林志榮，朱智強

（1.中華全國供銷合作總社管理干部學院，北京 100032；2.中國供銷冷鏈物流有限公司，北京 100052）

薏米亦稱薏苡仁，是植物薏苡的果實，富含多種氨基酸、黃酮和多酚化合物，總抗氧化能力指數(shù)很高。薏米氣味甘香，多食可除濕利尿，當今藥理學研究表明，薏米還具有抗腫瘤、增強免疫力等作用[1-3]。玉米是僅次于水稻和小麥的一種重要谷物，富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，不含膽固醇，對軟化血管和降低心肌梗塞發(fā)病率等效果顯著。目前由于市場需求猛增，復合飲料如雨后春筍，純天然、高原料含量的功能性飲料很受歡迎[4-5]。本產(chǎn)品以薏米和玉米為原料，制作了一種風味獨特的谷物飲料，使人們從吃谷物變成喝谷物，消費者不僅能方便快捷地“喝”到美味的谷物，同時還能祛濕排毒、降低血脂、提高身體免疫力。

目前，市場上的谷物飲料品種較少，一般以大米、大豆、玉米等為原料制作，而以薏米為原料鮮有報到。為豐富谷物飲料市場，本文以玉米和薏米為原料，通過單因素和正交試驗，研究了玉米薏米復合飲料的最優(yōu)生產(chǎn)工藝；通過離心沉淀率，考察了復配增稠劑對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響，同時也對其流變特性進行了研究，以期為玉米薏米復合飲料的工藝化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的甜玉米，江甜088，市售；干薏米，小薏米，市售；一級白砂糖，食品級，市售；純凈水，實驗室自制。

食用檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、海藻酸鈉、瓊脂粉，重慶力宏精細化工有限公司；α-淀粉酶，試劑純，酶活力1 000 U/g，河南安銳生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JYL-CO12 型九陽多功能榨汁機，九陽股份有限公司；BXM-30R 型立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業(yè)有限公司；FW-200 型粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；RX-5000α 型Atago 數(shù)字型臺式全自動折光儀，上海滬粵明科學儀器有限公司；JA10003 型電子分析天平，力辰科技有限公司；GYB60-6S 高壓均質(zhì)機，上海東華高壓均質(zhì)機廠；KDC-1044 離心機，科大創(chuàng)新股份有限公司；AR1000 型流變儀，美國TA 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

玉米薏米復合飲料制備工藝流程見圖1。

圖1 玉米薏米復合飲料制備工藝流程Fig.1 Preparation process of corn and coix seed compound beverage

1.3.2 操作要點

（1）玉米汁的制備

將新鮮甜玉米粒與水以1∶4（g/mL）的料水比混合，利用打漿機將甜玉米粒破碎打漿，經(jīng)過濾得到玉米汁[6-7]。

（2）薏米汁的制備

挑選顆粒飽滿、無蟲蛀的干薏米，洗凈，放入60 ℃的烘箱中干燥30 min，冷卻備用；薏米粒用粉碎機粉碎，過80 目篩得到薏米粉[8-9]；以1∶10（g/mL）的料水比將薏米粉調(diào)制成漿，于90 ℃水浴鍋中糊化，待漿體冷卻至65 ℃時，加入400 U/gɑ-淀粉酶水解4.5 h，至酶解液遇碘不變色為止[10-12]；將酶解好的薏米漿升溫至90 ℃滅酶10 min，冷卻后經(jīng)4 000 r/min 離心12 min，取上清液，得到薏米汁。

（3）增稠劑的制備

將增稠劑與部分白砂糖混合，緩慢加入70～80℃水中，勻速攪拌保證增稠劑充分溶解，制成膠溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

