◎張 靜,沈 瑤,茍美玲
(1.成都師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,四川 成都 611130;2.特色園藝生物資源開(kāi)發(fā)與利用四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 611130)
紫薯(Ipomoea batatasL.),又稱(chēng)黑薯,薯肉呈紫色。它含蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、氨基酸、維生素及多種礦物質(zhì)成分,且含量也比普通甘薯高[1],還富含硒元素和花青素,花青素具有較高的抗氧化作用[2]。紫薯還有特殊保健功能,具有降低癌細(xì)胞增殖能力與抑制腫瘤形成的功效[3]。紅棗,是鼠李科棗屬植物棗樹(shù)的果實(shí)[4],富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、B 族維生素、鈣、磷、鐵和環(huán)磷酸腺苷等營(yíng)養(yǎng)成分,有增強(qiáng)肌力、消除疲勞、擴(kuò)張血管、改善心肌營(yíng)養(yǎng)[5]等功能。目前,對(duì)于紫薯產(chǎn)品抗氧化性研究主要集中在飲料、酒與酸奶中,紫薯乳飲料抗氧化性分析目前還未見(jiàn)報(bào)道。本文以紫薯、紅棗為原料,以牛奶、白砂糖為輔料,對(duì)紫薯紅棗飲料生產(chǎn)配方及其抗氧化性進(jìn)行研究。
原料選取新鮮紫薯、紅棗、牛奶與白砂糖。檸檬酸、α-淀粉酶、糖化酶為食品級(jí)(浙江一諾生物科技有限公司);DPPH(沃瑞達(dá)斯實(shí)驗(yàn)試劑耗材)、硫酸鐵(成都市科隆化學(xué)品有限公司)、水楊酸(成都市科隆化學(xué)品有限公司)、過(guò)氧化氫(浙江一諾生物科技有限公司)、過(guò)硫酸鉀(福晨化學(xué)試劑有限公司)、ABTS 自由基(合肥巴斯夫生物科技有限公司)、三羥甲基氨基甲烷(浙江一諾生物科技有限公司)、磷酸(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)和鄰苯三酚(浙江一諾生物科技有限公司),均為分析純。
JA303P 分析天平(常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司)、UV754 紫外分光光度計(jì)(上海菁華科技儀器有限公司)、MJ-WBL2501B榨汁機(jī)(美的集團(tuán)有限公司)、HH-W420 水浴鍋(江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠)。
1.3.1 工藝流程
紫薯紅棗乳飲料制作流程:紫薯汁、紅棗汁與鮮牛奶混合→調(diào)配→均質(zhì)→密封→殺菌→冷卻→成品。
1.3.2 具體操作
新鮮紫薯去皮切塊,蒸煮后以1∶4 加水打漿,加入適量α-淀粉酶與糖化酶于紫薯漿中置于水浴鍋中酶解,過(guò)濾冷卻后得到紫薯汁。無(wú)霉變紅棗去核,以1∶5 加水煮沸,沖洗蒸煮后以1∶10 加水制成紅棗汁。加入紫薯汁、紅棗汁、牛奶、0.1%的CMC 穩(wěn)定劑調(diào)配,均質(zhì)滅菌后冷卻得到成品。
1.3.3 單因素試驗(yàn)
選取紫薯汁添加量(45%、50%、55%、60%和65%)、紅棗汁添加量(45%、50%、55%、60%和65%)、白砂糖添加量(0%、1%、2%、3%和4%)與檸檬酸添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%)4 個(gè)因素,以感官指標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo),分別進(jìn)行5 組單因素試驗(yàn)。
1.3.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
以感官評(píng)分為響應(yīng)值,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn),因素水平見(jiàn)表1。
表1 Box-Behnken 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表
1.3.5 質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定
(1)感官指標(biāo)的測(cè)定。由12 人組成評(píng)價(jià)小組,按照表2 進(jìn)行感官評(píng)分。
表2 紫薯紅棗乳飲料感官評(píng)分表
(2)理化指標(biāo)與微生物指標(biāo)。蛋白質(zhì)測(cè)定采用GB/T 5009.5—2016 中第一法凱氏定氮法,菌落總數(shù)測(cè)定采用GB 4789.2—2016,大腸菌群測(cè)定采用GB 4789.3—2016,霉菌測(cè)定采用GB 4789.15—2016。
