楊桃雪蓮果復(fù)合飲料工藝優(yōu)化及其穩(wěn)定性研究

◎ 林志榮，劉 蘭

（1.中華全國供銷合作總社管理干部學(xué)院，北京 100032；2.廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000）

楊桃又稱“星果”，果實(shí)鮮嫩多汁，營養(yǎng)豐富。楊桃中含有大量檸檬酸、草酸和蘋果酸，能提高胃液的酸度，促進(jìn)食物的消化。楊桃中維生素B和維生素C 含量也很高，可以消除咽喉炎癥、口腔潰瘍，具有清熱利咽的功效。經(jīng)常食用楊桃可以降低血脂，預(yù)防心腦血管疾病。楊桃多糖具有生物活性，參與細(xì)胞間識(shí)別、人體免疫功能調(diào)節(jié)反饋、細(xì)胞間物質(zhì)交換運(yùn)輸及癌癥診斷與治療。此外，楊桃還具有生津止渴、減少人體對(duì)脂肪吸收、疏通血管、預(yù)防心血管疾病和拔毒生肌等功效[1-2]。雪蓮果中低聚糖約占果實(shí)干物質(zhì)的45%～65%，有“水果中低聚果糖之王”的稱號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)，人體每天只需服用3～6 g低聚果糖，3周后體內(nèi)的有毒致癌化合物能降低40%。雪蓮果中的綠原酸是一種高效抗氧化劑，不僅能清除人體有害的自由基，還能抑制體內(nèi)低密度脂蛋白氧化、延緩腫瘤突變和保護(hù)肝臟[3-5]。

復(fù)合飲料由于營養(yǎng)全面、風(fēng)味獨(dú)特越來越受消費(fèi)者的喜愛。本文以楊桃和雪蓮果為原料，研究楊桃雪蓮果復(fù)合飲料的最優(yōu)生產(chǎn)工藝；針對(duì)楊桃雪蓮果飲料易褐變和穩(wěn)定性差等問題，對(duì)雪蓮果護(hù)色工藝進(jìn)行了優(yōu)化；通過離心沉淀率和流變特性檢測(cè)，考察了復(fù)配增稠劑對(duì)楊桃雪蓮果飲料穩(wěn)定性的影響，以期為復(fù)合飲料的生產(chǎn)和加工提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

新鮮的楊桃、雪蓮果、一級(jí)白砂糖：市售；食用抗壞血酸、檸檬酸、氯化鈣、亞硫酸鈉：食品級(jí)，天津博迪化工股份有限公司；羧甲基纖維素鈉、果膠、黃原膠：食品級(jí)，重慶力宏精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇科析儀器有限公司；JYL-CO12型九陽多功能榨汁機(jī)：九陽股份有限公司；Atago RX-5000α型數(shù)字型臺(tái)式全自動(dòng)折光儀：上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司；KDC-1044型離心機(jī)：科大創(chuàng)新股份有限公司；BXM-30R型立式壓力蒸汽滅菌器：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；GYB60-6S型高壓均質(zhì)機(jī)：上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；SP-2102 UV型紫外可見分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；AR1000型流變儀：英國TA公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 楊桃雪蓮果飲料制備工藝流程

①新鮮八成熟楊桃→清洗瀝干→去皮去籽切片→護(hù)色打漿（加入護(hù)色液、0.02%維生素C和0.1% CaCl2一 同打漿[6-8]）→過濾→楊桃汁[9]。②雪蓮果→清洗→去皮切片→熱燙滅酶（沸水，3 min）→浸泡護(hù)色（護(hù)色液，30 min）→破碎打漿→過濾→雪蓮果汁[10-11]。③混合調(diào)配（按比例和順序依次加入主料、增稠劑、酸味劑和甜味劑）→均質(zhì)（40～50 ℃，15～20 MPa，10 min， 二次均質(zhì)）→殺菌（95～100 ℃，10 min）→飲料成品[12]。

1.3.2 雪蓮果護(hù)色工藝優(yōu)化

以亞硫酸鈉、檸檬酸和抗壞血酸為護(hù)色劑，復(fù)配出不同濃度的護(hù)色液。將雪蓮果片放入護(hù)色液中浸泡30 min后取出榨汁。采用分光光度法，取雪蓮果汁樣品5 mL，加入95%的乙醇溶液10 mL，4 000 r·min-1離心10 min，取上清液，放置24 h后測(cè)420 nm處吸光度，以吸光度值大小來衡量樣品褐變程度，確定最佳護(hù)色劑濃度[13-15]。

