沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁工藝研究

景秋菊，東莎莎，王志偉，蘇云珊

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院，黑龍江哈爾濱 150069；2.中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014）

沙棘（Hippophae rhammoidesL.）是胡頹子科沙棘屬灌木或喬木植物[1]。沙棘果營養(yǎng)豐富，維生素C 含量是獼猴桃的3 倍，葡萄的200 倍[2-3]。根、莖、葉、花、果、籽均可入藥，性溫味酸澀，具有活血散淤、化痰寬胸、生津止渴、清熱止瀉等作用，對治療跌打損傷、肺膿瘍、咳嗽痰多、呼吸困難等具有功效[2-5]。

南瓜（Cucurbita moschataDuch.ex Poiret）是葫蘆科南瓜屬植物，又稱飯瓜、番南瓜、番瓜、倭瓜、北瓜[6]。一年生蔓生草本植物，有橘黃色和青色兩種，外形呈扁圓或不規(guī)則葫蘆形狀，果實可配菜、做餡、熬粥。南瓜營養(yǎng)豐富，富含淀粉、脂肪、葡萄糖、可溶性纖維及多種微量元素，食用南瓜具有防治高血壓、糖尿病、肝臟病變、哮喘、癌變、便秘、動脈粥樣硬化等病癥[7-9]。

目前分別以南瓜、沙棘為原料進(jìn)行復(fù)合果汁研發(fā)的產(chǎn)品在國內(nèi)市場較為常見，但同時以南瓜和沙棘為原料進(jìn)行復(fù)合果蔬汁研發(fā)的研究較少。沙棘籽中含有豐富的沙棘油，在破碎壓榨過程中被大量浸出，溶入果汁中，致使果汁易出現(xiàn)汁油分離狀態(tài)，影響感觀效果。南瓜果肉中含有豐富的淀粉及可溶性纖維，有些品種淀粉含量高達(dá)60%[10-13]。加工后的南瓜果汁易因酸度、溫度及時間的變化引起淀粉的老化、改性、聚凝等現(xiàn)象，進(jìn)而形成沉淀，影響果汁品質(zhì)。本研究以單因素試驗及響應(yīng)面法對沙棘-南瓜復(fù)合果汁的配方和生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，并嚴(yán)格控制穩(wěn)定劑等食品添加劑的添加，達(dá)到減少產(chǎn)品中外源物質(zhì)添加量、提高果汁的營養(yǎng)、安全及穩(wěn)定性的目的，為沙棘-南瓜復(fù)合果汁的生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙棘（大果沙棘），由新疆隆濠生物科技發(fā)展有限公司提供，秋季采摘后，經(jīng)清洗破碎后榨汁、分離得到沙棘原汁；南瓜（龍園紅冠），由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院西田瓜研究室提供；白砂糖，內(nèi)蒙古荷馬糖業(yè)股份有限公司；穩(wěn)定劑，主要包含羧甲基纖維素鈉、黃原膠、單硬脂肪酸甘油脂、蔗糖脂肪酸酯、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、氧化鉀、葡萄糖等，天津市斯米特科工貿(mào)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Discovery DV215CD 型分析天平，美國Ohaus corporation Pine Brook NJ；賽多利斯PB-10 型酸度劑，德國Sartorius；JM-LF120 膠體磨，上海集美食品機械設(shè)備有限公司；GY-1000-1S-GB 三次元高效能震動篩分過濾機，佛山市高明冠宇機械廠有限公司；GJJ 高壓均質(zhì)機，上海集美食品機械設(shè)備有限公司；化糖罐，上海集美食品機械設(shè)備有限公司；滅菌罐，上海集美食品機械設(shè)備有限公司；配料罐，自制。

1.3 試驗方法

1.3.1 沙棘南瓜復(fù)合果汁加工工藝

（1）南瓜原汁加工工藝流程

根據(jù)前期試驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)有果蔬汁加工工藝，確定南瓜原汁加工工藝流程：新鮮南瓜→清洗→去蒂→切塊→軟化→去皮→打漿→滅菌→南瓜原汁。

