黑樹莓乳飲料的研制

屈小媛，田維榮，胡 萍,*，周光橋，聶 葉，張秋紅

(1.貴州大學生命科學學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州牧草種籽繁殖場，貴州 獨山 558203)

黑樹莓乳飲料的研制

屈小媛1，田維榮2，胡 萍1,*，周光橋1，聶 葉1，張秋紅1

(1.貴州大學生命科學學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州牧草種籽繁殖場，貴州 獨山 558203)

以黑樹莓果汁和牛乳為主要原料，采用L9(34)正交試驗設計和單純形重心設計分別對黑樹莓乳飲料原料配比以及復合穩定劑配比進行優化研究。結果表明：黑樹莓果汁8%、鮮牛乳35%、蔗糖6%時，產品風味最佳，感官評分為92分；CMC 0.129%、黃原膠0.037%、瓜爾豆膠0.084%時，產品穩定性最好，其沉淀率為2.77%。

黑樹莓；乳飲料；工藝

黑樹莓(Rubus idaeusL.)又名黑馬林，本種是黑莓形的樹莓，為薔薇科懸鉤子屬植物[1]。黑樹莓果實柔軟多汁，香味獨特，色澤宜人，其抗癌物質鞣化酸、抗衰老物質超氧化物岐化酶(SOD)、花青素、VE、硒等含量均高于現有任何水果，具有很高營養價值和藥用價值[2-3]。將黑樹莓果汁加入牛乳中生產乳飲料，可以使二者營養與保健功能有效結合，融為一體。同時，黑樹莓中特有的芳香物質對改變牛乳風味也是十分有益的。

黑樹莓果實含酸較高，易造成牛乳中酪蛋白沉淀，選擇合適的穩定劑與使用量是黑樹莓乳飲料生產的關鍵技術之一。在實際生產中，往往使用復合穩定劑，以便充分利用單體穩定劑之間的協同交互作用，降低生產成本；同時也可避免某種穩定劑添加量過大對產品的風味及口感造成影響[4-5]。本實驗旨在確定黑樹莓乳飲料最佳配比并進行穩定性研究，為黑樹莓乳飲料規模化生產提供理論依據和技術參數，同時也為黑樹莓的深加工開辟一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑樹莓產于貴州省麻江縣；牛乳 市售；羧甲基纖維素鈉(CMC)、黃原膠、瓜爾豆膠、結冷膠、瓊脂、蔗糖等均為食品級。

1.2 儀器與設備

FJ300-S數顯高速分散均質機 上海標本模型廠制造；低速離心機 北京醫用離心機廠；榨汁機 廣東美的精品電器制造有限公司；DF-Ⅱ集熱式磁力加熱攪拌器、HH-S數顯恒溫水浴鍋 金壇市醫療儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

表1 黑樹莓乳飲料感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards for black raspberry milk beverage

1.3.2 操作要點

1)黑樹莓果汁的制備：將新鮮成熟的黑樹莓果實清洗后，80℃燙漂10min以鈍化各種氧化酶類[6]。添加質量分數0.15%復合酶(果膠酶與纖維素酶質量比為1:1)，在50℃條件下酶解150min，用打漿機打漿后過濾。

2)調配：將穩定劑與白砂糖干粉充分混合，加入55℃左右的溫水，加熱攪拌至完全溶解，與牛乳混合均勻。在攪拌狀態下，將黑樹莓果汁緩慢加入牛乳中[7]。

3)均質：采用高速分散均質機，均質條件為室溫下4000r/min，均質2次，每次10min。

4)灌裝、殺菌、冷卻：將均質后的飲料定量灌裝、封蓋，加熱到90℃保持15min，冷卻至室溫即為成品[8]。

1.3.3 感官評定

參照吳曉菊等[9]、郭奇慧[10]、Smit[11]等方法，并作修改。由9人組成的評定小組(均為專業食品研究人員)，按照表1所示標準于專業品評室對產品感官質量進行評定。評定在產品溫度與室溫達到恒定時自然燈光下進行：首先取適量樣品于50mL透明容器中，觀察其顏色和組織狀態，然后打開包裝評判氣味，最后用溫開水漱口，品嘗產品滋味。

1.3.4 產品穩定性測定[12-14]

