張艷杰，王金慧，申佳晉，路美婧，李芳源，王 冉，劉 藝，潘治利

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.好想你健康食品股份有限公司，河南 新鄭 451162）

0 引言

紅棗是我國產(chǎn)量較高的一種作物，其營養(yǎng)成分全面而豐富，其中以紅棗多糖對人體健康的作用最為顯著。紅棗多糖可以清除人體內(nèi)的氧自由基，抗衰老，同時還具有抗過敏、抗炎、抗菌、免疫等的顯著功效[1-3]。紅棗多糖大多溶于水，可通過浸提的方式提取，為紅棗多糖在食品中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)?？Х仁强Х葮涞墓麑嵢〕隽斯獾亩?fàn)罘N子，主要成分是咖啡因、綠原酸等，具有提神、助消化等功效[4-5]。

固體飲料是指將各類原料進(jìn)行濃縮、干燥和調(diào)配制得的即溶性良好的混合體系，用水沖調(diào)后，可以得到風(fēng)味良好的飲料，具有營養(yǎng)豐富、易于包裝和攜帶、不易腐敗變質(zhì)的優(yōu)點[6]，因此在行業(yè)中得到了很快的發(fā)展。目前，國內(nèi)外固體飲料的產(chǎn)量逐年大幅度遞增，其主流品種有固體飲料茶、咖啡、奶粉、豆奶粉、麥片等[7]。

目前，復(fù)合固體飲料多是從加工配方方面對飲料的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，但是普遍存在復(fù)水性低、不易攜帶的缺點。針對這種現(xiàn)象，以我國較為普遍存在的紅棗和咖啡為主要的試驗材料，通過對紅棗進(jìn)行超聲浸提，使得其中的營養(yǎng)物質(zhì)大量溶于水溶液中。再對復(fù)配好的紅棗咖啡混合溶液進(jìn)行液氮浸漬，可以使預(yù)處理液中的水分迅速凍結(jié)成小冰晶，減少了冰晶對紅棗咖啡中營養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)械損傷，減緩了紅棗咖啡中紅棗和咖啡有效成分、營養(yǎng)物質(zhì)及風(fēng)味的損失，提高制備紅棗咖啡復(fù)合固體飲料的品質(zhì)。隨后，將預(yù)凍好的紅棗咖啡預(yù)凍液置于冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，使干燥過程始終在低溫下進(jìn)行，紅棗咖啡中的營養(yǎng)物質(zhì)在極大程度上的得以保存，同時冷凍干燥是將冰晶在其原位上直接升華，形成蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，使干燥后的紅棗咖啡復(fù)合飲料具有較高的復(fù)水性。試驗為超聲浸提、液氮浸漬及冷凍干燥等技術(shù)在保留營養(yǎng)物質(zhì)和提高復(fù)水性等方面提供了一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅棗、咖啡，市售。

BTP.8XL.0 型冷凍干燥機(jī)，美國SP 科學(xué)公司產(chǎn)品；DigiEye E0 型冷凍干燥機(jī)，上海韻鼎公司產(chǎn)品；JV2000 型紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海） 儀器有限公司產(chǎn)品；Centrifuges 5430R 型高速冷凍離心機(jī)，德國艾本德股份公司產(chǎn)品；SB-3200DTD 型超聲波清洗器，寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程與樣品處理

（1） 工藝流程。紅棗→清洗→焙烤→切小塊→烘干→粉碎→料液比→超聲破壁→恒溫浸提→過濾→加入咖啡粉→預(yù)凍→冷凍干燥→密封。

（2） 操作要點。將紅棗進(jìn)行清洗后，在100 ℃下低溫焙烤1 h，切成小塊后，在65 ℃的冰箱中進(jìn)行烘干，將其粉碎。紅棗粉和蒸餾水按照一定的比例混合，超聲一定時間后，進(jìn)行恒溫浸提處理，用4 層紗布過濾，保留紅棗汁，按一定的比例添加咖啡粉，之后進(jìn)行冷凍干燥，密封。

1.2.2 感官評分

挑選10 名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)來自食品專業(yè)的學(xué)生作為感官評定人員（5 男5 女），組成感官評定小組，對隨機(jī)編號的樣品進(jìn)行品嘗，從色澤、味道、香氣3 個方面進(jìn)行感官評定，評定分?jǐn)?shù)采用100分值[8]。

