甘蔗龍眼桂花梨百香果復(fù)合發(fā)酵飲品配方優(yōu)化

陳永，方小丹，盧珍蘭，王強(qiáng)*

（1.廣西民族師范學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 崇左 532200；2.廣西民族師范學(xué)院甘蔗產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 崇左 532200）

甘蔗、龍眼、桂花梨和百香果皆為廣西崇左市的特色水果，在崇左當(dāng)?shù)胤N植面大，產(chǎn)量豐富，現(xiàn)已形成頗具規(guī)模的民族性水果產(chǎn)業(yè)。崇左被譽(yù)為“中國(guó)糖都”，屬甘蔗種植的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，甘蔗種植業(yè)現(xiàn)已發(fā)展為崇左市的特色產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)[1-3]；崇左市大新縣作為全國(guó)六大龍眼基地縣之一，有著“中國(guó)龍眼之鄉(xiāng)”的美稱，所產(chǎn)龍眼品質(zhì)優(yōu)良、肉質(zhì)肥厚、白嫩剔透、鮮嫩爽口、口感清新，深受消費(fèi)者喜愛[4-8]。桂花梨和百香果均為崇左市的特色暢銷水果[9]，當(dāng)前崇左本地果品生產(chǎn)銷售模式更多還停留在“采摘-零售”的層次，果品深加工產(chǎn)業(yè)單薄，因此加大果品深加工技術(shù)的研究對(duì)于推進(jìn)本地果品產(chǎn)業(yè)升級(jí)，推動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶增收具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，復(fù)合水果發(fā)酵飲品以其營(yíng)養(yǎng)健康、風(fēng)味獨(dú)特的產(chǎn)品理念在國(guó)內(nèi)不斷發(fā)展的飲品市場(chǎng)中占有一席之地[10-12]。目前復(fù)合水果發(fā)酵飲品市場(chǎng)已形成了多種類、多樣化的格局，主要有復(fù)合發(fā)酵型果蔬汁飲品、復(fù)合發(fā)酵型含乳飲品、復(fù)合發(fā)酵谷物飲品等[10]。陳永等[13]以甘蔗、龍眼、火龍果、獼猴桃的清汁為主原料，運(yùn)用正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判優(yōu)化復(fù)合發(fā)酵飲品工藝配比，試驗(yàn)表明在發(fā)酵溫度32℃、發(fā)酵時(shí)間7 d條件下，最佳復(fù)配組合：甘蔗、龍眼、火龍果、獼猴桃清汁的添加量分別為25、50、20、12 mL；韋璐等[14]選取香蕉、芒果、六堡茶湯為原料，以佰生優(yōu)益生菌果蔬酵素中的發(fā)酵菌作為菌種，制得酸甜適中，具有香蕉芒果固有濃郁香味的發(fā)酵型香蕉復(fù)合果汁；伊靜等[15]以黃漿水和山楂為原料，結(jié)合感官評(píng)價(jià)和單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化復(fù)合飲料配方，經(jīng)過預(yù)處理、調(diào)制、均質(zhì)和乳酸發(fā)酵等工藝，制得酸甜適口，具有地瓜和山楂典型香味的復(fù)合發(fā)酵功能飲料。

感官雷達(dá)剖面分析法是一種結(jié)合圖形分析與定量分析的綜合評(píng)判方法，具有在二維平面上直觀、簡(jiǎn)潔、精確、形象地展示多指標(biāo)變化規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，多用于指標(biāo)的綜合處理和統(tǒng)計(jì)分析[16-17]。在食品感官評(píng)價(jià)方面，目前關(guān)于感官雷達(dá)剖面分析法應(yīng)用于產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的研究較少。

本文以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁為主要原料，采用正交試驗(yàn)法結(jié)合感官雷達(dá)剖面分析優(yōu)化工藝配方，研制出一款兼具功能性和獨(dú)特風(fēng)味與口感，擁有地域優(yōu)勢(shì)的甘蔗龍眼桂花梨百香果復(fù)合發(fā)酵飲品，旨在為崇左本地主要水果的深加工提供理論參考與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘蔗、龍眼、桂花梨、百香果：市售。

植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳酸鏈球菌復(fù)合發(fā)酵菌種：廣西民族師范學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與功能食品開發(fā)實(shí)驗(yàn)室提供。

還原膠、羧甲基纖維鈉（sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na）：河北鴻韜生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

QH-1J水果去核機(jī)：新沂市精工機(jī)械設(shè)備廠；SXZ-80榨汁機(jī)：佛山市樂狗電子商務(wù)有限公司；Scientz-150高壓均質(zhì)機(jī)：寧波新芝生物科技有限公司；SX-500高壓滅菌器：日本TOMY公司；303A-4恒溫培養(yǎng)箱：浙江賽德儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁制備

