響面法優(yōu)化楊梅玫瑰茄飲料工藝及抗氧化性研究

張麗紅，王文成（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心，福建漳州363000）

響面法優(yōu)化楊梅玫瑰茄飲料工藝及抗氧化性研究

張麗紅，王文成*
（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心，福建漳州363000）

摘要：研究以楊梅、玫瑰茄為主要原料的復(fù)配飲料工藝及其體外抗氧化性。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用晌應(yīng)面分析法對復(fù)配飲料的配方進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：飲料的最佳配方為：楊梅提取汁與玫瑰茄提取汁混合汁添加比例為46.8%，白糖添加量11.08%，檸檬酸添加量0.198%。該飲料對清除羥自由基（·OH）、清除超氧陰離子自由基（O2-·）、清除DPPH自由基（DPPH·）的清除率分別為30.8%、21.4%、40.1%，同時(shí)具有一定的還原能力。

關(guān)鍵詞：楊梅；玫瑰茄；響應(yīng)面分析；抗氧化能力

楊梅又名樹梅、烏梅，果肉甜且微酸，含有較高的糖（主要為果糖、葡萄糖）、酸（主要為蘋果酸、檸檬酸、乳酸），維生素（主要為VA、VC），具有開胃、理氣作用。楊梅所含有的黃酮、生物堿、揮發(fā)油[1]等成分使得楊梅具有較強(qiáng)的抗氧化性。

玫瑰茄又名山茄，原產(chǎn)非州，漳州漳浦縣大坂農(nóng)場于1956年引進(jìn)該品種并種植成功，現(xiàn)成為全國最大的種植和出口的基地。玫瑰茄屬一年生草本植物，花萼為紫紅色，花中含有大量的檸檬酸、木槿酸等有機(jī)酸、還原糖、VC、蛋白質(zhì)、天然色素及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。其不僅含較高營養(yǎng)價(jià)值，而且具有保健功能，有清涼降火、降血壓的功效。

關(guān)于玫瑰茄、楊梅的研究時(shí)有報(bào)道，但鮮見有楊梅玫瑰茄的復(fù)合飲料工藝研究及其抗氧化活性的報(bào)道，本文以楊梅、玫瑰茄為原料，應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合飲料的最佳配比，并研究該飲料的體外抗氧化性能力，為楊梅、玫瑰茄應(yīng)用提供更廣闊的思路。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

玫瑰茄：采用漳州漳浦產(chǎn)的玫瑰茄；楊梅：漳州地產(chǎn)；蜂蜜：福建農(nóng)林大學(xué)自產(chǎn)；白砂糖：漳州白玉蘭。

七水合硫酸亞鐵、鄰二氮菲、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、H2O2、無水乙醇、三羥甲基氨基甲烷（Tris）、濃鹽酸、鄰苯三酚、鐵氰化鉀、三氯乙酸、三氯化鐵（以上試劑均為分析純化學(xué)試劑）：購自北京化學(xué)試劑有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）標(biāo)準(zhǔn)品：Sigma公司；羧甲基纖維素鈉：上海邦景實(shí)業(yè)有限公司；山梨酸鉀：南京化學(xué)試劑有限公司。

1.2主要儀器設(shè)備

UV-1800PC-DS2紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；JYG-30/Z蒸煮鍋：九江精業(yè)食品機(jī)械有限公司；HH-8型數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城工貿(mào)有限公司；TDL-40B型臺式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；電子精密天平：上海梅特勒-托利多儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；PHS-3C型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1復(fù)合飲料的工藝流程

1.3.2楊梅汁制備

將楊梅洗凈，去除枝、葉、爛粒，加入一定比例的水并加熱浸提，具體為：楊梅、水質(zhì)量比為1∶1.2，加熱到80℃～90℃，恒溫浸提1 h，過濾，去掉果渣，用果渣重量0.5倍的水清洗果渣并浸泡30min，過濾合并濾液，將濾液加熱至可溶性固形物含量為12%～13%，熱罐裝，冷卻，低溫貯存。

