桑葚茉莉花復(fù)合飲料的工藝優(yōu)化

馬菲菲, 馬彭彭, 劉俊杰, 翟立公, 杜傳來

(安徽科技學(xué)院 食品工程學(xué)院,安徽 鳳陽 233100)

桑葚又稱桑果或桑棗,是桑樹結(jié)的一種果實[1]。研究表明,桑葚中含有種類豐富的營養(yǎng)成分以及功能性物質(zhì),如維生素、有機酸、黃酮、花色苷等,在抗氧化、保護心臟、提高免疫力以及清除自由基等方面發(fā)揮重要的作用[2-5]。2002年被列為“藥食同源”的食物,有“民間圣果”的美譽[6]。

茉莉花香氣持久、顏色明亮,具有止咳化痰、活血散瘀、清熱解毒等功效[7-8]。因茉莉花的氣味會直接影響飲料的口感及風(fēng)味,所以常常作為復(fù)合型飲料的原料之一。

眾所周知,桑葚采收期短,并且貯運困難,人們常常將桑葚制作成果汁,以便于長期儲藏,在其中加入一些茉莉花汁可以使飲料酸甜適口,而且具有茉莉花的清香氣味,逐漸變成一種人們所喜歡的理想保健飲料[9-10]。中國的果汁型飲料經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為飲品行業(yè)中重要的一部分,在飲品中添加一些其他成分改變其原有風(fēng)味,形成一種全新的復(fù)合型飲料[11-14]。本試驗將采用桑葚及茉莉花為原料,以感官評價為指標,探討其最佳加工工藝,為進一步創(chuàng)新與開發(fā)復(fù)合飲料奠定基礎(chǔ),并提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)備

榨汁機(漢隆機械有限公司);JM-A電子天平(上海精天電子儀器有限公司);LYT-320手持折光儀(上海束句儀器科技有限公司);PHS-3C精密pH計(江蘇迅迪儀器科技有限公司);桑葚、茉莉花、蜂蜜、維生素C、黃原膠、蘆薈果粒,均為市售食用級。

1.2 試驗方法

1.2.1 桑葚汁的制備工藝 原料挑揀、洗凈、護色、榨汁、澄清、過濾、滅菌,獲得桑葚汁,封存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 茉莉花汁的制備工藝 茉莉花除雜、泡汁、過濾,獲得茉莉花汁。

1.2.3 桑葚茉莉花復(fù)合飲料的制備工藝 在桑葚原汁和茉莉花汁中加入蜂蜜、維生素C、黃原膠、蘆薈果粒,混合,均質(zhì),灌裝,殺菌,冷卻,獲得成品。

1.2.4 單因素試驗 通過預(yù)試驗,確定桑葚汁與茉莉花汁添加比例以及蜂蜜、維生素C和黃原膠的用量為主要影響因素,將感官評價作為測試的標準,由此來確定響應(yīng)面因素和水平。桑葚汁與茉莉花汁添加比例的確定：蜂蜜的固定添加量為6%,維生素C為0.05%,黃原膠為0.12%。將桑葚和茉莉花添加比例設(shè)置為2∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶2等5個梯度,并根據(jù)感官評價標準對制備的產(chǎn)品進行評分。蜂蜜添加量的確定：將桑葚與茉莉花添加比例固定為3∶2,維生素C為0.05%,黃原膠為0.12%,蜂蜜的添加量設(shè)置為5個梯度,分別為2%、4%、6%、8%和10%。成品按感官評價標準評分。維生素C添加量的確定：將桑葚與茉莉花添加比例固定為3∶2,蜂蜜為6%,黃原膠為0.12%。同樣,維生素C添加量也設(shè)置5個梯度,分別為0.01%、0.03%、0.05%、0.07%和0.09%,成品按感官評價標準評分。黃原膠添加量的確定：固定桑葚與茉莉花添加比例為3∶2,蜂蜜添加量為6%,維生素C添加量為0.05%。設(shè)置5個梯度作為黃原膠的添加量,分別為0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%,成品按感官評價標準評分。

1.2.5 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗設(shè)計 采用Design-Expert 8.0.6軟件以及Box-Behnken模型的功能,選取桑葚汁與茉莉花汁添加比例(A)、蜂蜜添加量(B)、維生素C添加量(C)等3個對桑葚茉莉花復(fù)合飲料制作工藝具有顯著影響的因素,采用三因素三水平的響應(yīng)面工藝優(yōu)化試驗,各因素和水平如表1所示。

