大麥若葉酸性含乳飲料的配方優(yōu)化及抗氧化性研究

劉晶晶，張心茹，袁倩，張玉，周一淵，劉敏

常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院（常熟 215500）

大麥若葉是指苗高15～30 cm的新鮮大麥嫩莖葉（簡(jiǎn)稱大麥苗）。大麥苗兼具藥食兩用的作用，自古就有用于醫(yī)療治病的案例?！镀諠?jì)方》中記載：唐代戊辰己巳年，藥王孫思邈以冬霜大麥葉熬汁治好了疫區(qū)的傳染性肝病。明代李時(shí)珍在《本草綱目》中亦論述，認(rèn)為“麥苗主治消酒毒暴熱，酒疸目黃；又解盅毒，除煩悶，解時(shí)疾狂熱，退胸隔熱，利小腸”[1]。

大麥苗含豐富的蛋白質(zhì)、酶類、維生素、礦物質(zhì)、葉綠素等營(yíng)養(yǎng)成分；維生素中的VC、VE含量較高，可達(dá)15.2和6.94 mg/100 g，分別是蘋果含量的3.7和3.3倍；微量元素中以K和Ca含量最豐富，其次是Fe、Mg、Zn等元素，Ca含量是牛奶的4倍；膳食纖維含量是普通青菜的50倍；大麥若葉還具有碳水化合物含量低、脂肪含量低、膳食纖維含量高的特點(diǎn)[2-3]。長(zhǎng)期食用大麥若葉可以穩(wěn)定血壓、緩解疲勞、預(yù)防便秘、提高睡眠質(zhì)量等[4-6]。

大麥若葉最早是在日本開發(fā)成功的[7]，目前，對(duì)于大麥若葉中所含的多種營(yíng)養(yǎng)性成分的調(diào)查研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)建立了全面科學(xué)的檢測(cè)體系[8]。大麥若葉產(chǎn)品長(zhǎng)期銷往日韓、北美、澳大利亞等地，我國(guó)大麥若葉相關(guān)的產(chǎn)品比較少，科研人員對(duì)大麥若葉的認(rèn)識(shí)正在逐步深入，并且成功研制出了一系列的大麥若葉相關(guān)產(chǎn)品，如麥苗汁營(yíng)養(yǎng)酸奶[9]、大麥苗面條[10]、麥苗微波蛋糕[11]、大麥苗粉-香菇復(fù)合壓片[12]、麥綠素韌性餅干[13]等。

試驗(yàn)以奶粉和大麥若葉粉為主要原料，添加甜味劑、酸味劑和乳化穩(wěn)定劑，調(diào)配成均一穩(wěn)定的大麥若葉酸性含乳飲料并對(duì)其抗氧化性進(jìn)行分析測(cè)定。該產(chǎn)品為人們提供了一款集大麥若葉粉和牛奶營(yíng)養(yǎng)于一體的酸甜可口的含乳飲料，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

材料：大麥若葉粉（興化市盛華食品有限公司）；白砂糖（常州市貫通食品有限公司）；雀巢奶粉（雀巢產(chǎn)品有限公司）；瓊脂（福建省綠麒食品膠體有限公司）；CMC（河南協(xié)恒生物科技有限公司）；蔗糖酯（柳州愛格富食品科技股份有限公司）；單甘酯（佳力士添加劑海安有限公司）；乳酸（鄭州百思特食品添加劑有限公司）。

試劑：DPPH、Tris、無水乙醇、維生素C、過氧化氫、過硫酸鉀、氫氧化鈉、FeSO4、水楊酸、鄰苯三酚、磷酸二氫鉀、草酸和鹽酸（分析純，江蘇強(qiáng)盛化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 主要儀器設(shè)備

AWH-30電子天平（上海英展機(jī)電企業(yè)有限公司）；722可見分光光度計(jì)（上海佑科儀器儀表有限公司）；F25高剪切均質(zhì)乳化機(jī)（上海弗魯克科技發(fā)展有限公司）；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋（國(guó)華電器有限公司）；H1650R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（長(zhǎng)沙百諾克離心機(jī)儀器有限公司）；YJGY-70-60高壓均質(zhì)機(jī)（天津特斯達(dá)有限公司）。