1.3.3玫瑰茄提取液的制備

將玫瑰茄進(jìn)行挑選，去除雜枝、葉、爛花萼，清洗，加入一定比例和溫度的水進(jìn)行浸提，根據(jù)李升鋒，徐玉娟等研究[2]，浸提條件為：玫瑰茄、水質(zhì)量比為1∶25，浸提時(shí)間50min，溫度75℃，根據(jù)此條件提取的玫瑰茄色澤，風(fēng)味都較好。

1.3.4復(fù)合飲料制備

按配方要求，稱好各種原輔料，將白砂糖、羧甲基纖維素鈉混合均勻，用80℃的水溶解，過濾后加入到裝用楊梅玫瑰茄提取汁混合液、檸檬酸、飲料用水的冷熱罐中。加熱到50℃，過濾泵入高壓罐進(jìn)行高壓均質(zhì)，均質(zhì)條件控制為壓力20MPa，溫度為50℃～60℃。均質(zhì)完成后進(jìn)行低壓脫氣，高溫瞬時(shí)殺菌（殺菌溫度為121℃，時(shí)間為6 s～12 s），然后進(jìn)行灌裝。

1.3.5感官評定方法

品評人員為具有感官分析知識的人，每組9人，共2組對試驗(yàn)樣品進(jìn)行感官評分，去除異常數(shù)據(jù)，取2組平均值作為樣品的感官評分，滿分為100分，其中外觀30分，氣味30分，口味40分。產(chǎn)品的感官標(biāo)準(zhǔn)參照表1。

表1　楊梅玫瑰茄飲料的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table1　Sensory evaluation criteria for beverage

1.3.6楊梅玫瑰茄花萼復(fù)合飲料單因素試驗(yàn)方法

以感官評定做為做為測定指標(biāo)，對復(fù)合飲料進(jìn)行工藝優(yōu)化。

楊梅汁、玫瑰茄汁混合比例：將楊梅汁、玫瑰茄汁按體積比0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1混合，按混合汁40%，糖量10%，酸量0.2%添加，進(jìn)行感官評分.結(jié)果在楊梅汁與玫瑰茄體積比為1.5∶1時(shí)，呈現(xiàn)現(xiàn)風(fēng)味最好，此時(shí)有楊梅特有香味，玫瑰茄的風(fēng)味且無明顯澀味。故選擇混合比例為楊梅汁與玫瑰茄汁的體積比為1.5∶1為接下來試驗(yàn)的比例。

混合汁添加比例：以楊梅汁、玫瑰茄汁體積比為1.5∶1，添加10%白砂糖，0.2%檸檬酸，以混合汁添加比例20%、30%、40%、50%、60%進(jìn)行5個(gè)水平試驗(yàn)。

白砂糖添加比例：以添加40%的楊梅玫瑰茄混合汁（體積比為1.5∶1），檸檬酸0.2%，分別添加白砂糖6%、8%、10%、12%、14%進(jìn)行5個(gè)水平試驗(yàn)。

檸檬酸添加比例：以添加40%的楊梅玫瑰茄混合汁（體積比為1.5∶1），白砂糖10%，分別添加檸檬酸0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%進(jìn)行5個(gè)水平試驗(yàn)。

1.3.7響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合飲料

在單因素試驗(yàn)的結(jié)果上，以感官評分為響應(yīng)值，選取楊梅玫瑰茄混合汁添加比例，白砂糖、檸檬酸添加量為自變量，根據(jù)Box-Benhnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[3-4]進(jìn)行三因素三水平的組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，確定復(fù)合飲料最佳配給比例。響應(yīng)面因素水平編碼設(shè)計(jì)見表2。

表2 響應(yīng)面因素水平編碼表Table 2　Factorsand levels of response su rfaceexperiments

1.4抗氧化試驗(yàn)方法

1.4.1對羥自由基（·OH）清除率的測定

分別以楊梅提取汁、玫瑰茄提取汁、復(fù)合飲料為羥自由基清除劑，參照劉學(xué)明[5]等關(guān)于羥自由基清除能力的測定方法研究紫蘇葉多糖清除羥自由基的能力。

