荸薺椰子汁復(fù)合飲料的研制

魯夢齊，向　東（海南大學(xué) 食品學(xué)院，海南 海口 570228）

荸薺椰子汁復(fù)合飲料的研制

魯夢齊，向東*
（海南大學(xué) 食品學(xué)院，海南 海口 570228）

以荸薺汁和椰子汁為主要原料研制飲料，對乳化劑用量、羧甲基纖維素鈉用量、荸薺汁用量等主要因素進行了研究，通過響應(yīng)面分析確定了荸薺椰子汁飲料的配方。結(jié)果表明，復(fù)配乳化劑的最佳親水親油平衡值為7。荸薺椰子汁的最優(yōu)配方為乳化劑用量0.3%、CMC-Na用量2.0%、荸薺汁用量3.0%，所得產(chǎn)品感官評分為8.8分，能達(dá)到最佳的穩(wěn)定性、色澤與風(fēng)味。

荸薺汁；椰子汁；加工工藝；響應(yīng)面

荸薺（Eleocharis dulcis）俗稱馬蹄、地栗、烏芋、紅慈菇等，皮呈赤褐色，形扁圓，皮薄，肉脆嫩而多汁，清香爽口，是一種優(yōu)良的藥食兼用的果蔬類食物［1］。自古有地下雪梨之美譽，北方人視之為江南人參［2］。荸薺可以生吃，也可以用來烹調(diào)，可制淀粉［3］，還可作中藥，中醫(yī)藥學(xué)認(rèn)為荸薺有止渴、消食、解熱功能［4］，還有抗菌作用［5］。荸薺中富含粗纖維、胡蘿卜素、維生素B、維生素C、鐵、鈣、磷和碳水化合物，具有較高的營養(yǎng)價值［6］。

椰子果肉富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、氨基酸和維生素等多種人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)［7］，可以治霍亂，祛暑解渴，并對充血性心力衰竭和水腫有一定的輔助作用［8］。用椰子制成的飲料椰香味濃郁，口感圓潤，深受消費者喜愛。椰子汁飲料通常是將新鮮的椰肉壓榨成濃縮的椰漿，通過調(diào)配、乳化、均質(zhì)等一系列的加工工藝制作而成［9］。椰子中脂肪的含量為33%～35%，蛋白質(zhì)含量為3.5%～5.5%［10］。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生活水平的提高，人們對食品的營養(yǎng)和質(zhì)量提出了新的要求。營養(yǎng)學(xué)家建議人們選擇食品時做到營養(yǎng)均衡的原則，即人們攝入食品的營養(yǎng)與人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧臓I養(yǎng)要素（糖、蛋白質(zhì)、維生素等）均衡搭配的原則。荸薺富含粗纖維、礦物質(zhì)等，但蛋白質(zhì)和脂肪的含量卻非常少；與椰子汁搭配可以彌補不足，并且荸薺的清甜改善了椰子汁的味道，讓椰子汁更加清香，滿足了新時代的人們對食品質(zhì)量和營養(yǎng)的要求。本研究選用荸薺和椰子為原料；研制一種新型荸薺-椰子復(fù)合飲料，優(yōu)化其制備條件，為荸薺-椰子的深加工提供思路和依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料及試劑

椰子、荸薺、蔗糖等均為市售。

單甘酯（親水親油平衡值（hydrophiliclipophilicbalance，HLB）=3.8）：廣州市佳力士食品有限公司；蔗糖酯（HLB= 15）：杭州瑞霖化工有限公司；酪朊酸鈉：廣州鴻易食品添加劑有限公司；三聚磷酸鈉：江蘇科倫多食品配料有限公司；羧甲基纖維素鈉（caboxy methyl cellulose-Na，CMC-Na）：廣州鴻易食品添加劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

GYB60-68高壓均質(zhì)機：上海東華高壓均質(zhì)機廠；SHZ-D循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；ZM-100高溫高壓殺菌鍋：廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司；HH-4電熱恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；AL204電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

1.3.2操作要點

選料和預(yù)處理：選擇新鮮且無腐爛變質(zhì)的荸薺，去皮洗凈后放入70℃水浴鍋中加熱10 min滅酶［11］，然后打漿、壓榨、過濾取汁液。選取成熟完全且無腐敗、無變質(zhì)、無異味的椰子，去殼、去黑皮洗凈后放入70℃水浴鍋中加熱10 min，然后粉碎成椰蓉，榨汁、過濾取汁液。

