楊馥菡，張 梅，李曉君，張志軍，李會(huì)珍，陳 鐵

（中北大學(xué)生物資源化工研究所，山西太原 030051）

紅棗（Zizyphus jujuba） 又名大棗、棗子、干棗等，為鼠李科棗屬植物[1]，是中國傳統(tǒng)藥食兩用食物。紅棗營養(yǎng)價(jià)值高，不僅富含糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、黃酮類物質(zhì)，還含有鈣、鐵等成分，且維生素含量高、種類多。紅棗的藥用價(jià)值較高，有治療失眠、補(bǔ)血養(yǎng)顏、止咳、抗過敏、抗癌、降血壓等多種功能[2-3]。紫蘇為唇形科一年生草本植物，按顏色不同被稱為紅蘇、白蘇、赤蘇等。紫蘇在我國栽培的歷史已有多年，是我國傳統(tǒng)中藥常用藥材[4-6]，其味辛、性溫，具有發(fā)汗解表、理氣寬中、鎮(zhèn)痛、利尿、安胎、解毒、鎮(zhèn)咳、散寒、健胃和化痰之功效[7]。同樣作為藥食兩用的品種，紫蘇的食用價(jià)值也很高。其中，來源于紫蘇籽壓榨取油后的副產(chǎn)品——紫蘇脫脂粕，其凈蛋白比值（NPR）、功效比值（PER） 和真消化率（TD） 分別為2.87%，2.07%，82.6%[8]。紫蘇籽蛋白質(zhì)是一種很好的植物蛋白資源，其氨基酸的組成合理、種類豐富，多達(dá)18 種，包含人體所必需的8 種氨基酸和兒童必需的10 種氨基酸[9]。目前，紫蘇脫脂粕的利用范圍狹窄，僅限于飼料，還未能發(fā)揮其對人體蛋白質(zhì)氨基酸的補(bǔ)充作用[10]。

如今，消費(fèi)者的營養(yǎng)健康意識不斷提高，固體飲料的消費(fèi)越來越普及。固體飲料由單一特殊風(fēng)味的飲料向具有不同保健功效和營養(yǎng)價(jià)值的功能性飲料發(fā)展成為趨勢[11-12]。試驗(yàn)以紫蘇脫脂粕和紅棗為主要原料，充分利用二者的風(fēng)味與營養(yǎng)互補(bǔ)性，開發(fā)一種口感良好、營養(yǎng)豐富的新型固體飲料，可拓展功能性蛋白制品消費(fèi)新空間，具有良好的開發(fā)前景[13]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫蘇脫脂粕，中北大學(xué)生物化工實(shí)驗(yàn)室提供；紅棗粉，陜西森弗天然制品有限公司提供；麥芽糊精，河南盛之德商貿(mào)有限公司提供；甜菊糖苷，山東圣香遠(yuǎn)生物科技有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

FA1204B 型分析天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；HH-6 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；XHF-DY 型高效分散均質(zhì)機(jī)，寧波新芝生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；JM-B 型電子天平，余姚市紀(jì)銘稱重校驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；JJ-1A 型數(shù)顯電動(dòng)攪拌器，金壇市杰瑞爾電器有限公司產(chǎn)品；TDL-5-A 型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；SP-1500 型實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)，上海易研實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

磨粉過篩→原料混合（至無凝結(jié)顆粒） →均質(zhì)（使料液無沉淀顆粒） →加熱溶解→離心（除去不溶雜質(zhì)） →取上清液加添加劑→均質(zhì)→噴粉→成品。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

分別以水浴溫度（40，45，50，55，60 ℃）、水浴時(shí)間（30，60，90，120，150 min）、料液比（1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8 g/mL）、甜菊糖苷添加量（0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%）、原料質(zhì)量比（9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5 g/g） 為單因素，考查各單因素對蛋白質(zhì)含量及感官評分的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇原料比、料液比、甜菊糖苷添加量3 個(gè)因素，利用Design Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)。

響應(yīng)面分析因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面分析因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.4 感官評定方法