表1 響應(yīng)面因素和水平Table 1 Factors and levels of response surface test

1.2.6 感官評價指標 選出以10人為單位的小組,各成員對桑葚茉莉花復(fù)合飲料進行評價,以平均分為參考。具體感官評價標準見表2。

表2 桑葚茉莉花復(fù)合飲料的感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of mulberry and jasmine compound beverage

1.2.7 理化指標的測定 pH采用pH計進行測定;可溶性固形物含量采用手持折光儀測定;總酸(以檸檬酸計)按照《食品中總酸的測定》滴定法測定[15];總花青素按照pH值示差法測定[16];總黃酮按照NaNO2-Al(NO3)3比色法測定[17];總酚采用福林酚法測定[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 8.0.6軟件進行數(shù)據(jù)分析,使用Origin 2019軟件繪圖,所有試驗重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 桑葚汁與茉莉花汁添加比例對復(fù)合飲料的影響 如圖1所示,當添加比例為2∶1時,感官評價較低,隨著茉莉花汁的繼續(xù)添加,添加比例為3∶2時,感官評價最高,為86.7分,此時,飲料的香氣協(xié)調(diào)一致,酸甜適口。當再繼續(xù)添加茉莉花時,感官評價持續(xù)降低,添加比例為1∶2時最低,為80.3分,這是因為過多的茉莉花汁掩蓋了桑葚汁的甜味,造成口感的下降。因此,確定2∶1、3∶2和1∶1為最佳比例范圍。

圖1 桑葚汁與茉莉花汁添加比例對復(fù)合飲料的感官影響Fig.1 Sensory effects of the proportion of mulberry juice added to jasmine juice on the compound beverage

2.1.2 蜂蜜添加量對復(fù)合飲料的影響 如圖2所示,當蜂蜜添加量為2%時,評分最低,為75.6分。此時,飲料沒有甜味,口感也不好。當添加量為6%時,為85.5分,分數(shù)最高。此時,飲料的甜度適中,口感極佳。添加量在6%之后,分數(shù)開始降低。因此,蜂蜜最佳添加量為6%。

圖2 蜂蜜添加量對復(fù)合飲料的感官影響Fig.2 Sensory effects of honey addition on compound beverages

2.1.3 維生素C添加量對復(fù)合飲料的影響 如圖3所示,維生素C的添加劑量不同,感官評價變化很大。當添加量為0.09%時,為78.4分,分數(shù)最低。此時,該飲料的酸味突出,掩蓋了茉莉花汁的香氣,且口感較差。當添加量為0.05%時,得分為84.9分,分數(shù)最高。此時,飲料的酸甜適宜,具有濃郁的果香,口感非常好。維生素C添加量在0.03%、0.05%和0.07%時,分數(shù)明顯高于其他水平,因此,選擇0.03%、0.05%和0.07%作為維生素C的最佳添加量范圍。

圖3 維生素C添加量對復(fù)合飲料的感官影響Fig.3 Sensory effects of vitamin C addition on compound beverage

2.1.4 黃原膠添加量對復(fù)合飲料的影響 黃原膠的影響如圖4所示,黃原膠添加量為0.03%時,分數(shù)最低,為79.9分。靜置分層且有沉淀明顯,口感差。當添加量為0.12%時,分數(shù)最高,為83.6分。此時,組織狀態(tài)均勻且擁有極佳的穩(wěn)定性。添加量在0.03%～0.12%范圍內(nèi)分數(shù)有所提高,在0.12%后有所下降。因此黃原膠的最佳添加量為0.12%。

圖4 黃原膠添加量對復(fù)合飲料的感官影響Fig.4 Sensory effects of xanthan gum addition on compound beverage

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化桑葚茉莉花復(fù)合飲料制作工藝

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計及方差分析 根據(jù)單因素試驗數(shù)據(jù),選擇桑葚汁與茉莉花汁添加比例(A)、蜂蜜的添加量(B)和維生素C的添加量(C)為自變量,感官評價(Y)為因變量進行響應(yīng)面試驗。響應(yīng)面試驗結(jié)果如表3所示,方差分析結(jié)果如表4所示。

表3 桑葚茉莉花復(fù)合飲料響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Response surface test design and results of mulberry and Jasmine compound beverage