（4）飲料的調(diào)配、均質(zhì)和殺菌

按照一定的配比，在玉米薏米混合汁中依次加入增稠劑、酸味劑和甜味劑，邊加熱邊攪拌，使其混合均勻。為得到口感細膩、組織狀態(tài)良好的產(chǎn)品，將調(diào)配好的復合飲料在60 ℃進行兩次均質(zhì)，第1 次均質(zhì)壓力為40 MPa，第2 次均質(zhì)壓力為30 MPa。均質(zhì)后的飲料在121 ℃下滅菌10 min，冷卻得到成品[13-15]。

1.3.3 單因素試驗設(shè)計

根據(jù)前期試驗，設(shè)置玉米汁和薏米汁體積比分別為4∶6、5∶5、6∶4、7∶3 和8∶2，混合汁的添加量分別為40%、50%、60%、70%和80%，白砂糖添加量分別為3%、4%、5%、6%和7%，檸檬酸添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%，以復合飲料的感官評分為考察指標，進行單因素試驗。

1.3.4 正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，確定影響玉米薏米復合飲料品質(zhì)的主要因素為玉米汁和薏米汁的體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D），采用L9(34)進行正交試驗，通過感官評分選出最佳配方，試驗設(shè)計的因素和水平見表1。

表1 復合飲料正交試驗因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonality test on compound beverage

1.3.5 飲料增稠劑的確定

（1）增稠劑的選擇

選用海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、瓊脂和黃原膠這4種單體膠作為增稠劑，在飲料調(diào)配階段分別加入0.2%，均質(zhì)后放置12 h，觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性[16-18]。

（2）復配增稠劑配方的確定

以黃原膠、瓊脂和海藻酸鈉3 種單體膠作為復配增稠劑，采用瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉比例分別為1∶1∶1、2∶3∶1、2∶1∶3 和3∶2∶1 進行試驗，復配增稠劑的添加總量為0.2%，均質(zhì)后于25 ℃放置一個星期，觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

（3）復配增稠劑用量的選擇

通過預實驗，確定瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉質(zhì)量配比為3∶2∶1，復配增稠劑添加量設(shè)置為0、0.08%、0.12%、0.16%和0.20%，測定離心沉淀率，確定復配增稠劑最佳用量。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 離心沉淀率的測定

稱量離心管的質(zhì)量m1，稱取30.00 g 飲料樣品，放入離心機中，在4 200 r/min 下離心20 min，將離心管中上清液倒出，并稱其質(zhì)量m2，按照式（1）計算離心沉淀率。離心沉淀率越小，說明飲料穩(wěn)定性越好。

式中，m1為離心管的質(zhì)量，g；m2為離心管和沉淀物的總質(zhì)量，g。

1.4.2 流變學性質(zhì)的測定

對制得的玉米薏米復合飲料進行流變學性質(zhì)測定。平板間距1 mm，剪切速率0～200 s-1，測定25 ℃下飲料的表觀黏度與剪切應力隨剪切速率的變化曲線，采用Power-Law方程見式（2），對剪切應力隨剪切速率變化的流變曲線進行模型擬合[19-21]。

式中，τ為剪切應力，Pa；K為稠度系數(shù)，Pa·sn；γ為剪切速率，s-1；n為流動特征指數(shù)。

1.4.3 感官評價

隨機挑選10 位經(jīng)過培訓品評員，對復合飲料的氣味、色澤、口感滋味和組織狀態(tài)4 個方面進行感官評定，滿分為100 分，結(jié)果取平均值。感官評分標準如表2 所示。

表2 復合飲料的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of compound beverage

1.4.4 理化指標的測定

可溶性固形物含量的測定：參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》折光儀測定法[22]。

還原糖的測定：參照GB/T 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》[23]。

總酸的測定：參照GB/T 12456—2021 食品安全國家標準《食品中總酸的測定》[24]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Origin 8.1 軟件進行統(tǒng)計分析，計算標準誤差并制圖，實驗數(shù)據(jù)以“均值±標準差”形式表示。通過正交助手ⅡV 3.1 軟件對飲料配方進行優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 玉米汁和薏米汁的體積比對復合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖2 可以看出，隨著玉米汁和薏米汁體積比的增加，感官評分呈先增加后降低的趨勢，當體積比為6∶4時，復合飲料的感官評分最大，此時玉米和薏米的香氣濃郁協(xié)調(diào)，口感綿軟醇和。當薏米汁所占比例過大時，飲料薏米味過重，口感不夠綿軟；當玉米汁所占比例過大時，濃郁的玉米氣味完全覆蓋了薏米的清香，復合飲料獨特的風味不突出，導致感官評分降低。故最佳的玉米汁和薏米汁體積比為6∶4。