調(diào)配：本試驗椰子汁的含量為10%，椰子汁是一種中性飲料，pH值對椰子汁的穩(wěn)定性有很大影響，一般把pH值調(diào)至6.8左右［12］。水質(zhì)對椰子汁的穩(wěn)定性有很大影響，水中的鈣、鎂離子能使蛋白質(zhì)之間產(chǎn)生十字形鍵合（即橋聯(lián)作用）而形成較大的膠團，所以水的硬度不能太高，最后調(diào)配時將溫度加熱至70℃左右。酪朊酸鈉是一種高蛋白的天然乳化劑，一方面增加了產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量［13］，另一方面與磷酸鹽作用可極大提高椰子蛋白的熱穩(wěn)定性，本試驗的添加量為0.5%。

乳化：乳化劑是指能夠改善乳化體系中各種構(gòu)成相之間的表面張力，從而提高其穩(wěn)定性的食品添加劑。兩種或兩種以上乳化劑復(fù)配而成的復(fù)合乳化劑比單一乳化劑具有更好的乳化效果和更佳的穩(wěn)定性［14］。本試驗選用單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯作為復(fù)合乳化劑。

均質(zhì)：均質(zhì)的壓力為30 MPa左右［15］，并且在均質(zhì)的過程中保持溫度為70℃左右。

殺菌、冷卻：121℃殺菌20 min左右［16］，殺菌后冷卻至室溫。

1.3.3荸薺椰子汁飲料工藝單因素的研究

植物蛋白飲料關(guān)鍵的質(zhì)量問題是產(chǎn)品的穩(wěn)定性［20］。提高植物蛋白飲料的穩(wěn)定性，延長其保質(zhì)期，是當(dāng)前植物蛋白飲料生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵［21］。所以，本試驗研究荸薺椰子汁飲料工藝的單因素試驗時，以表征植物蛋白飲料穩(wěn)定性的懸浮層高度和表征產(chǎn)品綜合品質(zhì)的感官評分為考察指標(biāo)。以響應(yīng)面試驗分析最優(yōu)工藝時，是研究各因素的交互作用，以感官評分為考察指標(biāo)。

復(fù)合乳化劑HLB值的確定：在其他因素相同的條件下，復(fù)合乳化劑的HLB值為5、6、7、8、9進行試驗，每組試驗做兩個平行，放置7 d后測定懸浮層高度并進行感官評分，從而確定復(fù)合乳化劑的最佳HLB值。

復(fù)合乳化劑用量的確定：由上述確定復(fù)合乳化劑的最佳HLB值后，在其他因素相同的條件下，根據(jù)國標(biāo)［22］中乳化劑用量要求，復(fù)合乳化劑用量分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%進行試驗，每組試驗做兩個平行，放置7 d后測定懸浮層高度并進行感官評分，從而確定復(fù)合乳化劑的最佳用量。

CMC-Na用量的確定：CMC-Na具有增稠、乳化、懸浮、保水、增強韌性、膨化和保鮮等多種功能，它的這些性質(zhì)是其他增稠劑所不能比擬的。在食品中使用，能夠改善口感、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還能延長保質(zhì)期。根據(jù)國標(biāo)［23］中其最大用量為5%，在其他相同的條件下，CMC-Na用量分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%進行試驗，每組試驗做兩個平行，放置7 d后測定懸浮層高度并進行感官評分，從而確定CMC-Na的最佳用量。

荸薺汁用量的確定：在其他因素相同的條件下，荸薺汁的用量為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%進行試驗，每組試驗做兩個平行，放置7d后測定懸浮層高度并進行感官評分，從而確定荸薺汁最佳用量。

1.3.4響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取乳化劑用量、CMC-Na用量、荸薺汁用量為評價因子，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，采用中心復(fù)合3因素3水平的響應(yīng)曲面試驗分析方法以確定最佳用量。其響應(yīng)曲面設(shè)計的因素與水平見表1。

表1　復(fù)合飲料配料優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for the optimization of compound beverage formula

1.3.5測定方法

（1）感官評分的測定

感官評分小組共設(shè)10人，對不同條件下的荸薺椰子汁飲料的穩(wěn)定性、色澤和風(fēng)味進行打分，總分為10分。荸薺椰子汁飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2　復(fù)合飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Sensory evaluation standard of compound beverage