隨機(jī)挑選30 名味覺嗅覺靈敏的專業(yè)人員組成測評小組，對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料進(jìn)行感官評定，評定的指標(biāo)包括產(chǎn)品色澤（20 分）、氣味（20 分）、口感（30 分）、組織狀態(tài)（30 分），總分100 分，取30 名專業(yè)人員評分的平均值作為最終得分。

紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 指標(biāo)測定方法

1.4.1 溶解度的測定

參照GB 5413.29—2010 的方法。

1.4.2 pH 值的測定

參照GB 10786—2006 的方法，用pH 計(jì)測定。

1.4.3 可溶性固形物含量的測定

參考GB12143—2008 的方法，用手持折光儀測定。

1.4.4 水分含量的測定

參考GB5009.3—2010 的方法，用直接干燥法測定。

1.4.5 澄清度的測定

以蒸餾水為對照，測定樣液在680 nm 處的透光率（%），可表示溶液的澄清度。

1.4.6 蛋白質(zhì)含量的測定

參考GB 5009.5—2003 的方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 原料質(zhì)量比對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響

各試驗(yàn)組固定料液比1∶6（g∶mL），水浴時(shí)間120 min，水浴溫度50 ℃，甜菊糖苷添加量0.020%，麥芽糊精添加量20%，按工藝流程進(jìn)行操作，獲得原料質(zhì)量比（紫蘇脫脂粕∶紅棗粉） 為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5（g∶g） 5 個(gè)水平的產(chǎn)品，分析原料質(zhì)量比對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

原料質(zhì)量比對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響見圖1。

由圖1 可知，感官評分隨原料質(zhì)量比的變化呈先升高后降低的趨勢，且原料質(zhì)量比為7∶3（g∶g）時(shí)，評分最高。紅棗粉中有單寧成分，紅棗粉添加量較大時(shí)，紅棗風(fēng)味過于濃郁而掩蓋了紫蘇蛋白原有的清香；紅棗粉添加量較小時(shí)，氣味、口感不突出。由圖1 可知，選擇紫蘇脫脂粕與紅棗粉的原料質(zhì)量比為7∶3（g∶g） 時(shí)最為合適。由圖1 可知，蛋白質(zhì)含量隨紫蘇脫脂粕含量占比的增加呈上升趨勢。這是由于原料中紫蘇脫脂粕含量越大，蛋白質(zhì)的溶解量也就越大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量增加。

2.1.2 料液比對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響

各試驗(yàn)組固定原料質(zhì)量比7∶3（g∶g），水浴時(shí)間120 min，水浴溫度50 ℃，甜菊糖苷添加量0.020%，麥芽糊精添加量20%，按工藝流程進(jìn)行操作，獲得料液比為1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8（g∶mL） 5 個(gè)水平的產(chǎn)品，分析料液比對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

料液比對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響見圖2。

由圖2 可知，在料液比為4∶4～1∶6（g∶mL）時(shí)，隨著料液比的升高，蛋白質(zhì)含量顯著上升，這可能是因?yàn)樵诹弦罕容^低的條件下，加水量較少時(shí)不能使紫蘇脫脂粕在液體中充分?jǐn)U散，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子和水接觸不完全，從而使蛋白質(zhì)不能充分溶解于水中，造成產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量較低。在料液比達(dá)到1∶6（g∶mL） 后，隨著料液比的升高，蛋白質(zhì)含量沒有顯著性差異，說明在料液比達(dá)到1∶6（g∶mL） 時(shí)蛋白質(zhì)已經(jīng)可以充分溶解于水中[14]。如圖2所示，感官評分隨料液比的變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且料液比為1∶6（g∶mL） 時(shí)，評分最高。綜合考慮，選擇料液比為1∶6（g∶mL） 時(shí)最合適。

2.1.3 甜菊糖苷添加量對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響

各試驗(yàn)組固定料液比1∶6（g∶mL），原料質(zhì)量比7∶3（g∶g），水浴時(shí)間120 min，水浴溫度50 ℃，麥芽糊精添加量20%，按工藝流程進(jìn)行操作，獲得甜菊糖苷添加量為0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030% 5 個(gè)水平的產(chǎn)品，分析甜菊糖苷添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

