富含β-胡蘿卜素雞尾酒奶茶的工藝優(yōu)化

劉聰熠，陳泳琪，張可慧，何嘉樑，劉穎鈞，馬路凱，劉袆帆

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510000）

β-胡蘿卜素是一種天然抗氧化劑，在抗癌、預(yù)防心血管疾病、白內(nèi)障及抗氧化上有顯著的功能[1]。膳食中豐富的β-胡蘿卜素會(huì)減少人們對(duì)太陽(yáng)的敏感度，有針對(duì)性地補(bǔ)充β-胡蘿卜素，會(huì)使日曬所引起的皮膚病有所改善[2]。成年人β-胡蘿卜素推薦攝入量為每天2.0 mg～3.0 mg，適量的β-胡蘿卜素?cái)z入可增強(qiáng)人體體質(zhì)。

β-胡蘿卜素為脂溶性維生素，性質(zhì)不穩(wěn)定，易氧化。在植物組織中，β-胡蘿卜素主要存在于細(xì)胞內(nèi)，且與纖維素酶、果膠酶等結(jié)合在一起，不易被釋放出來(lái)，增加了人體攝取的難度[3]。從原料到產(chǎn)品再到人體攝入、消化吸收，β-胡蘿卜素?fù)p失率大，一般的產(chǎn)品難以滿足成年人β-胡蘿卜素推薦攝入量每天2.0 mg～3.0 mg的需求。Donhowe等[4]概述了β-胡蘿卜素的消化和微囊化方法，以提高β-胡蘿卜素的穩(wěn)定性和生物利用率。

本研究采用微波震碎的物理場(chǎng)手段使枸杞中的β-胡蘿卜素充分游離于枸杞漿液中，再將富含游離態(tài)β-胡蘿卜素的枸杞漿液與脂肪含量較高的脂質(zhì)溶劑混合，提高β-胡蘿卜素在產(chǎn)品中的溶解量。同時(shí)，通過(guò)將富含游離態(tài)β-胡蘿卜素的枸杞漿液進(jìn)行包埋，制成微膠囊加入到產(chǎn)品中，提高產(chǎn)品中的β-胡蘿卜素含量，并防止β-胡蘿卜素氧化和分解。從而制作一系列富含β-胡蘿卜素的雞尾酒奶茶產(chǎn)品，在保證口感的同時(shí)，為消費(fèi)者提供一種有效攝取β-胡蘿卜素的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

藍(lán)莓：中國(guó)大興安嶺；鷹嘴桃、百香果：廣東河源市連平縣；柚子：廣東梅縣；干枸杞：寧夏；茶葉：韶關(guān)新豐縣；植脂末（T95）、果糖（F55）、伏特加、雪碧：市售。

無(wú)水Na2SO4（分析純）、石油醚（分析純）、氯化鉀（分析純）、羧甲基淀粉鈉（分析純）、辛烯基琥珀酸酯淀粉：天津大茂化學(xué)試劑廠；β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品：四川瑞芬思生物科技有限公司；麥芽糊精：上海麥克林生化科技有限公司。

X0-SM100超聲波微波組合反應(yīng)系統(tǒng)：南京先歐儀器制造有限公司；TU-1900紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；MYP11-2磁力攪拌器：上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；AE500S-H 70G數(shù)顯高速剪切乳化機(jī)：蘇州江東精密儀器有限公司；雷磁PHS-3C pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；RHB32折光計(jì)：廣州速為電子科技公司。

1.2 β-胡蘿卜素的測(cè)定

枸杞清洗后浸泡20 min，過(guò)濾，打漿。向漿液中加入果膠酶，利用微波對(duì)枸杞進(jìn)行細(xì)胞破壁處理[5]。壓榨過(guò)濾取汁。準(zhǔn)確稱取枸杞汁0.5 g于小燒杯中，加入5 g～10 g無(wú)水Na2SO4攪勻。轉(zhuǎn)移入研缽中，加入丙酮-石油醚混合液研磨提取，靜置。將上層清液轉(zhuǎn)入盛有100 mL5% Na2SO4溶液的分液漏斗中，再于研缽中加入丙酮-石油醚混合液（3∶7，體積比），研磨提取，提取液并入分液漏斗中。反復(fù)提取4次～5次，直至提取液無(wú)色為止。