紅棗咖啡固體飲料感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 紅棗咖啡固體飲料感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 色澤測定

將樣品裝入透明培養(yǎng)皿中，使用黑色背景板進(jìn)行校準(zhǔn)的DigiEye E0 型電子眼進(jìn)行拍照，結(jié)果采用L*，a*，b*值進(jìn)行表示[9]。

1.2.4 澄清度測定

以蒸餾水作為對照，測定樣液于波長680 nm 處的透光率（%），表示溶液的澄清度[10]。

1.2.5分散性測定

準(zhǔn)確稱量紅棗咖啡固體5 g，溶解于50 mL 的蒸餾水中，以轉(zhuǎn)速140 r/min 在磁力攪拌器中攪拌，測定紅棗咖啡粉全部分散所需時間，即為樣品分散時間[11]。

1.2.6 復(fù)水性的測定

準(zhǔn)確稱量2 g 紅棗咖啡粉和20 mL 蒸餾水混合均勻后放置于50 mL 離心管中，在25 ℃的恒溫水浴鍋中放置1 h，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心20 min，最后對沉淀物進(jìn)行準(zhǔn)確稱量[12]，按公式（1） 計算復(fù)水性。

式中：W1——復(fù)水前紅棗咖啡的質(zhì)量，g；

W2——復(fù)水后紅棗咖啡的質(zhì)量，g。

1.2.7 單因素試驗

（1） 超聲時間的單因素設(shè)置。以超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，-30 ℃下預(yù)凍，設(shè)置超聲時間0，10，20，30，40，50 min這6 個水平。

（2） 超聲功率的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，于-30 ℃下預(yù)凍，設(shè)置超聲功率400，600，800，1 000W 這4 個水平。

（3） 料液比的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，超聲功率600 W，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，于-30 ℃下預(yù)凍，設(shè)置料液比1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7 這 5 個水平。

（4） 浸提溫度的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，于-30 ℃下預(yù)凍，設(shè)置浸提溫度20，40，60，80，100 ℃這5 個水平。

（5） 浸提時間的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，于-30 ℃下預(yù)凍，設(shè)置浸提時間0，1，2，3，4，5 h這6 個水平。

（6） 咖啡粉添加量的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，-30 ℃預(yù)凍，設(shè)置咖啡粉添加量0，2%，4%，6%，8%，10%這6 個水平。

（7） 預(yù)凍溫度的單因素設(shè)置。以超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%，麥芽糊精添加量2%為基礎(chǔ)，設(shè)置預(yù)凍溫度-18，-30 ℃，液氮浸漬這3 個水平。

1.2.8 綜合評分分配

為了綜合紅棗咖啡的品質(zhì)因素，將其性質(zhì)進(jìn)行分?jǐn)?shù)劃分，最后將各組成進(jìn)行綜合，以便以單一指標(biāo)來綜合評定[13]。

紅棗咖啡固體飲料綜合評分分配見表2。

表2 紅棗咖啡固體飲料綜合評分分配

1.2.9 正交試驗設(shè)計

正交試驗設(shè)計見表3。

表3 正交試驗設(shè)計

1.2.10 數(shù)據(jù)分析

試驗均重復(fù)3 次及以上，用Excel，Word和SPSS24對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后采用Duncan 檢驗進(jìn)行多重比較分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD） 表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲時間對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

在其他條件一致的情況下，進(jìn)行超聲時間對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度及亮度的影響試驗。

超聲時間對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表4。

由表4 可知，隨著超聲時間的延長，紅棗咖啡固體飲料的感官呈現(xiàn)著先增加后減少的趨勢，在超聲時間30 min 時達(dá)到了最大值；分散時間逐漸減少直至持平，開始持平時間在30 min；復(fù)水性逐漸增大，0～30 min 增大的幅度較大，隨后在30～50 min 僅增大了1.22%；澄清度呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，在超聲時間30 min 時，達(dá)到了最大值25.83%±0.40%；亮度同樣呈現(xiàn)著先增大后減少的趨勢，在超聲時間30 min 時，達(dá)到最大值38.98±3.15。超聲時間過程對紅棗咖啡的品質(zhì)也有一些不利影響，會使一定雜質(zhì)在破壁后溶出，感官評分、澄清度和亮度在超聲時間30 min 后降低。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分隨著超聲時間的延長，呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，在30 min 時，達(dá)到最大值90分。因此，選擇超聲時間30 min 進(jìn)行后續(xù)試驗。

