新疆大沙棗果汁飲料的研制

武慧慧，原 林，劉麗燕，劉 軍

（新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊830017）

新疆大沙棗又稱大果沙棗（Elaeagnus angustifolia L.），主要分布在塔里木河上游、葉爾羌河及喀什噶爾河流域，具有抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿等特點(diǎn)，是南疆防沙治沙和生態(tài)建設(shè)的首選樹種[1-3]。在新疆維吾爾民族醫(yī)學(xué)中，沙棗樹皮可用于治療皮膚病，沙棗花可用于制作養(yǎng)蜂和香水，沙棗樹膠可用于養(yǎng)護(hù)頭發(fā)。沙棗果實(shí)不僅可以直接食用，也可以作為生產(chǎn)果酒、果醋等飲品的原材料[4]。大沙棗的果皮、果肉及種子中均含有黃酮類、多糖類、脂肪、有機(jī)酸等活性成分[5]。對(duì)新疆大沙棗果實(shí)的營養(yǎng)成分進(jìn)行測定得到其VC含量為7.01～13.9 mg/100 g，總糖含量為41.5%～64.5%，總酸含量為9.53～18.40 g/kg，且含有豐富的礦物質(zhì)元素，人體所必需的8種氨基酸，以及多糖類、生物堿類、不飽和脂肪酸、酚類、酚酸、萜類等活性物質(zhì)[6-7]。因其富含多種保健成分，常被用于消化不良、脾胃虛弱等疾病的治療[8-10]。大沙棗中的多糖類化合物作為中藥的主要有效成分，廣泛于應(yīng)用在醫(yī)療、保健等方面，被作為廣譜免疫促進(jìn)劑應(yīng)用于臨床治療中[11]。

隨著生活水平的提高，我國果汁飲料的產(chǎn)量也穩(wěn)定提高，且品種、口味繁多。目前市場已有橙汁、蘋果汁、酸棗汁、草莓汁、葡萄汁等各類果汁飲料，營養(yǎng)均衡、無添加、美味健康的果汁飲料更受消費(fèi)者的青睞[12]。從現(xiàn)有的大沙棗加工及利用現(xiàn)狀來看，大沙棗加工的企業(yè)多為南疆的小工廠、小作坊，產(chǎn)品多為加了沙棗粉的沙棗馕、沙棗饅頭、沙棗糕點(diǎn)等初級(jí)加工產(chǎn)品，這類產(chǎn)品技術(shù)含量少，產(chǎn)業(yè)化加工水平極低，沒有應(yīng)對(duì)現(xiàn)代市場發(fā)展和大沙棗產(chǎn)業(yè)化的根本能力[13-14]，且大沙棗的利用率極低[15]，僅有少部分的沙棗果被食用、藥用或初步加工[16]。因此，利用大沙棗開發(fā)出一種澄清型果汁飲料，可提高大沙棗的利用率，解決沙棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中隨著產(chǎn)量的不斷增加深加工利用技術(shù)缺乏的難題，提高沙棗的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為大沙棗深加工的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

大沙棗，產(chǎn)自新疆克州和喀什地區(qū)。

木瓜蛋白酶，購于上海源葉生物技術(shù)公司；白砂糖，廣州福正東海食品有限公司；抗壞血酸鈉（VC），谷知味生物科技公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JSB30-1電子計(jì)重稱，上海蒲春計(jì)量儀器有限公司；MJ-25PM01B榨汁攪拌機(jī)，廣東美的精品電器制造有限公司；HH-S2恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠；TDL-6A低速離心機(jī)，上海菲恰爾分析儀器有限公司；L5S紫外可見分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

大沙棗→挑選、清洗→去核、打漿→粗濾→酶解→精濾→調(diào)配→滅菌

1.2.2 操作要點(diǎn)

