以綠茶提取物取代咖啡因的能量型飲料研究

孟岳成，王月秀，陳 杰，徐婷婷

(浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035)

以綠茶提取物取代咖啡因的能量型飲料研究

孟岳成，王月秀，陳 杰*，徐婷婷

(浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035)

以綠茶提取物取代咖啡因，配以B族維生素、氨基酸、牛磺酸、肌醇和異麥芽酮糖等開發一種新型能量飲料。實驗得出最佳配方為:牛磺酸500mg/L，賴氨酸200mg/L，肌醇200mg/L，煙酰胺40mg/L，維生素 B12mg/L，維生素B64mg/L，綠茶提取物550mg/L，蔗糖5%，異麥芽酮糖4%，果葡糖漿6%，檸檬酸0.258%，檸檬酸鈉0.06%。按照該配方及工藝流程操作制得的能量飲料與市售同類型產品相比，不僅消除了能量飲料中的維生素異味而且更加安全健康，符合現代消費者對食品的要求。

綠茶提取物，能量飲料，異麥芽酮糖

Abstract:A new kind of energy drink was made of green tea extract as the replacement of coffeine and vitamine B，amino acid，taurine，inosite，isomaltulose，etc.Through single-factor and orthogonal experiment，the optimum formula was determined:taurine 500mg/L，lysine 200mg/L，inosite 200mg/L，niacnamide 40mg/L，VB12mg/L，VB64mg/L，green tea extract 550mg/L，sucrose 5%，palatinose 4%，high fructose corn syrup 6%，citric acid 0.258%and sodium citrate 0.06%.Compared with the same type of energy drink on sale，the product in study perfectly eliminated unpleasant smell of vitamin and that was safe and healthy to meet the requirement of consumers well.

Key words:green tea extract;energy drink;isomaltulose

能量飲料是指通過調整飲料中天然營養物(主要為各種維生素)的成分和含量比例，在一定程度上調節人體功能，緩解疲勞，以適應某些特殊人群營養需要的飲料［1］，屬于飲料通則中特殊用途飲料類的營養素飲料［2］。能量飲料一般含有牛磺酸、B族維生素、賴氨酸、肌醇等多種營養成分，這些成分相互配合，協同作用，促進人體新陳代謝，加快對糖分的分解和吸收，迅速補充人體能量，并調節神經系統功能，從而達到提神醒腦、補充體力、抗疲勞的卓越功效［3］。在我國，自能量飲料代表—紅牛首次亮相以來，能量飲料消費已經持續流行［4］。目前市場上的能量飲料品種繁多，但質量卻參差不齊。許多產品為了達到提神的功效大量添加咖啡因，最終導致人們對此類產品的安全性提出很大質疑;還有部分能量飲料選用葡萄糖和果糖為主要甜味劑，在迅速補充能量的同時，也會導致肥胖的發生。針對以上問題本實驗將開發一種新型能量飲料產品。飲料選用綠茶提取物代替咖啡因，其能夠起到很好的提神醒腦作用［5］;選用具有平衡偏低Ⅱ值、能夠有效預防脂肪積累的一種新型健康甜味劑異麥芽酮糖，可有效降低肥胖的發生［6-7］。這兩種成分的添加，使得產品既起到了能量飲料提神醒腦和抗疲勞的作用，又使其更加安全健康，符合目前消費者對食品的要求。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

牛磺酸、賴氨酸、肌醇、煙酰胺、VB1、VB6、蔗糖、果葡糖漿、異麥芽酮糖、檸檬酸、檸檬酸鈉、胭脂紅、檸檬黃、雜果香精、綠茶提取物 上海欣融實業有限公司。

90-1型強力磁力攪拌器 杭州儀表電機有限公司;AR1140型電子精密天平 美國Ohaus公司;SHZ-Ⅲ型循環水真空泵 上海亞榮生化儀器廠;DELTA 320精密pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司;N-1α手提式糖度計 日本ATAGO株式會社。

1.2 工藝流程

1.3 操作要點

飲料用水:采用去離子水，避免水中離子對飲料口感及體系穩定性產生影響。

溶解:綠茶提取物在冷水中溶解性較差，為避免結塊且縮短溶解時間，先用80℃的熱水溶解后再加入飲料體系。

稱量:牛磺酸、賴氨酸、肌醇、煙酰胺、維生素B1、維生素B6、綠茶提取物的使用量參照國家食品營養強化劑標準及每日推薦允許攝入量，同時分析國內外市場上相關產品確定用量，見表1。

表1 能量飲料主要成分Table 1 The main components of energy drink

調配:調配過程要注意原料的加入順序，先加入糖類、色素、檸檬酸鈉等進行初步調配。然后加入檸檬酸和香精進行酸味和香味的調整，以防止香氣揮發和一些不耐酸的成分在過低的pH下分解。

