紫背天葵茶飲料的研制

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(1.浙江工業(yè)大學海洋學院，食品工程與質量控制研究所,浙江杭州 310014; 2.浙江省農業(yè)科學院食品科學研究所,農業(yè)部果品產后處理重點實驗室,浙江省果蔬保鮮 與加工技術研究重點實驗室,中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點實驗室,浙江杭州 310021)

紫背天葵(Gynurabicolor)屬菊科(Compostitae)三七草屬多年生宿根草本植物,是一種藥食兼用特色蔬菜[1-2]。營養(yǎng)價值高,富含蛋白質、纖維素、多種維生素及微量元素等。另外,還含有花青素、多酚和黃酮類等功能性物質,具有極強的抗氧化能力,能夠有效清除自由基;還具有清熱、解毒、降血糖、活血止咳、消炎等功效[3-6]。茶葉中除了含有蛋白質、脂類、糖類、維生素和礦物質等營養(yǎng)成分外,還含有茶多酚、咖啡堿、茶多糖、茶氨酸、茶色素等功能成分,有降血壓、降血脂、減肥、殺菌等保健作用[7-10]。

隨著人們生活水平的提高,人們對兼具營養(yǎng)與功能的安全保健食品越來越重視。果蔬與茶的復配飲料,既含有豐富的營養(yǎng)物質,又具有功能性物質,深受人們喜愛。目前,以果蔬和茶為原料,已復配成許多果蔬復合茶飲料。如方丹[11]制作的芹菜復合綠茶飲料,富含77.8 mg/L總黃酮、729.6 mg/kg茶多酚,具有良好的保健功效,另外,飲料還保留了芹菜和綠茶原有的香氣。李東[12]等研制的五色蔬菜茶飲料中含有胡蘿卜、白蘿卜等五種蔬菜的營養(yǎng)成分,而且含有獨特的蔬菜清香和綠茶香氣。特色蔬菜以其特殊的營養(yǎng)價值,越來越受到人們的喜愛,紫背天葵就是其中一種。

本試驗以紫背天葵和茶葉為主要原料,對其加工工藝進行研究。分析紫背天葵汁與茶水的配比、白砂糖和檸檬酸的添加量,以及添加穩(wěn)定劑和均質對紫背天葵茶飲料制備的影響,確定其最佳的均質壓力和均質次數，并探究紫背天葵茶飲料的最佳配方,以期研制出口味獨特且具有保健功效的飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫背天葵 浙江省嵊州市浙江飛翼生態(tài)農業(yè)有限公司;綠茶 浙江省紹興市新昌縣大地茶葉有限公司;白砂糖、檸檬酸、卡拉膠、黃原膠、瓊脂、魔芋膠、羧甲基纖維素、海藻酸鈉 食品級，浙江多味化工有限公司;蘆丁標準品、沒食子酸標準品、抗壞血酸標準品 均購于國藥集團化學試劑有限公司。

Cintra404紫外-可見分光光度計 澳大利亞GBC公司;PAL-BX/ACID F5手持糖度-酸度一體機 日本ATAGO公司;MICRO 17R臺式冷凍離心機 美國Thermo公司;DK-8D電熱恒溫水槽 上海精宏實驗設備有限公司;KQ5200DE數控超聲波清洗器 昆山超聲儀器有限公司;MLS-3781L-PC高壓蒸汽滅菌器 松下健康醫(yī)療器械株式會社;TD2102電子天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司;細菌恒溫培養(yǎng)箱MIR-253 SANYO Electric Co.,Ltd.;AH100D高壓均質機 ATS Engineering Inc;T10 basic ULTRA-TURRAX?高速分散機 德國IKA;BT-90納米粒度儀 丹東百特儀器有限公司;MJ-WBL2521H攪拌機 廣東美的電器股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 紫背天葵茶飲料的工藝流程如下所示。

新鮮紫背天葵→清洗、挑選→熱燙(滅酶)→打漿過濾→紫背天葵汁

茶葉→浸提→過濾→茶水

1.2.2 操作要點 背天葵汁的制作:挑選莖葉完好、無蟲害的新鮮紫背天葵,在90 ℃下熱燙2 min,熱燙完畢后用冷水冷卻。將冷卻后的紫背天葵,切成2 cm細段,方便打漿;用1∶15 g/mL的料液比加水打漿,四層紗布進行過濾,備用。

