配制型菠蘿汁含乳飲料的研究

鐘華鋒（廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530226）

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配制型菠蘿汁含乳飲料的研究

鐘華鋒
（廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530226）

摘要：以菠蘿濃縮汁和全脂奶粉為主要原料，通過單因素試驗和正交試驗，對配制型菠蘿汁含乳飲料的配方和穩(wěn)定性進(jìn)行研究。研究表明，最佳配方為：菠蘿濃縮汁11%、奶粉4.5 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸鈉0.06 %、檸檬酸鈉0.04%、果膠0.25%、耐酸型羧甲基纖維素鈉0.02 %、海藻酸丙二醇酯0.02 %、分子蒸餾單甘脂0.01 %、蔗糖脂肪酸酯0.05%。

關(guān)鍵詞：菠蘿汁；含乳飲料；配制型；穩(wěn)定性

菠蘿（Ananas comosus）學(xué)名鳳梨，屬鳳梨科（Bromeliaceae）鳳梨屬（Ananas）多年生單子葉常綠草本果樹，是熱帶、亞熱帶名果之一，其氣味芳香，果肉甜脆，含豐富的糖、蛋白質(zhì)、多種維生素及礦物質(zhì)。此外，菠蘿有健脾益胃，增強(qiáng)食欲，治療咽炎，胃炎和消化不良等疾病的功效[1]。經(jīng)相關(guān)臨床研究表明：菠蘿中的菠蘿蛋白酶能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長。菠蘿蛋白酶做為蛋白水解酶對心血管疾病的防治是有益的。它能夠抑制血小板聚集引起的心臟病發(fā)作和中風(fēng)，緩解心絞痛癥狀，緩和動脈收縮，加速纖維蛋白原的分解效果[2]。

牛奶是動物（奶牛）乳房中分泌的乳汁，它是一種純天然的、按其自然屬性專供幼仔（犢牛）飲用的食品[3]，牛乳含有高級的脂肪、各種蛋白質(zhì)，豐富的礦物質(zhì)，如鈣、磷、鐵、鋅、銅、錳、鉬等，特別是含鈣多，而且鈣、磷比例合理，吸收率高。牛乳的VA和VB含量較高，而膽固醇含量少，并含有能降低血膽固醇的3羥-3甲基戊二酸及乳清酸[4]，是人類每日需要鈣和磷的優(yōu)良給源。鈣質(zhì)是構(gòu)成人體骨骼和牙齒的材料，缺鈣會引起幼兒佝僂病和老年人骨質(zhì)疏松癥，而牛奶中的鈣，因與其蛋白質(zhì)結(jié)合而成為利于人體吸收利用的最好形式。所以不論幼兒或老年人飲用牛奶，均可補(bǔ)其鈣的不足，防止缺鈣所引起的疾病[5]。

本試驗充分利用菠蘿和牛奶的營養(yǎng)價值與特色，將菠蘿和牛奶有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)對菠蘿和牛奶的開發(fā)，旨在開發(fā)出一種味道獨(dú)特、營養(yǎng)豐富的果汁含乳飲料，不僅能提高菠蘿和牛奶的附加值，加快菠蘿及奶牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還能豐富飲料市場的花色品種，為果汁含乳飲料的開發(fā)與生產(chǎn)提供思路。

1材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1原料

菠蘿濃縮汁60°Bx：北海果香園有限公司；全脂奶粉，蛋白質(zhì)含量28 %：內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團(tuán)股份有限公司；白砂糖，一級。

1.1.2試劑

檸檬酸鈉：廣州化學(xué)試劑廠；三聚磷酸鈉：廣東光華化學(xué)廠有限公司；乳酸：廣東汕頭新寧化工廠；乙基麥芽酚：中外合資上海愛普食品工業(yè)有限公司；羧甲基纖維素納（CMC-Na）：南寧東恒華道生物科技有限公司；果膠：衡州果膠有限公司出品；海藻酸丙二醇酯：廣西創(chuàng)建食品有限公司；黃原膠：南寧東恒華道生物科技有限公司；海藻酸鈉：青島大洋海藻工業(yè)有限公司；分子蒸餾單甘脂：廣州市凱聞食品發(fā)展有限公司；蔗糖脂肪酸酯：柳州長遠(yuǎn)食品配料科技有限公司。

