紅樹(shù)莓山藥復(fù)合保健飲料的研究

崔 靜，王菲菲，石 能，東 梅，姚江奇，張左勇，張文成，孫漢巨

（合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥 230009）

紅樹(shù)莓（Red raspberry） 又名木莓、托盤(pán)、馬林果及覆盆子等，是薔薇科懸鉤子屬落葉灌木，果實(shí)為漿果，主要產(chǎn)于我國(guó)東北。紅樹(shù)莓具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有豐富的礦物元素和維生素，如VC，VP，VB2，鈣、鋅、鐵、鎂等，尤其是VC含量是蘋(píng)果的5倍[1-2]。值得一提的是，其所含的樹(shù)莓酮、鞣花酸、超氧化物歧化酶（SOD）、黃酮及多酚等功能成分，有助于心血管健康，具有抗氧化、抗衰老、抗炎癥、抗腫瘤及抗輻射等功能[3-6]。因此，紅樹(shù)莓是一種能防病、治病的藥用食品。紅樹(shù)莓果實(shí)柔嫩多汁，含酸量高，且有一種特殊的水果香味，因此主要用來(lái)加工制成果汁、果凍及果醬等食品。

由于其果實(shí)中含有一定量的果膠物質(zhì)（0.35%～1.14%），影響出汁率，且易使汁液渾濁，降低果汁的品質(zhì)。因此，在其加工過(guò)程中采用果膠酶酶解，提高出汁率，增加果汁的澄清度[7]。果膠酶是應(yīng)用于果汁生產(chǎn)的重要酶制劑，可以水解果汁中不同程度酯化及甲酯化的聚半乳糖，使果汁變得清澈透亮，同時(shí)改善果汁的過(guò)濾效率，進(jìn)而提高其生產(chǎn)效率和出汁率。此外，果膠酶的處理可以明顯降低果汁非酶褐變的褐變程度，對(duì)果汁營(yíng)養(yǎng)成分的保持十分有利[8]。

山藥又稱薯藥、淮山、薯蕷及白藥子等，為薯蕷科多年生纏繞性藤本薯蕷的干燥根莖，廣泛分布于我國(guó)東北、華北、華中及西南等地區(qū)。山藥作為藥食同源植物，具有較高的醫(yī)用價(jià)值和食用價(jià)值，不僅含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪酸及礦物質(zhì)元素，還富含多糖、皂苷、類黃酮、尿囊素、糖蛋白、多巴胺及膽堿等功效成分，具有抗氧化、抗衰老、抗突變、抑腫瘤、降血糖、降血脂、免疫調(diào)節(jié)和改善消化功能等功效。對(duì)脾虛久瀉、肺虛咳喘、糖尿病、心腦血管疾病等具有獨(dú)特的療效[9-11]。據(jù)《本草綱目》記載：“山藥味甘性平，益腎氣，健脾胃，止瀉痢，化痰涎，潤(rùn)皮毛”。

與其他糖醇比較，木糖醇有較高的能量和甜度，具有防齲齒、改善糖尿病患者病情、清除血酮癥及改善肝功能等功效。由于其能被人體代謝，作為能源供給人體吸收，所以是一種理想的營(yíng)養(yǎng)性甜味劑。木糖醇具有和蔗糖相似的甜度，但其代謝不同于一般糖類，不需要胰島素促進(jìn)，能直接通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入組織內(nèi)部，成為組織的營(yíng)養(yǎng)，而且還能微量地促進(jìn)胰島素的分泌，所以木糖醇成為糖尿病患者理想的食糖替代品。此外，木糖醇還可以控制熱量值，穩(wěn)定和保護(hù)營(yíng)養(yǎng)成分不受破壞，改善飲料的后味、質(zhì)體和清涼感受[12]。