1.3.3 飲料配方優(yōu)化

（1）單因素試驗(yàn)。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)，設(shè)定楊桃汁和雪蓮果汁體積比分別1∶3、1∶4、1∶5、1∶6和1∶7，混合汁的添加量分別為10%、20%、30%、40%和50%，白砂糖添加量分別為3%、4%、5%、6%和7%，檸檬酸添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%，以復(fù)合飲料的感官評(píng)分為考察指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

（2）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定影響楊桃雪蓮果復(fù)合飲料品質(zhì)的主要因素為楊桃汁和雪蓮果汁的體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D），采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過感官評(píng)分選出最佳配方。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素和水平見表1。

表1 復(fù)合飲料配方正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 復(fù)配增稠劑優(yōu)化

楊桃雪蓮果復(fù)合飲料生產(chǎn)過程產(chǎn)品容易出現(xiàn)渾濁或沉淀分層，單一增稠劑的穩(wěn)定效果較差，復(fù)合增稠劑各成分之間有相互增效的協(xié)同作用。因此，本試驗(yàn)選擇黃原膠、果膠和羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）組成復(fù)合增稠劑來改善飲料的穩(wěn)定性[16-18]。以離心沉淀率為評(píng)定指標(biāo)，采用L9(34)正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，確定最佳復(fù)合增稠劑組成。正交試驗(yàn)因素水平如表2所示。

表2 增稠劑組成正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.5 飲料離心沉淀率的測(cè)定

在15 mL 離心管中加入復(fù)合飲料10 mL，然后在4 200 r·min-1下離心10 min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀物重量，計(jì)算離心沉淀率[19-20]。離心沉淀率=[沉淀質(zhì)量（g）/樣品質(zhì)量（g）]×100%，離心沉淀率越小，說明飲料的穩(wěn)定性越好，即復(fù)配增稠劑的效果越好。

1.3.6 流變特性研究

挑選復(fù)配增稠劑優(yōu)化試驗(yàn)組中離心沉淀率較低的幾個(gè)樣品進(jìn)行流變性質(zhì)檢測(cè)。平板間距1 mm，剪切速率0～200 s-1，測(cè)定25 ℃下飲料的表觀黏度與剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化曲線，采用以下Power-Law方程對(duì)剪切應(yīng)力隨剪切速率變化的流變曲線進(jìn)行模型擬合[21-23]：

式中：τ為剪切應(yīng)力，Pa；K為稠度系數(shù)，Pa·sn；γ為剪切速率，s-1；n為流動(dòng)特征指數(shù)。

1.3.7 飲料感官評(píng)價(jià)

挑選10名感官評(píng)定人員，對(duì)飲料的香氣、色澤、口感滋味和組織狀態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，滿分為100分，結(jié)果取平均值，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.3.8 理化及微生物指標(biāo)檢測(cè)

可溶性固形物含量按照《飲料通用分析方法》 （GB/T 12143—2008）[24]折光計(jì)法進(jìn)行測(cè)定；pH酸度計(jì)測(cè)定飲料的酸度；分光光度法測(cè)定總酚酸含量。

檢測(cè)菌落總數(shù)參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》（GB 4789.2—2016）法；大腸桿菌總數(shù)檢測(cè)參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》（GB 4789.3—2016）。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Origin 8.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差并制圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以3次重復(fù)的“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。通過正交助手ⅡV 3.1軟件對(duì)飲料配方進(jìn)行優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪蓮果汁護(hù)色工藝優(yōu)化

雪蓮果多汁可口、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)價(jià)值高，是加工飲品的優(yōu)良原料，但其加工后極易褐變?；瘜W(xué)抑制劑對(duì)多酚氧化酶的活性有一定的影響，本試驗(yàn)選取亞硫酸鈉（0.1%、0.2%、0.3%）、檸檬酸（0.1%、0.2%、0.3%）和抗壞血酸（0.2%、0.3%、0.4%）3種護(hù)色劑進(jìn)行復(fù)配，研究不同濃度護(hù)色劑對(duì)雪蓮果護(hù)色的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 雪蓮果汁護(hù)色工藝優(yōu)化表

從表4可以看出，6號(hào)和9號(hào)樣品都有較低的吸光值，能有效抑制雪蓮果汁的褐變，果汁從鮮榨到放置24 h后，顏色均能保持淡黃色，證明其穩(wěn)定性良好。其原因主要是亞硫酸鈉抑制了酶促褐變；抗壞血酸和檸檬酸降低了酶促反應(yīng)體系的pH以及底物的競(jìng)爭(zhēng)作用，發(fā)揮出很好的抑制酶促褐變的效果，將酚類物質(zhì)氧化所生成的醌還原，從而阻止褐變物質(zhì)的進(jìn)一步形成。9號(hào)樣品的護(hù)色液亞硫酸鈉和抗壞血酸濃度較高，價(jià)格也較高，為節(jié)約成本，最終選擇6號(hào)樣品的護(hù)色液，即亞硫酸鈉0.2%、檸檬酸0.3%、抗壞血酸0.2%。

