羅漢果花枸杞復(fù)合飲料的研制

汪洪濤，郭亞楠

（江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院健康學(xué)院，江蘇省食品安全工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 南京 211168）

羅漢果是我國特有的一種珍貴葫蘆科植物，被譽(yù)為良藥良果[1]。羅漢果花來自于羅漢果的干雄花，富含黃酮、多酚、精油等活性成分，有抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、清熱解毒等功效[2]。目前，對羅漢果花的研究主要集中在其活性成分的提取和性質(zhì)研究[3]、提取液的生理功能研究方面[4]，對產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用方面報(bào)道較少。

枸杞又稱枸杞果、枸杞豆、甜菜子等，是茄科植物，也作為藥食兩用的植物。枸杞味甘、性平，富含蛋白質(zhì)、脂肪、枸杞素、維B1、維B2和鈣、鐵、磷等營養(yǎng)成分，還富含類黃酮、枸杞多糖、甜菜堿、紅色素等有效成分[5]，具有補(bǔ)腎益精、潤肝明目、增強(qiáng)免疫力、抗疲勞、抗輻射、降血糖，降低動脈硬化等功效[6]。在世界上被公認(rèn)為抗衰老、抗腫瘤和疾病防治的“神仙果”[5]。目前，枸杞研究的較多，主要集中在活性成分的提取和產(chǎn)品的開發(fā)等方面[7-12]，但有關(guān)枸杞和羅漢果花搭配進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)暫未見報(bào)道。

為了進(jìn)一步開發(fā)利用農(nóng)副產(chǎn)品資源，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，豐富市場的健康飲料品種，擬通過將羅漢果花和枸杞搭配，利用兩者營養(yǎng)成分和活性成分互補(bǔ)的特點(diǎn)，通過酶促降解原料，提高活性成分的溶出率和原料的利用率，開發(fā)出一款富含多種活性成分、適合各種人群飲用的健康型飲料。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

KQ-500E 型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；FA1004N 型分析天平，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；FW100 型高速萬能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；GZX-9140MBE 型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；SHBIII 型循環(huán)水多用真空泵，上海比朗文儀器有限公司產(chǎn)品。

羅漢果花，購自廣西桂林，買回后挑選、清洗、于60 ℃下烘至恒質(zhì)量、粉碎過60 目篩后密封備用；枸杞（干果），購自寧夏中寧，經(jīng)人工挑選、清洗、于60 ℃下烘至恒質(zhì)量、粗粉碎后密封備用；食品級白砂糖，南京甘蔗園糖業(yè)有限公司提供；食品級纖維素酶（綠色木酶，1 萬U/g）、β - 葡聚糖酶（食用級，2 萬U/g）、檸檬酸，均為分析純，南京森貝伽生物科技有限公司提供；抗壞血酸（分析純），上海展云化工有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 加工工藝

（1） 工藝流程。原料→浸泡→酶解→抽濾→調(diào)配→均質(zhì)→包裝→殺菌→成品。

（2） 操作要點(diǎn)。①酶解。將枸杞粉和羅漢果花粉按比例復(fù)配，按不同料液比、酶配比和酶解時(shí)間進(jìn)行浸提、抽濾，濾液定容后密封冷藏備用。②調(diào)配。根據(jù)最佳的酶解液加入最佳配方的檸檬酸、白砂糖、抗壞血酸攪拌均勻。③均質(zhì)。原料混合攪拌均勻，加熱至65 ℃。進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)壓力20~25 MPa，均質(zhì)2 次。均質(zhì)后能提高飲料的穩(wěn)定性，防止分層，使產(chǎn)品口感細(xì)膩。④殺菌。產(chǎn)品裝罐后于121 ℃下殺菌10 min 后冷卻即得成品。