2 試驗(yàn)方法

2.1 工藝流程

2.2 操作要點(diǎn)

1) 混合：將稱取好的大麥若葉粉、奶粉于60 ℃水中至完全溶解，乳化穩(wěn)定劑與白砂糖進(jìn)行干混，再加水溶解，混合備用。

2) 調(diào)酸：稱取一定量的乳酸，加水稀釋至10倍，將其緩慢加入到上述物料中，并且一邊添加一邊高剪切乳化，防止產(chǎn)品因?yàn)榫植矿E酸而出現(xiàn)絮凝沉淀，調(diào)節(jié)產(chǎn)品pH至4.0。

3) 均質(zhì)：將調(diào)配好的物料采用高壓均質(zhì)機(jī)在25～30 MPa的壓力下均質(zhì)2次。

4) 殺菌：將均質(zhì)后的物料裝瓶后進(jìn)行95 ℃加熱殺菌10 min，得到大麥若葉酸性含乳飲料。

2.3 配方優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)GB/T 21732—2008《含乳飲料》[14]的指標(biāo)規(guī)定：含乳飲料中蛋白質(zhì)的含量要≥1%。從生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮，試驗(yàn)固定奶粉的添加量為4.5%，此時(shí)蛋白質(zhì)含量≥1.1%。

2.3.1 大麥若葉粉添加量的影響

固定奶粉添加量4.5%、白砂糖添加量4%、乳酸添加量0.4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同大麥若葉粉添加量（0.65%，0.70%，0.75%，0.80%和0.85%）對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，由評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)定，確定最佳的大麥若葉粉添加量。

2.3.2 白砂糖添加量的影響

固定奶粉添加量4.5%、大麥若葉粉添加量0.75%、乳酸添加量0.4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同白砂糖添加量（2%，3%，4%，5%和6%）對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，由評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)定，確定最佳的白砂糖添加量。

2.3.3 乳酸添加量的影響

固定奶粉添加量4.5%、大麥若葉粉添加量0.75%、白砂糖添加量4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同乳酸添加量（0.35%，0.40%，0.45%，0.50%和0.55%）對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，由評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)定，確定最佳的乳酸添加量。

2.3.4 復(fù)配乳化穩(wěn)定劑添加量的影響

為提高酸性含乳飲料的穩(wěn)定性，試驗(yàn)選擇復(fù)配乳化穩(wěn)定劑提高產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感，固定奶粉添加量4.5%、大麥若葉粉添加量0.75%、白砂糖添加量4%、乳酸添加量0.4%，以瓊脂添加量（A）、CMC添加量（B）、蔗糖酯添加量（C）和單甘酯添加量（D）為因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)和沉淀率為響應(yīng)值，確定各乳化穩(wěn)定劑的最佳添加量[15]，因素水平表見表1。

表1 復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的因素與水平 單位：%

2.4 抗氧化活性研究

取大麥若葉酸性含乳飲料，與0.2 mg/mL的VC溶液分別稀釋至原濃度的5%，25%，50%，75%和100%（即樣液體積分?jǐn)?shù)為0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL），作為待測(cè)樣品進(jìn)行體外抗氧化試驗(yàn)[16]。

2.4.1 DPPH·清除能力的測(cè)定

參照參考文獻(xiàn)[17]和[18]進(jìn)行測(cè)定。

2.4.2 對(duì)O2-·的清除能力測(cè)定

參照參考文獻(xiàn)[19]進(jìn)行測(cè)定。

2.4.3 對(duì)·OH的清除能力測(cè)定

參照參考文獻(xiàn)[20]進(jìn)行測(cè)定。

智能設(shè)備管理系統(tǒng)一般都由幾大模塊組成，主要有監(jiān)控中心、無線功率傳感器和信號(hào)收發(fā)器等，所有模塊的構(gòu)成、運(yùn)行與應(yīng)用都有著緊密的聯(lián)系，屬于環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系。將智能化設(shè)備應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)管理中，需要在有關(guān)設(shè)備上安裝無線功率傳感器，因?yàn)橐脽o線射頻通信功能收集有關(guān)數(shù)據(jù)，在監(jiān)控需求范圍內(nèi)也將安裝監(jiān)視器，所有信息都將通過信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)至控制中心，管理者只需要在移動(dòng)設(shè)備上就能實(shí)時(shí)的查詢到有關(guān)設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)。