1.2主要儀器和設(shè)備

JJ100型電子天平：常熟雙杰測試儀器廠；WYT型手持糖量計：泉州光學(xué)儀器廠；E-201-C型pH復(fù)合電極酸度計：上海精密科學(xué)儀器有限公司；YXO SG41 280手提式壓力蒸汽滅菌鍋：上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司；800型離心沉淀器離心機(jī)：上海手術(shù)器械廠；JMF100膠體磨：溫州市豪龍膠體磨廠；JJ100L/70型均質(zhì)機(jī)：廊坊盛通機(jī)械有限公司。

1.3方法

1.3.1配制型菠蘿汁含乳飲料工藝流程

1.3.2配制型菠蘿汁含乳飲料制作工藝技術(shù)操作要點

1）菠蘿濃縮汁的稀釋：按設(shè)定方案稱取菠蘿濃縮汁于3倍水中，再根據(jù)預(yù)定方案添加三聚磷酸鈉釋液和檸檬酸鈉釋液于菠蘿稀釋液中，攪拌均勻，冷卻至20℃，備用。

2）還原乳制備：按設(shè)定方案稱取全脂奶粉溶于50℃左右的4倍水中溶解，200目過濾，冷卻至20℃，備用。

3）穩(wěn)定劑的溶解：將稱好的各種穩(wěn)定劑與白砂糖進(jìn)行干混，加熱水加熱至完全溶解，冷卻至20℃，備用。

4）緩沖鹽及乳酸溶液的制備：按設(shè)定方案稱取三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉、乳酸，分別配成5 %、5 %、20 %的水溶液，備用。

5）調(diào)配：先通過單因素試驗確定最佳的菠蘿濃縮汁、白砂糖、乳酸、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉使用范圍后，再采用正交試驗，確定最佳配方。在調(diào)配時，應(yīng)在小于20℃溫度下進(jìn)行[6]，把溶解好的穩(wěn)定劑緩慢加入還原乳中混勻，再把菠蘿果汁稀釋液緩慢的加入還原乳中并快速的攪拌均勻，最后把乳酸液緩慢加進(jìn)去混勻。

6）穩(wěn)定劑試驗：先選用耐酸型羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、果膠、海藻酸丙二醇酯（PGA）、黃原膠、海藻酸鈉、分子蒸餾單甘脂、蔗糖脂肪酸酯做單因素試驗，選出合適的增稠劑及其用量使用范圍，再通過正交試驗，確定出最適合飲料的穩(wěn)定劑配比。

7）均質(zhì)：將調(diào)配好的物料用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)處理，在20 MPa~25 MPa、65℃~70℃的條件下均質(zhì)2次備用。

8）殺菌、冷卻：將均質(zhì)后的物料進(jìn)行灌裝，灌裝溫度在80℃以上，封口后立即進(jìn)行殺菌，殺菌條件為90℃滅菌20 min，冷卻至35℃以下即得成品。

1.4測定方法

1）糖度的測定：折光法。

2）pH的測定：電位法（pH計法）。

3）沉淀率的測定：在刻度離心管中準(zhǔn)確加入配置好的飲料10 mL，然后在4 000 r/min離心15 min，平行測定3次，棄去所有溶液，準(zhǔn)確稱取沉淀物重量，計算出沉淀率[7]。

沉淀率/%=沉淀物質(zhì)（g）/10 mL飲料重量（g）×100

1.5飲料品質(zhì)的感官評定

飲料的感官評定包括滋味、氣味、組織形態(tài)及色澤4個方面，從滋味、氣味、組織形態(tài)及色澤3方面給含乳飲料進(jìn)行評分，根據(jù)3者的重要性分配分?jǐn)?shù)比例，總分為100分，感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of sensory evaluation

2結(jié)果與討論

2.1配制型菠蘿汁含乳飲料的調(diào)配

2.1.1單因素試驗

2.1.1.1菠蘿濃縮汁用量對飲料質(zhì)量的影響

菠蘿濃縮汁按不同的比例進(jìn)行添加對含乳飲料的滋味、氣味、組織形態(tài)及色澤都會有不同的影響。菠蘿濃縮汁具有濃郁的菠蘿香味，還原乳具有濃郁的牛奶香味，配制型菠蘿汁含乳飲料既要突出菠蘿的果香味，又要保證有一定的奶香味，這需要通過調(diào)整菠蘿濃縮汁的添加量來完成。根據(jù)國標(biāo)GB/T 21732-2008《含乳飲料》的指標(biāo)規(guī)定：蛋白質(zhì)的含量要≥1 %，考慮到生產(chǎn)成本原因，本試驗固定奶粉的用量為4.5 %，蛋白質(zhì)含量≥1.1 %。波蘿濃縮汁添加量的試驗方案及結(jié)果見表2。