茶水的制作:茶葉浸提、過濾:茶水比例1∶50 (v/v),浸提兩次,保留浸提液,浸提溫度為85 ℃,每次浸提時間為4 min,紗布過濾,備用。

紫背天葵汁與茶水的復配:將紫背天葵汁與茶水按一定比例復配,同時添加白砂糖、檸檬酸、復合穩(wěn)定劑與其混合。

添加穩(wěn)定劑:稱取不同量的穩(wěn)定劑,先用熱的茶水混合,再用高速分散機6000 r/min進行旋轉,最后超聲20 min使添加劑完全溶解。

均質:將添加白砂糖、檸檬酸、添加劑后的茶飲料在30 MPa均質壓力下均質兩次。

滅菌:巴氏滅菌,在85 ℃殺菌10～15 min。

1.2.3 復合茶飲料調配工藝研究

1.2.3.1 紫背天葵汁和茶水混合比例的選擇 以復合果蔬飲料感官評分為標準,對紫背天葵汁與茶水復配比例進行篩選,在白砂糖添加量為4%、檸檬酸添加量為0.05%時,以紫背天葵汁與茶水的復配比例3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3進行實驗。

1.2.3.2 白砂糖添加量的選擇 以復合飲料感官評分為標準,對白砂糖的添加量進行篩選,在紫背天葵汁與茶水比例為1∶1、檸檬酸添加量為0.05%時,以白砂糖添加比例2%、3%、4%、5%、6%進行實驗。

1.2.3.3 檸檬酸添加量的選擇 以復合飲料感官評分為標準,對檸檬酸的添加量進行篩選,在紫背天葵汁與茶水比例為1∶1時、白砂糖添加量為4%時,以檸檬酸添加比例0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%進行實驗。

1.2.3.4 調配工藝的正交設計 在單因素實驗的基礎上采用正交試驗優(yōu)化復合茶飲料最佳調配工藝,由于各因素的相互作用,根據感官評價對影響復合茶飲料色澤口感的茶飲料配比(A)、白砂糖添加量(B)、檸檬酸添加量(C)進行正交。見表1。

表1 正交設計因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 紫背天葵茶飲料的加工工藝研究

1.2.4.1 穩(wěn)定劑的選擇 分別將卡拉膠、黃原膠、瓊脂、魔芋膠、羧甲基纖維素、海藻酸鈉6種穩(wěn)定劑以0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%進行單因素實驗,研究各因素不同添加量對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響,然后進行正交實驗。

1.2.4.2 穩(wěn)定劑正交試驗 試驗以黃原膠、CMC、海藻酸鈉為復合穩(wěn)定劑對復合飲料的影響,進行正交試驗,因素水平表見表2。

表2 復合穩(wěn)定劑正交設計因素水平表Table 2 Factors and levelsTable of composite stabilizer orthogonal design

1.2.4.3 均質壓力的選擇 按紫背天葵汁和茶水的比例1∶1(v/v)、白砂糖5%、檸檬酸0.05%;穩(wěn)定劑黃原膠0.2%、海藻酸鈉0.07%、羧甲基纖維素0.08%的條件下調配紫背天葵茶飲料。讓其分別在壓力0、10、20、30、40、50 MPa的條件下進行均質,通過納米粒徑儀測定粒度大小,確定最優(yōu)的均質壓力。

1.2.4.4 均質次數的選擇 按上述條件調配好的紫背天葵茶飲料在壓力30 MPa的條件下,分別均質1～5次,通過納米粒徑儀測定粒度大小,確定最優(yōu)的均質次數。

1.2.5 感官評定 由10 名具有感官評定經驗的食品專業(yè)研究生組成評定小組。感官評定小組對紫背天葵茶飲料樣品進行三次品嘗,每個評定成員在評定前要用純凈水漱口，按感官評定標準對其從色澤、味氣、滋味三方面對其進行評定并打分,取平均值。采用打分制,滿分為100分。感官評定標準見表3。

表3 感官評定標準Table 3 Sensory evaluation criteria

1.2.6 穩(wěn)定性評價 參考高愿軍等[13]方法,取待測樣品2 mL于比色皿,在410 nm處測定其吸光度。稱取10 mL紫背天葵茶飲料,于4 000 r/min離心15 min,取離心后飲料2 mL,在410 nm處測定吸光度,計算出穩(wěn)定效率,公式如下所示。