1.2.2 原料酶解液的制備

（1） 原料酶解液制備的基本工藝參數(shù)。先將干燥粉碎后的枸杞粉和羅漢果花粉按質(zhì)量比1∶1 稱取混合至250 mL 錐形瓶中，按照料液比1∶30（g∶mL） 加入一定量的蒸餾水，于室溫下避光浸泡12 h，使原料充分吸水。然后在50 ℃的恒溫、pH 值為5~6時(shí)（加鹽酸用精密pH 值試紙） 按照纖維素酶和β -葡聚糖酶1∶1 的質(zhì)量配比，加入一定量的酶（占原料質(zhì)量的0.5%），利用超聲輔助酶解2 h。最后將酶解液用濾紙進(jìn)行抽濾，濾液定容后密封冷藏備用，濾渣烘干至恒質(zhì)量后稱量，計(jì)算原料的利用率。每個樣品重復(fù)3 次，取平均值。原料利用率計(jì)算見公式（1）：

（2） 原料酶解液制備單因素試驗(yàn)。按1.2.2（1）的方法，以原料的利用率為考查指標(biāo)，其他條件不變，分別改變枸杞和羅漢果花配比、料液比、纖維素酶和β - 葡聚糖酶配比及酶解時(shí)間等因素來考查各種因素對原料利用率的影響。

（3） 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇原料比、料液比和酶配比作為試驗(yàn)因素，利用響應(yīng)面軟件進(jìn)行試驗(yàn)及優(yōu)化，確定羅漢果花枸杞復(fù)合飲料酶解液的最佳工藝。

Box-behnken 設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 Box-behnken 設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)

1.2.3 復(fù)合飲料的研制

（1） 飲料配方的基本工藝參數(shù)。量取一定量的酶解液，以酶解液質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，加入5%白砂糖，0.04%檸檬酸，0.05%抗壞血酸，按照飲料制備工藝流程操作得到羅漢果花枸杞復(fù)合飲料。

（2） 單因素試驗(yàn)。按1.2.3（1） 的方法，以感官評價(jià)為評定指標(biāo)，其他條件不變，通過改變白砂糖、檸檬酸和抗壞血酸的含量，考查各種因素對飲料風(fēng)味的影響。

（3） 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面軟件進(jìn)行試驗(yàn)及優(yōu)化，采用感官評分法進(jìn)行分析和處理，確定羅漢果花枸杞復(fù)合飲料的最佳配方。

響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.2.4 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

參照相關(guān)茶飲料感官標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該產(chǎn)品的特點(diǎn)，指定了產(chǎn)品感官評分標(biāo)準(zhǔn)。請10 名不同年齡、性別的學(xué)生根據(jù)感官評分表進(jìn)行評分，每個樣品重復(fù)3次，最后取評分的平均值。

感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 數(shù)據(jù)分析與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010 軟件和Design Expert8.0 軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料酶解液的制備

2.1.1 原料酶解液制備單因素試驗(yàn)

按照1.2.2 中（2） 的方法，其他條件不變，分別改變枸杞與羅漢果花質(zhì)量比為4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（g∶g），料液比為1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40，1∶45（g∶mL），纖維素酶和β - 葡聚糖酶的質(zhì)量比為4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（g∶g），酶解時(shí)間為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 h 進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

枸杞和羅漢果花的質(zhì)量比對原料利用率的影響見圖1，料液比對原料利用率的影響見圖2，纖維素酶和β - 葡聚糖酶質(zhì)量比對原料利用率的影響見圖3，酶解時(shí)間對原料利用率的影響圖4。