（2）混合乳化劑的HLB值測定

乳化劑的HLB值不同，作用也不同［17］。而在植物蛋白飲料的生產(chǎn)制造中常用兩種或兩種以上的乳化劑復(fù)配形成復(fù)合乳化劑，其乳化效果要比單一乳化劑更好［18］，因為復(fù)合乳化劑具有可加性［19］。復(fù)合乳化劑HLB值計算公式如下：

2　結(jié)果與分析

2.1 HLB值的確定

圖1　HLB值對復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.1 Effect of HLB value on sensory quality of beverage

由圖1可以看出，隨著HLB值的增加，懸浮層高度先減小再增加，感官評分先增加后減小。HLB值為7時懸浮層高度最小，且感官評分最高，因此選擇復(fù)配乳化劑的最佳HLB值為7。

2.2單因素試驗

2.2.1復(fù)合乳化劑用量對復(fù)合飲料感官質(zhì)量的影響

圖2　復(fù)合乳化劑用量對復(fù)合飲料感官質(zhì)量的影響

由圖2可以看出，復(fù)合乳化劑用量為0.1%～0.3%時，懸浮層高度逐漸降低，飲料的感官評分均＞8.0分，說明乳化的效果提升；復(fù)合乳化劑用量為0.30%～0.35%時，懸浮層高度急劇增加，感官評分急劇減少，說明乳化效果減弱的比較明顯。說明復(fù)合乳化劑用量為0.1%～0.3%時脂肪充分乳化，脂肪和水之間的界面張力降低，提高飲料的穩(wěn)定性。因此復(fù)合乳化劑的最佳用量為0.1%～0.3%。

2.2.2 CMC-Na用量對復(fù)合飲料感官質(zhì)量的影響

圖3　CMC-Na用量對飲料感官質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of the CMC-Na addition on sensory quality of beverage

由圖3可以看出，CMC-Na用量為2.0%～2.5%時，飲料懸浮層高度最小，說明這時樣品最穩(wěn)定，即CMC-Na用量為2.0%～2.5%時飲料穩(wěn)定性良好。CMC-Na用量高于或低于此范圍，飲料的穩(wěn)定性都有所下降，這是由于CMC-Na的用量過高或過低飲料的穩(wěn)定效果都不夠理想，可能是因為用量過低時不足以在所有蛋白質(zhì)粒高于面形成帶同一電荷的膠體膜，蛋白質(zhì)容易凝結(jié)。當(dāng)CMC-Na的用量過高時分散性下降，甚至可能形成膠團。當(dāng)CMC-Na的用量為2.0%～2.5%時，飲料的感官評分為8.1～8.5。說明CMC-Na的用量為2.0%～2.5%時，飲料不僅穩(wěn)定性良好，而且感官品質(zhì)優(yōu)良。所以CMC-Na的最佳用量為2.0%～2.5%。

2.2.3荸薺汁用量對復(fù)合飲料感官質(zhì)量的影響

圖4　荸薺汁用量對飲料感官質(zhì)量的影響

由圖4可以看出，荸薺汁用量的不同會對飲料的感官有很大的影響。當(dāng)荸薺汁用量為2%～4%時，懸浮層高度最小，飲料穩(wěn)定性良好；感官評分較高，為8.2～8.5分。所以荸薺汁的最佳用量為2%～4%。

2.3響應(yīng)面試驗

2.3.1響應(yīng)面試驗設(shè)計與分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，用中心復(fù)合試驗方法進行優(yōu)化試驗的設(shè)計，共計20個試驗點。試驗方案及結(jié)果見表3。

表3　響應(yīng)面分析試驗結(jié)果Table 3 Results of response surface analysis experiments

2.3.2模型方程的建立及顯著性檢驗

用Minitab16軟件對荸薺椰子汁的感官評分結(jié)果進行分析，得到感官評分（Y）對復(fù)合乳化劑用量（X1）、CMC-Na用量（X2）、荸薺汁用量（X3）的二次多項回歸方程為：