2.2 楊桃雪蓮果復(fù)合飲料配方確定

2.2.1 楊桃汁和雪蓮果汁體積比

楊桃汁和雪蓮果汁體積比不同對(duì)產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味和組織狀態(tài)等都具有一定的影響，從圖1可以看出，感官評(píng)分隨雪蓮果汁體積比增加呈先增大后降低的趨勢(shì)，楊桃汁和雪蓮果汁體積比在1∶5時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分最高，此時(shí)楊桃和雪蓮果風(fēng)味良好，滋味較為協(xié)調(diào)。但當(dāng)雪蓮果汁所占比例過大時(shí)，飲料中雪蓮果風(fēng)味太過濃郁，有土腥氣，楊桃的清香被覆蓋，復(fù)合飲料獨(dú)特的風(fēng)味不突出，導(dǎo)致感官評(píng)分較低。故最佳楊桃汁和雪蓮果汁體積比為1∶5。

圖1 楊桃汁和雪蓮汁體積比對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響圖

2.2.2 混合汁添加量

從圖2可以看出，感官評(píng)分隨著混合汁添加量增加呈先增大后降低的趨勢(shì)，當(dāng)混合汁添加量達(dá)到30%時(shí)，飲料顏色清亮，果香濃郁，酸甜爽口，感官評(píng)分最高。當(dāng)混合汁添加量較低時(shí)，果汁濃度過稀，飲料滋味寡淡，導(dǎo)致感官評(píng)分低。當(dāng)混合汁添加量過大時(shí)，果汁濃度過大，顏色渾濁，口感稍黏膩不清爽，生產(chǎn)成本也加大，造成資源浪費(fèi)。因此，最佳混合汁添加量為30%。

圖2 混合汁添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響圖

2.2.3 白砂糖添加量

從圖3可以看出，感官評(píng)分隨白砂糖添加量增加呈先增大后降低的趨勢(shì)。白砂糖添加量為5%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分最高。這是由于白砂糖添加量過低時(shí)，飲料的甜味不明顯，滋味單薄不飽滿。隨著白砂糖的加入量越來越多，飲料由淡轉(zhuǎn)甜。當(dāng)白砂糖添加量達(dá)到5%時(shí)，飲料酸甜適口，更突出了飲料的果香味，感官評(píng)分最高。繼續(xù)添加蔗糖，飲料口感過于甜膩。因此，白砂糖添加量為5%最合適。

圖3 白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響圖

2.2.4 檸檬酸添加量

從圖4可以看出，感官評(píng)分隨著檸檬酸添加量增加呈先增大后降低的趨勢(shì)，且檸檬酸添加量為0.03%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分最高，此時(shí)飲料甜酸比最佳，酸甜爽口。當(dāng)檸檬酸添加量過低時(shí)，飲料的酸味不明顯，果香味也不突出。繼續(xù)添加檸檬酸到過量時(shí)，飲料太酸，直接影響口感。因此，檸檬酸的最佳加入量為0.03%。

圖4 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響圖

2.2.5 飲料配方正交試驗(yàn)

采用極差法，對(duì)各因素均值及極差大小進(jìn)行分析。由表5可知，影響感官評(píng)價(jià)因素大小順序?yàn)椋篈楊桃汁和雪蓮果汁體積比＞B混合汁添加量＞C白砂糖添加量＞D檸檬酸添加量，即最優(yōu)組合是A2B2C1D3，楊桃汁與雪蓮果汁體積比為1∶5，混合汁添加量為30%，白砂糖添加量為4%，檸檬酸添加量為0.04%。采用此配方進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，制備得的復(fù)合飲料感官評(píng)分為89分，表明其為最佳組合。

表5 復(fù)合飲料配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 復(fù)配增稠劑優(yōu)化

選取CMC-Na、果膠和黃原膠3種膠體作復(fù)配增稠劑，通過L9(34)正交試驗(yàn)，以離心沉淀率為評(píng)定指標(biāo)，確定最優(yōu)復(fù)配增稠劑配方。正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析見表6。

以離心沉淀率作為飲料穩(wěn)定效果的評(píng)定指標(biāo)，沉淀率與飲料體系的穩(wěn)定性成反比，飲料的離心沉淀率越小，飲料的穩(wěn)定性越好。由表6分析可知，各因素對(duì)楊桃雪蓮果飲料穩(wěn)定性影響的主次順序?yàn)椋篍CMC-Na＞F果膠＞G黃原膠，最優(yōu)組合是E2F1G1， 即當(dāng)復(fù)合穩(wěn)定劑配方是CMC-Na 0.15%，果膠0.05%，黃原膠0.01%時(shí)，飲料沉淀率最低，穩(wěn)定性最好。對(duì)此配方進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)和感官評(píng)價(jià)，得到飲料離心沉淀率為3.9%，感官評(píng)價(jià)分值為91。