圖1 枸杞和羅漢果花的質(zhì)量比對原料利用率的影響

圖2 料液比對原料利用率的影響

圖3 纖維素酶和β - 葡聚糖酶質(zhì)量比對原料利用率的影響

圖4 酶解時(shí)間對原料利用率的影響

由圖1 可知，隨著羅漢果花比例的增加原料利用率在逐漸降低，原因可能是羅漢果花中纖維較多，水解率較低。在枸杞和羅漢果花的質(zhì)量比為2∶1~ 1∶2 原料的利用率降低的非常明顯。枸杞比例過高對產(chǎn)品的口感有影響且不利于渣液分離，綜合考慮后選取枸杞和羅漢果花的質(zhì)量比為2∶1、1∶1，1∶2為響應(yīng)面試驗(yàn)的試驗(yàn)因素水平；由圖2 可知，隨著料液比的增加原料利用率在逐漸提高，在1∶30 處提高最為明顯，隨著料液比的繼續(xù)增加，原料利用率增加變慢。綜合考慮后選取料液比為1∶30、1∶35，1∶40 為響應(yīng)面試驗(yàn)的試驗(yàn)因素水平；由圖3 可知，隨著β - 葡聚糖酶比例的增加，原料利用率先增加后減少，在1∶3 處最高，在1∶3 之后開始降低。故選取纖維素酶和β - 葡聚糖酶的質(zhì)量比為1∶2， 1∶3，1∶4 為響應(yīng)面試驗(yàn)因素的水平；由圖4可知，隨著酶水解反應(yīng)時(shí)間的延長，原料利用率先增加后減少在2 h 時(shí)處最大，隨著時(shí)間不斷延長，原料利用率處于相對平穩(wěn)狀態(tài)，而且不利于試驗(yàn)的操作，浪費(fèi)時(shí)間。綜合考慮后，將2 h 作為后續(xù)試驗(yàn)的酶解時(shí)間。

2.1.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照1.2.2 中（3） 的方法，采用Box-behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對原料酶解液工藝進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果見表4，原料利用率方差分析見表5。

表4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果

表5 原料利用率方差分析

通過軟件Design Expert 8.0 對表5 數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，得出以原料酶解液的原料利用率為響應(yīng)值的回歸方程為：

一次項(xiàng)F值的大小與因素對響應(yīng)值的影響程度大小成正比[8]。由表4 可知，每個因素對原料利用率的影響程度順序?yàn)樵媳?酶質(zhì)量比>料液比。模型F值為17.61，p<0.001 說明差異非常顯著，失擬項(xiàng)p=0.084 5>0.050 0 差異不顯著，模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.952 0，表明模型擬合程度較好。變異系數(shù)（Coefficient of Variation，C.V） 2.45%較小，說明該模型能較好地反映真實(shí)的試驗(yàn)值。回歸模型中的一次項(xiàng)原料比（A） 非常顯著，交互項(xiàng)和二次項(xiàng)A2，C2不顯著，說明每個因素對原料利用率的影響不是線性關(guān)系[13]。

由響應(yīng)面軟件分析可知原料最佳酶解液工藝參數(shù)為原料比2∶1，料液比1∶34.73，酶質(zhì)量比1∶2.26。在此條件下，復(fù)合飲料酶解液的原料利用率為60.1%?？紤]到方便實(shí)際操作將最佳配方優(yōu)化為原料質(zhì)量比2∶1，料液比1∶35，酶質(zhì)量比1∶2.3，并根據(jù)優(yōu)化后的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行了5 次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明原料利用率平均為60.6%，與預(yù)測值相對偏差為0.83%，得到的最佳酶解液工藝參數(shù)可靠。

2.2 復(fù)合飲料配方的確定

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

按1.2.3 中（2） 的方法，其他條件不變，分別改變白砂糖添加量為3%，4%，5%，6%，7%；檸檬酸添加量為0.010%，0.025%，0.040%，0.055%，0.060%；抗壞血酸添加量為0.01%，0.03%，0.05%，0.07%，0.09%進(jìn)行試驗(yàn)。

白砂糖添加量對飲料感官指標(biāo)的影響見圖5，檸檬酸添加量對飲料感官指標(biāo)的影響見圖6，抗壞血酸添加量對飲料感官指標(biāo)的影響見圖7。

圖5 白砂糖添加量對飲料感官指標(biāo)的影響

圖6 檸檬酸添加量對飲料感官指標(biāo)的影響

圖7 抗壞血酸添加量對飲料感官指標(biāo)的影響

由圖5 可知，隨著白砂糖添加量增加飲料感官評分先增后降，在6%時(shí)感官評分最高。當(dāng)白砂糖添加量較低時(shí)，飲料的味道偏淡有少許苦味；白砂糖添加量過高時(shí)飲料味道太甜。因此，選取白砂糖添加量5%，6%，7%為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。由圖6 可知，隨著檸檬酸添加量的增加，飲料的感官評分值也逐漸增大，在檸檬酸添加量為0.04% 時(shí)達(dá)到最大值。此時(shí)飲料酸甜適中，繼續(xù)增加檸檬酸添加量時(shí)，飲料則由于味道太酸導(dǎo)致評分值逐漸下降。因此，選取檸檬酸添加量0.025%，0.040%，0.055%為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。由圖7 可知，隨著抗壞血酸添加量的增加，飲料的酸度逐漸增加，在抗壞血酸添加量為0.07%時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)飲料酸甜適中。繼續(xù)增加抗壞血酸量時(shí)飲料由于酸度過大而使評分值逐漸下降?？箟难岢峁┧嵛锻膺€是抗氧化劑，加入飲料中可保持其外觀和風(fēng)味。綜合考慮后，選取抗壞血酸添加量0.05%，0.07%，0.09%為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。