殺菌:殺菌在水浴鍋中進行，殺菌時瓶內液體溫度95℃維持15min。

1.4 實驗設計

1.4.1 單因素實驗 影響產品風味的主要因素為各種糖的用量，產品pH以及檸檬酸鈉的使用量，因此選用單因素實驗篩選風味主要影響因素的最佳用量。

1.4.1.1 蔗糖單因素實驗 以蔗糖為甜味劑，固定飲料pH為3.2，設計質量分數為8%、9%、10%、11%、12%五個梯度，進行蔗糖用量單因素實驗。

1.4.1.2 異麥芽酮糖單因素實驗 異麥芽酮糖的甜度為蔗糖的50%，保證飲料整體甜度不變的前提下確定其添加量。固定飲料pH為3.2，蔗糖質量分數為8%，設計異麥芽酮糖質量分數1%、2%、3%、4%、5%五個梯度進行單因素實驗。

1.4.1.3 果葡糖漿單因素實驗 固定飲料pH為3.2，異麥芽酮糖質量分數為4%，蔗糖和果葡糖漿總質量分數為8%，設計蔗糖與果葡糖漿質量分數比分別為0∶8、1∶7、2∶6、3∶5、4∶4、5∶3、6∶2、7∶1、8∶0 九個梯度進行單因素實驗。

1.4.1.4 產品pH單因素實驗 以檸檬酸為酸味劑，飲料pH為指標調整飲料酸味，設計產品pH梯度為2.9、3.0、3.1、3.2、3.3 進行單因素實驗。

1.4.1.5 檸檬酸鈉單因素實驗 實驗設計了檸檬酸鈉添加量梯度為 0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%進行單因素實驗以確定檸檬酸鈉的最佳用量。

1.4.2 正交實驗 根據單因素實驗結果，實驗采用五因素四水平的正交實驗確定最佳配方，正交實驗設計見表2。

表2 正交實驗設計表L16(45)Table 2 Factors and levels of orthogonal test L16(45)

1.5 檢測方法

單因素實驗中感官評價針對蔗糖、異麥芽酮糖和檸檬酸用量采用描述性感官實驗［8］方法進行，選10名有經驗的食品專業研究生對樣品進行品評，給出相應的描述，綜合各品評員的意見進行匯總為最終評價結果;針對果葡糖漿和檸檬酸鈉用量采用10分制對樣品進行打分，由10名食品專業研究生完成。

正交實驗中感官評價采用百分制，選10名有經驗的食品專業研究生對正交實驗樣品進行口感風味，氣味，色澤，組織狀態和綜合可接受度五個方面的打分評定，取總分的平均值為最終結果。感官評分具體標準見表3。

表3 能量飲料感官評分標準Table 3 Sensory evaluation standers of energy drink

理化指標包括可溶性固形物含量和酸度，前者用手提式糖度計測量［9］，后者用酸度計測量。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 蔗糖對產品感官品質的影響 蔗糖甜味純正、穩定、回味良好是食品中常用的甜味劑，蔗糖單因素感官實驗結果見表4。

表4 蔗糖單因素實驗結果Table 4 Results of sucrose single factor test

從表4可以看出蔗糖含量在10%時甜味最佳，最容易被接受。能量飲料因為添加了維生素及氨基酸類物質，口感上會有一些難以接受的異味，嚴重影響產品的可接受程度。在糖的單因素實驗確定蔗糖的添加量的基礎上，為了改善這一缺陷，實驗研究了異麥芽酮糖、果葡糖漿和蔗糖復配改善口感的效果。

2.1.2 異麥芽酮糖添加量對產品感官品質的影響異麥芽酮糖具有與蔗糖最為類似的物理性質和口感，是目前最受歡迎的蔗糖替代品［10］，在飲料中用量一般在4%左右。單因素感官實驗結果見表5。

表5 異麥芽酮糖單因素實驗結果Table 5 Results of isomaltulose single factor test

異麥芽酮糖與蔗糖相比具有遮蔽異味平衡風味的作用，表5表明能量飲料中添加4%的異麥芽酮糖后能夠明顯去除飲料中的異味，并且使得飲料整體口感飽滿、爽口。

2.1.3 果葡糖漿添加量對產品感官品質的影響 果葡糖漿甜度與蔗糖相近，以部分果葡糖漿取代蔗糖能夠使得飲料甜味更加適口，并且有利于降低成本。其感官評分結果見圖1。

飲料中果葡糖漿部分取代蔗糖時由于果糖、葡萄糖與蔗糖甜味的協同增效，總甜度仍與同濃度的蔗糖相同，而且可凸顯果葡糖漿清香、爽口的特性。從圖1中可以看出，在飲料中蔗糖和果葡糖漿的添加量為5∶3時效果最好。綜合以上實驗可以看出，飲料中蔗糖，異麥芽酮糖和果葡糖漿質量分數分別為5%、4%、3%時飲料口感最佳。