2.5 產(chǎn)品的感官評(píng)分及離心沉淀率測(cè)定

2.5.1 感官評(píng)分

感官評(píng)分由經(jīng)過一定的感官培訓(xùn)10人組成，大麥若葉酸性含乳飲料的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2，分別從滋味（30分）、氣味（20分）、色澤（20分）與組織狀態(tài)（30分）四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，分值相加即為最終的感官評(píng)分。

表2 大麥若葉酸性含乳飲料感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2.5.2 離心沉淀率測(cè)定

在離心管中放入約1 g的產(chǎn)品進(jìn)行稱量，然后放入離心機(jī)中進(jìn)行離心，按5 800 r/min離心25 min，離心結(jié)束后將上清液倒凈，將沉淀進(jìn)行稱量，根據(jù)式（1）計(jì)算離心沉淀率，每個(gè)樣品平行3次。

3 結(jié)果與分析

3.1 配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 大麥若葉粉添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表3可知：當(dāng)奶粉的添加量固定為4.5%時(shí)，大麥若葉粉的添加量會(huì)影響大麥若葉含乳飲料的色澤和氣味。隨著大麥若葉粉的添加量逐漸增加，大麥若葉粉的香味會(huì)逐漸掩蓋住奶香導(dǎo)致兩者比例不協(xié)調(diào)。當(dāng)大麥若葉粉的添加量為0.75%時(shí)，大麥香和奶香味適當(dāng)協(xié)調(diào)，含乳飲料呈現(xiàn)淡綠色，色澤誘人，口感細(xì)膩均勻穩(wěn)定。選擇大麥若葉粉的最佳添加量為0.75%。

表3 大麥若葉粉添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

3.1.2 白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

表4 白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

3.1.3 乳酸添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表5可知：隨著乳酸添加量的增加，產(chǎn)品的組織狀態(tài)明顯下降，且酸味感越來越強(qiáng)；當(dāng)乳酸添加量為0.40%時(shí)，組織狀態(tài)穩(wěn)定，且酸甜適度；當(dāng)繼續(xù)添加乳酸時(shí)，產(chǎn)品口味偏酸，且會(huì)出現(xiàn)少量的絮凝沉淀，產(chǎn)品不穩(wěn)定，略微分層。選擇乳酸的最佳添加量為0.40%。

表5 乳酸添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的的影響

3.1.4 復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的試驗(yàn)結(jié)果見表6，感官評(píng)分和沉淀率的分析結(jié)果見表7和表8。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果

表7 感官評(píng)分的分析結(jié)果

表8 沉淀率分析結(jié)果

由表7可知：產(chǎn)品感官評(píng)分值越大越好，影響大麥若葉酸性含乳飲料品質(zhì)的主次因素是B＞A＞D＞C，即CMC添加量＞瓊脂添加量＞單甘酯添加量＞蔗糖酯添加量，最佳水平為A3B2C1D1。由表8可知：沉淀率的值越小越好，影響的主次因素是B＞D＞A＞C，即CMC添加量＞單甘酯的添加量＞瓊脂添加量＞蔗糖酯的添加量，較優(yōu)方案為A3B3C1D1。由于以上2種方案在正交試驗(yàn)中沒有相應(yīng)的試驗(yàn)號(hào)，需進(jìn)一步做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表9。

由表9可知：同時(shí)從感官評(píng)分和沉淀率兩個(gè)方面考慮，最終得到復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的最佳組合A3B2C1D1，即瓊脂添加量0.15%、CMC添加量0.1%、蔗糖酯添加量0.05%和單甘酯添加量0.05%，此時(shí)大麥若葉酸性含乳飲料的感官評(píng)分最高，沉淀率最低，穩(wěn)定性良好，產(chǎn)品組織狀態(tài)質(zhì)地均勻，沒有顆粒感，色澤為淡綠色，口感細(xì)膩，富有大麥香和乳香味，酸甜適口。

表9 驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果

3.2 抗氧化活性試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 對(duì)DPPH自由基的清除能力