甜菊糖苷添加量對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響見圖3。

甜菊糖苷易溶于水，是一種高倍甜味劑，甜度為蔗糖的200～300 倍[15]。由圖3 可知，感官評分隨甜菊糖苷添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且在甜菊糖苷添加量為0.020%時(shí)，產(chǎn)品感官評分最高。這是由于甜菊糖苷味極甜，當(dāng)甜菊糖苷添加量較大時(shí)，甜度過高，略帶后澀味[16]，使得飲料產(chǎn)品風(fēng)味較差，故總體評分較低；甜菊糖苷添加量較小時(shí)，甜度較低，產(chǎn)品滋味較差，評分較低。因此，選擇甜菊糖苷添加量為0.020%最合適。由圖3 可知，蛋白質(zhì)含量隨甜菊糖苷添加量的增加呈現(xiàn)持平趨勢，這是由于甜菊糖苷不含蛋白質(zhì)成分。

2.1.4 水浴時(shí)間對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響

各試驗(yàn)組固定料液比1∶6（g∶mL），原料質(zhì)量比7∶3（g∶g），水浴溫度50 ℃，甜菊糖苷添加量0.020%，麥芽糊精添加量20%，按工藝流程進(jìn)行操作，獲得水浴時(shí)間為30，60，90，120，150 min 5 個(gè)水平的產(chǎn)品，分析水浴時(shí)間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

水浴時(shí)間對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響見圖4。

由圖4 可知，蛋白質(zhì)含量隨水浴時(shí)間的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且水浴時(shí)間為120 min 時(shí)，蛋白質(zhì)含量最高。這是由于水浴時(shí)間不足時(shí)，未能充分破壞胰蛋白酶抑制因子，致使蛋白質(zhì)消化率降低；加熱過度，胰蛋白酶抑制因子失活，但蛋白質(zhì)發(fā)生變性，溶解度降低，導(dǎo)致賴氨酸、精氨酸和胱氨酸的破壞或消化率降低[17]。由圖4 可知，感官評分隨水浴時(shí)間增加的變化趨勢與蛋白質(zhì)含量的變化趨勢相似，這是因?yàn)榧t棗紫蘇復(fù)合固體飲料的蛋白含量較高，賦予產(chǎn)品清新的紫蘇香，導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解量對產(chǎn)品的風(fēng)味有很大的影響。

2.1.5 水浴溫度對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響

各試驗(yàn)組固定料液比1∶6（g∶mL），原料質(zhì)量比7∶3（g∶g），水浴時(shí)間120 min，甜菊糖苷添加量0.020%，麥芽糊精添加量20%，按工藝流程進(jìn)行操作，獲得水浴溫度為40，45，50，55，60 ℃5 個(gè)水平的產(chǎn)品，分析水浴溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

水浴溫度對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的影響見圖5。

固體飲料粉末的溶解度在低溫下隨溫度的升高而增大，但溫度的不斷升高會(huì)對食品中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，一般認(rèn)為每種蛋白質(zhì)都有其特定的變性溫度。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后，疏水基團(tuán)暴露在分子表面使得溶解性降低，蛋白質(zhì)對水的結(jié)合能力發(fā)生改變，從而失去生物活性。由圖5 可知，在不超過60 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)含量隨溫度的變化先增大后減小，50 ℃時(shí)蛋白質(zhì)含量最大。這是因?yàn)楣腆w粉末中蛋白質(zhì)所占比例較大，溫度過低，溶解度較小，溫度太高會(huì)使蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致固體粉末溶解度降低，因此選取合適的水浴溫度對營養(yǎng)需求高的固體飲料產(chǎn)品的制備至關(guān)重要。由圖5 可知，水浴溫度對產(chǎn)品風(fēng)味的影響較小，感官評價(jià)隨水浴溫度的增加呈現(xiàn)持平趨勢。這是由于水浴溫度對固體飲料的口感、組織狀態(tài)等產(chǎn)生的影響較小。因此，選取50 ℃作為試驗(yàn)水浴溫度。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

