一種新型懷山藥飲料的護色工藝

蘇宇杰，汪家琦，周頔，楊新宇，楊嚴俊

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學食品學院，江蘇無錫，214122)

一種新型懷山藥飲料的護色工藝

蘇宇杰，汪家琦，周頔，楊新宇，楊嚴俊

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學食品學院，江蘇無錫，214122)

對一種以懷山藥勻漿和銀耳汁為主要原料的新型懷山藥飲料的護色工藝和最佳配方進行了研究。結果表明:對懷山藥原料漂燙6 min后采用0.50%NaCl、0.20%檸檬酸和0.25%抗壞血酸組成的復合護色液浸泡45 min可以得到理想的護色效果;采用0.001%的葡萄糖氧化酶在30℃下對懷山藥勻漿酶解2h可以顯著抑制產品高溫殺菌過程中的非酶褐變;懷山藥飲料的適宜配方為懷山藥勻漿89%、銀耳汁11%、麥力甜0.010%、木糖醇3.0%，這樣制作出的懷山藥飲料具有較好的感官品質和穩定性。

懷山藥，飲料，褐變，護色工藝，最佳配方

懷山藥來源于薯蕷科植物(Dioscorea opposite Thumb)的干燥塊莖，是我國的一種傳統中藥，現代醫學的研究已經證實懷山藥具有調節或增強免疫功能、調整胃腸功能、降血糖、降血脂、抗衰老等功能[1-5］。近年來人們對懷山藥的成分和功能進行了深入研究，結果表明懷山藥在具有滋補作用的同時還具有很高的營養價值。我國衛生部已將懷山藥列為藥食同源的植物之一，適合長期食用。然而懷山藥的收獲季節比較集中，而且鮮山藥水分含量大，不宜久儲，儲存占地面積大，長時間保存和遠距離運輸都存在困難。過去鮮山藥除作為蔬菜直接食用外，主要采取切片曬干或烘干后入藥。因此對山藥進行產品加工研究，提高產品附加值，對于平衡季節及地區差異、促進山藥產業化的形成具有重要的現實意義。以懷山藥為原料的飲料開發和應用就很好的抓住了這一市場機遇。目前國內學者已經開始開展這一領域的相關研究，開發出了多種以山藥為原料的新型飲料[6-9］。開發懷山藥飲料的關鍵問題在于懷山藥在加工過程中易產生褐變，對產品的品質造成較大影響，此外由于鮮山藥中富含淀粉和膳食纖維，制成飲料后易發生沉淀和分層現象，傳統工藝中為了解決這一問題通常會加入復合穩定劑或進行菌種發酵。本文對懷山藥飲料的護色工藝進行詳細研究，確定控制懷山藥飲料酶促褐變和非酶褐變的方法，此外選擇銀耳汁作為懷山藥飲料生產中的天然穩定劑，確定最佳的生產配方，開發出一種天然綠色健康的新型懷山藥飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

懷山藥(新鮮)，干銀耳市售;木糖醇(食品級)山東金田生物科技有限公司;甘草提取物(麥力甜)美國麥福環球有限公司(上海分公司);葡萄糖氧化酶諾維信公司;甲醇，檸檬酸，氯化鈉，抗壞血酸等均為國產分析純。

AB204-N電子分析天平pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;UNICO2000可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司;DK-S24型電熱恒溫水浴鍋、DGG-9240A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司;T25強力均質頭，德國IKA公司;WU-DA100LB-C實驗型高壓均質機，美國Waters公司;Y90S-2膠體磨，上海華浜電機有限公司;YX280A型手提式不銹鋼蒸汽消毒器，上海三申醫療器械有限公司;1525型高效液相色譜儀，美國Waters公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 懷山藥酶促褐變的抑制