選擇新鮮的南瓜，經(jīng)清洗、去蒂后，切成4 cm3左右的塊狀，在100 ℃下軟化25 min，后去皮、打漿，得到的南瓜汁在85 ℃下滅菌30 min，得到南瓜原汁。南瓜汁易發(fā)酵產(chǎn)生質(zhì)變，所以原汁加工過程中要嚴(yán)格滅菌并密封保存，用于下一步試驗[14-15]。

（2）沙棘原汁加工工藝流程

沙棘為富油植物，果實及種籽中含有豐富的沙棘油，其果實處理與其它漿果有所不同。依據(jù)前期試驗確定了沙棘原汁加工工藝流程：沙棘速凍果→清洗→榨汁→過濾→離心→分離→滅菌→沙棘原汁[16-17]。

沙棘速凍果經(jīng)清洗、挑選后榨汁，過100 目篩，過濾后果汁以2 000 r/min 的速度離心，初步分離果油得到沙棘清汁，在80 ℃下滅菌20 min，得到沙棘原汁。為了更好地保證沙棘原汁品質(zhì)，滅菌后沙棘原汁以無菌袋罐裝。

（3）沙棘南瓜汁加工工藝流程

依據(jù)現(xiàn)有復(fù)合果蔬汁加工工藝，確定沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁加工工藝流程：原汁→調(diào)配（白砂糖、穩(wěn)定劑、防腐劑）→膠體磨→均質(zhì)→殺菌→罐裝→成品。

將沙棘汁放入化糖罐，南瓜汁以2 倍常溫水稀釋，攪拌均勻后過200 目膠體磨，倒入配料罐；白砂糖以3 倍水稀釋后加熱至80 ℃、攪拌至完全溶解后入配料罐；果汁定容后加入穩(wěn)定劑再次過膠體磨200 目下研磨，18 MPa、60℃下均質(zhì)，后入殺菌罐80℃殺菌20min，罐裝得到成品。

1.3.2 復(fù)合果汁配方單因素試驗

影響沙棘南瓜復(fù)合果汁口感及風(fēng)味的因素主要包括沙棘原汁用量、南瓜原汁用量、白砂糖用量及復(fù)合穩(wěn)定劑的用量，根據(jù)前期試驗，初步設(shè)計各因素的用量范圍。結(jié)合感官評定法，進(jìn)行單因素試驗，以確定響應(yīng)面試驗的各因素水平。其中沙棘汁用量設(shè)計為1%、3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%，南瓜原汁用量設(shè)計為6%、9%、12%、15%、18%、21%、24%、27%、30%，白砂糖用量設(shè)計為5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%；復(fù)合穩(wěn)定劑用量設(shè)計為0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.2%、0.22%。

1.3.3 響應(yīng)面分析

根據(jù)Box-Behnken 試驗設(shè)計一種響應(yīng)曲面，在本次Box-Behnken 設(shè)計中對沙棘原汁用量、南瓜原汁用量、白砂糖用量及復(fù)合穩(wěn)定劑用量這4 個因素進(jìn)行試驗。試驗設(shè)計見表1。

表1 響應(yīng)面因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface design

1.3.4 感官評定

邀請20 名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員進(jìn)行感官評定，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

響應(yīng)面試驗設(shè)計每組試驗重復(fù)3 次，之后用Design-Expert.8.05b 軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 果汁配方單因素實驗結(jié)果與分析

2.1.1 沙棘原汁添加量的確定

由圖1（見下頁）可知，當(dāng)沙棘原汁添加量在3%～13%時，其感官評分可達(dá)到80 分以上，復(fù)合果汁的口味和穩(wěn)定效果較好；當(dāng)沙棘原汁含量低于3%時，復(fù)合果汁的色澤偏淡，無沙棘果香，南瓜的熟瓜味較重；當(dāng)沙棘原汁添加量增加至14%以上時，其果汁中豐富的酸性成分（熊果酸、齊墩果酸、VC、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、草酸、琥珀酸等）對穩(wěn)定劑影響較大，導(dǎo)致復(fù)合果蔬汁穩(wěn)定性不好，當(dāng)天存在不明顯分層，7 d 后出現(xiàn)明顯分層。當(dāng)沙棘原汁添加量為9%，感官評分最高，為最適宜的添加量。

表2 沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Carriteria for sensory evaluation of seabuckthorn and pumpkin juice beverage