表4 超聲時間對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

2.2 超聲功率對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行超聲功率對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

超聲功率對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表5。

由表5 可知，隨著超聲功率的加強(qiáng)，紅棗咖啡固體飲料感官評分逐漸增高，在400～600 W 增加了7.7%，600～1 000 W 增加了4.0%；分散時間逐漸減少，在400～600 W 減少了22.67 s，60%～99%減少了2.0%，復(fù)水性、澄清度和亮度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，復(fù)水性在超聲功率為600 W 之后不存在顯著性差異（p＞0.05），在600 W 時達(dá)到最大值92.30%±0.33%，澄清度在超聲功率為600 W 時達(dá)到了最大值25.83%±0.40%。超聲功率的不斷增強(qiáng)，對感官評分、分散時間、復(fù)水性有一定的改善作用，但是功率過強(qiáng)會使得破壁點增加，導(dǎo)致雜質(zhì)的大量溶出，影響產(chǎn)品的澄清度和亮度。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分隨著超聲功率的不斷加強(qiáng)，呈現(xiàn)著先增加后減少的趨勢，在超聲功率為600 W 時達(dá)到了最大值90分。因此，選擇超聲功率600 W 進(jìn)行后續(xù)試驗。

表5 超聲功率對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

2.3 料液比對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行料液比對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

料液比對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表6。

表6 料液比對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

由表6 可知，隨著加水量的不斷增加，紅棗咖啡固體飲料感官評分、復(fù)水性、澄清度和亮度均呈現(xiàn)著先增加后減少的趨勢，其中感官評分、復(fù)水性、呈現(xiàn)度均是在料液比為1∶5 時達(dá)到最大值，分別為88.00±2.36分，92.30%±0.33%，25.83%±0.40%，38.98±3.15，且與其他料液比下的數(shù)據(jù)之間存在著顯著性差性（p＜0.05）；分散時間隨著加水量的不斷增加，呈現(xiàn)下降趨勢，在料液比從1∶3 增大到1∶5，其下降了103.33 s，從1∶5 增加到1∶7，下降趨勢明顯變緩，僅下降了5.00 s。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分在料液比為1∶5 時，達(dá)到了最大值90分。因此，選擇料液比1∶5 進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.4 浸提溫度對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行浸提溫度對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

浸提溫度對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表7。

表7 浸提溫度對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

由表7 可知，隨著浸提溫度的升高，紅棗咖啡固體飲料感官評分、復(fù)水性、澄清度和亮度均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，感官評分、復(fù)水性、澄清度和亮度均是在浸提溫度為80 ℃時達(dá)到最大值，分別為88.00±2.36分，92.30%±0.33%，25.83%±0.40%和38.98±3.15，且和其他組數(shù)據(jù)存在顯著性差異（p＜0.05）；分散時間逐漸減少，在浸提溫度從20 ℃升高至80 ℃，分散時間減少了118.67 s，浸提溫度從80 ℃升高至100 ℃，分散時間僅減少了6 s。浸提溫度過低，無法將營養(yǎng)物質(zhì)溶出，會降低產(chǎn)品的品質(zhì)；浸提溫度過高，將會使得紅棗中的營養(yǎng)物質(zhì)破壞，同時溫度100 ℃時，紅棗浸提會發(fā)生一定程度的糊化，降低產(chǎn)品的澄清度和亮度等。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在浸提溫度為80 ℃時達(dá)到最大值90分。因此，選擇浸提溫度80 ℃進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.5 浸提時間對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行浸提時間對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

浸提時間對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表8。

表8 浸提時間對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

由表8 可知，隨著浸提時間的延長，紅棗咖啡固體飲料感官評分、復(fù)水性和澄清度均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，感官評分在浸提時間4 h 時達(dá)到了最大值88.00±2.36分，復(fù)水性在浸提時間3 h 時達(dá)到最大值93.52%±0.09%，澄清度在浸提時間4 h 時，達(dá)到最大值25.83%±0.40%；分散時間隨著浸提時間的延長而不斷減短，浸提時間從1 h 增加到4 h，分散時間縮短了104.00 s，而從4 h 增加到5 h，分散時間僅縮短了14.67 s。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在浸提時間4 h時，達(dá)到了最大值90分。過長的浸提時間不僅會增加能量消耗和成本，還會對原料中的營養(yǎng)活性成分破壞和其他雜質(zhì)的溶出。因此，選擇浸提時間4 h 進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.6 咖啡粉添加量對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行咖啡粉添加量對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