1.3.1.1 甘蔗清汁制備

選擇新鮮、粗細(xì)適中、節(jié)頭少而均勻、無蟲害、無發(fā)紅且無酸敗發(fā)酵現(xiàn)象的甘蔗，將兩端一同切去，洗凈中間部分，削蔗皮，然后將甘蔗砍斷，去掉甘蔗節(jié)，切成小塊，通過螺旋壓榨機(jī)，再經(jīng)過120目濾布過濾，獲得甘蔗清汁。

1.3.1.2 龍眼清汁制備

選擇顆粒飽滿、成熟、無機(jī)械損傷、無病蟲害的新鮮龍眼，龍眼洗凈后人工剝皮去核，熱燙1.5 min，立即冷卻至25℃左右，置于榨汁機(jī)中打漿，并在50℃的條件下加入0.02%的果膠酶處理40 min，用120目濾布過濾，獲得龍眼清汁。

1.3.1.3 桂花梨清汁制備

挑選新鮮、無損傷、無病蟲害的桂花梨，清洗干凈，剝皮去核，切成小塊，置于榨汁機(jī)中進(jìn)行打漿后用120目濾布過濾，獲得桂花梨清汁。

1.3.1.4 百香果清汁制備

挑取形體完整、無病蟲害、新鮮完整的百香果，去外表皮，去籽，置于榨汁機(jī)中進(jìn)行打漿后用120目濾布過濾，獲得百香果清汁。

1.3.2 技術(shù)路線

1.3.3 操作要點(diǎn)

調(diào)配：將制備的甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁定量復(fù)配，并添加0.06%還原膠，0.08%CMC-Na。

均質(zhì)：將調(diào)配果汁預(yù)熱至65℃～75℃，20 MPa/5 min高壓均質(zhì)2次。

脫氣：0.05 MPa真空脫氣12 min。

滅菌：脫氣后以135℃/4 s超高溫瞬時(shí)滅菌。

接種、發(fā)酵：冷卻至42℃左右，接種活化后的乳酸鏈球菌和植物乳桿菌，于（30±1）℃發(fā)酵7 d。

無菌灌裝、冷藏：無菌灌裝、封蓋，于4℃冷藏6 h，使產(chǎn)品口感更加柔順。

1.3.4 感官描述詞匯及定義

通過小組內(nèi)品評(píng)、討論以及查閱文獻(xiàn)[18-20]，確定甘蔗龍眼桂花梨百香果低度復(fù)合發(fā)酵飲品感官描述詞匯及定義見表1。

表1 復(fù)合發(fā)酵飲品感官描述及定義Table 1 Sensory description and definition of complex fermented beverage

1.3.5 感官評(píng)分尺度

低度復(fù)合發(fā)酵飲品的各感官尺度設(shè)置為9個(gè)檔次，從左往右表示感官特性強(qiáng)度依次增強(qiáng)，5為中等強(qiáng)度指標(biāo)，復(fù)合發(fā)酵飲品感官評(píng)分尺度見表2。

表2 復(fù)合發(fā)酵飲品感官評(píng)分尺度Table 2 Sensory score scale table of complex fermented beverage

1.3.6 單因素試驗(yàn)

1.3.6.1 甘蔗清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

固定發(fā)酵溫度（30±1）℃，發(fā)酵時(shí)間7 d，在添加龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以甘蔗清汁添加量為變量因素，設(shè)計(jì)甘蔗清汁添加量分別為5、10、15、20、25 mL，考察甘蔗清汁添加量對(duì)復(fù)合飲品感官評(píng)價(jià)的影響。

1.3.6.2 龍眼清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

固定發(fā)酵溫度（30±1）℃，發(fā)酵時(shí)間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以龍眼清汁添加量為變量因素，設(shè)計(jì)龍眼清汁添加量分別為10、20、30、40、50 mL，考察龍眼清汁添加量對(duì)復(fù)合飲品感官評(píng)價(jià)的影響。

1.3.6.3 桂花梨清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

固定發(fā)酵溫度（30±1）℃，發(fā)酵時(shí)間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龍眼清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以桂花梨清汁添加量為變量因素，設(shè)計(jì)桂花梨清汁添加量分別為10、20、30、40、50 mL，考察桂花梨清汁添加量對(duì)復(fù)合飲品感官評(píng)價(jià)的影響。