1.2.2.1 懷山藥勻漿液酶促褐變值的測定方法

采用經過改進的消光值法[10］。取2.00 g懷山藥勻漿液于25 mL燒杯中，加入20 g甲醇溶液，混勻后在40℃水浴中保溫30 min，立即取出用冷水冷卻至室溫，雙層濾紙抽濾，410 nm下測定上清液的吸光值，以甲醇為空白對照，結果以10×A410表示。

1.2.2.2 檸檬酸對懷山藥酶促褐變的抑制效果

將經過預處理后的懷山藥片分別在0%～0.30%濃度的檸檬酸溶液中(山藥片與檸檬酸液質量比為1∶3)浸泡30 min，倒去護色液后用流動水沖洗山藥片。將經過護色后的懷山藥片加入沸水中(山藥片與沸水質量比1∶4)勻漿2 min，按照1.2.2.1中的改良吸光值法測定其褐變值。

1.2.2.3 NaCl對懷山藥酶促褐變的抑制效果

將經過預處理后的懷山藥片分別在0%～1.00%濃度的NaCl溶液中(質量比1∶3)浸泡30 min，倒去護色液后用流動水沖洗山藥片。將經過護色后的懷山藥片加入沸水中(質量比1∶4)勻漿2min，按照1.2.2.1中的改良吸光值法測定其褐變值。

1.2.2.4 抗壞血酸對懷山藥酶促褐變的抑制效果

將經過預處理后的懷山藥片分別在0%～0.20%濃度的抗壞血酸護色液中(質量比1∶3)浸泡30 min，倒去護色液后用流動水沖洗山藥片。將經過護色后的懷山藥片加入沸水中(質量比1∶4)勻漿2 min，按照1.2.2.1中的改良吸光值法測定其褐變值。

1.2.2.5 懷山藥酶促褐變抑制工藝的優化

根據實驗中所得的懷山藥酶促褐變抑制工藝的單因素實驗結果，以NaCl含量(A，%)、檸檬酸含量(B，%)、抗壞血酸含量(C，%)、護色時間(D，min)作為懷山藥酶促褐變抑制工藝的4個因素，選用L9(34)進行正交實驗優化，確定抑制懷山藥飲料酶促褐變的最佳護色工藝，實驗因素水平表如表1所示。

表1 懷山藥酶促褐變最佳抑制工藝的正交實驗因素表

1.2.3 懷山藥飲料非酶促褐變的抑制

為了抑制懷山藥飲料的非酶褐變，采用葡萄糖氧化酶對懷山藥勻漿進行酶解，加酶量0.001%，溫度30℃，酶解2 h。檢測酶解前后懷山藥勻漿中還原糖含量的變化及121℃高溫殺菌15 min后成品的顏色變化。采用高效液相色譜法檢測懷山藥勻漿中還原糖的種類和含量，檢測條件為:色譜柱Sugarpak1，6.5 mmid×300 mm，柱溫85℃，流動相純水，流速0.4 mL/min，進樣量10 μL。

1.2.4 懷山藥飲料的調配和最終配方的確定

由于鮮山藥中富含淀粉和膳食纖維，導致懷山藥飲料易出現沉淀和分層現象。根據懷山藥的這一性質，本工藝選擇銀耳汁作為懷山藥飲料的配料，以增強懷山藥飲料的穩定性，同時添加麥力甜和木糖醇以調節懷山藥飲料的風味。將銀耳汁與山藥汁的質量比A、麥力甜含量B(%)、木糖醇含量C(%)作為影響懷山藥飲料感官品質的3個因素，選用L9(33)正交實驗表進行正交實驗，確定懷山藥飲料的生產配方。正交實驗的因素水平表和懷山藥飲料的感官評定標準分別如表2和表3所示。