1.4.2對超氧陰離子自由基（O2-·）清除率的測定

將pH=8.2，濃度為0.05mol/L的Tris-HCL緩沖溶液4.5m L與4.2m L蒸餾水混勻，于25℃水浴中20min后，立即加入0.05mol/L鄰苯三酚（已經(jīng)25℃預(yù)熱）0.3mL混勻，在4min內(nèi)，每隔30 s在325 nm波長下測定吸光度，計(jì)算鄰苯三酚溶液吸光值隨時(shí)間的變化率A0。再分別將1.0mL的楊梅汁、玫瑰茄花萼浸提汁、復(fù)配后飲料各與3.2mL蒸餾水混合，測定鄰苯三酚溶液在325 nm處的吸光度，計(jì)算其隨時(shí)間變化率A1，則

式中：A0為空白平均吸光值隨時(shí)間的變化率；A1為試樣的平均吸光值隨時(shí)間的變化率。

1.4.3對DPPH自由基（DPPH·）清除率的測定

在三只具塞比色管中分別加入楊梅提取汁、玫瑰茄花萼提取汁、復(fù)配飲料各2mL，再分別加入8mL的0.1mmol/L的DPPH溶液，加蓋混合均勻，在暗處反應(yīng)20 min后在517 nm處測其吸光度，重復(fù)3次，取平均值。

式中：A1為8 m LDPPH+2 m L樣品吸光度；A0為8 mLDPPH+2mL無水乙醇的吸光度；A2為2mL樣品+8mL無水乙醇的吸光度。

1.4.4復(fù)合飲料還原能力的測定

分別楊梅提取汁、玫瑰茄花萼提取汁、復(fù)配后飲料為還原劑，采用普魯士藍(lán)法[6]研究其的還原能力。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1不同楊梅汁、玫瑰茄汁比例

隨著楊梅汁、玫瑰茄汁比例不同，感官值發(fā)生了較大變化，當(dāng)體積比為1.5∶1時(shí)，其感官評定值最高，為82.5分，所以后續(xù)試驗(yàn)選擇楊梅汁與玫瑰茄汁的體積比為1.5∶1為混合汁的混合比例。

2.1.2不同混合汁添加比例對復(fù)合飲料感官評分的影響

不同混合汁添加比例對復(fù)合飲料感官評分的影響結(jié)果見圖1。

圖1　不同混合汁添加比例對感官評分影響Fig.1　Effectof the added ratio of red bayber ry and Roselle extract on the sensory score

從圖1可以看到，隨著混合汁添加比例的變化，復(fù)合飲料的感官評分值出現(xiàn)了變化，隨著比例增加，飲料的香味漸足，口感較豐滿，當(dāng)?shù)竭_(dá)40%～50%之間，其感官值到達(dá)較高的值，但隨著其比例繼續(xù)增加，感官評分值卻出現(xiàn)略有下降的趨勢，這可能與混合汁中玫瑰汁口感略澀、楊梅汁過高不爽口有關(guān)。

2.1.3不同白砂糖添加量對復(fù)合飲料感官的影響

不同白砂糖添加量對復(fù)合飲料感官的影響結(jié)果見圖2。

圖2　不同白砂糖添加量對感官評分值影響Fig.2　Effectof sucrose contenton the sensory score

從圖2中可以看到，隨著糖量的添加量的不同，復(fù)合飲料的感官評分值也發(fā)全變化，當(dāng)糖的添加量為9%時(shí)，達(dá)到較好的感官評價(jià)值，但隨著糖繼續(xù)增加，口感過甜，反而出現(xiàn)不清爽、容易膩的現(xiàn)象。

