遲明梅,劉秋華

(煙臺(tái)南山學(xué)院健康學(xué)院,山東煙臺(tái) 265713)

紅棗、山楂和蘆薈分別為國(guó)家衛(wèi)生部推薦的藥食兩用食物和保健食物。紅棗富含蛋白質(zhì)、糖、多種維生素(VC、VB1、VB2、尼克酸、胡蘿卜素等)及礦物質(zhì)等有效成分[1-3],具有安神健脾、補(bǔ)腎、止咳、降血壓等多種功能[4-5]。山楂富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、氨基酸等多種人體必需營(yíng)養(yǎng)成分,山楂中檸檬酸、蘋(píng)果酸等多種有機(jī)酸具有消食化滯、增進(jìn)食欲功能,山楂中三萜及黃酮類(lèi)等藥物成分可以顯著擴(kuò)張血管,具有消食、化積、健胃等藥用價(jià)值和抗氧化、降血脂、抗癌、助消化、抗菌等保健作用[6-8]。蘆薈富含蘆薈素、蘆薈甙、多種氨基酸、有機(jī)酸和活性酶等多種活性成分,蘆薈特有的蘆薈素、蘆薈大黃素及多糖蛋白等,是各種細(xì)菌和濾過(guò)性病毒的天然克星,具有抗菌抗腫瘤,提高免疫力及減肥美容功效,極具市場(chǎng)挖掘潛力[9-11]。選用上述3種原料進(jìn)行復(fù)合飲料研制的相關(guān)報(bào)道很多,但主要集中在紅棗山楂、山楂蘆薈、蘆薈紅棗兩兩搭配,輔以其他藥食兩用食物或保健食物進(jìn)行復(fù)合飲料研制,而利用紅棗、山楂和蘆薈3種原料調(diào)配復(fù)合飲料的研究尚未見(jiàn)報(bào)道,本文以紅棗、山楂和蘆薈為主要原料,研制酸甜適度、風(fēng)味獨(dú)特的紅棗山楂蘆薈復(fù)合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅棗(15%含水率)、山楂(70%含水率)、白砂糖 購(gòu)于龍口市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng);庫(kù)拉索蘆薈(90%含水率) 種植地廣東湛江;果膠酶(酶活4×104U/g) 寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司;次氯酸鈉 西安漢隆化工科技有限公司;抗壞血酸 河北潤(rùn)步生物科技有限公司;檸檬酸、結(jié)冷膠、羧甲基纖維素鈉、黃原膠 河北民生食品配料有限公司;所用試劑均為食品級(jí)。

JJ-2組織搗碎機(jī) 常州國(guó)旺儀器制造有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇友聯(lián)儀器研究所;TG-16G臺(tái)式高速離心機(jī) 廣州深華生物技術(shù)有限公司;APV-2000高壓均質(zhì)機(jī) 上海順儀實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;FB-224電子分析天平 上海恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 工藝流程

紅棗山楂蘆薈復(fù)合飲料的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 復(fù)合飲料工藝流程Fig.1 Process flow of compound beverage

1.3 工藝要點(diǎn)

1.3.1 紅棗汁制備 紅棗與水1∶6(質(zhì)量比,下同)置于沸水浴2 h。除核打漿,添加0.01%(質(zhì)量比,下同)的果膠酶,50 ℃浸提1 h。加熱至85 ℃,滅酶3 min。4層紗布過(guò)濾后4000 r/min離心10 min[12],制得紅棗汁。

1.3.2 山楂汁制備 山楂清洗去核,料水比1∶6置于90 ℃預(yù)煮30 min。冷卻打漿,添加0.02%果膠酶,50 ℃浸提1 h。其余步驟同1.3.1,制得山楂汁。

1.3.3 蘆薈汁制備 新鮮蘆薈葉洗凈后用250 mg/L NaClO浸泡20 min[13]。沖洗去皮后,90 ℃水浴鍋中預(yù)煮20 min,添加0.03%抗壞血酸護(hù)色[14]。切成丁狀,料水比1∶2 (g/mL)打漿后用4層紗布過(guò)濾,4000 r/min離心10 min,制得蘆薈汁。

1.3.4 調(diào)配與滅菌 將上述紅棗汁、山楂汁和蘆薈汁按照一定比例混合,加入5%白砂糖和0.05%檸檬酸和一定比例穩(wěn)定劑,20 MPa、60 ℃均質(zhì)2次,然后135 ℃滅菌5 s,冷卻制得紅棗山楂蘆薈復(fù)合飲料。