表4 方差分析表Table 4 The table of variance analysis

從表4可以看出,本試驗的回歸模型非常顯著(F=60.61,P<0.01)。由于失擬項P=0.071 6,大于0.05,因此失擬項不顯著,能較好地得到和驗證試驗結(jié)果。相關(guān)系數(shù)R2為0.987 3,校正決定系數(shù)RAdj2為0.971 0,則試驗數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)的一致性為97.10%。所以,擬合度具備很高的精準度,能客觀地表現(xiàn)各種因素間的關(guān)系。二次回歸方程為：Y=87.24-0.74A-1.98B-0.94C-1.28AB-0.58AC+2.43BC-3.64A2-4.74B2-3.76C2。

根據(jù)表4的方差分析得出：BC對感官評價的影響極顯著(P<0.01),AB對感官評價的影響顯著(P<0.05)。影響感官評分的單因素順序為：蜂蜜添加量>維生素C添加量>桑葚汁與茉莉花汁添加比例?；貧w模型預(yù)測的最優(yōu)工藝是桑葚汁與茉莉花汁比例為1.48,蜂蜜添加量為5.49%,維生素C添加量為0.05%,預(yù)測值為87.640 7分。

2.2.2 各因素的交互作用分析 響應(yīng)面的等高線越接近橢圓形及曲面越陡峭,因素之間的交互作用越顯著。如圖5～7所示,A與C的交互作用不顯著,A與B、B與C的交互作用均顯著。

圖5 蜂蜜添加量和桑葚汁與茉莉花汁添加比例的相互作用對復(fù)合飲料感官評價的響應(yīng)面圖Fig.5 The interaction of honey addition and mulberry juice with jasmine juice addition ratio on the response surface of the composite beverage sensory score

圖6 桑葚汁與茉莉花汁添加比例和維生素C添加量的相互作用對復(fù)合飲料感官評價的響應(yīng)面圖Fig.6 The response surface chart of the interaction of mulberry juice with jasmine juice addition ratio and vitamin C addition to the sensory score of compound beverages

圖7 蜂蜜添加量和維生素C添加量的相互作用對復(fù)合飲料感官評價的響應(yīng)面圖Fig.7 The response surface chart of the interaction between honey and vitamin C additions on the sensory score of the compound beverage

2.2.3 驗證試驗 根據(jù)Design-Expert 8.0.6軟件得出桑葚茉莉花復(fù)合飲料的最優(yōu)工藝是：桑葚汁與茉莉花汁添加比例為1.48,蜂蜜的添加量為5.49%,維生素C的添加量為0.05%,感官評分預(yù)測值為87.640 7分。在實際過程中,為了便于操作,可以對3個主要因素的最佳水平進行修改,桑葚汁與茉莉花汁的添加比例為1.5,即3∶2,蜂蜜添加量為5.5%,維生素C添加量為0.05%。經(jīng)驗證,桑葚茉莉花復(fù)合飲料感官評分實測值為87.92分,與期望值相近,表明模型的可靠性很高。

2.3 桑葚茉莉花復(fù)合飲料品質(zhì)分析的測定結(jié)果

從表5～6可以看出,飲料的pH為3.64,可溶性固形物含量為10.30%,總酸(以檸檬酸計)含量為2.88 g/kg,總花青素含量為35.26 mg/g,總黃酮含量為1.68 mg/g,總酚含量為4.37 mg/g。本工藝生產(chǎn)的復(fù)合飲料色澤佳,桑葚和茉莉花的香氣和諧,濃郁醇厚,無其他異味;口感上,味道和諧,酸甜適中;組織均勻,無沉淀和雜質(zhì)。

表5 桑葚茉莉花復(fù)合飲料品質(zhì)指標Table 5 Mulberry jasmine compound beverage quality index

表6 桑葚茉莉花復(fù)合飲料感官評價指標Table 6 Mulberry jasmine composite beverage sensory indicator

3 結(jié)論

以桑葚、茉莉花為主要原料,制備復(fù)合飲料,根據(jù)單因素試驗及響應(yīng)面試驗優(yōu)化得到的最佳工藝為：桑葚汁與茉莉花汁添加比例為3∶2,蜂蜜添加量為5.5%,維生素C添加量為0.05%,黃原膠添加量為0.12%,此時飲料的感官評價可達87.92分。此產(chǎn)品顏色呈紫紅色,桑葚與茉莉花的獨特氣味相交合,口感清爽,無分層現(xiàn)象。在該工藝條件下的產(chǎn)品測得pH為3.64,可溶性固形物含量為10.30%,總酸(以檸檬酸計)的含量為2.88 g/kg,總花青素的含量為35.26 mg/g,總黃酮的含量為1.68 mg/g,總酚的含量為4.37 mg/g。