將提取液振搖洗滌，棄去下層水溶液，反復(fù)用5% Na2SO4溶液洗滌，每次約20 mL，直至下層水溶液清亮為止。將石油醚提取液通過(guò)盛有無(wú)水Na2SO4的小漏斗濾入容量瓶中。用少量石油醚分?jǐn)?shù)次洗滌分液漏斗和無(wú)水Na2SO4層內(nèi)的色素。洗滌液一并倒入容量瓶中，定容[6]。以石油醚為參比溶液，測(cè)樣品吸光度值，計(jì)算胡蘿卜素含量[7]。

式中：X為樣品中β-胡蘿卜素的含量，mg/kg；C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得或線性回歸分析得到的胡蘿卜素含量，μg；M為樣品質(zhì)量，g。

1.3 微波對(duì)β-胡蘿卜素的影響

加入檸檬酸調(diào)整pH值于4.0～5.5區(qū)間范圍內(nèi)。加入纖維素酶與果膠酶，后將漿液置于55℃的恒溫水浴鍋中進(jìn)行加熱1 h。用分光光度計(jì)測(cè)定待測(cè)品中β-胡蘿卜素的含量。取2 g混合漿液進(jìn)行微波萃取，測(cè)量濾液吸光值[8]。

1.3.1 微波輔助提取β-胡蘿卜素的單因素試驗(yàn)

1.3.1.1 微波處理時(shí)間對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響

準(zhǔn)確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設(shè)置微波輸出功率為400 W，微波處理次數(shù)為4次，微波處理時(shí)間分別為 20、30、40、50、60、70 s，重復(fù)3次，測(cè)量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標(biāo)，判定效果最佳的微波處理時(shí)間。

1.3.1.2 微波處理次數(shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響

準(zhǔn)確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設(shè)置微波輸出功率為400 W，微波處理時(shí)間為50 s，微波處理次數(shù)分別為 1、2、3、4、5、6 次，重復(fù) 3 次，測(cè)量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標(biāo)，判定效果最佳的微波處理次數(shù)。

1.3.1.3 微波輸出功率對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響

準(zhǔn)確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設(shè)置微波處理時(shí)間為50 s，微波處理次數(shù)為4次，微波輸出功率分別為 300、350、400、450、500、550 W，重復(fù)3次，測(cè)量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標(biāo)，判定效果最佳的微波輸出功率。

1.3.2 微波輔助提取β-胡蘿卜素的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上取微波功率（A）、微波處理時(shí)間（B）、微波處理次數(shù)（C）3個(gè)因素，再取這3個(gè)試驗(yàn)因素中峰值附近的3個(gè)水平進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)，以β-胡蘿卜素含量為指標(biāo)，得出最佳的微波參數(shù)組合。正交方案設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平Table 1 Orthogonal experimental factors and levels

1.4 納米包埋技術(shù)

將改性的天然高分子材料羧甲基淀粉鈉、辛烯基琥珀酸酯淀粉與麥芽糊精復(fù)配作為壁材，以羧甲基淀粉鈉∶辛烯基琥珀酸酯淀粉∶麥芽糊精為10∶20∶5（質(zhì)量比）加入到60℃～80℃的水中，攪拌，使之溶解。加入抗結(jié)劑、防腐劑，使之混合均勻，50℃～70℃保溫靜置備用。將富含β-胡蘿卜素的枸杞漿液加入到植物油中，加入抗氧化劑，在氮?dú)饣驓鍤獾沫h(huán)境中，160℃～190℃的條件下油浴3 min～10 min，加入6%硬脂酰乳酸鈉（sodium stearyl lactate，SSL）、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯（diacetyl tartaric acid ester of monoglycerides，DATEM）、單甘酯復(fù)配作為乳化劑，制得油相。將水相用乳化劑高速剪切乳化，邊乳化邊緩慢滴加油相，滴加速度為2 mL/min～10 mL/min，轉(zhuǎn)速10 000 r/min～16 000 r/min和5 min～10 min，后再進(jìn)行19 000 r/min～28 000 r/min和5 min～8 min。將乳化液進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)壓力為30 MPa～50MPa，制得微乳液。將微乳液進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥工藝參數(shù)為：進(jìn)風(fēng)溫度190℃，出風(fēng)溫度80℃～90℃，噴霧壓力0.2 MPa，進(jìn)料速度 5 mL/min，制得β-胡蘿卜素微膠囊[9-10]。

