用，并且由F值大小可知，3種交互作用由強到弱為：CMC-Na和黃原膠、CMC-Na和海藻酸鈉、黃原膠和海藻酸鈉。

根據(jù)所建立的數(shù)學模型，利用Design-Expert軟件對復合乳飲料離心沉淀率的最小值進行預測，得到復配穩(wěn)定劑的最佳添加量(質(zhì)量分數(shù))為0.142%(CMC-Na為0.022%、 黃原膠為0.045%和海藻酸鈉為0.075%)，在此添加量下離心沉淀率最小預測值為2.50%。對該預測結果進行驗證試驗，得到實際離心沉淀率平均值為2.61%，說明該模型準確可靠，利用該模型在實踐中進行預測是可行的。當分別以CMC-Na(0.20%)、 黃原膠(0.15%)和海藻酸鈉(0.25%) 為穩(wěn)定劑(質(zhì)量分數(shù))，復合乳飲料的離心沉淀率分別為3.66%、2.62% 和4.19%。其中，黃原膠(0.15%)的穩(wěn)定作用(離心沉淀率2.62%)與復配穩(wěn)定劑(0.142%)的穩(wěn)定作用(離心沉淀率2.61%)接近，但由于復配穩(wěn)定劑使飲料體系具有更低的黏度(圖6)，在一定程度上避免了飲料因穩(wěn)定劑添加過多而變稠從而影響口感的問題?？梢?，在控制復合乳飲料穩(wěn)定性效果相同的情況下，復配穩(wěn)定劑可以降低單一穩(wěn)定劑的添加量，因此，復配穩(wěn)定劑比單一穩(wěn)定劑更具有實際生產(chǎn)意義。

圖6 黃原膠和復配穩(wěn)定劑對復合乳飲料表觀黏度的影響Fig.6 Effect of xanthan gum and composite stabilizer on the viscosity of milk-based beverage

3 結論

在單因素試驗得到復合乳飲料最佳配方的基礎上，獲得了3種穩(wěn)定劑(CMC-Na、黃原膠和海藻酸鈉)對復合乳飲料穩(wěn)定性的影響，結果顯示這3種穩(wěn)定劑的臨界添加量(質(zhì)量分數(shù))為CMC-Na 0.20%、黃原膠0.15%和海藻酸鈉0.25%，說明黃原膠具有較好的穩(wěn)定作用。通過流變學特性研究發(fā)現(xiàn)黃原膠的增稠作用較強，推測復合乳飲料的穩(wěn)定效果可能通過增強穩(wěn)定劑溶液的黏度來實現(xiàn)。

通過響應面優(yōu)化得到3種穩(wěn)定劑的復配配方為：CMC-Na 0.022%、黃原膠0.045%、海藻酸鈉0.075%，得到最低離心沉淀率為2.61%。CMC-Na、黃原膠、海藻酸鈉在提高獼猴桃椰汁復合乳飲料的穩(wěn)定性上存在一定程度的交互作用。在控制復合乳飲料穩(wěn)定性效果相同的情況下，復配可以降低單一穩(wěn)定劑的添加量(質(zhì)量分數(shù))并且使復合乳飲料體系具有更低的黏度，在一定程度上避免了飲料因穩(wěn)定劑添加過多而變稠從而影響口感的問題。