2.4 飲料體系流變特性研究

挑選復(fù)配增稠劑優(yōu)化試驗(yàn)組中離心沉淀率較低的樣品1、4、5、6和最佳樣（即添加最佳增稠劑E2F1G1的樣品）進(jìn)行流變性質(zhì)檢測(cè)。由圖5（a）可知，5組復(fù)配增稠劑體系表觀黏度隨剪切速率的增加而降低，呈現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象，此類流體在受到咀嚼剪切作用時(shí)，黏度降低，在咽下的過程中不會(huì)產(chǎn)生黏膩感，且有滑爽的感覺。樣品的黏稠度隨著剪切速率增加而降低，可能是由于在高剪切速率下飲料分子內(nèi)、分子間的相互作用力被破壞[25]。當(dāng)剪切速率較小時(shí)，其結(jié)構(gòu)破壞較小，流體表現(xiàn)出的黏度較大，而隨著剪切速率的增大，大分子結(jié)構(gòu)被破壞的程度逐漸增大，導(dǎo)致黏度降低。在同等剪切力下，5組增稠劑體系的黏度與離心沉淀率成反比，黏稠度越大，離心沉淀率越低。由 圖5（b）可知，剪切應(yīng)力隨剪切速率的增加而增大，但增幅逐漸減小，通過Power-Law方程對(duì)復(fù)合飲料流變特性曲線進(jìn)行擬合，擬合參數(shù)及結(jié)果見表7。

由表7可知，方程的相關(guān)系數(shù)R2＞0.98，曲線與擬合方程的相關(guān)性較高。5組復(fù)配增稠劑體系的流動(dòng)指數(shù)0＜n＜1，曲線上凸，25 ℃下均為非牛頓假塑性流體，但彼此之間又存在差異，n值偏離1越遠(yuǎn)，表明體系的假塑性特征越明顯，剪切稀化程度越大。 5組復(fù)配增稠劑體系剪切稀化程度為：最佳樣品＞樣品4＞樣品6＞樣品5＞樣品1。在食品加工中，剪切稀化現(xiàn)象有利于流體食品的輸送，從而降低機(jī)器運(yùn)作過程中機(jī)械能的損失，降低能耗。流體稠度K值越大，黏稠度就越大，5組復(fù)配增稠劑體系黏度值大小為： 最佳樣品＞樣品4＞樣品6＞樣品5＞樣品1。黏稠性較大的飲料體系，流動(dòng)性和觸變面積較小，有助于提高體系的假塑性和剪切穩(wěn)定性，形成相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。最佳復(fù)配增稠劑體系K值最大，n值最小，表明該飲料體系具有較大的稠度和抗剪切性，結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，生產(chǎn)耗能也最低。

圖5 25 ℃楊桃雪蓮果飲料的剪切速率與黏度、剪切力的流變曲線圖

表7 飲料流體類型Power-Law方程擬合參數(shù)表

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

感官指標(biāo)：楊桃雪蓮果復(fù)合飲料呈淺黃色、色澤純正透亮，滋味協(xié)調(diào)柔和，酸甜適口，具有楊桃和雪蓮果獨(dú)特的風(fēng)味，無土腥氣。汁液混濁度均勻一致，無沉淀分層現(xiàn)象，靜置后允許有少許沉淀，無肉眼可見的外來雜質(zhì)。

理化指標(biāo)：產(chǎn)品可溶性固形物含量9.30%，pH值4.15，總酚酸含量6.43 mg/100 mL。

微生物指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU·mL-1；大腸桿菌≤MPN/100 mL，無致病菌。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)可知，雪蓮果最佳護(hù)色條件為亞硫酸鈉0.2%、檸檬酸0.3%、抗壞血酸0.2%；復(fù)合飲料的最佳配方為楊桃汁與雪蓮果汁體積比1∶5、混合汁添加量30%、白砂糖添加量4%、檸檬酸添加量0.04%。復(fù)配增稠劑的最佳組合為CMC-Na 0.15%、果膠0.05%、黃原膠0.01%，飲料具有假塑性流體特征，表現(xiàn)為剪切稀化現(xiàn)象。在本試驗(yàn)中并未對(duì)增稠劑的作用機(jī)理進(jìn)行更深入的研究，今后可深入研究不同增稠劑對(duì)楊桃雪蓮果飲料混合體系的影響，為增稠劑在果蔬飲料中的應(yīng)用提供更深層次的理論依據(jù)。