2.1.2 南瓜原汁添加量的確定

由圖2 可知，當(dāng)南瓜汁的添加量在13%～26%時，感官評分達(dá)80 分以上，復(fù)合果汁的口味和穩(wěn)定效果較好；當(dāng)南瓜汁含量低于13%時，果汁甜味較淡，稠度較低，口感相對寡淡，南瓜味不明顯，略有沙棘的果臭味；當(dāng)南瓜汁添加量增加至14%以上時，果汁的黏稠度逐漸增強，口感漸濃，接受度較好；當(dāng)南瓜汁的添加量超過26%時，果汁過于黏稠，南瓜的熟瓜味較明顯，果汁感官品質(zhì)明顯降低。因此，選擇南瓜原汁的添加量15%、20%、25%進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.1.3 白砂糖添加量的確定

由圖3 可知，當(dāng)白砂糖的添加量在6%以下時，果汁口感較為寡淡，以清爽為主，有沙棘及南瓜香氣，但入口后口感淡薄，無回味。當(dāng)白砂糖的添加量增加至7%以上時，復(fù)合果蔬汁的香氣及口感得到較大提高，果汁適口性較好；當(dāng)果蔬汁中白砂糖添加量增加至12%以上時，其酸甜度略顯失衡。當(dāng)白砂糖添加量為9%時，感官評分89分，為最高分。因此，選擇7%、9%、11%進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.1.4 復(fù)合穩(wěn)定劑添加量的確定

由圖4 可知，當(dāng)穩(wěn)定劑的添加量在0.1%以下時，雖然并不影響果汁口感，但因為穩(wěn)定劑的添加量較小，南瓜中的部分成分密度較大，且沙棘汁中的含油量比較高，導(dǎo)致果蔬汁的組織狀態(tài)不穩(wěn)定，果蔬汁分層明顯。當(dāng)果蔬汁中穩(wěn)定劑的添加量大于0.2%時，雖然果蔬汁的穩(wěn)定性較好，但果蔬汁的黏稠度較大，口感黏滯性較重，果蔬汁整體表現(xiàn)不佳。當(dāng)穩(wěn)定劑添加量為0.14%，感官評分最高，為91 分，因此，穩(wěn)定劑的添加量選擇0.1%、0.14%、0.18%進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化果汁配方試驗結(jié)果與分析

2.2.1 復(fù)合果蔬汁飲料配方回歸模型的顯著性檢驗與方差分析

根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果（表3），用Design-Expert8.0.6軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評分（Y）的二次多項回歸方程為：

Y=84.00-3.50A-3.75B-1.67C-2.25D+1.00AB+0.50AC-1.00AD-1.25BC-1.00BD+0.75CD+1.67A2+0.042B2-183C2-3.71D2。

表3 沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁飲料最佳配方響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Results of response test of seabuckthorn and pumpkin compound juice beverage

表4 響應(yīng)面二次模型的方差分析Table 4 Variance analysis of ANOVA for response surface quadratic model

由表4 可以得出，該模型顯著（P＜0.05），失擬項不顯著（P=0.077 6），說明該方程擬合度良好，能夠較好地反映沙棘汁添加量、南瓜汁添加量、白砂糖添加量、穩(wěn)定劑添加量與復(fù)合果汁的感官評價得分間的關(guān)系。

2.2.2 沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁配方響應(yīng)面分析與優(yōu)化

