吳 鵬，宋惠月,*，韓麗春，王正榮,2,*

（1.河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北 邯鄲 056107；2.邯鄲市天然產(chǎn)物與功能食品開發(fā)重點實驗室，河北 邯鄲 056107）

海棠果為薔薇科蘋果屬植物的果實，其營養(yǎng)價值可與獼猴桃媲美，以“百益之果”著稱[1]。靈芝是一種珍貴的中藥材，也是藥食同源食品，具有提高免疫力等多重功效，其含有靈芝三萜化合物、蛋白質(zhì)、生物堿等，這些有效成分都具有廣泛的生物活性和藥用價值[2]。桂花富含苯丙素類等100 多種有效成分，具有抗氧化等藥理活性[3]。近年來，復合飲料越來越受到人們的歡迎，將不同原料合理搭配制成復合飲料，不僅營養(yǎng)更全面，且綜合了多種風味，可提升口感，比單一的飲料更具有保健功效。鑒于海棠果、靈芝、桂花的藥用價值和保健功效，本試驗將海棠靈芝桂花制成復合飲料，以期為相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供一定的參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

海棠果，采自河北工程大學校內(nèi)海棠園；靈芝，采自河北工程大學食藥用菌研究所；干桂花、β-環(huán)糊精、黃原膠、蔗糖、檸檬酸、HC 果膠酶（酶活力≥60 000 U/mL），均為食品級。

1.1.2 儀器與設(shè)備

F-1000 搖擺式高速中藥粉碎機，新昌縣德科機械有限公司；FA2004B 型電子天平，上海精密科學儀器公司；752N 紫外分光光度計，江蘇天瑞儀器股份有限公司；HH-S6 型恒溫水浴鍋，濟南歐萊博技術(shù)有限公司；DGG-9146A 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海博珍儀器設(shè)備制造廠；PSH-25 型酸度計，深圳準控科技有限公司；JYL-C022E 九陽榨汁機，九陽股份有限公司；PRH60-70 高壓均質(zhì)機，北京中西遠大科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

海棠果→預處理（挑選、清洗、去蒂、去籽）→護色→軟化打漿→酶解→過濾→海棠果汁

靈芝→預處理→烘干→粉碎→浸提→過濾→靈芝汁

桂花→預處理→浸提→過濾→桂花汁

海棠果汁+靈芝汁+桂花汁→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→滅菌→冷卻→成品

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 海棠果汁的制備

新鮮海棠果，清洗3 遍，去蒂去籽后切塊，加入海棠果塊2 倍質(zhì)量的85 ℃熱水，軟化1~2 min，靜置至室溫后撈出，用榨汁機榨汁后加入0.04%果膠酶，攪拌均勻，溫度設(shè)置為45 ℃，酶解120 min，pH 值為4.0，200 目篩過濾得到海棠果汁，置于冰箱5 ℃保存[4]。

1.2.2.2 靈芝汁的制備

將靈芝片洗凈，放入干燥箱60 ℃烘干至恒重，用粉碎機打碎后過200 目篩，按靈芝與水1∶200（g/mL）的比例于70 ℃下浸提2 h，200 目篩過濾取汁，留靈芝渣加入等體積水（加水量同第1 次），溫度80 ℃，浸提3 h，200 目篩過濾取汁，兩次汁液合并得到靈芝汁，置于5 ℃冰箱保存[5]。

1.2.2.3 桂花汁的制備

1 g 干桂花加100 mL 水，80 ℃浸提10 min，200目篩過濾取汁，桂花濾渣再加水100 mL，85 ℃浸提15 min，200 目篩過濾取汁，兩次合并得到桂花汁，置于5 ℃冰箱保存。

1.2.2.4 調(diào)配

海棠果汁、靈芝汁、桂花汁、檸檬酸、蔗糖按一定比例調(diào)配好，加入適量的CMC-Na、黃原膠、β-環(huán)糊精以調(diào)節(jié)復合飲料的口感和風味。

1.2.2.5 均質(zhì)、滅菌

使用PRH60-70 高壓均質(zhì)機在60 ℃條件下進行均質(zhì)，然后在62.8 ℃，30 min 的條件下對飲料進行滅菌。

1.2.3 復合飲料單因素試驗設(shè)計

海棠靈芝桂花復合飲料的基本工藝條件為：海棠果汁添加量50%，靈芝汁添加量6%，桂花汁添加量12%，其他未滿100%部分由純凈水補充，蔗糖添加量100 g/L，檸檬酸添加量0.2 g/L。以復合飲料的感官評分為指標，在此基礎(chǔ)上分別對海棠果汁（30%、40%、50%、60%、70%）、靈芝汁（4%、6%、8%、10%、12%）、桂花汁（6%、8%、10%、12%、14%）、蔗糖（70、80、90、100、110 g/L）和檸檬酸（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/L）添加量進行單因素試驗。