通過Design Expert 8.0.6 軟件計(jì)算分析，得到2 個(gè)試驗(yàn)因素影響2 個(gè)響應(yīng)值的數(shù)學(xué)模擬方程，分別利用因素編碼形式表示，如下：

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表3。

2.2.1 響應(yīng)因子顯著性分析及方程擬合效果分析

感官評分（Y1） 和蛋白質(zhì)含量（Y2） 響應(yīng)面模型回歸方程的方差分析見表4。

對表4 中的因子進(jìn)行回歸擬合，得到回歸方程：

通過回歸分析表結(jié)果可知，影響Y1的顯著因素（p＜0.05） 為C，A2，B2，C2；影響Y2的顯著因素（p＜0.05） 為A，A2，B2，C2，回歸方程失擬性檢驗(yàn)p＞0.1，差異不顯著，說明該方程與實(shí)際情況擬合較好，可利用該模型分析預(yù)測最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)。

2.2.2 交互作用影響結(jié)果

（1） 感官評分。

各因素交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面圖見圖6。

由圖6 可知，原料質(zhì)量比、料液比、甜菊糖苷添加量對感官評分都有著顯著的影響。其中，原料質(zhì)量比影響最為顯著，圖中曲面陡峭，隨著原料質(zhì)量比增大感官評分增加；甜菊糖苷添加量的影響較為顯著，曲面較陡峭；料液比的影響次之，曲面平緩。

（2） 蛋白質(zhì)含量。

各因素交互作用對蛋白質(zhì)含量影響的響應(yīng)面圖見圖7。

由圖7 可知，原料質(zhì)量比、料液比、甜菊糖苷添加量對蛋白質(zhì)含量都有顯著影響。其中，原料質(zhì)量比影響最為顯著，圖中曲面陡峭，隨著原料質(zhì)量比增加蛋白質(zhì)含量也增加；料液比的影響較為顯著，曲面較為陡峭；甜菊糖苷添加量的影響次之，曲面平緩。

2.2.3 最優(yōu)方法的預(yù)測及驗(yàn)證

通過以上回歸模型的分析，通過Design Expert 8.0.6 軟件分析得到最優(yōu)條件為原料質(zhì)量比3.08（接近7∶3），料液比6.07（接近1∶6，g∶mL），甜菊糖苷添加量0.020%，考慮到實(shí)際應(yīng)用過程中操作簡便，將工藝條件修正為原料質(zhì)量比7∶3，料液比1∶6，甜菊糖苷添加量0.020%，在此最優(yōu)條件下，進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)驗(yàn)證。

預(yù)測值與實(shí)際值的比較見表5。

表5 預(yù)測值與實(shí)際值的比較

表5 結(jié)果表明，實(shí)際值與理論值基本相符，模型具有良好預(yù)測性，說明模型對紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的生產(chǎn)工藝條件參數(shù)優(yōu)化可靠可行，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

2.3 固體飲料的感官品質(zhì)指標(biāo)

固體飲料的感官品質(zhì)指標(biāo)見表6。

表6 固體飲料的感官品質(zhì)指標(biāo)

3 結(jié)論

通過不同原料質(zhì)量比、料液比、甜菊糖苷添加量、水浴時(shí)間、水浴溫度對產(chǎn)品感官評分和蛋白質(zhì)含量影響的單因素試驗(yàn)，以及選取原料比、料液比、甜菊糖苷添加量三因素交互影響的響應(yīng)面試驗(yàn)，根據(jù)模型直觀分析和方差分析，獲得紅棗紫蘇復(fù)合固體飲料的最佳配方和工藝條件為原料質(zhì)量比7∶3（g∶g），料液比1∶6（g∶mL），甜菊糖苷添加量0.020%，水浴溫度50 ℃，水浴時(shí)間120 min。。在此條件下，得到的產(chǎn)品感官評分81.60 分，蛋白質(zhì)含量27.25%。從試驗(yàn)結(jié)果看，準(zhǔn)確度和精密度均較高。