采用離心沉淀法，在離心管中準確加入15mL黑樹莓果汁乳飲料，然后4000r/min離心15min，棄去上部溶液，準確稱取沉淀物質量，計算沉淀率。

1.4 試驗設計

1.4.1 黑樹莓乳飲料配方單因素試驗

根據預試驗結果，通過感官評分對影響產品風味與口感的主要因素即黑樹莓果汁用量、鮮牛乳用量、蔗糖用量進行分析。

1.4.1.1 黑樹莓果汁用量的確定

固定鮮牛乳用量32%、蔗糖用量6%，選取黑樹莓果汁用量分別為6%、7%、8%、9%、10%，通過感官評分參考黑樹莓果汁用量。

1.4.1.2 鮮牛乳用量的確定

固定黑樹莓果汁用量8%、蔗糖用量6%，選取鮮牛乳用量分別為29%、32%、35%、38%、41%，通過感官評分參考鮮牛乳用量。

1.4.1.3 蔗糖用量的確定

固定黑樹莓果汁用量8%、鮮牛乳用量35%，選取蔗糖用量分別為4%、5%、6%、7%、8%，通過感官評分考察蔗糖用量。

1.4.2 黑樹莓乳飲料配方優化正交試驗

在單因素試驗基礎上，選取黑樹莓果汁用量、鮮牛乳用量、蔗糖用量3個因素，采用L9(34)正交試驗設計，通過感官評分確定黑樹莓乳飲料最佳配方。正交試驗因素水平見表2。

表2 黑樹莓乳飲料配方優化L9(34)正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of L9(34) orthogonal design

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 黑樹莓果汁用量的確定

黑樹莓果汁用量是影響產品品質的重要因素。黑樹莓果汁添加過少，果香味不足，產品風味不協調；添加過多時，又增加成本，且會導致產品過酸，口感不柔和。通過感官評分為指標來確定黑樹莓果汁用量，試驗結果見表3。

由表3可知，黑樹莓果汁用量8%時，產品呈粉紅色，均勻一致，有濃郁的黑樹莓果香和奶香，酸甜適中，感官評分最高，為82分。結果表明，適宜的黑樹莓果汁用量為8%。

2.1.2 鮮牛乳用量的確定

乳飲料生產中，鮮牛乳添加量對產品的口感和風味影響十分明顯。黑樹莓乳飲料按不同比例添加鮮牛乳，所得產品感官評定結果見表4。

由表4可知，鮮牛乳添加過多，則產品奶香味過濃，風味不協調，且增加生產成本；鮮牛乳添加過少，則奶香味過淡。鮮牛乳用量35%時，產品黑樹莓果香味與奶香味協調，口感柔和細膩，感官評分最高，為88分。結果表明，適宜的鮮牛乳用量為35%。

2.1.3 蔗糖用量的確定

由表5可知，蔗糖用量6%時，產品風味協調，酸甜適宜，口感柔和細膩，感官評分最高，為91分。結果表明，最佳蔗糖用量為6%。

2.2 黑樹莓乳飲料配方優化正交試驗

從表6可以看出，第二組感官評分最高，對應的優化組合為A1B2C2。由極差分析可知，3個因素對產品感官品質影響的主次順序為A＞B＞C，最佳組合為A2B2C2。即黑樹莓8%、牛奶35%、蔗糖6%。按此配方進行驗證實驗，所得黑樹莓乳飲料色澤、香味、滋味均較好，感官評分為92分，比其組合的感官評分均高。因此，黑樹莓乳飲料最佳配方為黑樹莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%。

表3 不同黑樹莓果汁用量對乳飲料感官品質的影響Table 3 Effect of black raspberry juice concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表4 不同鮮牛乳用量對乳飲料感官品質的影響Table 4 Effect of fresh milk concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表5 不同蔗糖用量對乳飲料感官品質的影響Table 5 Effect of sugar concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表6 黑樹莓乳飲料配方優化L9(34)正交試驗設計及結果Table 6 L9(34) orthogonal design arrangement and corresponding experimental results

2.3 單純形重心設計優化復合穩定劑配比

2.3.1 單一穩定劑單因素試驗結果

在黑樹莓乳飲料最佳配方條件下，選取CMC、結冷膠、瓊脂、黃原膠、瓜爾豆膠[15-17]5種穩定劑，分別添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，以離心率為評價指標，研究不同穩定劑用量對產品沉淀率的影響，試驗結果見圖1。

圖1 不同穩定劑添加量對產品沉淀率的影響Fig. 1 Effect of stabilizer type and amount on precipitation rate of black raspberry milk beverage

由圖1可知，結冷膠、瓊脂穩定效果差，不宜作為黑樹莓乳飲料穩定劑。可能是結冷膠對離子比較敏感，易與牛乳中的鈣離子反應形成弱凝膠結構，致使產品達不到穩定的效果；瓊脂由于受pH值影響較大，不適用于酸性飲料中。因此，本實驗選擇CMC、黃原膠、瓜爾豆膠3種穩定劑進行復配。