將大沙棗中的霉?fàn)€、蟲蛀果以及雜質(zhì)剔除，清洗干凈后瀝干水分備用。將大沙棗與純凈水按照1∶5（g/mL）的比例浸泡20 min后去核，然后直接用榨汁攪拌機(jī)打漿，可避免破碎過程中營養(yǎng)組分受到破壞，尤其減小對(duì)維生素的影響[17]。然后將得到的果汁過120目紗布進(jìn)行粗濾，除去果渣。以原漿液質(zhì)量為100%，加入適量木瓜蛋白酶來分解果汁中的蛋白質(zhì)，避免滅菌時(shí)蛋白質(zhì)變性出現(xiàn)沉淀，以達(dá)到澄清的目的[18]。酶解后在4 000 r/min條件下離心10 min，過濾去除沉淀，得到澄清液。以澄清液質(zhì)量為100%，加入適量的白砂糖和VC進(jìn)行糖酸調(diào)配。分裝后放入提前預(yù)熱的水浴鍋中進(jìn)行滅菌（80℃，10 min），然后自然冷卻至室溫。

1.2.3 新疆大沙棗果汁酶解工藝試驗(yàn)

1.2.3.1 新疆大沙棗果汁酶解工藝單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

酶法澄清的效果受酶活性、酶用量、酶解時(shí)間、酶解溫度、原果汁的種類等因素影響[19]。本研究選用木瓜蛋白酶進(jìn)行酶解，以果汁透光率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間作為考察因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

（1）酶解溫度的篩選

根據(jù)新疆大沙棗果汁的工藝流程，固定酶解時(shí)間120 min，酶添加量0.15%，分別在不同酶解溫度（35、40、45、50、55、60、65℃）下制備新疆大沙棗果汁，通過透光率篩選適宜的酶解溫度。

（2）酶解時(shí)間的篩選

根據(jù)新疆大沙棗果汁的工藝流程，固定酶解溫度50℃，酶添加量0.15%，分別在不同酶解時(shí)間（30、60、90、120、150、180、210 min）下制備新疆大沙棗果汁，通過透光率篩選適宜的酶解時(shí)間。

（3）酶添加量的篩選

根據(jù)新疆大沙棗果汁的工藝流程，固定酶解溫度50℃，酶解時(shí)間120 min，分別在不同酶添加量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）下制備新疆大沙棗果汁，通過透光率篩選適宜的酶添加量。

1.2.3.2 新疆大沙棗果汁酶解工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量作為主要影響因素，以透光率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化新疆大沙棗果汁酶解工藝參數(shù)。試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 新疆大沙棗果汁酶解工藝正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factor level table of orthogonal experiments for enzymolysis of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.4 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.4.1 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌工藝單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）白砂糖添加量的篩選

將酶解、精濾后得到的澄清大沙棗果汁進(jìn)行調(diào)配、滅菌。按照VC添加量0.20%，滅菌溫度85℃，滅菌時(shí)間15 min，白砂糖添加量分別為1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%，制備新疆大沙棗果汁，通過感官評(píng)分及總色度篩選適宜的白砂糖添加量。

（2）VC添加量的篩選

將酶解、精濾后得到的澄清大沙棗果汁進(jìn)行調(diào)配、滅菌。按照白砂糖添加量3.0%，滅菌溫度85℃，滅菌時(shí)間15 min，VC添加量分別為0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，制備新疆大沙棗果汁，通過感官評(píng)分及總色度篩選適宜的VC添加量。

（3）滅菌溫度的篩選

將酶解、精濾后得到的澄清大沙棗果汁進(jìn)行調(diào)配、滅菌。按照白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，滅菌時(shí)間15 min，滅菌溫度分別為75、80、85、90、95℃，制備新疆大沙棗果汁，通過感官評(píng)分及總色度篩選適宜的滅菌溫度。

（4）滅菌時(shí)間的篩選

將酶解、精濾后得到的澄清大沙棗果汁進(jìn)行調(diào)配、滅菌。按照白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，滅菌溫度85℃，滅菌時(shí)間分別為5、10、15、20、25 min，制備新疆大沙棗果汁，通過感官評(píng)分及總色度篩選適宜的滅菌時(shí)間。