1.2.7 粒徑大小測定 取待測的飲料2 mL于玻璃皿,放入納米粒徑儀中,測定粒徑大小。

1.2.8 貯藏期間的穩(wěn)定性評價 將制作好的紫背天葵茶飲料分別置于4、10、25、38 ℃貯藏80 d,每10 d取樣一次,檢測方法同1.2.6。

1.3 營養(yǎng)及微生物指標測定方法

1.3.1 可溶性固形物含量測定(TSS) 參考孟憲軍等[14]方法,利用手持糖度-酸度一體機,來測定飲料中的可溶性固形物含量。

1.3.2 總黃酮含量測定 采用分光光度法測定總黃酮含量,略有改動[15]。取紫背天葵茶飲料5.0 mL于25 mL的容量瓶中，然后加入5%亞硝酸鈉溶液1.0 mL,放置6 min;加10%硝酸鋁溶液1.0 mL,放置6 min;加氫氧化鈉溶液10.0 mL,加水定容至刻度線,放置15 min;500 nm的波長處測定吸光值,重復三次,根據標曲方程y=8.5313x+0.005,R2=0.9996,x為蘆丁濃度,y為吸光計算含量。

1.3.3 總酚含量測定 參考李巨秀等[16]方法,進行紫背天葵的總酚含量測定。取1 mL紫背天葵茶飲料加入25 mL的具塞試管,加入3 mL福林酚試劑后搖勻靜止5 min,分別加入6 mL 7.5%碳酸鈉,用蒸餾水定容至25 mL,室溫下,暗處靜置2 h,在760 nm處測定吸光度,根據標曲方程y=0.005x+0.0179,R2=0.9993,x為沒食子酸含量,y為吸光度計算含量。

1.3.4 VC含量測定 采用分光光度計法對凍樣紫背天葵進行維生素C(vitamin C,VC)的測定[17]。取0.5 mL紫背天葵茶飲料,依次加入1.5 mL 20 g·L-1TCA溶液、1 mL無水乙醇、0.5 mL 4%磷酸-乙醇溶液、1 mL 5 g·L-1鄰菲羅啉-乙醇溶液、0.5 mL 0.3 g·L-1三氯化鐵-乙醇溶液,在30 ℃條件下反應60 min,在534 nm波長處測定吸光度,根據標準曲線y=0.0098x+0.0276,R2=0.998,x為抗壞血酸含量,y為吸光度計算含量。

1.3.5 微生物的檢測 根據GB 4789.2-2010《食品微生物學檢驗菌落數測定》測定菌落總數[18];根據GB 4789.3-2010《食品微生物學檢驗大腸菌群計數》測定大腸菌群;根據GB 4789.4-2010《食品微生物學檢驗沙門氏菌》測定致病菌;根據GB 4789.15-2010《食品微生物學檢驗霉菌與酵母計數》進行計數。

1.4 數據處理

數據采用SPSS 18.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 紫背天葵茶飲料配方的確定

2.1.1 復合茶飲料的調配 對于復合茶飲料來說,不同的配比會影響復合茶飲料的色澤、口感、香味等。由表4可以看出,當紫背天葵汁與茶水的比例為1∶1時,復合飲料口味比較合適,綜合評分最高。比例大于1∶1時,紫背天葵的氣味過大,影響紫背天葵茶飲料的香氣;比例不足1∶1時,茶的香味過大,飲料味道略苦,影響復合飲料的整體口味,確定的紫背天葵汁與茶水的比例為1∶1。

表4 紫背天葵汁與茶水的配比對紫背天葵茶飲料的感官品質影響Table 4 Effect of Gynura bicolor and tea ratio on Gynura bicolor tea beverage

2.1.2 白砂糖添加量的確定 在紫背天葵汁與茶水的復配比為1∶1的基礎上,通過白砂糖來調節(jié)復合茶飲料的甜度,結果如表5。白砂糖的添加量對紫背天葵復合飲料的色澤、香味影響不大,主要影響復合飲料的口味。白砂糖的添加量在4%時,口味適中,綜合得分最高。當白砂糖的添加量小于等于3%時,口味變淡,飲料會有略微的苦味;白砂糖添加量大于等于5%時,會導致飲料甜味過大而影響復合茶飲料清新的口味,最終確定白砂糖的最佳添加量為4%。