CMC的添加量在0.05%～0.25%時，黑樹莓乳飲料沉淀率隨CMC添加量的增大急劇下降，超過0.25%時，沉淀率變化相對趨于緩和。從邊際效應及成本角度出發，選擇沉淀率變化最快區間的末端，即0.25%為乳飲料穩定劑添加量中端，分別取0.20%作為下限，0.30%為上限。同理，0.10%為黃原膠添加量中端，下限為0.05%，上限為0.15%；0.20%為瓜爾豆膠添加量中端，下限為0.15%，上限為0.25%。

2.3.2 穩定劑復配試驗結果

表7 穩定劑復配試驗設計編碼和約束Table 7 Codes and restraints used in the simplex-centroid design for blending optimization of stabilizers

表8 穩定劑復配單純形重心設計方案及結果Table 8 Simplex-centroid design scheme and corresponding experimental results

根據單因素試驗結果，采用單純形重心設計(simplex-centroid design)對CMC、瓜爾豆膠、黃原膠3種穩定劑進行復配。考慮到復合穩定劑之間可能存在協同交互作用，并且以單因素得到的添加區間進行單純形重心設計，總的添加量可能會超過正常酸性乳飲料穩定劑添加范圍，因此將單因素得到的添加區間作減半處理，試驗設計編碼和約束見表7，方案及結果見表8[18-19]。

利用Design-Expert軟件對上述結果進行多元回歸擬合，得到沉淀率(y)與3種穩定劑x1、x2、x3之間的二次多項回歸方程為：

對回歸模型進行方差分析，結果見表9。由表9可知，沉淀率的線性混合模型和二次模型都達到顯著水平，判定系數R2＝0.9998，說明響應值(沉淀率)的變化有99.98%來源于所選變量，校正系數R2Adj＝0.9990，說明該回歸方程對試驗擬合情況較好，可以較好地描述各因素與響應值之前的真實關系。

表9 二次多項回歸模型方差分析Table 9 ANOVA for the fitted quadratic polynomial model

圖2 3種穩定劑交互作用的混合曲面和等值線圖Fig.2 Response surface and contour plots for the interactive effects of three stabilizers on precipitation rate

單純形重心設計可以根據三元等值線圖直觀地反映各因素間的變化對指標的影響，見圖2。由圖2可知，3種穩定劑復配后可以減小沉淀率，沉淀率有極小值。通過Design-Expert軟件分析，模擬得出沉淀率最低的優化組合為x1＝0.58、x2＝0.24、x3＝0.18，對應3種穩定劑的實際添加量為z1＝0.129，z2＝0.037，z3＝0.084，即CMC 0.129%、黃原膠0.037%、瓜爾豆膠0.084%時，黑樹莓乳飲料沉淀率達到最小值2.73%。按此添加量進行驗證實驗，得離心率平均值為2.77%，與理論值的相對誤差很小，表明利用單純形重心設計優化得到的黑樹莓乳飲料復合穩定劑配比是準確可靠的，具有實用價值。

3 結 論

黑樹莓乳飲料最佳配方為黑樹莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%，產品呈粉紅色，顏色均勻一致，風味協調，酸甜可口；在單因素基礎上，采用單純形重心設計法對3種穩定劑進行復配，當CMC、黃原膠、瓜爾豆膠添加量分別為0.129%、0.037%、0.084%時，此時黑樹莓乳飲料穩定性最佳，沉淀率降低為2.77%，且穩定劑添加量較低，避免對產品的風味及口感造成影響，符合生產實踐要求。

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Development of Black Raspberry Milk Beverage

QU Xiao-yuan1，TIAN Wei-rong2，HU Ping1,*，ZHOU Guang-qiao1，NIE Ye1，ZHANG Qiu-hong1
(1. College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China；2. Guizhou Herbage Seed Breeding Ground, Dushan 558203, China)

Black raspberry juice and fresh milk were mainly used to develop a black raspberry milk beverage. An L9(34) orthogonal array design was employed to optimize its formulation, and its composite stabilizer was optimized using simplex-centroid design. The results showed that the combination of 8% black raspberry juice, 35% fresh milk and 6% sucrose resulted in the best product quality with a sensory evaluation score of 92. The best stability was obtained using a composite stabilizer composed of 0.129% CMC, 0.037% xanthan gum and 0.084% guar gum, resulting in a minimum precipitation rate of 2.77%.

black raspberry；milk beverage；process

TS252.42

B

1002-6630(2012)16-0324-05

2011-06-22

貴州省農業攻關項目(黔科合NY字[2010]3037號)

屈小媛(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為食品營養與安全。E-mail：quxiaoyuan12345@163.com

*通信作者：胡萍(1970—)，女，副教授，博士，研究方向為食品營養與安全。E-mail：ls.phu@gzu.edu.cn