表2菠蘿濃縮汁用量的試驗結(jié)果Table 2 Results the amounts of pineapple juice concentrate

由表2結(jié)果可知，菠蘿濃縮汁的最佳用量為：10%。

2.1.1.2白砂糖用量對飲料質(zhì)量的影響

菠蘿濃縮汁稀釋液中含有一定量的糖，通過測定得出菠蘿濃縮汁稀釋液的糖度為7°Bx，白砂糖用量的對含乳飲料的質(zhì)量起著重要的作用，不同的消費(fèi)者對甜味的口感要求不同，更重要的是白砂糖是許多產(chǎn)品的主味，在口感上比其它的甜味劑更好。本試驗通過改變白砂糖的添加量，探究白砂糖添加量對飲料感官的影響，結(jié)果見表3。

表3白砂糖用量試驗結(jié)果Table 3 Results the amount of sugar

從消費(fèi)者對甜味的需要、生產(chǎn)成本及現(xiàn)代保健方面需要的考慮，結(jié)合表3的結(jié)果得出最適合的白砂糖用量為4 %。

2.1.1.3乳酸用量對飲料質(zhì)量的影響

在乳飲料的制作中通常用檸檬酸、乳酸、蘋果酸混合使用。添加乳酸，可使制品酸味感趨于柔和并提供和奶香味相協(xié)調(diào)的酸味，在還原乳添加量為20 %的情況下，適宜果奶香型的酸味劑組成（檸檬酸：乳酸：蘋果酸）為40∶35∶25[8]。乳酸的酸味柔和、具后酸味，還具有較強(qiáng)的殺菌能力，能夠防止雜菌的生長[9]。菠蘿果實中有機(jī)酸主要由檸檬酸、蘋果酸和奎寧酸組成，其中檸檬酸含量最高，占有機(jī)酸的64.73 %，蘋果酸所占比例為16.60 %[10]，無乳酸，因此在試驗中用添加乳酸來調(diào)節(jié)酸度，乳酸添加量對飲料感官的影響，試驗結(jié)果見表4。

表4乳酸用量試驗結(jié)果Table 4 Results the amount of lactic acid

由表4可知，乳酸添加量為0.24 %，pH=4.0效果最佳。

2.1.1.4三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉用量對飲料質(zhì)量的影響

用乳酸來調(diào)節(jié)pH時，飲料的酸味較刺激且有一定的澀味。三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉既是一種酸度調(diào)節(jié)劑，又是一種金屬絡(luò)合劑，兩者均具有良好的pH調(diào)節(jié)及緩沖性能，同時對Ca2+、Mg2+等金屬離子也具有良好的絡(luò)合能力。

在牛乳蛋白中，約80 %蛋白質(zhì)是以酪蛋白膠體形式存在，酪蛋白膠體中含92 %的蛋白和8 %的無機(jī)鹽，無機(jī)鹽主要以磷酸鈣為主。酪蛋白不是單一的蛋白質(zhì)，而是各種酪蛋白以酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復(fù)合體的膠體形式存在的。而在酪蛋白膠體中，主要是由αS1-CN、αS2-CN、β- CN和κ- CN 4種酪蛋白組成，其中除κ- CN外，對鈣均敏感，當(dāng)其與乳中的游離鈣相結(jié)合時，就會產(chǎn)生凝絮沉淀。酪蛋白膠粒對pH的變化很敏感，當(dāng)pH降低時，酪蛋白膠粒中的鈣與磷酸鹽，就逐漸游離出來，也導(dǎo)致最外層的κ- CN的肽鍵裂開，造成酪蛋白的膠束結(jié)構(gòu)解體，使對鈣敏感的其它酪蛋白裸露出來，從而導(dǎo)致酪蛋白之間發(fā)生凝聚的現(xiàn)象。

而當(dāng)加入三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉后，其鈉離子使酪蛋白膠體表面電荷增加，水化層增厚，對酪蛋白最外層的κ- CN起保護(hù)作用；另一方面，三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉不僅與飲料中的Ca2+、Mg2+等離子形成絡(luò)合物，降低了飲料中游離Ca2+的有效離子濃度，避免了αS1-CN、αS2-CN、β- CN與游離Ca2+的結(jié)合，起到穩(wěn)定酪蛋白的作用；而且，還會在飲料中形成緩沖作用，形成了緩衡效應(yīng)，也可緩解了添加乳酸給飲料帶來的澀味。因此，在試驗中通過加入三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉復(fù)合鹽，研究其對飲料感官的影響，試驗結(jié)果見表5。