圖2 玉米汁和薏米汁體積比對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the ratio of corn juice to coix seed juice on the sensory quality of compound beverage

2.1.2 混合汁添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響

圖3 顯示隨著混合汁添加量的增加，感官評分呈先增加后降低的趨勢，當混合汁添加量為60%時，飲料口感協(xié)調(diào)，風味突出，感官評分最高。這是由于混合汁添加量較低時，飲料濃度過稀，滋味寡淡。隨著混合汁添加量的增大，飲料色澤變深，玉米薏米特有的清香味越來越突出。繼續(xù)添加玉米薏米混合汁，飲料濃度過大，口感黏膩，且水溶性多糖等有機物不能較多地溶出，造成資源浪費，故混合汁最佳添加量為60%。

圖3 混合汁添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the amount of mixed juice added on the sensory quality of compound beverage

2.1.3 白砂糖添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖4 可以看出，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分呈先增加后降低的趨勢。當白砂糖添加量為5%時，復合飲料酸甜可口，感官評分最高。白砂糖添加量過低時，飲料的甜味不明顯、滋味寡淡。白砂糖添加量過高，飲料口感過于甜膩。故白砂糖最佳添加量為5%。

圖4 白砂糖添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of the amount of sugar added on sensory quality of compound beverage

2.1.4 檸檬酸添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖5 可以看出，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分呈先增加后降低趨勢。當檸檬酸添加量為0.03%時，復合飲料甜酸比合適，且能與谷物特有的滋味協(xié)調(diào)融合，感官評分達到最大值。當檸檬酸添加量過低時，飲料的酸味不明顯，風味不突出。當檸檬酸添加量過高時，飲料過酸，不能與谷物的風味協(xié)調(diào)，影響口感，故檸檬酸的最佳添加量為0.03%。

圖5 檸檬酸添加量對復合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of the amount of citric acid added on the sensory quality of products

2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，確定影響玉米薏米復合飲料品質(zhì)的主要因素為玉米汁和薏米汁體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D）4個因素，采用L9(34)進行正交試驗，通過感官評分選出最佳配方，結(jié)果見表3。

表3 復合飲料正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of compound beverage

從表3 中可以看出，影響感官評價的因素從大到小依次為玉米汁和薏米汁體積比、混合汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量。最優(yōu)組合是A2B2C3D1，經(jīng)驗證試驗，該組合下得到的復合飲料的感官評分為90.09，均優(yōu)于其他組合，即玉米汁與薏米汁體積比6∶4，混合汁添加量60%，白砂糖添加量6%，檸檬酸添加量0.02%。

2.3 增稠劑的確定

2.3.1 不同增稠劑對復合飲料穩(wěn)定性的影響

由表4 可知，添加羧甲基纖維素鈉的飲料沉淀較多，分層明顯，不適合作為玉米薏米復合飲料的增稠劑。添加黃原膠、瓊脂或海藻酸鈉的飲料沉淀較少，穩(wěn)定性較好，但其增稠效果還不能達到飲料穩(wěn)定性要求，因此試驗選擇黃原膠、瓊脂和海藻酸鈉作為復配增稠劑，利用其協(xié)同增效作用提高飲料的穩(wěn)定性。

表4 不同增稠劑對復合飲料穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of different thickeners on stability of compound beverage