1.5 枸杞雞尾酒奶茶加工工藝

取藍(lán)莓/鷹嘴桃/百香果和柚子各40 g、枸杞20 g，水果清洗、碾碎；枸杞清洗，在50℃的水中浸泡20 min，放入榨汁機(jī)中打漿。將制得的β-胡蘿卜素微膠囊，與打漿處理過(guò)的水果漿液混合均勻，加入白砂糖將糖度調(diào)到25%。取茶葉2.5 g，清洗后用冷凍到2℃的冰水100 mL泡制2h，濾去茶渣。取40%vol伏特加30 mL、純凈水 20 mL、雪碧 50 mL、奶精 20 g、果糖 10 g，與水果枸杞混合漿液和茶水混合均勻。

1.6 理化性質(zhì)的測(cè)定

預(yù)先制作藍(lán)莓枸杞雞尾酒奶茶、鷹嘴桃枸杞雞尾酒奶茶和百香果柚子枸杞雞尾酒奶茶（作為樣品組）、雞尾酒奶茶（作為空白組）、添加β-胡蘿卜素雞尾酒奶茶（作為對(duì)照組），對(duì)各組樣品進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定。

用硫酸苯酚法測(cè)定糖度[11]；用pH計(jì)測(cè)定pH值[12]；用折光計(jì)測(cè)定可溶性固形物含量[13]；用酒精度計(jì)測(cè)定酒精度[14]。

理化標(biāo)準(zhǔn)：參照國(guó)標(biāo)GB 7101—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲料》和GB 2757—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)蒸餾酒及其配制酒》。

1.7 數(shù)據(jù)分析

利用origin軟件對(duì)單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，excel2010軟件對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，以及對(duì)理化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為C=－0.1095+11.7815A（其中C為濃度，mg/kg；A 為吸光值；R=0.98），可以得出，雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素的含量與吸光度值呈正相關(guān)的關(guān)系，因此吸光度值的大小可以用來(lái)反映雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素含量的高低。

2.2 微波處理單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 微波處理時(shí)間

不同微波處理時(shí)間對(duì)β-胡蘿卜素的影響見(jiàn)圖1。

圖1 微波處理時(shí)間對(duì)β-胡蘿卜素的影響Fig.1 Effect of microwave treatment time on β-carotene

由圖1可知，在微波處理時(shí)間20 s～50 s中，吸光度不斷增大，在微波處理時(shí)間50 s時(shí)達(dá)到最大值，說(shuō)明在50 s時(shí)β-胡蘿卜素含量最高，可能的原因是50 s后微波破壁程度基本達(dá)到最高，β-胡蘿卜素充分游離于枸杞漿液中，隨著處理時(shí)間的增加，β-胡蘿卜素與空氣和光線接觸的時(shí)間越長(zhǎng)，β-胡蘿卜素緩慢氧化分解，吸光度開(kāi)始緩慢下降[15]，因此本研究最佳微波處理時(shí)間為50 s。

2.2.2 微波處理次數(shù)

不同微波處理次數(shù)對(duì)β-胡蘿卜素的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨微波處理次數(shù)的增加，枸杞細(xì)胞內(nèi)溫度上升細(xì)胞膜（壁）破裂，β-胡蘿卜素溶出，使吸光度不斷增大，在處理次數(shù)為4次時(shí)吸光度達(dá)到最大，之后隨著處理次數(shù)的增加，吸光度隨著處理次數(shù)的增加而減少，可能的原因是微波處理次數(shù)過(guò)多導(dǎo)致溫度過(guò)高，使β-胡蘿卜素分解[8]，因此本研究最佳微波處理次數(shù)為4次。

圖2 微波處理次數(shù)對(duì)β-胡蘿卜素的影響Fig.2 The effect of microwave treatment times on β-carotene

2.2.3 微波輸出功率

不同微波輸出功率對(duì)β-胡蘿卜素的影響見(jiàn)圖3。

圖3 微波輸出功率對(duì)β-胡蘿卜素的影響Fig.3 The effect of microwave output power on β-carotene

從圖3可知，微波輸出功率在低于400 W時(shí)，吸光度是隨著輸出功率的增加而增大的，當(dāng)輸出功率為400 W時(shí)吸光度最大，之后，吸光度隨微波輸出功率的增大而有所波動(dòng)，可能的原因是微波輸出功率增大從而增強(qiáng)了分子熱效應(yīng)，使β-胡蘿卜素分解[16]。由此可知400 W為最佳微波輸出功率。