1.2.4 海棠靈芝桂花復合飲料正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，研究海棠果汁、靈芝汁、桂花汁、蔗糖、檸檬酸這5 個因素對復合飲料感官品質(zhì)的影響，進行L16(45)正交試驗，正交試驗因素水平如表1 所示。

表1 復合飲料正交試驗因素水平表Table 1 Orthogonal test factors and levels design table of compound beverage

1.2.5 復合飲料穩(wěn)定性試驗

1.2.5.1 復合飲料穩(wěn)定性單因素試驗設(shè)計

通過預試驗得出海棠靈芝桂花復合飲料穩(wěn)定劑的基本配方為：黃原膠0.3 g/L，CMC-Na 0.4 g/L，β-環(huán)狀糊精0.6 g/L。在此基礎(chǔ)上進行單因素試驗，以R 值為指標，分別考察黃原膠（0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g/L）、CMC-Na（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/L）、β-環(huán)狀糊精（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/L）添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響。

1.2.5.2 響應面試驗優(yōu)化復合飲料穩(wěn)定劑配方

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇黃原膠、CMC-Na、β-環(huán)狀糊精作為自變量，感官評價作為響應值，采用Design-Expert 8.0.6 軟件并使用Box-Behnken 設(shè)計優(yōu)化試驗[6]。響應面試驗因素與水平設(shè)計見表2。

表2 復合飲料穩(wěn)定劑優(yōu)化響應面試驗因素水平表Table 2 Response surface experimental factors and levels table of compound beverage stabilizer optimization 單位：g/L

1.2.6 測定項目與方法

1.2.6.1 感官評價

由10 人組成感官評價小組，根據(jù)表3 的感官評價標準對復合飲料進行評價，取平均值作為最終分數(shù)。

表3 復合飲料感官評價標準Table 3 Sensory evaluation standards of compound beverage

1.2.6.2 穩(wěn)定性

取10 mL 復合飲料在5 000 r/min 下離心10 min，于660 nm 處測定離心前的吸光度值A(chǔ)1和離心后上清液的吸光度值A(chǔ)0，以蒸餾水作空白。

依據(jù)R（%）=A0/A1×100 計算穩(wěn)定性，R 值越大說明穩(wěn)定性越好[7]。

1.2.6.3 理化指標

可溶性固形物含量：參照GB/T 12143—2008[8]中的方法測定；pH 值：直接用手持酸度計測定。

1.2.6.4 微生物指標

菌落總數(shù)：參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[9]中的方法測定；大腸菌群：參考GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數(shù)》[10]中的方法測定。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0 軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海棠靈芝桂花復合飲料配方優(yōu)化單因素試驗結(jié)果

2.1.1 海棠果汁添加量的確定

在口感最佳的條件下，就營養(yǎng)價值來說，果汁含量越高則營養(yǎng)價值越高。由圖1 可見，海棠靈芝桂花復合飲料的感官品質(zhì)隨海棠果汁添加量的增加先上升后下降，這是由于隨著海棠果汁添加量的增加，復合飲料中海棠果實的香氣逐漸濃郁，其口感提升，當海棠果汁添加量大于50%時，飲料中其他物質(zhì)的香氣被海棠果特有的香氣覆蓋，感官評分逐漸下降。在海棠果汁添加量為50%時，飲料味道微甜，果香味濃郁，靈芝桂花味道適中，顏色呈橙黃色，口感較佳。

圖1 海棠果汁添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of begonia fruit juice additions on sensory qualities of compound beverage

2.1.2 靈芝汁添加量的確定

由圖2 可知，隨著靈芝汁添加量的升高，海棠靈芝桂花復合飲料逐漸變得苦澀，這是由靈芝本身苦澀而又發(fā)甜的口感決定的。在靈芝添加量小于6%時，飲料整體并未出現(xiàn)苦澀感；但當靈芝汁添加量大于6%，靈芝所帶來的苦澀感逐漸顯現(xiàn)出來，從而影響整體的口感。因此復合飲料的感官評分隨靈芝汁添加量的增加先上升后下降，并在靈芝汁添加量為6%時感官評分到達峰值（89 分），此時的復合飲料呈現(xiàn)鮮亮的橙黃色，靈芝味道濃郁，但又無苦澀感，口感細膩，層次感突出。

圖2 靈芝汁添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of Ganoderma lucidum juice additions on sensory qualities of compound beverage

2.1.3 桂花汁添加量的確定

由圖3 可知，海棠靈芝桂花復合飲料的感官評分隨著桂花汁添加量的增加先升高后下降，并在添加量為10%時感官評分到達峰值（91 分），此時的復合飲料桂花香氣濃厚，顏色和口感較好。