黃原膠又稱黃膠或漢生膠，是一種自然多糖和重要的生物高聚物，1969年正式被美國(guó)FDA批為食品添加劑。黃原膠水溶性好，可以溶于冷水和熱水中，具有高黏度，高耐酸、堿及鹽特性，高耐熱穩(wěn)定性、懸浮性和觸變性等，在食品工業(yè)中常被用作穩(wěn)定劑、懸浮劑、乳化劑、增稠劑和品質(zhì)改良劑等。其用于飲料可有效延長(zhǎng)果肉飲料中果肉的懸浮時(shí)間，提高果汁飲料的穩(wěn)定性及口味[13]。

紅樹(shù)莓和山藥都是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ乃幨臣嬗弥参?，具有很好的市?chǎng)開(kāi)發(fā)前景。試驗(yàn)以紅樹(shù)莓為主料，山藥及木糖醇為輔料，黃原膠為穩(wěn)定劑，開(kāi)發(fā)一款適合中老年人、糖尿病患者和高血糖患者的具有抗衰老、抗炎癥及保護(hù)心血管等保健功能的復(fù)合飲料。

1 材料與設(shè)備

紅樹(shù)莓、干山藥，市售，果膠酶（活力單位為35 U/g），南寧市龐博生物工程有限公司提供；木糖醇、黃原膠，均為食品級(jí)；去離子水。

CP114型電子天平，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；JYL-C020型九陽(yáng)料理機(jī)，山東省濟(jì)南市九陽(yáng)股份有限公司產(chǎn)品；HH-2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產(chǎn)品；pHS-3G型pH計(jì)，上海雷磁儀器廠產(chǎn)品；TG-16型臺(tái)式大容量高速離心機(jī)，常州萬(wàn)合儀器制造有限公司產(chǎn)品；中藥粉碎機(jī)，浙江省永康市溪岸五金藥具廠產(chǎn)品；試驗(yàn)室常用的移液管、燒杯等玻璃器皿。

1.4.1 紅樹(shù)莓汁的制取

取在-20 ℃凍藏保存的紅樹(shù)莓原料，于30 ℃條件下解凍，除去雜質(zhì)、果蒂后清洗。將處理后的紅樹(shù)莓原料用破碎機(jī)破碎至顆粒小于1 mm。將已破碎的紅樹(shù)莓與去離子水按照1∶2（m∶V） 的比例混合均勻。在最優(yōu)的酶解溫度、酶解pH值、酶解時(shí)間和果膠酶添加量條件下酶解。然后，將酶解液煮沸30 min滅酶，冷卻至室溫，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心10 min。將上清液用600目尼龍布過(guò)濾，獲得澄清的紅樹(shù)莓汁。

1.4.2 山藥浸提液的制取

將山藥用中藥粉碎機(jī)研磨1 min，制成粉末狀。然后，將其與水按1∶2（m∶V） 的比例混合，在95 ℃條件下浸提2 h，每間隔15 min攪拌1次。浸提結(jié)束后，將浸提液在室溫下冷卻，用600目的尼龍布過(guò)濾，獲得山藥浸提液。

1.4.3 調(diào)配

將紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液、木糖醇及黃原膠按比例混合均勻，依次通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到飲料的最佳配方。

1.4.4 脫氣

將調(diào)配后的飲料采用循環(huán)水泵進(jìn)行脫氣，在0.09 MPa真空度下脫氣5 min[14]。

1.4.5 灌裝

將脫氣后的飲料灌裝至玻璃瓶中，然后封蓋。

1.4.6 殺菌、冷卻

將灌裝的飲料瓶放入95～100 ℃的熱水中，殺菌30 min后取出，在自然條件下冷卻至室溫[15]。

1.5.1 紅樹(shù)莓最佳酶解條件的研究

（1） 酶解pH值的研究。取3組各7支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹(shù)莓汁，果膠酶添加量為0.30%，調(diào)節(jié)其酶解pH值分別為2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，在35 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查酶解pH值對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響。

（2） 果膠酶添加量的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹(shù)莓汁，果膠酶添加量分別為0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，調(diào)節(jié)其酶解pH值為3.5，在35 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響。

（3） 酶解溫度的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹(shù)莓汁，果膠酶添加量為0.35%，調(diào)節(jié)其酶解pH值為3.5，分別在25，30，35，40，45 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響。