表2 懷山藥飲料配方的因素水平表

表3 感官評定評分標準

2 結果與討論

2.1 懷山藥的預處理

由于懷山藥中含有多酚氧化酶和過氧化物酶，會在生產過程中發生酶促褐變而給產品的色澤造成不良影響。為了使懷山藥中的酶失活，從而降低產品酶促褐變程度，通?？蓪焉剿庍M行預處理。預處理通常采用加熱漂燙法，對懷山藥原料進行漂燙不僅可使原料中的酶失活，同時還可使原料中的淀粉糊化，提高出汁率和起到殺菌作用。漂燙時間對懷山藥質地影響的研究結果如表4所示。

表4 漂燙時間對懷山藥質地的影響

由表4中的結果可知，漂燙時間較短時，外部水分較少進入懷山藥原料內部，原料質地較硬，滅酶效果不佳;而漂燙時間過長一方面會加大生產能耗，另一方面會使懷山藥質地過軟而影響打漿效果。綜合考慮，懷山藥的漂燙時間控制在6 min為宜。

2.2 懷山藥酶促褐變抑制方法的確定

2.2.1 檸檬酸對懷山藥酶促褐變的影響

以檸檬酸含量為橫坐標，懷山藥的褐變值為縱坐標，分析檸檬酸對懷山藥酶促褐變的影響，結果如圖1所示。

圖1 檸檬酸對懷山藥褐變值的影響

由于許多果蔬中多酚氧化酶的最適pH值在4.0～7.5[11］，因此可以通過使用酸化劑對果蔬組織進行處理，使得果蔬組織的pH值偏離多酚氧化酶的最適pH值而使酶被鈍化或失活，從而達到抑制酶促褐變的目的。目前生產中常用的酸化劑包括檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等，其中檸檬酸最為常用。本實驗研究了檸檬酸對懷山藥酶促褐變的影響，由圖1的結果可知，當檸檬酸含量為0.20%時，懷山藥的褐變值最小。然而研究表明，采用單一的酸處理對酶促褐變進行抑制時有時難以取得理想的效果，酸化劑與其他抑制劑混合使用時效果更好。

2.2.2 NaCl對懷山藥酶促褐變的影響

研究表明采用無機鹽處理的方法也可以降低果蔬材料的酶促褐變，如采用NaCl或CaCl2處理可以明顯降低蘋果、梨、生菜等材料的酶促褐變程度。本實驗研究了NaCl處理對懷山藥酶促褐變的抑制效果，結果如圖2所示。

由圖2中的結果可知，NaCl處理對于懷山藥的酶促褐變有一定的抑制效果，其中NaCl含量為0.4%時抑制效果最好。

2.2.3 抗壞血酸對懷山藥酶促褐變的影響

圖2 NaCl對懷山藥褐變值的影響

抗壞血酸具有很強的還原性，能將氧化產生的醌類及其衍生物還原成酚類物質，阻止醌類物質發生進一步的自發聚合反應形成有色物質，從而抑制酶促褐變反應的進行[12］。另外抗壞血酸還可以降低體系的pH值，抑制多酚氧化酶活性，從而抑制酶促褐變反應?？箟难崽幚斫洺１挥米魈O果、梨、馬鈴薯等果蔬材料的褐變抑制劑。本實驗研究了抗壞血酸對懷山藥酶促褐變的抑制效果，結果如圖3所示。由圖3中結果可知，抗壞血酸處理能有效降低懷山藥的褐變值，其中以抗壞血酸含量為0.20%時抑制效果最為明顯。

圖3 抗壞血酸對懷山藥褐變值的影響

2.2.4 懷山藥酶促褐變抑制工藝的確定

研究表明，采用單一的抑制方法往往不能得到理想的褐變抑制效果。采用復合抑制劑處理是目前工業生產中廣泛采用的控制果蔬酶促褐變的方法。復合抑制劑處理既能抑制多酚氧化酶對酚類物質的氧化，還可以改變反應環境的pH值，同時對酶促褐變的抑制效果明顯優于單一抑制劑。結合3種護色劑對懷山藥護色效果的單因素實驗結果，選擇NaCl含量(A)、檸檬酸含量(B)、抗壞血酸含量(C)和護色時間(D)作為影響懷山藥褐變值的4個因素，選用L9(34)正交實驗表，對懷山藥酶促褐變抑制工藝進行優化，結果如表5所示。