1.3.6.4 百香果清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

固定發(fā)酵溫度（30±1）℃，發(fā)酵時(shí)間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL的條件下，以百香果清汁添加量為變量因素，設(shè)計(jì)百香果清汁添加量分別為5、10、15、20、25 mL，考察百香果清汁添加量對(duì)復(fù)合飲品感官評(píng)價(jià)的影響。

1.3.7 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件，以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁的添加量的定量配比，進(jìn)行L16（45）正交試驗(yàn)，優(yōu)選最佳的復(fù)合發(fā)酵飲品配方，試驗(yàn)的因素水平見表3。

表3 L16（45）因素與水平設(shè)計(jì)Table 3 L16（45）factors and levels design

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 9.0軟件制圖，采用DPS v7.05軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，并取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合發(fā)酵飲品配方單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1.1 甘蔗清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

以甘蔗清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖見圖1。

圖1 以甘蔗清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖Fig.1 Sensory radar profile with sugarcane juice supplemental amount as single factor

甘蔗清汁中含豐富的碳源，非常適合微生物的無氧發(fā)酵[21]，發(fā)酵成品也保留了甘蔗中的微量元素與營(yíng)養(yǎng)成分。由圖1可知，不同試驗(yàn)組對(duì)應(yīng)的不同添加量的甘蔗清汁在綜合風(fēng)味、色澤、甜度的雷達(dá)感官特性強(qiáng)度上存在一定的差異，而透明度和綿延度特征強(qiáng)度值差異不大，說明甘蔗清汁添加量對(duì)綜合風(fēng)味、色澤和甜度影響較大，對(duì)透明度和綿延度影響較小。當(dāng)甘蔗清汁添加量為15 mL時(shí)，發(fā)酵飲品成品甜度適中，特征強(qiáng)度值7.5，綜合風(fēng)味、色澤和透明度以及綿延度的雷達(dá)感官特性強(qiáng)度上均顯著高于其它試驗(yàn)組，其中綜合風(fēng)味的特征強(qiáng)度值為8.0、綿延度的特征強(qiáng)度值為7.1、色澤的特征強(qiáng)度值為8.1、透明度的特征強(qiáng)度值為8.3，且通過橫向?qū)Ρ?，其感官雷達(dá)剖面圖所示面積最大，因此確定甘蔗清添加量在正交試驗(yàn)中的因素水平為12、15、18、21 mL。

2.1.2 龍眼清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

以龍眼清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖見圖2。

圖2 以龍眼清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖Fig.2 Sensory radar profile with the addition amount of longan clear juice as single factor

龍眼汁液豐富，糖分適中，可以有效地豐富復(fù)合發(fā)酵飲品的甜味來源。由圖2中可知，不同梯度龍眼清汁添加量的復(fù)合發(fā)酵飲品綜合風(fēng)味特征強(qiáng)度均較強(qiáng)，且在色澤和甜度的雷達(dá)感官特性強(qiáng)度上差異明顯，而在綿延度、透明度特征強(qiáng)度上均較弱，且差異不大；當(dāng)龍眼清汁添加量30 mL時(shí)，在綜合風(fēng)味和色澤的雷達(dá)感官特征強(qiáng)度高于其它添加量，而透明度、甜度感官特征強(qiáng)度值上處于中等強(qiáng)度，但綿延度的特征強(qiáng)度值與其它試驗(yàn)組相比差異微弱，因此確定龍眼清汁添加量在正交試驗(yàn)中的因素水平為25、30、35、40 mL。

2.1.3 桂花梨清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

以桂花梨清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖見圖3。

由圖3可知，不同梯度的桂花梨清汁的添加量在綜合風(fēng)味和甜度的雷達(dá)感官特性強(qiáng)度上具有較大差異，在透明度特征強(qiáng)度值上差異微弱，而在色澤與綿延度的感官特征強(qiáng)度值上呈交錯(cuò)的趨勢(shì)。當(dāng)桂花梨清汁添加量30 mL時(shí)，在透明度、甜度和綿延度的感官特征值上無明顯優(yōu)勢(shì)，但在綜合風(fēng)味、色澤的雷達(dá)感官特征強(qiáng)度值上明顯高于其它添加量，分別為8.6和8.0，可因此確定桂花梨清汁添加量在正交試驗(yàn)中的因素水平為20、25、30、35 mL。

圖3 以桂花梨清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖Fig.3 Sensory radar profile of osmanthus pear with pure juice supplementing amount as single factor

2.1.4 百香果清汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

以百香果清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖見圖4。

圖4 以百香果清汁添加量為單因素的感官雷達(dá)剖面圖Fig.4 Sensory radar profile with the addition amount of passion fruit juice as single factor