2.1.4不同檸檬酸添加量對復(fù)合飲料感官的影響

不同檸檬酸添加量對復(fù)合飲料感官的影響結(jié)果見圖3。

從圖3中可以看到，隨著檸檬量的添加量的不同，復(fù)合飲料的感官評分值也發(fā)全變化，隨著添加量增加，糖酸比趨于平衡，當(dāng)檸檬酸添加量為2%～2.5%時(shí)，其糖酸比最為合適，此時(shí)口感較好，pH為2.8左右，此時(shí)對于飲料的色澤穩(wěn)定也較為有利，但量繼續(xù)增加時(shí)，飲料的口感出現(xiàn)過酸、發(fā)澀的現(xiàn)象，破壞飲料的口感，飲料的感官評份值出現(xiàn)較大的下降。

圖3　不同檸檬酸添加量對感官評分值影響Fig.3　Effectof citric acid contenton thesensory score

2.2響應(yīng)面結(jié)果與分析

根據(jù)Box-Benhnken設(shè)計(jì)方案進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，所得結(jié)果如表3所示。為檢驗(yàn)響應(yīng)模型的有效性，采用Design-Expert軟件對模型進(jìn)行方差分析，所得結(jié)果如表4回歸模型方差分析所示。

表3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果Table 3　Experim ental design and results

表4 回歸模型方差分析Table 4　Variance analyses for the regression model

2.2.1模型回歸擬合

采用Design-Expert8.0.5軟件對模型進(jìn)行方差分析，通過P值檢驗(yàn)其顯著性，當(dāng)P<0.05時(shí)表明模型顯著，說明模型是有效的。由表4可知，方程的模型顯著性P<0.05，顯著，則模型有意義；失擬差為0.081 12> 0.05，不顯著，即模型與試驗(yàn)值的差異較小。模型校正決定系數(shù)R2Adj=0.978 7，說明該模型能解釋97.87%響應(yīng)值的變化，僅有總變異大約2.13%不能解釋；相關(guān)系數(shù)R2=0.990 7，說明該模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小，該模型可以用于分析各因素對楊梅玫瑰茄工藝的影響。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評分值Y對混合汁添加比例（X1，%）、白砂糖添加比例（X2，%）、檸檬酸添加比例（X3，%）的二次多項(xiàng)回歸方程分別為：

式中：混合汁添加比例、白砂糖添加比例、檸檬酸添加比例在分析中均經(jīng)過線性編碼處理，分別對應(yīng)X1、X2、X3。因此，方程中各項(xiàng)系數(shù)絕對值的大小直接反映了各因素對響應(yīng)值的影響程度，系數(shù)的正負(fù)反映了影響的方向。由回歸方程可知，白砂糖添加比例與檸檬酸添加比例的交互作用和混合汁添加比例的一次項(xiàng)均對感官評分值的影響最大，混合汁添加比例與檸檬酸添加比例的交互作用和白砂糖添加比例的一次項(xiàng)均對感官評分值的影響最小。

2.2.2響應(yīng)面

通過采用Design-Expert8.0.5軟件擬合得到二次回歸方程的響應(yīng)曲面及其等高線見圖4和圖5。等高線的形狀可反映出交互效應(yīng)的強(qiáng)弱，橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而圓形則與之相反。由圖4可知，在白砂糖添加量與混合汁比例的交互作用中，白砂糖添加量與混合汁比例的曲面傾斜度高，即坡度陡，說明二者交互顯著，在白砂糖添加比例為11%以上，混合汁比例在30%～46%時(shí)，感官綜合評分隨著白砂糖的添加量增加而升高，超過之后則呈減小的趨勢；在白砂糖添加比例為11%以下，混合汁比例的范圍逐漸縮減到30%～40%左右，在該范圍內(nèi)感官綜合評分仍保持隨著白砂糖的添加量增加而升高的趨勢。

圖4　白砂糖添加比例與混合汁比例對感官評分的影響Fig.4　Effectsof sugar and theadded ratio of red bayberry and Roselleextract on sensory evaluation of beverage