從表5可以看出，當(dāng)三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉以3∶2進(jìn)行復(fù)配，以總量0.10 %為添加量時，即三聚磷酸鈉用量為0.06 %和檸檬酸鈉用量為0.04 %時，效果最佳。

表5三聚磷酸鈉和檸檬酸鈉用量試驗結(jié)果Table 5 Results the amount of sodium tripolyphosphate and sodium citrate

2.1.2正交試驗

不同的菠蘿濃縮汁、白砂糖、乳酸、三聚磷酸鈉與檸檬酸鈉的用量對含乳飲料的感官、色澤有很大的影響。各因素之間由于混合同時存在著相互的作用，致使飲料在各感官方面都有一定的變化，所以在單因素試驗基礎(chǔ)上設(shè)計L9（34）正交試驗，以感官評分標(biāo)準(zhǔn)評分，確定最佳飲料最佳配方，因素水平表見表6，正交試驗結(jié)果見表7，方差分析見表8。

表6正交試驗因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment

表7正交試驗結(jié)果Table 7 The results of orthographic experiment

表8正交試驗方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test

由表7可知，評分結(jié)果最高的是試驗2：A1B2C2D2，從各因素極差（R）結(jié)果分析可知，各因素對飲料感官質(zhì)量影響的主次順序是：菠蘿濃縮汁（A）>乳酸（C）>檸檬酸鈉和三聚磷酸鈉（D）>白砂糖（B），試驗的最佳組合為：A1B2C2D2，與正交試驗組結(jié)果一致，即：當(dāng)菠蘿濃縮汁11 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸鈉與檸檬酸鈉（3∶2）為0.1 %（三聚磷酸鈉0.06 %、檸檬酸鈉0.04 %）時，飲料具有最佳的口感和風(fēng)味。

2.2穩(wěn)定性試驗

2.2.1增稠劑單因素試驗

由于乳飲料穩(wěn)定性差，容易發(fā)生分層和沉淀，因此增稠劑在乳飲料生產(chǎn)中是不可缺少的原料之一。增稠劑能提高飲料的黏度，防止蛋白質(zhì)粒子因重力作用而下沉，能減少游離水分子的含量，防止蛋白質(zhì)沉淀[11]。在試驗中選耐酸型羧甲基纖維素（CMC-Na）、海藻酸丙二醇酯（PGA）、海藻酸鈉、果膠、黃原膠果膠做單因素穩(wěn)定性試驗，試驗結(jié)果如表9。

表9增稠劑單因素試驗結(jié)果Table 9 The thickening of the single factor experiment results

續(xù)表9增稠劑單因素試驗結(jié)果Continue table 9 The thickening of the single factor experiment results

由表9可知，在果膠、耐酸型羧甲基纖維素鈉、海藻酸丙二醇酯、黃原膠、海藻酸鈉5種增稠劑中，耐酸型羧甲基纖維素鈉的效果最好，果膠的效果次之，海藻酸丙二醇酯第三，海藻酸鈉和黃原膠的效果最差。為了確定主要穩(wěn)定劑和輔助穩(wěn)定劑及其用量，選用果膠、抗酸性羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、海藻酸鈉丙二醇酯（PGA）做進(jìn)一步復(fù)配試驗，通過大量試驗最后結(jié)果顯示：以果膠為主要的增稠劑，耐酸型羧甲基纖維素鈉和海藻酸丙二醇酯為輔，飲料穩(wěn)定性效果最好。

2.2.2增稠穩(wěn)定性正交試驗

不同的增稠劑及添加量對飲料穩(wěn)定性有不同影響，在含乳飲料的實際生產(chǎn)中，往往使用復(fù)合膠體增稠劑以便利用膠體間協(xié)同增稠作用強(qiáng)化效果以減少增稠劑用量，降低生產(chǎn)成本，同時可以避免單一膠體添加量過大而影響含乳飲料的風(fēng)味及口感[12]。而增稠劑之間的相互作用也會引起飲料穩(wěn)定性的變化，特別是蛋白質(zhì)沉淀的問題，欲獲得穩(wěn)定性良好的果汁乳飲料，必須選用復(fù)合穩(wěn)定劑才能達(dá)到該目的。在單因素試驗及復(fù)配試驗的基礎(chǔ)上，選擇果膠、CMC-Na和PGA作為研究對象，設(shè)計穩(wěn)定性L9（33）正交試驗，以沉淀率做為評價，沉淀率越低表明飲料的穩(wěn)定性越高，增稠穩(wěn)定性試驗因素水平表見表10，正交試驗結(jié)果見表11，正交試驗方差分析見表12。