1.4 原料汁配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 固定反應(yīng)條件為山楂汁10%、蘆薈汁20%,考察紅棗汁添加量(10%、15%、20%、25%、30%)對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響;固定反應(yīng)條件為紅棗汁15%、蘆薈汁20%,考察山楂汁添加量(3%、7%、11%、15%、19%)對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響;固定反應(yīng)條件為紅棗汁15%、山楂汁10%,考察蘆薈汁添加量(10%、20%、30%、40%、50%)對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響。各單因素實(shí)驗(yàn)中,穩(wěn)定劑添加量均為黃原膠0.01%、羧甲基纖維素鈉0.05%和結(jié)冷膠0.01%。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo),設(shè)計(jì)紅棗汁添加量(A)、山楂汁添加量(B)和蘆薈汁添加量(C)3因素3水平正交試驗(yàn),因素水平表見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.4.3 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 由30名具有感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的食品專(zhuān)業(yè)學(xué)生組成感官評(píng)定小組,每次評(píng)定前均用純凈水漱口,依據(jù)色澤、滋味、氣味和組織狀態(tài)4個(gè)感官指標(biāo)[15-16]進(jìn)行評(píng)定。每個(gè)樣品重復(fù)三次,取平均值。滿分100分,其中色澤20分,滋味30分,氣味30分,組織狀態(tài)20分。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation indicators and evaluation criteria

1.5 穩(wěn)定劑配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)原料汁配方單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn),得出原料汁最佳優(yōu)化組合。在此基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行穩(wěn)定劑配方單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.5.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 固定反應(yīng)條件為羧甲基纖維素鈉0.05%、結(jié)冷膠0.01%,考察黃原膠添加量(0.01%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)對(duì)離心沉淀率的影響;固定反應(yīng)條件為黃原膠0.01%、結(jié)冷膠0.01%,考察羧甲基纖維素鈉添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%)對(duì)離心沉淀率的影響;固定反應(yīng)條件為黃原膠0.01%、羧甲基纖維素鈉0.05%,考察結(jié)冷膠添加量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)對(duì)離心沉淀率的影響[17-18]。

1.5.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以離心沉淀率為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)黃原膠添加量(A)、羧甲基纖維素鈉添加量(B)和結(jié)冷膠添加量(C)3因素3水平響應(yīng)面Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì),因素及水平見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 3 Factors and levels of response surface design

1.5.3 離心沉淀率測(cè)定 采用離心沉淀率來(lái)衡量體系的穩(wěn)定性,離心沉淀率值越大,表示體系穩(wěn)定性越差[19]。取紅棗山楂蘆薈復(fù)合飲料樣品m1g,置于10 mL離心管中,4000 r/min離心10 min,稱(chēng)量離心管上清液重量m2g。每個(gè)樣品重復(fù)三次,取平均值。離心沉淀率計(jì)算公式[20]如下:

1.6 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 原料汁配方的確定

2.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1.1 紅棗汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響 紅棗汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖2。紅棗汁添加量為20%時(shí),感官評(píng)價(jià)最高為80.4±1.1分,此時(shí)產(chǎn)品呈橘黃色,具有濃郁大棗香味。紅棗汁可有效調(diào)節(jié)風(fēng)味和色澤,但隨著棗汁添加量的增加,風(fēng)味由濃逐漸變淡[6,13]。紅棗汁添加量較高時(shí),棗汁味過(guò)濃,掩蓋山楂和蘆薈特有香氣,顏色亦加深變暗,呈棕黃色。紅棗汁添加量較低時(shí),山楂、蘆薈味濃,口感酸澀,顏色較淺,呈米黃色。

圖2 紅棗汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Fig.2 Effects of red jujube juice on sensory evaluation

2.1.1.2 山楂汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響 山楂汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖3。山楂添加量為11%時(shí),感官評(píng)分最高為78.2±1.6分,產(chǎn)品酸甜適中,風(fēng)味協(xié)調(diào),口感最佳。山楂添加量過(guò)多會(huì)增加復(fù)合飲料的酸澀口味[18],對(duì)產(chǎn)品口感影響較大。山楂汁添加量較高時(shí),酸澀味突出,掩蓋大棗香氣和蘆薈清香,顏色加深,呈棕黃色。山楂汁添加量較低時(shí),山楂味平淡,呈米黃色。