圖5　檸檬酸添加比例與白砂糖添加比例對感官評分的影響Fig.5　Effectof sugar and citric acid on sensory evaluation of beverage

有閉合的橢圓或圓表示有最大值，由圖5可知，檸檬酸添加比例與白砂糖添加比例的交互作用的圖形形狀呈長橢圓，說明二者的交互作用及其顯著，并且在該區(qū)域內(nèi)有最大值。

2.2.3模型有效性檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)響應(yīng)模型的有效性，結(jié)合回歸模型的數(shù)學(xué)分析結(jié)果得到楊梅玫瑰茄飲料的最佳配方為：混合汁比例46.8%，白砂糖添加量11.08%，檸檬酸添加量0.198%，在此條件下復(fù)合飲料感官評分為87.241，實(shí)際復(fù)合飲料感官評分為86.8，兩者非常接近，誤差在0.5%以內(nèi)，說明該模型可靠。

2.3抗氧化性試驗(yàn)結(jié)果

楊梅玫瑰茄復(fù)合飲料抗氧化性試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5　楊梅玫瑰茄復(fù)合飲料抗氧化能力Tab le5　Antioxidant capacity of Red bayberry and Roselle com pound beverage

3　結(jié)論與討論

以楊梅、玫瑰茄為原料，研制具有一定抗氧化功能酸甜可口、色澤誘人的復(fù)配飲料，其最佳配比為：楊梅提取汁與玫瑰茄提取汁體積比為1.5∶1，混合汁添加比例為46.8%，白砂糖添加量11.08%，檸檬酸添加量0.198%。復(fù)配后的飲料酸甜可口，具有楊梅特有的水果香味以及玫瑰茄香味，同時(shí)具有一定的抗氧化能力，改善飲料對人體帶來的不健康因素。該飲料對·OH、O2-·、DPPH·的清除率分別為30.8%、21.4%、40.1%，同時(shí)有一定的還原能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳增燦.浙江楊梅生產(chǎn)栽培二十年得失之思考[J].林業(yè)科學(xué),2010, 10(5):45-47

[2]李升鋒,徐玉娟,劉學(xué)銘,等.玫瑰茄浸提工藝條件的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2006(7):13-17

[3]歐陽薇,樂龍,王志祥,等.超聲波優(yōu)化梔子苷提取的工藝研究[J].中國藥物警戒,2011,8(3):155-157

[4]汪仁官,陳榮召.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,1998: 595-609

[5]劉明學(xué),牛靖娥,蘇忠偉,等.覆盆子多糖提取、結(jié)構(gòu)分析及自由基清除作用研究[J].食品科技,2009,34(7):163-167

[6] 郝旭梅,鮑建才,楊智慧,等.無梗五加葉體外抗氧化活性研究[J].包裝與食品機(jī)械,2011,29(4):1-5

DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.026

收稿日期：2014-06-25

作者簡介：張麗紅（1970—），女（漢），副教授，碩士，研究方向：食品工藝研發(fā)與分析。

*通信作者

Op tim ization of Compound Beverage Technology of Red Bayberry and Roselle by Response Surface M ethodology and Study on Its Antioxidative Activity

ZHANG Li-hong，WANGWen-cheng*
（Deep Processing ofAgricultural Productsand the Safety of Application Engineering Technology Center in Fujian Universities，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，F(xiàn)ujian，China）

Abstract：With red bayberry，roselle calyx asmain raw material，the compound beverage and its in vitro antioxidantactivity had been studied.On the basisofsingle factorexperiments，the response surfacemethod was used to optimize the compound beverage.The resultswere shown as follows：the added ratio of red bayberry and Roselle extractas46.8%，the added ratio ofsugar as11.08%and the added ratio of citric acid as0.198%.The clearance rateof thehydroxyl free radical（·OH），superoxide radical（O2-·）and DPPH free radicalwere30.8%、21.4%、40.1%，besides，ithad a certain reduction capacity.

Key words：red bayberry；roselle calyx；response surfacemethodology；antioxidative activity