以綠茶提取物取代咖啡因的能量型飲料研究

孟岳成，王月秀，陳 杰，徐婷婷

(浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035)

以綠茶提取物取代咖啡因的能量型飲料研究

孟岳成，王月秀，陳 杰*，徐婷婷

(浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035)

以綠茶提取物取代咖啡因，配以B族維生素、氨基酸、?；撬帷⒓〈己彤慃溠客堑乳_(kāi)發(fā)一種新型能量飲料。實(shí)驗(yàn)得出最佳配方為:?；撬?00mg/L，賴(lài)氨酸200mg/L，肌醇200mg/L，煙酰胺40mg/L，維生素 B12mg/L，維生素B64mg/L，綠茶提取物550mg/L，蔗糖5%，異麥芽酮糖4%，果葡糖漿6%，檸檬酸0.258%，檸檬酸鈉0.06%。按照該配方及工藝流程操作制得的能量飲料與市售同類(lèi)型產(chǎn)品相比，不僅消除了能量飲料中的維生素異味而且更加安全健康，符合現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)食品的要求。

綠茶提取物，能量飲料，異麥芽酮糖

Abstract:A new kind of energy drink was made of green tea extract as the replacement of coffeine and vitamine B，amino acid，taurine，inosite，isomaltulose，etc.Through single-factor and orthogonal experiment，the optimum formula was determined:taurine 500mg/L，lysine 200mg/L，inosite 200mg/L，niacnamide 40mg/L，VB12mg/L，VB64mg/L，green tea extract 550mg/L，sucrose 5%，palatinose 4%，high fructose corn syrup 6%，citric acid 0.258%and sodium citrate 0.06%.Compared with the same type of energy drink on sale，the product in study perfectly eliminated unpleasant smell of vitamin and that was safe and healthy to meet the requirement of consumers well.

Key words:green tea extract;energy drink;isomaltulose

能量飲料是指通過(guò)調(diào)整飲料中天然營(yíng)養(yǎng)物(主要為各種維生素)的成分和含量比例，在一定程度上調(diào)節(jié)人體功能，緩解疲勞，以適應(yīng)某些特殊人群營(yíng)養(yǎng)需要的飲料［1］，屬于飲料通則中特殊用途飲料類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)素飲料［2］。能量飲料一般含有?；撬?、B族維生素、賴(lài)氨酸、肌醇等多種營(yíng)養(yǎng)成分，這些成分相互配合，協(xié)同作用，促進(jìn)人體新陳代謝，加快對(duì)糖分的分解和吸收，迅速補(bǔ)充人體能量，并調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)功能，從而達(dá)到提神醒腦、補(bǔ)充體力、抗疲勞的卓越功效［3］。在我國(guó)，自能量飲料代表—紅牛首次亮相以來(lái)，能量飲料消費(fèi)已經(jīng)持續(xù)流行［4］。目前市場(chǎng)上的能量飲料品種繁多，但質(zhì)量卻參差不齊。許多產(chǎn)品為了達(dá)到提神的功效大量添加咖啡因，最終導(dǎo)致人們對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品的安全性提出很大質(zhì)疑;還有部分能量飲料選用葡萄糖和果糖為主要甜味劑，在迅速補(bǔ)充能量的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致肥胖的發(fā)生。針對(duì)以上問(wèn)題本實(shí)驗(yàn)將開(kāi)發(fā)一種新型能量飲料產(chǎn)品。飲料選用綠茶提取物代替咖啡因，其能夠起到很好的提神醒腦作用［5］;選用具有平衡偏低Ⅱ值、能夠有效預(yù)防脂肪積累的一種新型健康甜味劑異麥芽酮糖，可有效降低肥胖的發(fā)生［6-7］。這兩種成分的添加，使得產(chǎn)品既起到了能量飲料提神醒腦和抗疲勞的作用，又使其更加安全健康，符合目前消費(fèi)者對(duì)食品的要求。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

牛磺酸、賴(lài)氨酸、肌醇、煙酰胺、VB1、VB6、蔗糖、果葡糖漿、異麥芽酮糖、檸檬酸、檸檬酸鈉、胭脂紅、檸檬黃、雜果香精、綠茶提取物 上海欣融實(shí)業(yè)有限公司。