試驗(yàn)單因素結(jié)果如表3所示,隨著紫薯汁、紅棗汁、白砂糖、檸檬酸添加量的增加,飲料的感官評(píng)分均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。紫薯汁添加量在試驗(yàn)組3 時(shí)添加量為55%,感官評(píng)分最高;紅棗汁添加量在試驗(yàn)組4 時(shí)感官評(píng)分最高,此時(shí)添加量為60%;白砂糖添加量與檸檬酸添加量均在試驗(yàn)組2 時(shí)感官評(píng)分最高,此時(shí)其添加量分別為1%與0.2%。
表3 單因素試驗(yàn)結(jié)果感官評(píng)分表
2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)水平及結(jié)果
采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平及結(jié)果見(jiàn)表4,采用Design Exper 對(duì)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,以感官評(píng)分為響應(yīng)值,通過(guò)軟件分析得到飲料感官評(píng)分與自變量的回歸模型方程為:Y=84.01+0.205 0A+0.119 2B+0.095 0C-1.87D+0.257 5AB-0.027 5AC+0.315 0AD-0.917 5BC-0.607 5BD-1.08CD-1.65A2-2.43B2-6.10C2-4.70D2。
表4 Box-Behnken 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平及結(jié)果表
2.2.2 響應(yīng)面方差分析結(jié)果
響應(yīng)面方差分析結(jié)果如表5所示。模型F=88.73,P<0.000 1,表明該模型極顯著。失擬項(xiàng)P=0.369 >0.05(α=0.05)不顯著,說(shuō)明該模型的擬合度較好。決定系數(shù)R2=0.988 9,說(shuō)明預(yù)測(cè)值與實(shí)際值有很好的相關(guān)性,建模成功,可以用此模型分析和預(yù)測(cè)紫薯紅棗乳飲料的最優(yōu)配方。D 及BC、CD 的交互作用及二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2對(duì)飲料感官評(píng)分影響極顯著(P<0.01);BD 的交互作用對(duì)飲料的感官評(píng)分影響顯著(P<0.05);A、B、C 及BD 的交互作用對(duì)飲料的感官評(píng)分影響不顯著。由四個(gè)因素的F值可以推出影響紫薯紅棗乳飲料感官評(píng)分的大小:D >A >B >C。
表5 響應(yīng)面方差分析表
2.2.3 響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)
根據(jù)響應(yīng)面分析得到飲料的最佳配方:紫薯汁、紅棗汁、白砂糖與檸檬酸添加量分別為55.234%、20.241%、1.022% 與0.180%,此條件下感官評(píng)分84.204。結(jié)合實(shí)際操作,將最佳配方調(diào)整為紫薯汁、紅棗汁、白砂糖與檸檬酸添加量分別為55%、20%、1%與0.18%,此條件下進(jìn)行3 次平行試驗(yàn),得到感官評(píng)分83.68,與預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差為0.62%<5%,該試驗(yàn)合理。
為了解飲料的抗氧化活性,測(cè)定了飲料對(duì)DPPH自由基、羥自由基(?OH)、ABTS+自由基、超氧陰離子自由基O-2·清除率的試驗(yàn),結(jié)果如表6,可以看出按照上述的最優(yōu)添加配方生產(chǎn)的紫薯紅棗乳飲料具有一定的抗氧化活性。
表6 抗氧化能力結(jié)果表
蛋白質(zhì)含量為1.52%,菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌均未檢出,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)得到紫薯紅棗乳飲料最優(yōu)配方:紫薯汁55%,紅棗汁20%,白砂糖1%,檸檬酸0.18%。該配方下飲料呈淡紫色,甜度適口,香氣宜人。飲料對(duì)DPPH 自由基清除率為27.2%;對(duì)羥自由基清除率為53.84%;對(duì)ABTS+自由基清除率81.4%,對(duì)超氧陰離子自由基O-2·為96.3%,該飲料具有一定的抗氧化活性。飲料理化指標(biāo)與微生物指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。