綜合上述各微波輔助提取雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素的單因素試驗(yàn)表明：微波處理時(shí)間50 s、微波輸出功率400 W、微波處理4次，所得β-胡蘿卜素含量最高。在該條件下得β-胡蘿卜素含量（以吸光度計(jì)）為0.569，與對(duì)照值0.118相比，提高β-胡蘿卜素含量至13.19 mg/kg。

2.3 微波處理正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 微波正交試驗(yàn)分析結(jié)果Table 2 Analysis results of microwave orthogonal experiment

表3 微波正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 3 Results of variance analysis of microwave orthogonal test

由表2中β-胡蘿卜素含量的R值可以看出，影響β-胡蘿卜素含量大小的因素排序?yàn)椋篈>C>B>D。A的影響最大。經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得出每個(gè)因素各水平之和K1、K2、K3，綜合各因素K值和直觀比較，得出理論上β-胡蘿卜素含量最大的工藝條件為A1B2C3，即微波功率350 W、微波處理時(shí)間50 s、微波處理5次。進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得β-胡蘿卜素為18.23 mg/kg，與最優(yōu)參數(shù)組合測(cè)得結(jié)果相近，可知該參數(shù)組合為最優(yōu)。

由表3顯著性分析中的F值和P值可得出，微波功率對(duì)β-胡蘿卜素的提取有顯著影響，微波處理時(shí)間和處理次數(shù)的F值較小，故兩者對(duì)提取不具有顯著影響。由表2和表3可知，正交試驗(yàn)的極差分析和顯著性分析結(jié)果相對(duì)一致，都是微波功率為主要影響，微波處理時(shí)間和處理次數(shù)為次要影響。故試驗(yàn)結(jié)果表明：組合A1B2C3是最優(yōu)組合，即微波功率350 W、微波處理時(shí)間50 s、微波處理5次。由此參數(shù)組合測(cè)得的β-胡蘿卜素為17.95 mg/kg。

2.4 枸杞雞尾酒奶茶的理化性質(zhì)評(píng)價(jià)

枸杞雞尾酒奶茶的理化指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 4 Test results of physical and chemical indexes

試驗(yàn)對(duì)枸杞雞尾酒奶茶的糖度、可溶性固形物、pH值、酒精度、甲醇含量和微生物菌落數(shù)等依次進(jìn)行了測(cè)定，各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)GB7101—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲料》和GB2757—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)蒸餾酒及其配制酒》的要求。并且通過(guò)感官綜合分析，本產(chǎn)品質(zhì)地均勻，細(xì)膩?lái)樆?，聞起?lái)有奶茶的香氣和酒味，并伴隨少量的枸杞和水果果香，入口香醇，味道和諧，回味持久，在感官方面能被大眾所接受并且喜愛(ài)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究選取了β-胡蘿卜素濃度為3.63 mg/100 g的寧夏枸杞作為試驗(yàn)材料，通過(guò)微波震碎的物理場(chǎng)手段對(duì)枸杞中的β-胡蘿卜素進(jìn)行高效富集，微波功率、微波處理時(shí)間和微波處理次數(shù)對(duì)枸杞中游離β-胡蘿卜素含量的影響依次做了單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)。得到的最佳參數(shù)組合為：微波功率350 W、微波處理時(shí)間50 s、微波處理5次，然后利用納米包埋技術(shù)制成β-胡蘿卜素微膠囊并添加在雞尾酒奶茶，由此測(cè)得雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素為17.95 mg/kg。通過(guò)乳化和噴霧干燥將枸杞中的β-胡蘿卜素微膠囊化，改善β-胡蘿卜素保存難、易分解、在人體中轉(zhuǎn)化率低的問(wèn)題，使最終試驗(yàn)研制出的藍(lán)莓枸杞雞尾酒奶茶、百香果柚子枸杞雞尾酒奶茶和鷹嘴桃枸杞雞尾酒奶茶足以提供人體每天所需攝入的β-胡蘿卜素，從而在飲品市場(chǎng)中具有其獨(dú)特的功效和一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與消費(fèi)優(yōu)勢(shì)。