1.2.4.2 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取白砂糖添加量、VC添加量、滅菌溫度和滅菌時(shí)間為主要影響因素，以果汁感官評(píng)分及總色度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌工藝參數(shù)。試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factor level table of orthogonal experiments for blending and sterilization of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.5 測定項(xiàng)目與方法

透光率：以蒸餾水為空白，用紫外分光光度計(jì)在625 nm下測定[20]；總色度：用紫外分光光度計(jì)在520 nm和420 nm波長下分別測定吸光度值，兩者之和即為總色度[21]；微生物學(xué)指標(biāo)：根據(jù)GB/T 4789.21—2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn) 冷凍飲品、飲料檢驗(yàn)》[22]中的方法進(jìn)行檢驗(yàn)；感官評(píng)定：邀請(qǐng)10名經(jīng)過專門感官培訓(xùn)指導(dǎo)的食品相關(guān)專業(yè)人員，根據(jù)表3的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，分別從色澤、滋味與氣味、組織狀態(tài)、有無雜質(zhì)4個(gè)方面對(duì)新疆大沙棗果汁進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[23-24]。

表3 新疆大沙棗果汁感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory scoring standard of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)至少重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。采用SPSS 20.0和GraphPad Prism 8.0.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆大沙棗果汁酶解工藝試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 新疆大沙棗果汁酶解工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可以看出：酶解溫度為35～50℃時(shí)，果汁的透光率呈升高趨勢；當(dāng)酶解溫度為55℃時(shí)，木瓜蛋白酶受溫度影響活性降低，果汁的透光率隨之減小。隨著酶解溫度的繼續(xù)升高，果汁中原有的蛋白質(zhì)易變性析出，果汁透光率也因此升高。由于溫度越高，生產(chǎn)成本越大，因此選取酶解溫度45、50、55℃進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖1 酶解溫度對(duì)果汁透光率的影響Fig.1 Effect of enzymolysis temperature on juice transmittance

由圖2可以看出：果汁的透光率在酶解150 min時(shí)顯著提高（P＜0.05）；酶解超過150 min后，變化不明顯，透光率呈現(xiàn)較穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)大分子蛋白質(zhì)已被木瓜蛋白酶完全分解。因此，選擇酶解時(shí)間120、150、180 min進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖2 酶解時(shí)間對(duì)果汁透光率的影響Fig.2 Effect of enzymolysis time on juice transmittance

由圖3可以看出：在添加木瓜蛋白酶后，果汁透光率顯著提高（P＜0.05）。酶添加量為0.10%時(shí)，果汁的透光率達(dá)到最大值。由于酶本身為蛋白質(zhì)，隨著添加量的增加，果汁的透光率也隨之下降。因此，選擇酶添加量0.05%、0.10%、0.15%進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖3 酶添加量對(duì)果汁透光率的影響Fig.3 Effect of enzyme addition on juice transmittance

2.1.2 新疆大沙棗果汁酶解工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

通過分析酶解正交試驗(yàn)結(jié)果（表4）可以看出：因素C（酶添加量）的極差最大，其對(duì)透光率的影響最大，其次是因素B（酶解時(shí)間），影響最小的是因素A（酶解溫度），因此決定試驗(yàn)結(jié)果的各因素排序?yàn)镃＞B＞A，最優(yōu)組合為A2B2C2，即酶解溫度50℃，酶解時(shí)間150 min，酶添加量0.10%。按照最優(yōu)組合進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，樣品的平均透光率為92.8%。

表4 新疆大沙棗果汁酶解正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiments for enzymolysis of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