90-1型強(qiáng)力磁力攪拌器 杭州儀表電機(jī)有限公司;AR1140型電子精密天平 美國(guó)Ohaus公司;SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠;DELTA 320精密pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器有限公司;N-1α手提式糖度計(jì) 日本ATAGO株式會(huì)社。

1.2 工藝流程

1.3 操作要點(diǎn)

飲料用水:采用去離子水，避免水中離子對(duì)飲料口感及體系穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

溶解:綠茶提取物在冷水中溶解性較差，為避免結(jié)塊且縮短溶解時(shí)間，先用80℃的熱水溶解后再加入飲料體系。

稱(chēng)量:?；撬帷①?lài)氨酸、肌醇、煙酰胺、維生素B1、維生素B6、綠茶提取物的使用量參照國(guó)家食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑標(biāo)準(zhǔn)及每日推薦允許攝入量，同時(shí)分析國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上相關(guān)產(chǎn)品確定用量，見(jiàn)表1。

表1 能量飲料主要成分Table 1 The main components of energy drink

調(diào)配:調(diào)配過(guò)程要注意原料的加入順序，先加入糖類(lèi)、色素、檸檬酸鈉等進(jìn)行初步調(diào)配。然后加入檸檬酸和香精進(jìn)行酸味和香味的調(diào)整，以防止香氣揮發(fā)和一些不耐酸的成分在過(guò)低的pH下分解。

殺菌:殺菌在水浴鍋中進(jìn)行，殺菌時(shí)瓶?jī)?nèi)液體溫度95℃維持15min。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素實(shí)驗(yàn) 影響產(chǎn)品風(fēng)味的主要因素為各種糖的用量，產(chǎn)品pH以及檸檬酸鈉的使用量，因此選用單因素實(shí)驗(yàn)篩選風(fēng)味主要影響因素的最佳用量。

1.4.1.1 蔗糖單因素實(shí)驗(yàn) 以蔗糖為甜味劑，固定飲料pH為3.2，設(shè)計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%、9%、10%、11%、12%五個(gè)梯度，進(jìn)行蔗糖用量單因素實(shí)驗(yàn)。

1.4.1.2 異麥芽酮糖單因素實(shí)驗(yàn) 異麥芽酮糖的甜度為蔗糖的50%，保證飲料整體甜度不變的前提下確定其添加量。固定飲料pH為3.2，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，設(shè)計(jì)異麥芽酮糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%、2%、3%、4%、5%五個(gè)梯度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.4.1.3 果葡糖漿單因素實(shí)驗(yàn) 固定飲料pH為3.2，異麥芽酮糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，蔗糖和果葡糖漿總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，設(shè)計(jì)蔗糖與果葡糖漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)比分別為0∶8、1∶7、2∶6、3∶5、4∶4、5∶3、6∶2、7∶1、8∶0 九個(gè)梯度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.4.1.4 產(chǎn)品pH單因素實(shí)驗(yàn) 以檸檬酸為酸味劑，飲料pH為指標(biāo)調(diào)整飲料酸味，設(shè)計(jì)產(chǎn)品pH梯度為2.9、3.0、3.1、3.2、3.3 進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.4.1.5 檸檬酸鈉單因素實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了檸檬酸鈉添加量梯度為 0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)以確定檸檬酸鈉的最佳用量。

1.4.2 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)采用五因素四水平的正交實(shí)驗(yàn)確定最佳配方，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表L16(45)Table 2 Factors and levels of orthogonal test L16(45)

1.5 檢測(cè)方法

單因素實(shí)驗(yàn)中感官評(píng)價(jià)針對(duì)蔗糖、異麥芽酮糖和檸檬酸用量采用描述性感官實(shí)驗(yàn)［8］方法進(jìn)行，選10名有經(jīng)驗(yàn)的食品專(zhuān)業(yè)研究生對(duì)樣品進(jìn)行品評(píng)，給出相應(yīng)的描述，綜合各品評(píng)員的意見(jiàn)進(jìn)行匯總為最終評(píng)價(jià)結(jié)果;針對(duì)果葡糖漿和檸檬酸鈉用量采用10分制對(duì)樣品進(jìn)行打分，由10名食品專(zhuān)業(yè)研究生完成。