由表5中的結果可知懷山藥酶促褐變抑制工藝的最佳組合是A2B3C3D2，即在懷山藥飲料的加工過程中，用0.50%NaCl、0.20%檸檬酸、0.25%抗壞血酸組成的復合護色液對懷山藥原料浸泡護色45 min，護色效果最為顯著，后續實驗中的護色操作均按照這一護色方法進行。此外，從表5的結果中還可知，NaCl、檸檬酸、抗壞血酸濃度和護色時間這4個因素對懷山藥褐變的影響順序是檸檬酸＞抗壞血酸＞護色時間＞NaCl，特別是檸檬酸的濃度對防止懷山藥酶促褐變的作用最顯著。

表5 懷山藥酶促褐變抑制工藝的正交實驗結果表

2.3 懷山藥飲料非酶褐變的抑制

在對懷山藥飲料進行高溫殺菌(121℃，15 min)時發現，產品會發生明顯的褐變，鑒于在懷山藥飲料的加工工藝中已經對原料進行了漂燙和復合護色劑浸泡處理，懷山藥原料中的多酚氧化酶和過氧化物酶等酶類已經基本失活。因此推測懷山藥飲料殺菌后出現的明顯褐變應該是由于懷山藥原料中還原糖與游離氨基的美拉德反應造成的。為了盡量降低高溫殺菌過程中發生的美拉德反應對懷山藥飲料色澤的影響，本工藝從懷山藥原料本身入手，采用0.001%的葡萄糖氧化酶在30℃下對懷山藥勻漿酶解2 h，以降低其中的還原糖含量，抑制高溫殺菌過程中美拉德反應的進行。使用高效液相色譜法對酶解前后懷山藥勻漿中單糖和二糖的組成和含量進行分析。懷山藥勻漿的高效液相色譜圖和酶解前后懷山藥勻漿中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量分別如圖4和圖5所示。

圖4 懷山藥勻漿的高效液相色譜圖

圖5 酶解前后懷山藥勻漿中的糖含量變化

由圖4中的結果可知，懷山藥勻漿中的單糖和二糖主要有葡萄糖、果糖和蔗糖，勻漿中的還原糖葡萄糖是美拉德反應的主要底物。采用葡萄糖氧化酶對懷山藥勻漿進行酶解，從圖5結果可知，酶解后懷山藥勻漿中葡萄糖含量降低了45.2%，果糖和蔗糖的含量也分別降低了9.2%和2.6%。分別將酶解后和未經過酶解的懷山藥勻漿經過后續調配灌裝工藝，121℃高溫殺菌15 min后，未經酶解的懷山藥勻漿制成的成品色澤明顯偏黃色，而酶解后懷山藥勻漿生產的成品色澤較白，與懷山藥勻漿的本色比較接近。這一結果說明采用葡萄糖氧化酶對懷山藥勻漿進行酶解可以大大降低勻漿中的葡萄糖含量，降低體系美拉德反應程度，從而抑制產品在殺菌過程中的非酶褐變。但是本工藝的酶解條件并沒有能夠將懷山藥勻漿中的葡萄糖完全脫除，此外勻漿中果糖和蔗糖的含量仍然較高，使得懷山藥飲料產品在殺菌后仍然有繼續發生美拉德反應的可能。如何完全抑制懷山藥飲料產品在生產和儲存過程中的美拉德反應值得我們在今后進行更深入的研究。