2.3.2 不同比例復配增稠劑對復合飲料穩(wěn)定性的影響

采用瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉比例分別為1∶1∶1、2∶3∶1、2∶1∶3 和3∶2∶1 進行玉米薏米飲料增稠劑復配實驗，一周后觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性情況。結(jié)果顯示添加瓊脂、黃原膠和海藻酸鈉比例為3∶2∶1 的樣品無沉淀出現(xiàn)，而添加比例為1∶1∶1、2∶3∶1 和2∶1∶3 的樣品均有少量或微量沉淀出現(xiàn)，因此選定三種單體膠的最佳配比為3∶2∶1。

2.3.3 復配增稠劑添加量對復合飲料離心沉淀率的影響

確定增稠劑配比為瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉為3∶2∶1，測定不同濃度的復配增稠劑對玉米薏米飲料離心沉淀率的影響，結(jié)果如圖6 所示。

圖6 增稠劑濃度對復合飲料沉淀率的影響Fig.6 Effect of the concentration of thickeners on precipitation rate of compound beverage

從圖6 可以看出，樣品中不添加增稠劑時，沉淀率較高，體系不穩(wěn)定。隨著復配增稠劑添加量的增加，樣品離心沉淀率逐漸降低；在添加量達到0.16%時，離心沉淀率接近最低值。這是由于飲料體系中增稠劑與水發(fā)生水合作用，形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，分散顆粒，減緩顆粒的聚結(jié)、上浮與下沉[25]。繼續(xù)增加復配增稠劑濃度，樣品離心沉淀率無明顯變化，但樣品過于黏稠、流動性差，口感較黏膩。因此，選擇0.16%作為復合增稠劑的最適添加量。

2.4 玉米薏米復合飲料流變性分析

由圖7 知，飲料表觀黏度隨剪切速率增加而降低，呈剪切稀化現(xiàn)象，可能是由于在高剪切速率下飲料分子內(nèi)、分子間的相互作用力被破壞[25-26]。當剪切速率較小時，結(jié)構(gòu)破壞較小，流體黏度較大，而隨著剪切速率的增大，大分子結(jié)構(gòu)被破壞的程度逐漸增加，導致黏度降低。剪切應力隨剪切速率的增加而增大，但增幅逐漸減小。

圖7 25 ℃玉米薏米復合飲料的剪切速率與黏度、剪切應力的流變曲線Fig.7 Rheological curve of shear rate,viscosity and shear stress of corn and coix seed beverage at 25 ℃

通過Power-Law方程對玉米薏米復合飲料流變特性曲線進行擬合，擬合參數(shù)及結(jié)果見表5。由表5 可知，方程的相關(guān)系數(shù)R2＞0.990，曲線與擬合方程的相關(guān)性較高。飲料流動指數(shù)0＜n＜1，曲線上凸，表明25 ℃下飲料體系為非牛頓假塑性流體，具有剪切稀化特點。

表5 飲料流體類型Power-Law 方程擬合參數(shù)Table 5 Fitting parameters of Power-Law equation for fluid type of beverage

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標

感官指標：玉米薏米復合飲料顏色呈米黃色，有玉米和薏米特有的清香，且香氣協(xié)調(diào)濃郁；飲料口感順滑，滋味甜中帶酸；外觀穩(wěn)定均一，無沉降物。

理化指標：可溶性固形物含量18.53%，還原糖含量0.95%，總酸0.26 g/100 mL。

微生物指標：細菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤5 MPN/100 mL，致病菌沒有檢出。

3 結(jié)論

通過單因素和正交試驗確定了玉米薏米復合飲料最佳配方為玉米汁與薏米汁體積比6∶4、混合汁添加量60%、白砂糖添加量6%、檸檬酸添加量0.02%；復配增稠劑的最佳配比為瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉=3∶2∶1，最適添加量為0.16%。研制得到的玉米薏米復合飲料為非牛頓假塑性流體，呈剪切稀化現(xiàn)象；飲料顏色為米黃色、口感順滑、甜中帶酸，外觀穩(wěn)定均一，有玉米薏米獨特的香氣；可溶性固形物含量18.53%，還原糖含量0.95%，總酸0.26 g/100 mL。