圖3 桂花汁添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of Osmanthus fragrans juice additions on sensory qualities of compound beverage

2.1.4 蔗糖添加量的確定

由圖4 可知，海棠靈芝桂花復合飲料的感官評分隨蔗糖添加量的增加先上升后下降，并在蔗糖添加量為90 g/L 時，感官評分到達峰值（92 分），此時的復合飲料酸甜適中，果香味十足，層次感較好，顏色和味道均較好。

圖4 蔗糖添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effects of sucrose additions on sensory qualities of compound beverage

2.1.5 檸檬酸添加量的確定

由圖5 可知，隨檸檬酸添加量的增加，海棠靈芝桂花復合飲料的感官評分先上升后下降，當檸檬酸添加量為0.2 g/L 時，剛好能夠覆蓋海棠果等原料本身帶有的酸澀異味，若繼續(xù)增加檸檬酸添加量，則飲料會變得酸澀，口感下降。

圖5 檸檬酸添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effects of citric acid additions on sensory qualities of compound beverage

2.2 海棠靈芝桂花復合飲料配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果

通過表4 正交試驗結(jié)果和表5 方差分析表明，幾種因素中海棠果汁和桂花汁對復合飲料感官評分的影響具有顯著性（P＜0.05），且海棠果汁的影響程度大于桂花汁。各因素對復合飲料感官評分影響的主次順序為：A＞E＞C＞B=D，海棠果汁的影響最大，蔗糖和靈芝汁的影響最?。粡秃巷嬃献顑?yōu)配方為：A3B2C4D4E2，即海棠果汁50%，靈芝汁6%，桂花汁12%，蔗糖添加量100 g/L，檸檬酸添加量0.2 g/L。

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

表5 正交試驗方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal test

由于得到的最佳組合不在試驗設(shè)計中，需對其進行驗證試驗，按照A3B2C4D4E2制備的復合飲料感官評分為94 分，高于試驗中已有最佳組合A3B1C3D4E2的感官評分。因此復合飲料的最佳配方為：A3B2C4D4E2，按照此方法配制的飲料呈橙黃色，色澤純正，透光性好，口感層次分明，酸甜適中。

2.3 復合飲料穩(wěn)定劑單因素試驗結(jié)果

2.3.1 黃原膠添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響

由于黃原膠無毒無害易溶于水，溶液呈中性、耐性強，遇水分散，變成穩(wěn)定的親水性黏性膠體，所以可用黃原膠作為增加飲料穩(wěn)定性的添加劑，但黃原膠過量會使液體黏性過大。由圖6 可知，隨著黃原膠添加量的增加，復合飲料的穩(wěn)定性（R 值）呈先上升后下降的趨勢，當黃原膠添加量在0.2~0.4 g/L 時，復合飲料的穩(wěn)定性較好；低于0.2 g/L 時，離心后離心管中可見沉淀較多；高于0.4 g/L 時，飲料的黏稠度增高，使得口感下降。

圖6 黃原膠添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effects of xanthan gum additions on the stability of compound beverage

2.3.2 CMC-Na 添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響

由圖7 可知，隨著CMC-Na 添加量的增加，復合飲料的穩(wěn)定性（R 值）呈先上升后下降的趨勢，當CMC-Na添加量為0.2~0.6 g/L 時，穩(wěn)定性較好，復合飲料穩(wěn)定無分層，無沉淀。高于0.6 g/L 時，飲料開始變得黏稠，影響飲料流動性，口感下降。

圖7 CMC-Na 添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effects of CMC-Na additions on the stability of compound beverage

2.3.3 β-環(huán)狀糊精添加量對復合飲料穩(wěn)定性的影響

由圖8 可見，隨著β-環(huán)狀糊精添加量的增加，復合飲料的穩(wěn)定性（R 值）呈先上升后下降的趨勢，添加量在0.4~0.8 g/L 時穩(wěn)定性較好；高于0.8 g/L 時，飲料過于黏稠導致其流動性不佳，使得口感下降；添加量低于0.4 g/L 時，離心后離心管中可見沉淀較多。

圖8 β-環(huán)狀糊精添加量對復合飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響Fig.8 Effects of β-cyclodextrin additions on the stability of compound beverage products

2.4 復合飲料穩(wěn)定劑配方優(yōu)化響應面試驗結(jié)果

通過復合飲料穩(wěn)定劑單因素試驗結(jié)果可知，黃原膠、CMC-Na、β-環(huán)狀糊精添加量分別在0.2~0.4 g/L、0.2~0.6 g/L、0.4~0.8 g/L 時穩(wěn)定性較佳。為優(yōu)化單因素試驗結(jié)果并得到最佳穩(wěn)定劑配方，利用Design-Expert 8.0.6.1 軟件對穩(wěn)定劑的添加量進行優(yōu)化，響應面試驗設(shè)計及結(jié)果見表8，方差分析見表9。