百香果清汁的添加可以提高發(fā)酵體系的糖酸比，而適宜的糖酸比不僅有利于果汁發(fā)酵，并可提高復(fù)合發(fā)酵飲品的綜合感官品質(zhì)。由圖4可知，不同百香果清汁添加量的復(fù)合發(fā)酵飲品綜合風(fēng)味和甜度的感官雷達(dá)特征強(qiáng)度值具有較大差異，而透明度、綿延度、色澤則呈現(xiàn)交錯(cuò)的特征強(qiáng)度值，說明百香果清汁添加量對(duì)綜合風(fēng)味和甜度影響較大，對(duì)綿延度、透明度和色澤的影響較小。當(dāng)百香果清汁添加量為15 mL時(shí)，在綜合風(fēng)味、色澤、綿延度、透明度的雷達(dá)感官特征強(qiáng)度明顯高于其它添加量，而甜度的感官特征強(qiáng)度適中，可因此確定百香果清汁添加量在正交試驗(yàn)中的因素水平為9、12、15、18 mL。

2.2 復(fù)合發(fā)酵飲品調(diào)配正交試驗(yàn)結(jié)果

為提高飲料的營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味，在單因素試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁添加量為因素，以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化調(diào)配方案，正交試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 L16（45）正交試驗(yàn)結(jié)果及分析Table 4 L16（45）orthogonal test results and analysis

由表4的極差分析可知，影響飲品感官評(píng)分的4個(gè)因素主次順序依次為D＞A＞B＞C，即影響最大的為百香果清汁，其次為甘蔗清汁、龍眼清汁，最后為桂花梨清汁。從試驗(yàn)結(jié)果以看出，A3B2C2D3為最優(yōu)組合，即甘蔗清汁18 mL、龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁25 mL、百香果清汁15 mL，此條件下復(fù)配發(fā)酵得到的低度復(fù)合飲品風(fēng)味獨(dú)特。

2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為確定試驗(yàn)結(jié)果的客觀性、科學(xué)性和有效性，以最佳組合A3B2C2D3定量復(fù)配發(fā)酵，進(jìn)行3次重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，甘蔗龍眼桂花梨百香果復(fù)合飲品平均感官評(píng)分為94分，高于正交試驗(yàn)中的任一組。由此證明，此組合是最佳配方組合。

3 討論與結(jié)論

在食品感官質(zhì)量分析范疇里，感官雷達(dá)剖面分析法基于不同的權(quán)重域和感官評(píng)定論域，運(yùn)用圖形綜合評(píng)價(jià)方法呈現(xiàn)出定量與定性的結(jié)合關(guān)系，完成感官質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)向綜合定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的非線性轉(zhuǎn)化，具有綜合評(píng)判的科學(xué)性和合理性[22-23]。本試驗(yàn)選擇綜合風(fēng)味、透明度、甜度、綿延度、色澤5個(gè)復(fù)合發(fā)酵飲品的理化指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，充分利用感官評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，經(jīng)雷達(dá)剖面分析圖特征提取，完成感官質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)向綜合定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的非線性轉(zhuǎn)化，結(jié)合L16（45）正交試驗(yàn)方案，對(duì)甘蔗清汁復(fù)合添加龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁發(fā)酵飲品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化改良。結(jié)果表明，復(fù)合發(fā)酵飲品的制備最佳工藝為發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時(shí)間7 d，甘蔗清汁18 mL、龍眼清汁30mL、桂花梨清汁25mL和百香果清汁15mL。在此組合下，定量復(fù)配發(fā)酵得到的飲品綜合感官品質(zhì)為最佳，飲品色澤均勻一致，兼具風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，且口感清爽順滑。

目前，以甘蔗為特色原料生產(chǎn)的飲品研究鮮有報(bào)道，大部分都將甘蔗汁作為復(fù)配果汁的原料之一或用于釀造果酒，本研究篩選甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁進(jìn)行發(fā)酵，通過微生物代謝，賦予了復(fù)合發(fā)酵飲品獨(dú)特的風(fēng)味，還提高了其營(yíng)養(yǎng)功效。開發(fā)甘蔗龍眼桂花梨百香果汁低度復(fù)合發(fā)酵飲品，提高了本地甘蔗、龍眼、桂花梨和百香果的商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)附加值，也為發(fā)酵工藝中碳源的低度復(fù)合發(fā)酵工藝提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。當(dāng)前，市場(chǎng)上以甘蔗作為特色原料的產(chǎn)品類型并不多見，并且加工技術(shù)的科技含量略低，經(jīng)濟(jì)附加值不高。本文關(guān)于飲品的發(fā)酵過程中微生物在不同階段的生長(zhǎng)狀態(tài)與微生物菌群結(jié)構(gòu)多樣性等方面還有待研究探討。