（4） 酶解時(shí)間的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹(shù)莓汁，果膠酶添加量為0.35%，調(diào)節(jié)其酶解pH值為3.5，在35 ℃條件下分別酶解30，60，90，120，150 min。以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響。

1.5.2 紅樹(shù)莓酶解的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取酶解溫度、酶解pH值、酶解時(shí)間和果膠酶添加量4個(gè)因素，各取3個(gè)水平，對(duì)紅樹(shù)莓酶解條件進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，確定其最優(yōu)酶解條件。

紅樹(shù)莓酶解正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)[16]見(jiàn)表1。

表1 紅樹(shù)莓酶解正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.5.3 原輔料添加量的單因素試驗(yàn)

（1）紅樹(shù)莓汁添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。山藥浸提液、木糖醇及黃原膠的添加量分別固定為18%，8%，0.06%；紅樹(shù)莓汁的添加量分別為15%，20%，25%，30%，35%，通過(guò)感官評(píng)價(jià)，考查紅樹(shù)莓汁添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。

（2） 山藥添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。紅樹(shù)莓汁、木糖醇及黃原膠的添加量分別固定為25%，8%，0.06%；山藥浸提液的添加量分別為12%，15%，18%，21%，24%，通過(guò)感官評(píng)價(jià)，考查山藥浸提液添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。

（3） 木糖醇添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。將紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液及黃原膠的添加量分別固定為25%，18%，0.06%；木糖醇的添加量分別為4%，6%，8%，10%，12%，通過(guò)感官評(píng)價(jià)，考查木糖醇添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。

（4） 黃原膠添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。將紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液、木糖醇的添加量分別固定在25%，18%，8%，黃原膠的添加量分別為0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.10%，通過(guò)感官評(píng)價(jià)，考查黃原膠添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響。

1.5.4 飲料配方的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液、木糖醇和黃原膠的添加量為4個(gè)因素，各取3個(gè)水平，對(duì)飲料進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，確定其最優(yōu)配方。

飲料配方正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 飲料配方正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/ %

1.5.5 感官評(píng)分

評(píng)分小組由10人組成，采用100分制評(píng)分法，分別從色澤、氣味、組織形態(tài)和口感4個(gè)方面對(duì)飲料進(jìn)行評(píng)分，分?jǐn)?shù)分別為X1，X2，X3和X4，X=X1+X2+X3+X4，取平均值作為最終分?jǐn)?shù)。

感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[17-19]見(jiàn)表3。

表3 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1.1 酶解pH值對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

酶解pH值對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 酶解pH值對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

由圖1可知，隨著酶解pH值的升高，紅樹(shù)莓出汁率逐漸升高，在酶解pH值3.0時(shí)出汁率最大為57.6%；隨著酶解pH值的進(jìn)一步升高，出汁率降低。這是因?yàn)槊附鈖H值太低時(shí)，抑制了果膠酶的活性，紅樹(shù)莓出汁率較低；酶解pH值為2.0～3.0時(shí)，酶活力增強(qiáng)，使紅樹(shù)莓中的果膠物質(zhì)得到有效降解，果漿中的聚半乳糖醛酸被水解為小分子的半乳糖醛酸，從而能夠降低果漿黏度、提高出汁率；之后，隨著酶解pH值的進(jìn)一步增加，遠(yuǎn)離果膠酶的最適酶解pH值，該酶的活力降低，出汁率降低。因此，紅樹(shù)莓酶解的最佳酶解pH值為3.0。

2.1.2 果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

由圖2可知，隨著果膠酶添加量的增加，出汁率逐漸升高；但當(dāng)果膠酶添加量達(dá)到0.35%以后，紅樹(shù)莓的出汁率雖有所增加，但增加的幅度不大。所以，再增加果膠酶添加量會(huì)造成資源浪費(fèi)。綜合考慮，紅樹(shù)莓酶解的最佳果膠酶添加量為0.35%。