表5 白砂糖添加量對紫背天葵茶飲料的影響Table 5 Effect of sugar addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.3 檸檬酸添加量的確定 檸檬酸的添加量主要影響復合飲料的口味。由表6可知,檸檬酸的添加量在0.05%時,口味適中,酸甜適宜,得分最高。當檸檬酸的添加量<0.03%時,口味很淡;檸檬酸添加量≥0.07%時,會導致飲料酸味過大而影響口味,最終確定檸檬酸的添加量為0.05%。

表6 檸檬酸添加量對紫背天葵茶飲料的影響Table 6 Effect of citric acid addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.4 紫背天葵茶飲料最佳調配工藝的確定 由表7正交實驗結果可知,各因素對紫背天葵茶飲料的口感與風味的影響順序為C>A>B,即檸檬酸的添加量>茶飲料配比>白砂糖的添加量,最佳組合為A2B3C2,對其進行感官評價,感官評分為87分。因此最終確定紫背天葵復合茶飲料的調配工藝即紫背天葵汁與茶水比例1∶1,糖的添加量5%,檸檬酸添加量0.05%。

表7 紫背天葵茶飲料調配工藝正交試驗Table 7 Orthogonal test of the deployment process on Gynura bicolor tea beverage

2.2 紫背天葵茶飲料加工工藝的研究

2.2.1 紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的單因素實驗 紫背天葵和茶葉中都含有大量的鞣酸,直接混合的復合飲料穩(wěn)定性不強,為了預防復合茶飲料沉淀,影響復合飲料品質,所以穩(wěn)定劑的選擇與用量是影響復合茶飲料的主要因素之一[19-20]。用黃原膠、羧甲基纖維素(CMC)、卡拉膠、魔芋膠、瓊脂、海藻酸鈉等6種穩(wěn)定劑進行單因素實驗。結果如圖1,卡拉膠、瓊脂、魔芋膠三種穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果差,添加后使穩(wěn)定效率低于添加前,而黃原膠、CMC、海藻酸鈉3種穩(wěn)定劑添加效果較好,都優(yōu)于未添加之前。根據單因素實驗的結果同時考慮飲料穩(wěn)定性和原料的經濟條件下選擇黃原膠含量為0.2%、CMC 0.05%、海藻酸鈉0.1%三種穩(wěn)定劑進行穩(wěn)定劑的正交復配試驗。

圖1 穩(wěn)定劑對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率的影響Fig.1 Effect of stabilizer on stabilization efficiency of Gynura bicolor tea beverage

2.2.2 紫背天葵茶飲料的復合穩(wěn)定劑正交試驗 試驗結果見表8,由試驗分析的極差可以看出各穩(wěn)定劑的影響效果A>C>B,即黃原膠>CMC>海藻酸鈉。最佳組合為A2B1C3,從飲料的穩(wěn)定效果以及原料的成本方面進行考慮,最后確定復合穩(wěn)定劑的配方為黃原膠0.2%、海藻酸鈉0.07%、CMC 0.08%。按其組合進行試驗,驗證實驗得到穩(wěn)定效率為99.95%。添加復合穩(wěn)定劑的紫背天葵茶飲料的穩(wěn)定效率都大于90%,都明顯大于單一的穩(wěn)定劑。前人也有相同的研究結果,朱春等[21]荸薺梨復合飲料的加工工藝及穩(wěn)定性的研究中復合穩(wěn)定劑配方為黃原膠0.15%、海藻酸鈉0.02%、卡拉膠0.02%。易美君等[22]紅樹莓薏米復合保健飲料的研制及穩(wěn)定性研究中復合穩(wěn)定劑配方為0.09%黃原膠和0.03%瓜爾豆膠,都說明復合穩(wěn)定劑的效果優(yōu)于單一穩(wěn)定劑。

2.2.3 均質壓力對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響 室溫下,分別在不同均質條件下對紫背天葵茶飲料均質1次,測定其粒徑大小。由圖2可知,紫背天葵茶飲料的粒徑大小隨著均質壓力的增大而減小。在0～30 MPa的均質壓力下,粒徑大小下降的比較明顯,在大于30 MPa的均質壓力下,粒徑大小下降的不明顯。這主要是因為隨著壓力的增大,飲料中大分子物質不斷細化,與穩(wěn)定劑的融合程度不斷加強,使產品的穩(wěn)定性持續(xù)提高。當均質壓力處于一個臨界值時,增加均質壓力,對其產品的粒徑大小影響不大。其均質的效果考慮粒徑大小和能耗等問題選擇30 MPa作為均質壓力,30 MPa均質壓力下的粒徑大小為4.60 μm。