咖啡粉添加量對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表9。

由表9 可知，隨著咖啡粉添加量的不斷增加，紅棗咖啡固體飲料感官評分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在咖啡粉添加量為6%時，達(dá)到最大值88.00±2.36分；分散時間逐漸增加；復(fù)水性、澄清度和亮度均逐漸減少。咖啡粉添加量低，紅棗的氣味占上風(fēng)，只有咖啡粉添加量適中時，紅棗咖啡之間的香氣才會和諧，但是當(dāng)咖啡粉添加量過多時，不僅會使得咖啡的風(fēng)味過重，同時還會降低產(chǎn)品的復(fù)水性、澄清度和亮度。將感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度這5 個指標(biāo)進(jìn)行分值計算后，綜合評分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在咖啡粉添加量為6%時，達(dá)到最大值90分。因此，選擇咖啡粉添加量6%進(jìn)行后續(xù)試驗。

表9 咖啡粉添加量對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

2.7 預(yù)凍溫度對紅棗咖啡品質(zhì)的影響

在其他條件不變的情況下，進(jìn)行預(yù)凍溫度對紅棗咖啡固體飲料感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度的影響試驗。

預(yù)凍溫度對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響見表10。

由表10 可知，隨著預(yù)凍溫度的降低，紅棗咖啡固體飲料感官評分復(fù)水性、澄清度和亮度均逐漸升高，分散時間逐漸降低。預(yù)凍時間對紅棗咖啡感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度之間均存在著顯著性差異（p＜0.05），均以液氮浸漬時，表現(xiàn)出的品質(zhì)最佳。這主要是因為預(yù)凍溫度越低，調(diào)配好的紅棗咖啡溶液形成的冰晶越小，對營養(yǎng)物質(zhì)等的機(jī)械損傷越小，使得產(chǎn)品在感官評分、分散時間、復(fù)水性、澄清度和亮度等方面都有較好的品質(zhì)，紅棗咖啡的綜合評分也是最高，為95分。

表10 預(yù)凍溫度對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)的影響

2.8 正交試驗設(shè)計

針對影響紅棗咖啡的超聲時間、超聲功率、料液比、浸提溫度、浸提時間、咖啡粉添加量、預(yù)凍溫度這7 個因素，設(shè)計L18（73）試驗，其不同單因素對紅棗咖啡固體飲料綜合評分的正交試驗結(jié)果。紅棗咖啡固體飲料正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表11。由表11 可知，在超聲時間、超聲功率、料液比、浸提溫度、浸提時間、咖啡粉添加量、預(yù)凍溫度這7 個因素對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)影響的先后順序為預(yù)凍溫度（G） ＞浸提時間（E） =咖啡粉添加量（F） ＞ 超聲時間 （A） ＞ 料液比 （C） = 浸提溫度（D） ＞超聲功率（B）。其中，對紅棗咖啡固體飲料品質(zhì)影響最大的是預(yù)凍溫度，最小的是超聲功率。紅棗咖啡固體飲料中各影響因素的最佳組合為A2B2C2D2E2F2G3，即超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%和液氮浸漬。這與單因素試驗具有較好的匹配性。

表11 紅棗咖啡固體飲料正交試驗設(shè)計及結(jié)果

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗，對紅棗咖啡固體飲料的工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到了最佳工藝條件為超聲時間30 min，超聲功率600 W，料液比1∶5，浸提溫度80 ℃，浸提時間4 h，咖啡粉添加量6%和液氮浸漬，在經(jīng)過真空冷凍干燥得到了紅棗咖啡固體飲料的品質(zhì)最好。此條件下制得的紅棗咖啡復(fù)合固體飲料具有較好的品質(zhì)，其感官評分為92.10±1.37分，分散時間為159.67±5.51 s，復(fù)水性為96.39%±0.06%，澄清度為34.03%±0.61%，亮度為39.85±0.10，綜合評分為95分。