2.1.4 pH對產品感官品質的影響 酸味劑能給感覺以爽快的刺激，具有增進食欲的作用［11］，合適的糖酸比直接影響到飲料的整體口感，至關重要。實驗選用酸味比較純正的檸檬酸調整飲料pH，設計酸度梯度，以感官品評為指標確定最佳酸度，結果見表6。

結果表明，當飲料的pH在3.0時，糖酸比適宜，最易被人接受。經檢測發現，此時飲料的pH與市售同類產品相似，也說明了這樣的酸度是容易被消費者接受的。

圖1 果葡糖漿添加量對產品感官評分的影響Fig.1 Effect of the amount of fructose syrup on sence scores

2.1.5 檸檬酸鈉用量 檸檬酸鈉具有良好的pH調節及緩沖性能，它是一種弱酸強堿鹽，與檸檬酸配伍可組成較強的pH緩沖劑，飲料中加入適量的檸檬酸鈉能夠起到延長酸味余味的作用，使得飲料整體口感飽滿。感官品評結果見圖2，表明檸檬酸鈉添加量在0.08%時感官評分最高。

表6 pH對產品感官品質的影響Table 6 Effect of pH on the sensory quality of the product

圖2 檸檬酸鈉添加量對產品感官評分的影響Fig.2 Effect of the amount of sodium citrate on sence scores

2.2 正交實驗

為了確定能量飲料最佳配方，以蔗糖、異麥芽酮糖、果葡糖漿、產品pH和檸檬酸鈉用量為指標，設計五因素四水平正交實驗。以感官評分為評價標準對樣品進行極差分析確定最佳配方(見表7)。

正交實驗極差分析結果表明，五個因素:異麥芽酮糖添加量(A)，蔗糖添加量(B)，果葡糖漿添加量(C)，產品pH(D)和檸檬酸鈉用量(E)對產品感官結果影響順序為B＞C＞A＞D＞E，飲料最佳配方為最A3B1C1D1E3，即異麥芽酮糖添加4%，蔗糖添加5%，果葡糖漿添加6%，檸檬酸鈉添加0.06%，檸檬酸調酸至pH為3.0時飲料口感最佳。

2.3 驗證實驗及模糊性綜合評價

能量飲料正交實驗中所得各因素最優的水平組合不在已做過正交實驗的16個組合中，需要進行驗證實驗。為了消除感官評價中主觀因素對評價結果的影響，使得感官評價結果更加真實可靠，采用模糊感官評價的方法對正交實驗中評分最高的第一組，最優水平組合以及市售能量飲料進行感官分析［12-13］。分別對市售能量飲料，正交實驗第一組和最優水平組合三個樣品編號為A、B、C。

表7 正交實驗結果分析Table 7 The design and result parameter analysis of orthogonal test

表8 三個配方感官質量品評結果Table 8 Sensory evaluation resulats of three formula

根據統計匯總表，將得到的票數折算成贊成比率，集中所有因素的評價結果，得到各組樣品的模糊矩陣。A組樣品的模糊矩陣為:Ra，其余為 Rb，Rc。結果如下:

各因素的權重系數集為:X=(0.35 0.25 0.2 0.2)，按照模糊變換的原理及方法:Y=X·R，即:

模糊變換結果為:Ya=(0.355 0.36 0.16 0.09)，Yb=(0.27 0.33 0.34 0.06)，Yc=(0.68 0.225 0.095 0)。得到綜合排序結果為，C＞A＞B即正交實驗得出的最優水平組合配方為最優，市售同類型能量飲料次之，正交實驗第一組最差。

2.4 產品質量指標

2.4.1 感官指標 最終產品經感官評定后認為:色澤金黃色，澄清透明無雜質沉淀，酸甜適口，香味飽滿濃郁，飲后余味舒服，無不良后味。

2.4.2 理化指標 可溶性固形物含量為13%，飲料pH為3.0。

3 結論

通過正交實驗和模糊感官評價得出含有綠茶提取物的能量飲料最佳配方為:牛磺酸500mg/L，賴氨酸200mg/L，肌醇200mg/L，煙酰胺40mg/L，維生素B12mg/L，維生素 B64mg/L，綠茶提取物 550mg/L，蔗糖5%，異麥芽酮糖 4%，果葡糖漿 6%，檸檬酸0.258%，檸檬酸鈉0.06%，產品為透明，酸甜可口，無維生素等異味的金黃色液體。

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Research of energy drink using green tea extract as the replacement of coffeine

MENG Yue-cheng，WANG Yue-xiu，CHEN Jie*，XU Ting-ting
(College of Food and Biological Engineering，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310035，China)

TS275.4

A

1002-0306(2012)12-0360-05

2011-08-31 *通訊聯系人

孟岳成(1963-)男，博士，教授級高工，研究方向:食品科學。