2.2 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖4和圖5可知：白砂糖和VC的添加量對(duì)產(chǎn)品的感官評(píng)分有明顯影響。當(dāng)白砂糖添加量為3.0%，VC添加量為0.20%時(shí)，大沙棗果汁酸甜適口，感官評(píng)分最高。當(dāng)白砂糖添加量為4.0%，VC添加量為0.30%時(shí)，果汁的總色度均顯著降低（P＜0.05），且感官評(píng)分也明顯降低。因此，選擇白砂糖添加量2.0%、3.0%、4.0%，VC添加量0.15%、0.20%、0.25%進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖4 白砂糖添加量對(duì)大沙棗果汁感官評(píng)分和總色度的影響Fig.4 Effect of white sugar content on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

圖5 VC添加量對(duì)大沙棗果汁感官評(píng)分和總色度的影響Fig.5 Effect of VC addition on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

由圖6可知：滅菌溫度為85℃時(shí)，果汁感官評(píng)分達(dá)到最大值。當(dāng)滅菌溫度大于85℃時(shí)，果汁的感官評(píng)分無顯著變化，且隨著滅菌溫度的升高，果汁的總色度也增加。因此，選擇滅菌溫度為75、80、85℃進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖6 滅菌溫度對(duì)大沙棗果汁感官評(píng)分和總色度的影響Fig.6 Effect of sterilization temperature on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

由圖7可知：滅菌時(shí)間對(duì)果汁的感官評(píng)分無顯著影響。當(dāng)滅菌時(shí)間為15 min時(shí)，果汁的感官評(píng)分最高。果汁總色度則隨著滅菌時(shí)間的延長而升高，在滅菌15 min后無顯著變化。因此，選擇滅菌時(shí)間5、10、15 min進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖7 滅菌時(shí)間對(duì)大沙棗果汁感官評(píng)分和總色度的影響Fig.7 Effect of sterilization time on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

2.2.2 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌正交試驗(yàn)結(jié)果

以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，其分值越高越好。由表5可知：因素E的極差最大，說明VC添加量對(duì)大沙棗果汁飲料感官品質(zhì)的影響最大，其次依次為白砂糖添加量、滅菌溫度、滅菌時(shí)間，即各因素對(duì)感官評(píng)分影響的排序?yàn)镋＞D＞F＞G，最優(yōu)組合為D2E2F2G2。以總色度為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，總色度越小越好，因素D的極差最大，說明白砂糖添加量對(duì)大沙棗果汁飲料品質(zhì)的影響最大，其次為滅菌時(shí)間、VC添加量、滅菌溫度，即各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的排序?yàn)镈＞G＞E＞F，最優(yōu)組合為D3E2F2G1。此時(shí)優(yōu)先考慮感官評(píng)分，因此新疆大沙棗果汁的最優(yōu)工藝組合為D2E2F2G2，即白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，滅菌溫度80℃，滅菌時(shí)間10 min。按照最優(yōu)工藝進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，樣品的平均感官評(píng)分為89.1分，總色度平均值為1.610 2。

表5 新疆大沙棗果汁調(diào)配、滅菌正交試驗(yàn)結(jié)果表Table 5 Results of orthogonal test for blending and sterilization of Elaeagnus angustifolia L.juice

2.3 新疆大沙棗果汁微生物檢驗(yàn)結(jié)果

GB7101—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》[25]中規(guī)定細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸菌群≤1 CFU/mL，致病菌不得檢出。經(jīng)檢測，新疆大沙棗果汁飲料中菌落總數(shù)為48 CFU/mL，大腸桿菌和沙門氏菌未檢出，產(chǎn)品符合國標(biāo)。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了大沙棗果汁酶解的最優(yōu)工藝條件為：酶解溫度50℃，酶解時(shí)間150 min，酶添加量0.10%。調(diào)配、滅菌最優(yōu)條件為：糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，滅菌溫度80℃，滅菌時(shí)間10 min。此工藝條件下制備的新疆大沙棗果汁飲料色澤透亮鮮明，酸甜適口，微生物指標(biāo)符合國標(biāo)要求，安全健康，簡單易行，有利于產(chǎn)業(yè)化。