2.4 懷山藥飲料的調配和最終配方的確定

研究表明，由于懷山藥原料中富含淀粉和膳食纖維等容易沉淀的物質，使得以懷山藥為原料生產的飲料產品容易產生沉淀或分層現象，在生產中需要加入穩定劑來維持懷山藥飲料的穩定。本工藝選擇銀耳汁作為懷山藥飲料的配料。銀耳汁中的主要有效成分是銀耳多糖，其含量約占銀耳干重的60%～70%[13］。銀耳多糖為大分子酸性異多糖物質，其主要成分包括葡聚糖、木糖、葡萄糖醛酸和甘露糖等，有增加溶液粘度和乳化穩定性的作用。此外，銀耳多糖在酸性條件下還具有獨特的蛋白質穩定性[14］。本工藝利用銀耳多糖的這些特性，選擇銀耳汁作為懷山藥飲料的天然穩定劑，一方面提高懷山藥飲料的穩定性，另一方面通過銀耳汁的添加增強懷山藥飲料的保健功能，在追求產品性質穩定的同時，又符合消費者所推崇的健康飲食理念。根據表2和表3中懷山藥飲料配方的復合因素水平表和感官評定評分標準，完成懷山藥飲料配方的正交實驗，具體實驗結果如表6所示。

表6 懷山藥飲料配方的正交實驗結果表

由表6中的結果可知，懷山藥飲料的最佳配方組合為A3B2C2，即當銀耳汁與懷山藥勻漿質量比為1∶8，麥力甜含量為0.010%，木糖醇含量為3.0%時，懷山藥飲料產品的感官評價最好。此外，由表6中結果還可知，銀耳汁與懷山藥勻漿的質量比、麥力甜含量和木糖醇含量這3個因素對懷山藥飲料產品感官評定結果的影響順序是銀耳汁與懷山藥勻漿的質量比＞麥力甜含量＞木糖醇含量，特別是銀耳汁與懷山藥勻漿的比例對懷山藥飲料產品感官評定的影響最為顯著。根據以上結果，最終確定懷山藥飲料的配方為:懷山藥勻漿89%、銀耳汁11%，麥力甜0.10‰、木糖醇3.0%。

3 結論

(1)對懷山藥飲料的護色工藝進行了研究，研究發現懷山藥飲料的褐變主要由酶促褐變和非酶褐變兩種機理引起。

(2)懷山藥酶促褐變抑制工藝確定為對懷山藥原料加熱漂燙預處理6min，用0.50%NaCl、0.20%檸檬酸、0.25%抗壞血酸組成的復合護色液對懷山藥原料浸泡護色45min，在此工藝下對懷山藥酶促褐變的抑制效果最為顯著。

(3)添加0.001%葡萄糖氧化酶在30℃條件下對懷山藥勻漿酶解2h，可以顯著降低懷山藥飲料產品高溫殺菌后的非酶促褐變程度。

(4)懷山藥飲料的最佳配方確定為懷山藥勻漿89%、銀耳汁11%，麥力甜0.010%、木糖醇3.0%。

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ABSTRACTThe color-protection technology and optimum formula of Chinese Huai yam and tremella juice were studied.The results showed that the optimum protecting color effects were obtained when the yam material were blanching for6min and soaking for 45 min in the color fixative of 0.50%NaCl，0.20%citric acid and 0.25%ascorbic acid.The non-enzymatic browning of product in sterilization process was inhibited when Chinese yam homogenate treated by 0.001%glucose oxidase for 2h at 30℃.The optimum formula of the beverage was:Huai Chinese yam homogenate 89%，tremella juice 11%，magana sweet 0.10‰ a nd xylitol 3.0%.The products have excellent sensory quality and stability.

Key wordsHuai Chinese yam ，beverage，browning，color-protection technology，optimum formula

Study on the Color-protection Technology of a Chinese Huai Yam Beverage

Su Yu-jie，Wang Jia-qi，Zhou Di，Yang Xin-yu，Yang Yan-jun
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

博士，副教授(楊嚴俊教授為通訊作者)。

2012-04-25，改回日期:2012-06-14