表10正交試驗因素水平表Table 10 Factors and levels of orthogonal experiment

表11正交試驗結(jié)果Table 11 The results of orthographic experiment

表12正交試驗方差分析Table 12 Variance analysis of orthogonal test

由表12結(jié)果可知，沉淀率最小的試驗組為試驗號8：A3B2C1，即果膠用量為0.25 %，CMC-Na用量為0.04 %，PGA用量為0.02 %有最小的沉淀率。而由各因素極差（R）結(jié)果分析可知，各增稠劑對飲料影響的主次順序依次是：果膠（A）> PGA（C）> CMC-Na（B），增稠劑用量的最佳水平組合為：A3B1C1。由于極差分析結(jié)果A3B1C1與正交試驗組結(jié)果A3B2C1不同，需做驗證試驗確定最優(yōu)配方，試驗結(jié)果見表13。

表13驗證試驗對比Table 13 The comparison of verification test

由表13可知，方案A3B1C1調(diào)配出的飲料具有很好的穩(wěn)定性。最終確定最佳穩(wěn)定配方為方案A3B1C1，即：即：果膠用量為0.25 %、CMC-Na 0.02 %、PGA用量為0.02 %時穩(wěn)定效果最佳。

2.2.3乳化穩(wěn)定性試驗

乳化劑是食品行業(yè)中常用的食品添加劑。它一方面在原料混合、融合等加工過程中起乳化、分散、潤滑和穩(wěn)定作用，另一方面起著提高食品品質(zhì)和穩(wěn)定性的作用[13]。不同的乳化劑與蛋白質(zhì)、脂肪的作用效果不同。為了提高乳化效果，一般選用2～3種乳化劑混合使用，以提高飲料的乳化穩(wěn)定效果。在確定增稠劑的使用品種及數(shù)量后，選用分子蒸餾單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯兩種乳化劑進(jìn)行，經(jīng)試驗后得出乳化劑的最佳的用量是單甘脂為0.01 %，蔗糖酯為0.05 %。

3　結(jié)論

由上述試驗可知，當(dāng)以菠蘿濃縮汁11 %、奶粉4.5 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸鈉0.06 %、檸檬酸鈉0.04 %進(jìn)行調(diào)配時，即可得到口感、風(fēng)味、色澤皆佳的菠蘿汁含乳飲料。在保證口感和風(fēng)味的前提下添加果膠0.25 %、羧甲基纖維素鈉0.02 %、海藻酸丙二醇酯0.02 %、分子蒸餾單甘脂0.01 %、蔗糖脂肪酸酯0.05 %，作為復(fù)合穩(wěn)定劑可獲得良好的穩(wěn)定性和乳化效果。配制型菠蘿汁含乳飲料酸甜適宜、口感細(xì)膩飽滿、乳黃色、質(zhì)地均勻、無分層、無澀味、既有菠蘿香味又有牛奶香味，是一款老少適宜的果汁乳飲料。

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Study on the Preparation of the Milk Beverage Containing Pineapple Juice

ZHONG Hua-feng
（Guangxi Vocational and Technical College，Nanning 530226，Guangxi，China）

Abstract：In concentrated pineapple juice and whole milk powder as the main raw material，through single factor tested and orthogonal tested，the formulation and stability of the milk beverage containing the pineapple juice were studied.Research has shown that the best formula：pineapple concentrated juice 11 %，milk powder 4.5 %，sugar 4 %，lactic acid 0.24 %，sodium tripolyphosphate 0.06 %，sodium citrate 0.04 %，pectin0.25 %，acid type sodium carboxymethyl cellulose 0.02 %，propylene glycol alginate 0.02 %，glycerol monostearate 0.01 %，sucrose fatty of acid esters 0.05 %.

Key words：pineapple juice；containing milk beverage；formulated type；stability

收稿日期：2014-05-24

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.020

作者簡介：鐘華鋒（1970—），男（漢），副教授，本科，主要從事食品加工和質(zhì)量安全控制方面的研究。