為了觀察某兩個因素之間的相互關(guān)系及其對復(fù)合果汁口感的影響，對回歸方程進(jìn)行降維分析，結(jié)果如圖5（見下頁）所示。由圖5（a）可知，沙棘汁添加量與南瓜汁添加量之間有交互作用，但相對較弱；當(dāng)沙棘汁添加量小于8%、南瓜汁添加量小于20%時，果汁口感較好，感官評分逐漸達(dá)到90 分及以上，而兩者也具有交互作用，當(dāng)沙棘汁和南瓜汁的添加量分別在9%和21%以上時，隨著兩個因素的改變，其感官評分呈曲面下降，考慮可能是沙棘和南瓜中的某一種果汁的添加量過高，一定程度上掩蓋了另一種果汁的香氣與滋味，或者一種果汁添加量不足以遮擋另一種果汁的特殊氣味所致。由圖5（b）則可以看出沙棘汁和白砂糖的添加量之間具有明顯的交互作用；當(dāng)沙棘汁在5%～6%、白砂糖在7%～9.8%時，二者的添加量可在此范圍內(nèi)調(diào)整，對感官評定的得分影響不大，考慮因為白砂糖是本試驗中的主要甜味劑，沙棘汁是本試驗中主要酸度劑的來源，所以兩者在感官評定中具有一定的平衡關(guān)系。由圖5（c）可知，沙棘汁添加量和穩(wěn)定劑的添加量具有明顯的交互關(guān)系，結(jié)合單因素試驗結(jié)果分析來看，雖然本試驗添加的復(fù)合穩(wěn)定劑是主要針對沙棘產(chǎn)品作用的，但由于沙棘汁中的果酸較高導(dǎo)致其對穩(wěn)定劑具有一定的破壞作用，當(dāng)沙棘汁的添加量達(dá)到一定程度時，會使穩(wěn)定劑失效。由圖5（d）可知白砂糖和南瓜汁的添加量具有一定的交互作用，當(dāng)南瓜汁的添加量在17%以下時，白砂糖的添加量可調(diào)節(jié)度較高，隨著南瓜汁添加量的增加，白砂糖的添加量可調(diào)節(jié)性降低，當(dāng)南瓜汁添加量高于20%時，白砂糖的添加量則無限接近于最低值，考慮此結(jié)果與南瓜中含糖量較高具有一定關(guān)系。由圖5（e）可知南瓜汁添加量和穩(wěn)定劑添加量之間具有很強的交互作用關(guān)系，結(jié)合單因素試驗來看，主要是南瓜汁中的淀粉含量對穩(wěn)定劑的添加起到制約作用。由圖5（f）來看，糖和穩(wěn)定劑之間的關(guān)系較為明顯，且具有較強的規(guī)律性。

根據(jù)Box-Benhnken 試驗設(shè)計和響應(yīng)面分析法得出當(dāng)沙棘汁添加量為5%、南瓜汁添加量為15%、白砂糖添加量為8.48%、復(fù)合穩(wěn)定劑添加量0.14%時，復(fù)合果汁的感官評定預(yù)測值為94.08 分。對此結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化試驗，三組重復(fù)試驗的得分均高于94 分，與預(yù)測值接近，驗證了模型的正確性。

3 結(jié)論

在沙棘南瓜復(fù)合果蔬汁配方試驗研究中，發(fā)現(xiàn)沙棘汁、南瓜汁、白砂糖及復(fù)合穩(wěn)定劑之間存在著較為復(fù)雜的交互關(guān)系，沙棘汁和南瓜汁的添加量直接影響果蔬汁的色澤及口感的醇爽口性和厚度，同時也影響果蔬汁中糖的添加量及復(fù)合穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性；而且沙棘汁和南瓜汁也要進(jìn)行精確的配比才能較好地發(fā)揮各自效用，達(dá)到相互為佐的目的。添加適量白砂糖可以提高果蔬汁口感的醇厚度，降低沙棘原汁及南瓜原汁的添加量，減少生產(chǎn)成本，同時增強產(chǎn)品適口性，但過度則會影響產(chǎn)品的爽口性。添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑，不但能夠增強果蔬汁穩(wěn)定性，還會增加產(chǎn)品的醇厚度，也就是說，添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑有助于降低南瓜汁的添加量；但是穩(wěn)定劑添加量過高的情況下會導(dǎo)致果蔬汁口感過于黏稠，降低了果蔬汁的爽口性；同時穩(wěn)定劑受沙棘果汁含量影響較大，只有在沙棘果汁含量低于14%時穩(wěn)定劑才能發(fā)揮效用。本研究通過Box-Benhnken 試驗設(shè)計和模型回歸分析，并驗證后得到沙棘南瓜果蔬汁配方：沙棘汁5%、南瓜汁15%、白砂糖8.48%、復(fù)合穩(wěn)定劑0.14%。采用此配方生產(chǎn)的果蔬汁質(zhì)地均勻細(xì)膩、組織狀態(tài)穩(wěn)定、色澤澄黃，飲用時能夠從清新的南瓜香氣中品出淡淡的沙棘果香，兩者相互為佐，從口感及營養(yǎng)價值上都得到了充分發(fā)揮，可應(yīng)用于中試生產(chǎn)。