由圖1可知：0.05，0.25，0.50，0.75及1.00 mL/mL的大麥若葉酸性含乳飲料的DPPH·清除率分別為19.58%，88%，92.85%，94.00%和83.64%，而0.2 mg/mL VC溶液相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)對(duì)DPPH·清除能力分別為88.94%，92.85%，91.47%，94.23%和96.77%。大麥若葉酸性含乳飲料和VC溶液隨著體積分?jǐn)?shù)的增加，對(duì)于DPPH·的清除率都在上升，且在相同的體積分?jǐn)?shù)下，VC溶液對(duì)于DPPH·的清除率要高于大麥若葉酸性含乳飲料，在VC體積分?jǐn)?shù)為1.00 mL/mL時(shí)，它對(duì)DPPH·的清除率高達(dá)96.77%。另外通過計(jì)算可得大麥若葉酸性含乳飲料的P值=0.177＞0.05，不同濃度之間具有顯著性差異。根據(jù)線性擬合，測(cè)得大麥若葉酸性含乳飲料的IC50=0.21 mL/mL。

圖1 大麥若葉酸性含乳飲料與VC溶液對(duì)DPPH·清除能力的比較

3.2.2 對(duì)O2-·自由基的清除能力

由圖2可知：0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL體積分?jǐn)?shù)的大麥若葉酸性含乳飲料對(duì)超氧陰離子清除率分別為54.35%，66.16%，68.32%，62.34%和54.07%。隨著大麥若葉酸性含乳飲料體積分?jǐn)?shù)的增加，其對(duì)超氧陰離子清除能力呈上升趨勢(shì)，而VC溶液相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)對(duì)超氧陰離子清除能力依次為37.46%，72.76%，73.88%，77.98%和62.31%，整體隨著體積分?jǐn)?shù)的增加清除能力也在增加，但是上升幅度較小。在相同體積分?jǐn)?shù)對(duì)比下，VC溶液對(duì)超氧陰離子清除能力明顯高于大麥若葉酸性含乳飲料。另外通過計(jì)算可得大麥若葉酸性含乳飲料的P值=0.732＞0.05，不同體積分?jǐn)?shù)之間具有顯著性差異。根據(jù)線性擬合，測(cè)得大麥若葉酸性含乳飲料的IC50=0.68 mL/mL。

圖2 大麥若葉粉酸性含乳飲料與VC溶液對(duì)超氧陰離子清除能力的比較

3.2.3 對(duì)羥基自由基（·OH）的清除能力

由圖3可知：0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL體積分?jǐn)?shù)的大麥若葉酸性含乳飲料對(duì)羥基自由基清除率分別為19.20%，27.97%，30.33%，47.50%和50.65%。隨著大麥若葉酸性含乳飲料體積分?jǐn)?shù)增加，其對(duì)羥基自由基清除率也在不斷增加。而相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)的VC溶液對(duì)羥基自由基清除率分別為20.00%，35.70%，48.23%，50.75%和65.10%，且同體積分?jǐn)?shù)VC溶液對(duì)羥基自由基清除率能力高于大麥若葉酸性含乳飲料。通過計(jì)算可得大麥若葉酸性含乳飲料的P值=0.06＞0.05，所以不同體積分?jǐn)?shù)之間具有顯著性差異。根據(jù)線性擬合，測(cè)得大麥若葉酸性含乳飲料的IC50=1.23 mL/mL。

圖3 大麥若葉粉酸性含乳飲料與VC溶液對(duì)羥基自由基清除能力的比較

4 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出大麥若葉酸性含乳飲料的最優(yōu)配方：奶粉添加量為4.5%，大麥若葉粉添加量為0.75%，白砂糖添加量為4%，乳酸的添加量為0.40%，復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的添加量為0.15%瓊脂、0.1% CMC、0.05%蔗糖酯和0.05%單甘酯。產(chǎn)品呈淡綠色，組織狀態(tài)均勻穩(wěn)定，沒有肉眼可見的雜質(zhì)，口感細(xì)膩，酸甜可口，具有大麥若葉天然麥香和牛奶奶香。

抗氧化活性試驗(yàn)表明該飲料對(duì)DPPH·、O2-·和·OH有一定的清除能力，其IC50分別為0.21，0.68和1.23 mL/mL，且同體積分?jǐn)?shù)VC對(duì)DPPH·、O2-·和·OH的清除率總是高于大麥若葉酸性含乳飲料。