2.2.2 飲料配方的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照1.2.3（3） 的方法，采用Box-behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對飲料的配方進(jìn)行優(yōu)化。

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果見表6。

表6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果

通過軟件Design Expert 8.0 對表6 數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，得出以飲料感官評分為響應(yīng)值的回歸方程為：

飲料配方試驗(yàn)方差分析見表7。

表7 飲料配方試驗(yàn)方差分析

一次項(xiàng)F值的大小與因素對響應(yīng)值的影響程度大小成正比[8]。由表7 可知，每個因素對飲料感官評分的影響程度順序?yàn)榭箟难崽砑恿?白砂糖添加量>檸檬酸添加量。模型F值為10.48，p=0.002 7<0.05 說明差異顯著，失擬項(xiàng)p=0.148 3>0.05 差異不顯著，模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.928 3，表明模型擬合程度較好。變異系數(shù)（C.V） 2.78%較小，說明該模型能很好的反映真實(shí)的試驗(yàn)值。回歸模型中的一次項(xiàng)抗壞血酸（C） 顯著，交互項(xiàng)不顯著和二次項(xiàng)A2非常顯著、B2和C2顯著，說明每個因素對原料利用率的影響不是線性關(guān)系[13]。為進(jìn)一步考查各因素中交互作用對飲料感官評分的影響，用Design Expert 8.0.6軟件繪制三維曲線圖（圖8）。響應(yīng)曲面圖是每個試驗(yàn)因素響應(yīng)值的三維空間曲線圖，表面的幅度越大，則表明對試驗(yàn)結(jié)果的影響越大[14]。等高線圖的形狀可反映出各因素效應(yīng)強(qiáng)弱的大小，橢圓形這2 個因素之間的相互作用顯著，而圓形則相反[15]。3 個因素可在選定的范圍內(nèi)均能產(chǎn)生最好的響應(yīng)值，這表明3 個因素的試驗(yàn)范圍合理有效，能夠最佳反映響應(yīng)值的影響趨勢。

圖8 因素交互作用對飲料感官評分的影響

因素交互作用對飲料感官評分的影響見圖8。

利用Design Expert 8.0.6 軟件分析得出羅漢果花枸杞復(fù)合飲料的最佳配方為白砂糖添加量5.9%，檸檬酸添加量0.04%，抗壞血酸添加量0.06%。在此最佳配方下復(fù)合飲料感官評分為89.4 分。為了檢驗(yàn)響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果的可靠性進(jìn)行了5 次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到飲料的感官評分平均值為90.1 分，與預(yù)測值有0.78%的相對偏差。結(jié)果表明，得到的復(fù)合飲料的最佳配方參數(shù)可靠。

3 結(jié)論

通過優(yōu)化原料酶解液的工藝參數(shù)，從而大大提高了原料利用率。對飲料的配方進(jìn)行優(yōu)化后所生產(chǎn)的復(fù)合飲料色澤紅亮透明，含有羅漢果花淡淡的清香和枸杞的醇香，口感酸甜可口，無沉淀析出。由于該飲料所使用原料羅漢果花和枸杞本身是一種可食用資源，再加上整個生產(chǎn)過程中僅使用水和食品級酶制劑，無任何化學(xué)試劑。其他輔助材料都是可食用級別，利用超聲波輔助酶法水解原料具有操作簡便、能耗低的特點(diǎn)。因此，該飲料的制作工藝簡單，具有原料的特有風(fēng)味，是一款營養(yǎng)豐富、口感純正的健康飲料，適合各類人群長期飲用。關(guān)于飲料中具體的活性成分和衛(wèi)生指標(biāo)有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)。