2.1.3 酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

由圖3可知，隨著酶解溫度的升高，出汁率呈升高趨勢(shì)，在30 ℃條件下出汁率最大為63.2%；之后，隨著酶解溫度的進(jìn)一步升高，出汁率反而減小。從25 ℃開(kāi)始，隨著酶解溫度的增加，越來(lái)越接近該酶的最適溫度，較多的果膠物質(zhì)被水解，溶液的出汁率逐漸升高；在30 ℃時(shí)，該酶的活性最高，果膠物質(zhì)被充分水解，溶液的出汁率最大；之后，隨著酶解溫度的進(jìn)一步升高，遠(yuǎn)離該酶的最適溫度，酶的活性降低，果膠物質(zhì)沒(méi)有被充分水解，溶液的出汁率下降。因此，紅樹(shù)莓酶解的最佳酶解溫度為30 ℃。

2.1.4 酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓出汁率的影響

由圖4可知，隨著酶解時(shí)間的增加，出汁率逐漸升高；但當(dāng)酶解時(shí)間達(dá)到120 min以后，紅樹(shù)莓出汁率提高緩慢。因此，從獲得較好的出汁率和提高生產(chǎn)效率綜合考慮，紅樹(shù)莓的最佳酶解時(shí)間為120 min。

通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定了紅樹(shù)莓酶解的最適條件為果膠酶添加量0.35%，酶解pH值3.0，酶解溫度30 ℃，酶解時(shí)間120 min。在此基礎(chǔ)上，采用四因素三水平正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定紅樹(shù)莓酶解的最佳條件。

紅樹(shù)莓酶解正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 紅樹(shù)莓酶解正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，影響樹(shù)莓出汁率的主次因素排列次序?yàn)楣z酶添加量＞酶解時(shí)間＞酶解溫度＞酶解pH值。2號(hào)試驗(yàn)的出汁率最大為78.10%，其因素水平組合為A1B2C2D2。從極差分析的結(jié)果來(lái)看，最佳組合為A1B1C2D2。所以，對(duì)A1B1C2D2和A1B1C2D2進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)不變，最終的出汁率分別為76.8%和78.3%，確定A1B1C2D2為最佳酶解條件，即果膠酶添加量0.35%，酶解溫度30 ℃，酶解pH值3.0，酶解時(shí)間120 min。

紅樹(shù)莓汁對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖5。

當(dāng)紅樹(shù)莓汁添加量低于30%時(shí)，飲料的感官品質(zhì)隨著紅樹(shù)莓汁的添加呈上升趨勢(shì)；當(dāng)添加量為30%時(shí)，感官評(píng)價(jià)達(dá)到最高為79.6分；之后，感官評(píng)價(jià)隨著紅樹(shù)莓汁添加量的增大呈下降趨勢(shì)。從試驗(yàn)中可知，紅樹(shù)莓中含有較多酸性物質(zhì)，口感較酸，且其具有一種特殊的植物香氣。紅樹(shù)莓添加量主要影響飲料的口感和香氣，紅樹(shù)莓汁添加量為30%。

圖5 紅樹(shù)莓汁對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

山藥浸提液對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖6。

圖6 山藥浸提液對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖6可知，當(dāng)山藥浸提液添加量低于15%時(shí)，飲料的感官評(píng)價(jià)隨著浸提液的添加呈升高趨勢(shì)；添加量為15%時(shí)，感官評(píng)價(jià)達(dá)到最高為78.3分；當(dāng)添加量高于15%時(shí)，感官評(píng)價(jià)隨著浸提液的添加呈下降趨勢(shì)。由于山藥含有大量淀粉、蛋白質(zhì)及膳食纖維，其浸提液易產(chǎn)生沉淀分層的現(xiàn)象，且口感較粗糙，具有特殊的澀味。故山藥浸提液主要影響飲料的口感及組織形態(tài)，山藥浸提液的最佳添加量為15%。