正交實(shí)驗(yàn)中感官評(píng)價(jià)采用百分制，選10名有經(jīng)驗(yàn)的食品專(zhuān)業(yè)研究生對(duì)正交實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行口感風(fēng)味，氣味，色澤，組織狀態(tài)和綜合可接受度五個(gè)方面的打分評(píng)定，取總分的平均值為最終結(jié)果。感官評(píng)分具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 能量飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standers of energy drink

理化指標(biāo)包括可溶性固形物含量和酸度，前者用手提式糖度計(jì)測(cè)量［9］，后者用酸度計(jì)測(cè)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 蔗糖對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響 蔗糖甜味純正、穩(wěn)定、回味良好是食品中常用的甜味劑，蔗糖單因素感官實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 蔗糖單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of sucrose single factor test

從表4可以看出蔗糖含量在10%時(shí)甜味最佳，最容易被接受。能量飲料因?yàn)樘砑恿司S生素及氨基酸類(lèi)物質(zhì)，口感上會(huì)有一些難以接受的異味，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可接受程度。在糖的單因素實(shí)驗(yàn)確定蔗糖的添加量的基礎(chǔ)上，為了改善這一缺陷，實(shí)驗(yàn)研究了異麥芽酮糖、果葡糖漿和蔗糖復(fù)配改善口感的效果。

2.1.2 異麥芽酮糖添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響異麥芽酮糖具有與蔗糖最為類(lèi)似的物理性質(zhì)和口感，是目前最受歡迎的蔗糖替代品［10］，在飲料中用量一般在4%左右。單因素感官實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 異麥芽酮糖單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of isomaltulose single factor test

異麥芽酮糖與蔗糖相比具有遮蔽異味平衡風(fēng)味的作用，表5表明能量飲料中添加4%的異麥芽酮糖后能夠明顯去除飲料中的異味，并且使得飲料整體口感飽滿、爽口。

2.1.3 果葡糖漿添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響 果葡糖漿甜度與蔗糖相近，以部分果葡糖漿取代蔗糖能夠使得飲料甜味更加適口，并且有利于降低成本。其感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)圖1。

飲料中果葡糖漿部分取代蔗糖時(shí)由于果糖、葡萄糖與蔗糖甜味的協(xié)同增效，總甜度仍與同濃度的蔗糖相同，而且可凸顯果葡糖漿清香、爽口的特性。從圖1中可以看出，在飲料中蔗糖和果葡糖漿的添加量為5∶3時(shí)效果最好。綜合以上實(shí)驗(yàn)可以看出，飲料中蔗糖，異麥芽酮糖和果葡糖漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、4%、3%時(shí)飲料口感最佳。

2.1.4 pH對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響 酸味劑能給感覺(jué)以爽快的刺激，具有增進(jìn)食欲的作用［11］，合適的糖酸比直接影響到飲料的整體口感，至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)選用酸味比較純正的檸檬酸調(diào)整飲料pH，設(shè)計(jì)酸度梯度，以感官品評(píng)為指標(biāo)確定最佳酸度，結(jié)果見(jiàn)表6。

結(jié)果表明，當(dāng)飲料的pH在3.0時(shí)，糖酸比適宜，最易被人接受。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)飲料的pH與市售同類(lèi)產(chǎn)品相似，也說(shuō)明了這樣的酸度是容易被消費(fèi)者接受的。

圖1 果葡糖漿添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of the amount of fructose syrup on sence scores

2.1.5 檸檬酸鈉用量 檸檬酸鈉具有良好的pH調(diào)節(jié)及緩沖性能，它是一種弱酸強(qiáng)堿鹽，與檸檬酸配伍可組成較強(qiáng)的pH緩沖劑，飲料中加入適量的檸檬酸鈉能夠起到延長(zhǎng)酸味余味的作用，使得飲料整體口感飽滿。感官品評(píng)結(jié)果見(jiàn)圖2，表明檸檬酸鈉添加量在0.08%時(shí)感官評(píng)分最高。

表6 pH對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響Table 6 Effect of pH on the sensory quality of the product

圖2 檸檬酸鈉添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of the amount of sodium citrate on sence scores

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

為了確定能量飲料最佳配方，以蔗糖、異麥芽酮糖、果葡糖漿、產(chǎn)品pH和檸檬酸鈉用量為指標(biāo)，設(shè)計(jì)五因素四水平正交實(shí)驗(yàn)。以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行極差分析確定最佳配方(見(jiàn)表7)。

正交實(shí)驗(yàn)極差分析結(jié)果表明，五個(gè)因素:異麥芽酮糖添加量(A)，蔗糖添加量(B)，果葡糖漿添加量(C)，產(chǎn)品pH(D)和檸檬酸鈉用量(E)對(duì)產(chǎn)品感官結(jié)果影響順序?yàn)锽＞C＞A＞D＞E，飲料最佳配方為最A(yù)3B1C1D1E3，即異麥芽酮糖添加4%，蔗糖添加5%，果葡糖漿添加6%，檸檬酸鈉添加0.06%，檸檬酸調(diào)酸至pH為3.0時(shí)飲料口感最佳。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及模糊性綜合評(píng)價(jià)

能量飲料正交實(shí)驗(yàn)中所得各因素最優(yōu)的水平組合不在已做過(guò)正交實(shí)驗(yàn)的16個(gè)組合中，需要進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。為了消除感官評(píng)價(jià)中主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，使得感官評(píng)價(jià)結(jié)果更加真實(shí)可靠，采用模糊感官評(píng)價(jià)的方法對(duì)正交實(shí)驗(yàn)中評(píng)分最高的第一組，最優(yōu)水平組合以及市售能量飲料進(jìn)行感官分析［12-13］。分別對(duì)市售能量飲料，正交實(shí)驗(yàn)第一組和最優(yōu)水平組合三個(gè)樣品編號(hào)為A、B、C。

表7 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析Table 7 The design and result parameter analysis of orthogonal test

表8 三個(gè)配方感官質(zhì)量品評(píng)結(jié)果Table 8 Sensory evaluation resulats of three formula

根據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總表，將得到的票數(shù)折算成贊成比率，集中所有因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，得到各組樣品的模糊矩陣。A組樣品的模糊矩陣為:Ra，其余為 Rb，Rc。結(jié)果如下:

各因素的權(quán)重系數(shù)集為:X=(0.35 0.25 0.2 0.2)，按照模糊變換的原理及方法:Y=X·R，即:

模糊變換結(jié)果為:Ya=(0.355 0.36 0.16 0.09)，Yb=(0.27 0.33 0.34 0.06)，Yc=(0.68 0.225 0.095 0)。得到綜合排序結(jié)果為，C＞A＞B即正交實(shí)驗(yàn)得出的最優(yōu)水平組合配方為最優(yōu)，市售同類(lèi)型能量飲料次之，正交實(shí)驗(yàn)第一組最差。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo) 最終產(chǎn)品經(jīng)感官評(píng)定后認(rèn)為:色澤金黃色，澄清透明無(wú)雜質(zhì)沉淀，酸甜適口，香味飽滿濃郁，飲后余味舒服，無(wú)不良后味。

2.4.2 理化指標(biāo) 可溶性固形物含量為13%，飲料pH為3.0。

3 結(jié)論

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)和模糊感官評(píng)價(jià)得出含有綠茶提取物的能量飲料最佳配方為:牛磺酸500mg/L，賴(lài)氨酸200mg/L，肌醇200mg/L，煙酰胺40mg/L，維生素B12mg/L，維生素 B64mg/L，綠茶提取物 550mg/L，蔗糖5%，異麥芽酮糖 4%，果葡糖漿 6%，檸檬酸0.258%，檸檬酸鈉0.06%，產(chǎn)品為透明，酸甜可口，無(wú)維生素等異味的金黃色液體。

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Research of energy drink using green tea extract as the replacement of coffeine

MENG Yue-cheng，WANG Yue-xiu，CHEN Jie*，XU Ting-ting
(College of Food and Biological Engineering，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310035，China)

TS275.4

A

1002-0306(2012)12-0360-05

2011-08-31 *通訊聯(lián)系人

孟岳成(1963-)男，博士，教授級(jí)高工，研究方向:食品科學(xué)。