圖2 均質壓力對紫背天葵茶飲料粒徑大小的影響Fig.2 Effect of homogeneous pressure on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.2.4 均質次數對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響 室溫下,在30 MPa的均質條件下對紫背天葵茶飲料進行1～5次均質,分別測定其粒徑大小。由圖3可知,在均質壓力30 MPa的條件下,隨著均質次數的增加粒徑大小減小，說明多次均質的效果好于單次均質的效果。均質兩次的茶飲料粒徑大小與均質一次的茶飲料粒徑大小存在顯著差異(p<0.05)。但從均質兩次之后,粒徑大小下降的不明顯,沒有顯著差異,故從能耗方面考慮,選取均質2次為最佳的均質次數。

圖3 均質次數對紫背天葵茶飲料粒徑大小的影響Fig.3 Effect of homogeneous times on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.3 儲藏期間紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的變化

如圖4可知,貯藏溫度對紫背天葵茶飲料的穩(wěn)定性有一定的影響,在4、10 ℃在貯藏期間內穩(wěn)定效率下降的不明顯,只有略微下降;貯藏40 d后,4、10 ℃的穩(wěn)定效率差異不大,貯藏效果好,底部沒有沉淀;貯藏80 d后,在4、10 ℃溫度下貯藏的紫背天葵茶飲料,未出現(xiàn)分層,貯藏效果好,底部略微有沉淀。在25 ℃下貯藏的紫背天葵茶飲料整體的穩(wěn)定性也較好,但相較4、10 ℃的儲藏溫度穩(wěn)定性略差。在貯藏前40 d,25 ℃下貯藏的紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率下降的幅度相對較小;在貯藏40 ～80 d的期間紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率下降的幅度相對較大,這說明飲料貯藏后期穩(wěn)定效率下降的速率逐漸增大,在貯藏80 d后,同樣也未出現(xiàn)分層,貯藏效果較好,底部略微有沉淀。貯藏溫度為38 ℃的時候,穩(wěn)定效率隨著貯藏天數的增加而降低,穩(wěn)定效率下降的速度越來越快,在貯藏到達第40 d時,穩(wěn)定效率有明顯的下降,相比較4、10和25 ℃來說,在38 ℃下紫背天葵茶飲料的貯藏效果較差。

圖4 不同儲藏溫度對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of different storage temperature on the stability of Gynura bicolor tea beverage

2.4 紫背天葵茶飲料主要指標評價

按上述工藝條件制備紫背天葵茶飲料,測定其主要理化指標(表9):TSS為5.20%±0.05%(以白砂糖計),總酚為(12.64±0.05) mg/mL,大于150 mg/kg的標準含量,總黃酮為(0.4700±0.0004) μg/mL,VC為(210.16±4.33) μg/mL。另外,測定了紫背天葵茶飲料微生物指標檢測結果見表10,菌落總數為10 CFU/mL,酵母菌為3 CFU/mL,霉菌、大腸菌群、致病菌均未檢出。符合GB7101-2015中規(guī)定的菌落總數<100 CFU/mL、酵母菌<20 CFU/mL、霉菌<20 CFU/mL、大腸菌群<3 MPN/100 mL、致病菌不能檢出的標準。飲料的各項微生物指標均在國標的安全檢出限內[23]。

表9 飲料理化指標Table 9 Nutritional index of beverage

表10 飲料微生物指標Table 10 Microorganism index of beverage

3 結論

紫背天葵茶飲料的配方為紫背天葵∶茶汁=1∶1、白砂糖添加量為5%、檸檬酸添加量0.05%;復合穩(wěn)定劑配比為0.2%黃原膠、0.07%海藻酸鈉、0.08%羧甲基纖維素;在30 MPa的壓力下均質2次。由此工藝得到的紫背天葵茶飲料,是一種黃綠色、質地均勻且具有紫背天葵和茶葉香氣的飲料。其中TSS為5.20%±0.05%(以白砂糖計),總酚為(12.64±0.05) mg/mL,總黃酮為(0.4700±0.0004) μg/mL,VC為(210.16±4.33) μg/mL,且微生物指標都符合國家規(guī)定。按其工藝條件生產的紫背天葵茶飲料是一款營養(yǎng)高、口味好、受歡迎的飲料。