木糖醇對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖7。

圖7 木糖醇對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖7可知，隨著木糖醇添加量逐漸增加，飲料的感官評(píng)價(jià)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)添加量為10%時(shí)，感官評(píng)價(jià)達(dá)到最高為79.10分；之后，隨著添加量的進(jìn)一步增加，感官評(píng)價(jià)呈下降趨勢(shì)。木糖醇甜味純正清爽，并且有利于人體腸道益生菌的生長(zhǎng)。開(kāi)始，隨著添加量的逐漸增加，飲料的甜度不斷增加，口感越來(lái)越好；添加量達(dá)到10%時(shí)，為該飲料的最佳糖酸比。所以，木糖醇的最佳添加量為10%。

黃原膠能夠顯著增加體系黏度，使飲料中不溶性成分形成良好的懸浮液，保持液體均勻不分層。為了避免飲料產(chǎn)生沉淀分層，故使用黃原膠作為穩(wěn)定劑，提高飲料的穩(wěn)定性及口感。

黃原膠對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖8。

圖8 黃原膠對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖8可知，隨著黃原膠添加量逐漸增加，飲料的感官評(píng)價(jià)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)添加量為0.04%時(shí)，感官評(píng)價(jià)達(dá)到最高為78.3分；之后，隨著添加量的進(jìn)一步增加，感官評(píng)價(jià)呈下降趨勢(shì)。當(dāng)添加量過(guò)小時(shí)，黃原膠不能夠起到穩(wěn)定作用，故當(dāng)添加量小于0.04%時(shí)，飲料穩(wěn)定性較差。所以，黃原膠的最佳添加量為0.04%。

通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定了飲料的最佳配方為紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液、木糖醇和黃原膠的添加量分別為30%，15%，10%，0.04%。在此基礎(chǔ)上，采用四因素三水平正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定復(fù)合飲料的最佳配方。

飲料配方的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 飲料配方的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，山藥浸提液、紅樹(shù)莓汁、黃原膠

和木糖醇的添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)影響的主次因素排列順序?yàn)樯剿幗嵋禾砑恿浚炯t樹(shù)莓汁添加量＞黃原膠添加量＞木糖醇添加量。直接觀察得到的最優(yōu)組合為A'1B'1C'1D'1，極差分析法得到的最優(yōu)組合為A'1B'1C'1D'1。即紅樹(shù)莓飲料最佳配方為紅樹(shù)莓汁添加量25%，山藥浸提液添加量12%，木糖醇添加量8%，黃原膠添加量0.02%。

3 產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)

色澤：淺紅色，顏色均一，色澤誘人；氣味：風(fēng)味協(xié)調(diào)柔和，具有紅樹(shù)莓和山藥特有的香氣及風(fēng)味；口感：酸甜適中，口感細(xì)膩、味道佳，風(fēng)味協(xié)調(diào)一致；組織形態(tài)：整體均勻，無(wú)沉淀、雜質(zhì)，無(wú)分層現(xiàn)象。

可溶性固形物含量≥10%，總酸度（以檸檬酸計(jì)） 0.6%～1.0%。

該復(fù)合保健飲料的細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸菌群≤30 CFU/100 mL，致病菌不得檢出。

4 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了紅樹(shù)莓的最佳酶解條件，即果膠酶添加量0.35%，酶解溫度30 ℃，酶解pH值3.0，酶解時(shí)間120 min。在此基礎(chǔ)上，以紅樹(shù)莓汁、山藥浸提液及木糖醇為原料，黃原膠為穩(wěn)定劑，以色澤、氣味、組織形態(tài)、口感為感官品質(zhì)指標(biāo)，依次采用單因素試驗(yàn)及四因素三水平正交試驗(yàn)，確定了飲料的最佳配方，即紅樹(shù)莓汁添加量25%，山藥浸提液添加量12%，木糖醇添加量8%，黃原膠添加量0.02%。該紅樹(shù)莓山藥復(fù)合保健飲料營(yíng)養(yǎng)豐富、色澤鮮艷、口感極佳。如今，人們生活水平逐步提高，保健意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，更多消費(fèi)者關(guān)注飲料的養(yǎng)生及保健功能。隨著紅樹(shù)莓、山藥的保健功能及其機(jī)理研究的深入，具有保健功能的紅樹(shù)莓山藥復(fù)合飲料勢(shì)必受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞。