葛根核桃肽復(fù)合飲料調(diào)配工藝的研究

王 端，周鴻翔*，王曉丹，邱樹毅，田婭玲

(貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025）

葛根（Pueraria lobota）是一種藥食兩用植物[1]，其主要有效成分為黃酮類物質(zhì)，此外還含有優(yōu)質(zhì)淀粉、人體必需氨基酸、微量元素以及礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分[2-4]，具有降血糖、降血壓、保護(hù)酒精性肝損傷等多種功能[5-8]。核桃（Julans ragia）果肉營養(yǎng)豐富，除含有大量的蛋白質(zhì)外、還含有不飽和脂肪酸及維生素、礦物質(zhì)等，是一種補(bǔ)氣養(yǎng)血、補(bǔ)腎固精、溫肺定喘、烏發(fā)健腦的優(yōu)良干果仁食物[9-12]。目前對葛根和核桃產(chǎn)品的開發(fā)研究有很多，如張鑫等[13]采用原料葛根進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酒，得到的產(chǎn)品不僅富含葛根素，還具有晶瑩剔透、酒香濃郁的特點(diǎn)；祝冬青等[14]對葛根保健飲料的研究表明該飲料能顯著降低酒精性肝損傷大鼠血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate aminotransferase，AST）活性水平和肝組織甘油三酯（triglyceride，TG）含量、過氧化指標(biāo)丙二醛（malondialdehvde，MDA）含量、肝臟指數(shù)，顯著升高其肝組織谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，使肝組織病變好轉(zhuǎn)，說明葛根保健飲料對酒精性肝損傷具有明顯的保護(hù)作用。敬思群[15]以核桃為原料，采用復(fù)合蛋白酶水解法制備多肽，研制出核桃多肽飲料。宗玉霞[16]以核桃粕為原料，用木瓜蛋白酶水解后，經(jīng)調(diào)配得到酸甜適宜的核桃多肽水解液飲料。

葛根和核桃原料經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵后，釋放出大量的活性成分黃酮類物質(zhì)，并且蛋白質(zhì)部分降解，提高了消化吸收率，營養(yǎng)價(jià)值大為提高。同時(shí)，產(chǎn)生濃郁的乳酸發(fā)酵風(fēng)味使產(chǎn)品風(fēng)味更加獨(dú)特，是理想的健康飲品。因此，本研究以制得的葛根核桃肽發(fā)酵液為基礎(chǔ)制備飲料，采用正交優(yōu)化試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化法對該飲料的配方以及穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，為葛根、核桃資源的開發(fā)利用提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

優(yōu)質(zhì)干葛根：市售；核桃餅粕、核桃脫脂粉：實(shí)驗(yàn)室自制；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、乳酸乳球菌乳脂亞種（Lactococcus lactissubsp.cremoris）：中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（China center of industrial culture collection，CICC）；蔗糖、白砂糖：昆明香冠食品有限公司；檸檬酸：上海九潔實(shí)業(yè)有限公司；香精：廣州百花香料股份有限公司；黃原膠、羧甲基纖維素鈉（carboxymethyl cellulose-Na，CMC-Na），食用級：上海申光食用品化學(xué)有限公司；藻酸丙二醇酯（propylene glycol alginate，PGA）、蔗糖酯均為食用級：柳州愛格富食品科技股份有限公司；中性蛋白酶（酶活1.4×105U/g）：江蘇銳陽生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-4D數(shù)顯恒溫?cái)嚢杷″仯航饓邪姿聦殐x器廠；ZD-85雙功能汽浴振蕩器：金壇市文華儀器有限公司；N-1100V-WD旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海愛朗儀器有限公司；FD-1A-50冷凍干燥機(jī)：北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 葛根核桃肽復(fù)合飲料加工工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）多肽粉的制備

核桃脫脂粉[17]用中性蛋白酶酶解，酶解條件為加酶量5 000 U/g，核桃脫脂粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.3%，溫度51 ℃，時(shí)間5.2 h，pH 6.5，酶解后將酶解液于100 ℃滅酶10 min，然后置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，60 ℃濃縮至原體積的30%左右，冷凍干燥后即得核桃多肽粉。

（2）復(fù)合發(fā)酵液的制備

以葛根和核桃餅粕為主原料，用乳酸菌作為發(fā)酵菌種，發(fā)酵工藝為葛根與核桃餅粕的原料質(zhì)量比3∶1，乳酸菌（保加利亞乳桿菌：乳酸乳球菌=1∶1）接種量4%，蔗糖添加量1 g/100 mL，固液比1∶15（g∶mL），發(fā)酵溫度39 ℃，時(shí)間2 d。

（3）葛根核桃肽復(fù)合飲料的制備

在復(fù)合發(fā)酵液中添加1.5 g/100 mL的核桃多肽粉（多肽含量為66%），加入白砂糖、檸檬酸、復(fù)合香精等進(jìn)行調(diào)配，并按一定比例添加穩(wěn)定劑，在90 ℃條件下殺菌10 min，冷卻后即得葛根核桃肽復(fù)合飲料。

1.3.3 葛根核桃肽復(fù)合飲料調(diào)配的單因素試驗(yàn)

以感官評分為評價(jià)指標(biāo)，考察葛根核桃肽復(fù)合飲料在調(diào)配過程中白砂糖、檸檬酸、復(fù)合香精（菠蘿香精∶水蜜桃香精=1∶1）的添加量對其感官品質(zhì)的影響。

1.3.4 復(fù)合飲料調(diào)配優(yōu)化的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果，以感官評分為評價(jià)指標(biāo)，選擇白砂糖添加量（A），檸檬酸添加量（B），復(fù)合香精添加量（C）作為影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，采用L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對各因素水平進(jìn)行篩選，確定葛根核桃肽復(fù)合飲料調(diào)配的最佳工藝條件，其正交試驗(yàn)因素與水平如表1所示。

表1 復(fù)合飲料調(diào)配配方優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for blending formula optimization of compound beverage

1.3.5 葛根核桃肽復(fù)合飲料感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

葛根核桃肽復(fù)合飲料的感官評價(jià)參考中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2301—1997《植物蛋白飲料核桃乳》以及相關(guān)文獻(xiàn)[4]等，請10位實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員對飲料的酸甜度、香味、組織狀態(tài)等進(jìn)行評價(jià)，滿分100分，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 葛根核桃肽復(fù)合飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of kudzu root and walnut polypeptide compound beverage

1.3.6 響應(yīng)面法優(yōu)化穩(wěn)定性試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Benhnken 的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以感官評分為指標(biāo)響應(yīng)值（Y），選擇黃原膠添加量（A）、羧甲基纖維素鈉添加量（B）、藻酸丙二醇酯添加量（C）、蔗糖酯添加量（D），進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，確定穩(wěn)定劑的最適添加量。其因素水平編碼如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平編碼Table 3 Factors and levels of response surface design

1.3.7 葛根核桃肽復(fù)合飲料穩(wěn)定性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

將穩(wěn)定劑用熱水充分溶解后，與復(fù)合飲料按一定比例混勻，靜置24 h后觀察飲料的穩(wěn)定性，并對葛根核桃肽復(fù)合飲料的沉淀、分層以及乳清析出情況等進(jìn)行評價(jià)，滿分100分，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 復(fù)合飲料穩(wěn)定性的評分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Stability evaluation standards of compound beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 葛根核桃肽復(fù)合飲料口感調(diào)配的單因素試驗(yàn)

2.1.1 白砂糖添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響

在檸檬酸的添加量為0.1 g/100 mL，復(fù)合香精的添加量為0.06 g/100 mL時(shí)，白砂糖的添加量分別為6 g/100 mL、7 g/100 mL、8 g/100 mL、9 g/100 mL、10 g/100 mL，其感官評分結(jié)果如圖1所示。

圖1 白砂糖添加量對感官評分的影響Fig.1 Effect of sugar addition on sensory evaluation

由圖1可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分先增大后減小，這主要是由于隨著含糖量的增加，甜度增大，但當(dāng)含糖量過高時(shí)，飲料過甜，酸甜比不恰當(dāng)。因此，白砂糖的添加量選擇8 g/100 mL為宜。

2.1.2 檸檬酸添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響

白砂糖的添加量為8 g/100 mL，復(fù)合香精的添加量為0.06 g/100 mL時(shí)，檸檬酸的添加量分別為0、0.05 g/100 mL、0.10 g/100 mL、0.15 g/100 mL、0.20 g/100 mL，其感官評分結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分先增大后減小，飲料的酸味也會逐漸增大，當(dāng)添加量大于0.10 g/100 mL時(shí)，感官評分開始下降，可能是由于飲料過酸，酸甜失調(diào)，不適口。因此，檸檬酸的最適添加量為0.10 g/100 mL。

圖2 檸檬酸添加量對感官評分的影響Fig.2 Effect of citric acid addition on sensory evaluation

2.1.3 復(fù)合香精添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響

在白砂糖的添加量為8 g/100 mL，檸檬酸的添加量為0.10 g/100 mL時(shí)，復(fù)合香精（菠蘿香精∶水蜜桃香精=1∶1）添加量分別為0.04 g/100 mL、0.06 g/100 mL、0.08 g/100 mL、0.10g/100mL、0.12g/100mL時(shí)，其感官評分結(jié)果如圖3所示。

圖3 復(fù)合香精添加量對感官評分的影響Fig.3 Effect of compound essence addition on sensory evaluation

由圖3可知，隨著復(fù)合香精添加量的增大，香味逐漸增大，但當(dāng)添加量＞0.08 g/100 mL時(shí)，香味過濃，口感較差。因此，選擇香精的最適添加量0.08 g/100 mL為宜。

2.2 復(fù)合飲料調(diào)配的正交優(yōu)化結(jié)果

選擇白砂糖（A），檸檬酸（B），復(fù)合香精（C）添加量3因素進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)，復(fù)合飲料優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表5，方差分析見表6。

由表5可知，各因素對感官影響的主次順序?yàn)锳＞C＞B，即白砂糖的添加量對產(chǎn)品的感官影響最大，其次是復(fù)合香精的添加量，最后為檸檬酸的添加量，最優(yōu)組合為A2B2C2，即白砂糖的添加量為8 g/100 mL，檸檬酸的添加量為0.10 g/100 mL，復(fù)合香精的添加量為0.08 g/100 mL。在此最佳條件下，產(chǎn)品的感官評分為91分。

由表6可知，因素A、B、C對感官評分的作用影響均顯著。因此，在生產(chǎn)過程中需要調(diào)節(jié)產(chǎn)品的甜度、酸度以及香味，從而使產(chǎn)品感官品質(zhì)最佳。

表5 復(fù)合飲料調(diào)配配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal tests for blending formula optimization of compound beverage

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Analysis variance of orthogonal tests results

2.3 響應(yīng)曲面法優(yōu)化穩(wěn)定性試驗(yàn)的結(jié)果

根據(jù)Box-Behnken響應(yīng)曲面法的要求，展開29組試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表7，回歸模型方差分析如表8所示。

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 7 Design and results of response surface experiment

續(xù)表

表8 回歸模型方差分析Table 8 Variance analysis of regression model

由表8可知，一次項(xiàng)中，黃原膠（A）、藻酸丙二醇酯（C）、蔗糖酯（D）對復(fù)合飲料的穩(wěn)定性影響極顯著，而羧甲基纖維素鈉（B）的影響則不顯著；二次項(xiàng)中A2、B2、C2、D2對穩(wěn)定性的影響都達(dá)到極顯著水平（P＜0.001）；交互項(xiàng)中，AD對穩(wěn)定性有極顯著的影響（P＜0.001），BD有顯著影響，而AB、AC、BC、CD之間的交互作用不顯著。

以A、B、C、D為自變量，穩(wěn)定性評分Y為響應(yīng)值，建立二次響應(yīng)面回歸模型，經(jīng)Design-Expert 8.0.6軟件對表7試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合后，得回歸方程：

從表8可知，模型P＜0.000 1，表明該二次方程模型顯著。同時(shí)失擬項(xiàng)P＝0.321 1＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，表明無失擬因素存在，因此可用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，其決定系數(shù)R2=0.81，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可靠，說明模型有較好的擬合度，能夠很好地描述試驗(yàn)結(jié)果。通過軟件分析，得出復(fù)合飲料穩(wěn)定性的最優(yōu)條件：黃原膠0.11 g/100 mL、羧甲基纖維素鈉0.10g/100 mL、藻酸丙二醇酯0.17g/100 mL、蔗糖酯0.14 g/100 mL。在此條件下復(fù)合飲料的穩(wěn)定性較好，其評分為96分，無沉淀、分層等現(xiàn)象。

3 結(jié)論

根據(jù)感官評分為指標(biāo)的配方優(yōu)化正交試驗(yàn)以及穩(wěn)定性優(yōu)化的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，葛根核桃肽復(fù)合飲料的最佳調(diào)配配方為白砂糖8 g/100 mL，檸檬酸0.10 g/100 mL，復(fù)合香精0.08 g/100 mL，黃原膠0.11 g/100 mL、羧甲基纖維素鈉0.10 g/100 mL、藻酸丙二醇酯0.17 g/100 mL、蔗糖酯0.14 g/100 mL，在此條件下調(diào)配的復(fù)合飲料穩(wěn)定性好，且酸甜適宜，香味宜人。

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