通過利用Box-Behnken 響應面對表8 中的數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合[11]，得到二次多項回歸方程為：Y=91.20 +2.37X1+2.00X2+2.38X3-0.75X1X2+1.00X1X3-0.25X2X3-11.6X12-9.35X22-6.60X32。

表8 響應面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 8 Response surface experimental design and results

由表9 可知：模型極顯著（P＜0.01），失擬項P=0.682 8，說明相對于純誤差失擬項是不顯著的（P＞0.05）；模型的決定系數(shù)R2= 0.973 3，說明模型97.33%的數(shù)據(jù)可以通過這個方程來解釋；并且模型的變異系數(shù)CV 并不高，只有2.96%，說明試驗所得到的結(jié)果有很高的精密度和可靠性。通過上述結(jié)果可知，模型完全符合數(shù)理統(tǒng)計原則，優(yōu)化海棠靈芝桂花復合飲料穩(wěn)定劑配方可以根據(jù)此方程來達到預測效果。各因素中，二次項X12、X22、X32的影響極顯著（P＜0.01），X1、X2、X3的影響顯著（P＜0.05），其余各項的影響均不顯著，黃原膠與β-環(huán)狀糊精添加量對海棠靈芝桂花復合飲料感官評分的影響最大，其次是CMC-Na。

表9 海棠果靈芝桂花復合飲料回歸模型方差分析結(jié)果Table 9 Variance analysis results of regression model of begonia,Ganoderma lucidum and Osmanthus fragrans compound beverage

利用Desing-Expert 8.0.6 的Box-Behnken 響應面分析法分析數(shù)據(jù)得出的響應面分析曲面圖和等高線圖，如圖9~11 所示。

通過圖9~11 可以觀察到響應面和等高線圖都存在頂點，所選范圍存在極值，等高線形狀為橢圓形[12]。通過單因素試驗結(jié)果得出的各因素可選范圍內(nèi)，以感官評分為響應值，根據(jù)模型回歸分析可得出的穩(wěn)定劑最佳配方為：黃原膠添加量0.3 g/L，CMC-Na添加量0.4 g/L，β-環(huán)狀糊精添加量0.6 g/L，復合飲料的理論感官評分為91.65 分。為驗證預測值與真實值之間的擬合程度，采用感官評分最大響應值對應的響應因素值進行驗證試驗[13-15]。經(jīng)過3 組平行試驗，感官評分均值為92.1 分，和試驗所預測的結(jié)果91.65分相近，表明該模型是可靠有效的。

圖9 黃原膠和CMC-Na 添加量的交互作用對復合飲料感官評分影響的響應面圖和等高線圖Fig.9 Response surface map and contour map showing the interaction effects between xanthan gum and CMC-Na additions on sensory scores of compound beverage

圖10 黃原膠和β-環(huán)狀糊精添加量的交互作用對復合飲料感官評分影響的響應面圖和等高線圖Fig.10 Response surface map and contour map showing the interaction effects between xanthan gum and β-cyclodextrin additions on sensory scores of compound beverage

圖11 CMC-Na 和β-環(huán)狀糊精添加量的交互作用對復合飲料感官評分影響的響應面圖和等高線圖Fig.11 Response surface map and contour map showing the interaction effects between CMC-Na and β-cyclodextrin additions on sensory scores of compound beverage

2.5 理化指標

按照上述最優(yōu)配方制備的復合飲料產(chǎn)品，色澤呈橙黃色，具有濃郁的海棠果靈芝桂花的滋味，酸甜適中，無懸浮物，無明顯沉淀，pH 值為3.7，可溶性固形物含量≥12%。

2.6 微生物指標

海棠靈芝桂花復合飲料的菌落總數(shù)＜100 CFU/g；大腸菌群＜6 MPN/100 g；致病菌未檢出。

3 結(jié)論

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗優(yōu)化海棠靈芝桂花復合飲料的最佳配方為：海棠果汁添加量50%，靈芝汁添加量6%，桂花汁添加量12%，蔗糖添加量100 g/L，檸檬酸添加量0.2 g/L；通過響應面試驗優(yōu)化復合穩(wěn)定劑的最優(yōu)配方為：黃原膠添加量0.3 g/L，CMC-Na 添加量0.4 g/L，β-環(huán)狀糊精添加量0.6 g/L；按照上述配方制備的復合飲料感官評分為92.1 分，飲料色澤呈橙黃色，酸甜柔和，具有海棠果、靈芝、桂花的香氣和營養(yǎng)。