圖3 山楂汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Fig.3 Effects of ehawthorn juice on sensory evaluation

2.1.1.3 蘆薈汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響 蘆薈汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖4。蘆薈汁添加量為30%時(shí),感官評(píng)價(jià)最高為82.3±1.2分,復(fù)合飲料酸甜適中,具有紅棗、山楂、蘆薈特有的香氣。蘆薈汁對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大,添加量過(guò)少,起不到應(yīng)有的保健作用,添加量過(guò)多,味濃偏苦,影響產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味,不易被消費(fèi)者接受[10,14]。蘆薈汁添加量較高時(shí),蘆薈苦澀味突出,呈淡黃色。蘆薈汁添加量較低時(shí),蘆薈清香味較淡,紅棗和山楂酸甜味突出,呈棕黃色。

圖4 蘆薈汁添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Fig.4 Effects of aloe juice on sensory evaluation

2.1.2 正交試驗(yàn)的確定 紅棗汁添加量(A)、山楂汁添加量(B)和蘆薈汁添加量(C)3因素3水平正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test results

由表4正交試驗(yàn)結(jié)果可知,復(fù)合飲料最佳配比為A2B2C3,即紅棗汁20%、山楂汁11%和蘆薈汁40%,恰為正交試驗(yàn)的第五組試驗(yàn),此時(shí)感官評(píng)價(jià)分值為90.1分。通過(guò)極差分析,各因素對(duì)紅棗山楂蘆薈復(fù)合飲料風(fēng)味影響的主次順序?yàn)锽>C>A,即山楂汁>蘆薈汁>紅棗汁。產(chǎn)品呈橘黃色,酸甜適度,具有紅棗、山楂和蘆薈的獨(dú)特香氣。

2.2 穩(wěn)定劑配方的確定

2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1.1 黃原膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響 黃原膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響見(jiàn)圖5。黃原膠可有效提高復(fù)合飲料的穩(wěn)定性,當(dāng)添加量為0.15%時(shí),沉淀離心率為0.70%±0.008%,黃原膠具有極強(qiáng)的親水性,在酸性條件下,可以吸附帶正電荷的蛋白質(zhì)分子,形成空間位阻以減少蛋白質(zhì)沉淀,顯示出很強(qiáng)的穩(wěn)定作用[21-22]。黃原膠添加量大于0.15%時(shí),復(fù)合飲料沉淀離心率下降程度趨于平緩,流動(dòng)性及透明度均下降。因此選擇0.05%、0.10%和0.15%三水平進(jìn)行優(yōu)化。

圖5 黃原膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響Fig.5 Effects of xanthan gum on stabilizer deposition rate

2.2.1.2 羧甲基纖維素鈉添加量對(duì)離心沉淀率的影響 羧甲基纖維素鈉添加量對(duì)離心沉淀率的影響見(jiàn)圖6。在飲料中添加羧甲基纖維素鈉能增加飲料的穩(wěn)定性,因此常被選用為軟飲料的穩(wěn)定劑[13,23]。當(dāng)添加量為0.15%時(shí),沉淀離心率為0.89%±0.004%。羧甲基纖維素鈉添加量較低時(shí),復(fù)合飲料瓶底有少量沉淀;羧甲基纖維素鈉添加量較高時(shí),穩(wěn)定性提高,但放置一段時(shí)間后仍有分層現(xiàn)象,主要是由于紅棗、山楂和蘆薈等生產(chǎn)過(guò)程中雖經(jīng)過(guò)濾和離心,但仍含有許多微小纖維組織和顆粒所致。羧甲基纖維素鈉對(duì)復(fù)合飲料沉淀離心率影響幅度較小,因此選擇0.10%、0.15%和0.20%三水平進(jìn)行優(yōu)化。

圖6 羧甲基纖維素鈉添加量對(duì)離心沉淀率的影響Fig.6 Effects of carboxymethyl cellulose sodium on stabilizer deposition rate

2.2.1.3 結(jié)冷膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響 結(jié)冷膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響見(jiàn)圖7。結(jié)冷膠可有效提高復(fù)合飲料的穩(wěn)定性和懸浮能力,隨著結(jié)冷膠添加量不斷增加,復(fù)合飲料沉淀率逐漸降低,穩(wěn)定性越來(lái)越好。當(dāng)添加量為0.03%時(shí),沉淀離心率為0.59%±0.006%,繼續(xù)添加對(duì)復(fù)合飲料的穩(wěn)定性影響不明顯,但是透明度下降,因此選擇0.02%、0.03%和0.04%三水平進(jìn)行優(yōu)化。

圖7 結(jié)冷膠添加量對(duì)離心沉淀率的影響Fig.7 Effects of gellan gum on stabilizer deposition rate

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果 響應(yīng)面法是對(duì)復(fù)雜過(guò)程最優(yōu)化的統(tǒng)計(jì)分析方法[24]。黃原膠添加量(A)、羧甲基纖維素鈉添加量(B)和結(jié)冷膠添加量(C)3因素3水平響應(yīng)面Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

2.2.2.1 擬合回歸模型方程及方差分析 運(yùn)用Design-expert 8.0.6軟件對(duì)表5試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,建立離心沉淀率(y)與穩(wěn)定劑變量的二次多元回歸模型方程:

表5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Optimization test results of response surface

y=0.44-0.00625A+0.00375B-0.11C-0.045AB+0.038AC+0.043BC+0.11A2+0.076B2+0.12C2

對(duì)回歸模型進(jìn)行顯著性分析,結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of regression model

2.2.2.2 響應(yīng)曲面及等高線分析 穩(wěn)定劑A、B、C三因素交互作用,以及對(duì)離心沉淀率響應(yīng)曲面及等高線分別見(jiàn)圖8、圖9和圖10。由圖8～圖10可知,隨著穩(wěn)定劑添加量的增加,離心沉淀率隨之下降,下降到一定程度有上升趨勢(shì)。由響應(yīng)面的陡峭程度可知,黃原膠和結(jié)冷膠、羧甲基纖維素鈉和結(jié)冷膠之間響應(yīng)曲面坡度較大,說(shuō)明交互作用明顯。等高線形狀可反應(yīng)交互相應(yīng)的強(qiáng)弱[25],由圖可知,等高線均呈現(xiàn)橢圓形,說(shuō)明兩因素的交互作用均明顯,與響應(yīng)面方差分析結(jié)果一致。

圖8 黃原膠和羧甲基纖維素鈉的響應(yīng)曲面及等高線Fig.8 Response surface and contour lines of xanthan gum and carboxymethyl cellulose sodium

圖9 黃原膠和結(jié)冷膠的響應(yīng)曲面及等高線Fig.9 Response surface and contour lines of xanthan gum and gellan gum

圖10 羧甲基纖維素鈉和結(jié)冷膠對(duì)離心沉淀率的響應(yīng)曲面及等高線Fig.10 Response surface and contour lines of carboxymethyl cellulose sodium and gellan gum

2.2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn) 在原料汁最佳配比基礎(chǔ)上,結(jié)合響應(yīng)曲面分析得出穩(wěn)定劑最佳復(fù)配方案為:黃原膠0.086%、羧甲基纖維素鈉0.13%和結(jié)冷膠0.037%。在此條件下,復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)分值為93.6分,離心沉淀率最低可達(dá)0.42%。為檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和可行性,進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),同一條件下重復(fù)試驗(yàn)3次,實(shí)際感官評(píng)價(jià)分值為93.1±0.9分,離心沉淀率為0.43%±0.015%。產(chǎn)品色澤純正、呈橘黃色、組織細(xì)膩、無(wú)沉淀和分層現(xiàn)象,說(shuō)明響應(yīng)面法優(yōu)化得到穩(wěn)定劑復(fù)配方案準(zhǔn)確可靠,具有參考價(jià)值。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素、正交和響應(yīng)面分析,確定復(fù)合飲料最佳優(yōu)化條件,即原料汁配比:紅棗汁20%、山楂汁11%和蘆薈汁40%,穩(wěn)定劑復(fù)配:黃原膠0.086%、羧甲基纖維素鈉0.13%和結(jié)冷膠0.037%,制得的復(fù)合飲料產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)分值為93.1±0.9分,離心沉淀率最低可達(dá)0.43%±0.015%。根據(jù)最優(yōu)條件制得的復(fù)合飲料產(chǎn)品酸甜適度、風(fēng)味獨(dú)特,具有紅棗、山楂和蘆薈獨(dú)特香氣,研究結(jié)果具有一定的參考價(jià)值。