對回歸方程系數(shù)和所得模型進行顯著性檢查，其結(jié)果見表4和表5。

從表5可以看出，用上述回歸方程描述各因素與響應(yīng)值的關(guān)系時，其因變量和全體變量間的線性關(guān)系顯著R= 95.19%，模型的P＜0.01，此時回歸方差模型是高度顯著的，該試驗方法是可靠的。表4中對回歸方程各項方差分析，當(dāng)P＜0.05時，它所對應(yīng)的條件對響應(yīng)值的作用是顯著的，方程的失擬誤差不顯著，可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結(jié)果進行分析。結(jié)果表明各試驗因子對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系，二次項中X1、X2、X3的影響是高度顯著的；交互項中X1X3作用影響顯著。對感官評分影響的大小依次為X2、X1、X3，即CMC-Na用量、復(fù)合乳化劑用量、荸薺汁用量對感官評分的影響依次減小。

表4　回歸系數(shù)顯著性檢驗Table 4 Variance analysis of regression coefficient

2.3.3響應(yīng)曲面分析與條件優(yōu)化

響應(yīng)面圖及等高線圖可以直觀反映響應(yīng)值隨因素的變化趨勢［24］。等高線的形狀可以反映出因素間的交互作用的強弱大小，等高線呈橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而等高線呈圓形則表示兩因素交互作用不顯著［25］。為進一步直觀分析響應(yīng)面優(yōu)化效果，根據(jù)回歸模型繪制相應(yīng)的響應(yīng)曲面及等高線見圖5。

從圖5可以看出，在所選的范圍內(nèi)存在極值，既是響應(yīng)面圖的最高點，同時也是等高線圖最小橢圓的中心點。當(dāng)荸薺汁用量位于中心水平時，乳化劑和CMC-Na用量的交互作用不大；當(dāng)乳化劑用量位于中心水平時，CMC-Na和荸薺汁用量的交互作用不大，CMC-Na用量軸向等高線變化密集，荸薺汁用量軸向等高線相對稀疏，故CMC-Na用量對響應(yīng)值峰值的影響較荸薺汁用量影響大；當(dāng)CMC-Na用量位于中心水平時，乳化劑和荸薺汁用量的交互作用較強，且乳化劑用量對響應(yīng)值峰值的影響較荸薺汁用量影響大。

圖5　乳化劑用量、CMC用量、荸薺汁用量交互作用對復(fù)合飲料感官評分影響的響應(yīng)面和等高線

在回歸方程中，X1、X2、X3變量的正系數(shù)表明該變量的正向變化能引起響應(yīng)值的增加；負(fù)的二次項系數(shù)表明方程的拋物線開口向下，具有極大值點，能夠進行最優(yōu)分析。對二次回歸方程求解，得到各因素的最佳水平值，分別為X1=0.119 6，X2=0.152 8，X3=-0.08，對應(yīng)的荸薺椰子汁復(fù)合飲料的感官質(zhì)量最佳的優(yōu)化組合為乳化劑用量0.3%，CMC-Na的用量為2.15%，荸薺汁的用量為2.92%，此條件下感官評分的預(yù)測值為8.9?？紤]到實際操作的可行性，最終確定荸薺椰子汁復(fù)合飲料的感官質(zhì)量最佳的優(yōu)化組合為乳化劑用量0.3%，CMC的用量為2.0%，荸薺汁的用量為3.0%，在最佳優(yōu)化組合條件下對預(yù)測值進行驗證，實際的感官評分為8.8分，與預(yù)測值基本一致，表明預(yù)測值和真實值之間擬合較好，驗證了模型的可靠性。此外，單甘酯和蔗糖酯在荸薺椰子汁復(fù)合飲料中的用量很少，為0.3%，對口感沒有造成不良影響，同時也符合食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3　結(jié)論

通過中心復(fù)合試驗建立起以感官評分為目標(biāo)值，乳化劑用量、CMC用量、荸薺汁用量為因子的數(shù)學(xué)模型，結(jié)果表明，在試驗范圍內(nèi)影響感官評分的因子顯著性的順序是：CMC用量＞荸薺汁用量＞乳化劑用量；荸薺椰子汁的最佳穩(wěn)定工藝為乳化劑的用量為0.3%，CMC的用量為2.0%，荸薺汁的用量為3.0%。由壓榨椰奶為主要原料，添加荸薺汁獲得的荸薺椰子汁復(fù)合飲料，產(chǎn)品具有濃郁的椰香，口感同時具備荸薺的清甜，是集營養(yǎng)與美味為一體的全新產(chǎn)品，有很大的市場前景及發(fā)展空間。

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Development of water chestnut juice and coconut milk compound beverage

LU Mengqi，XIANG Dong*
（College of Food Science，Hainan University，Haikou 570228，China）

Using water chestnut juice and coconut milk as principal raw materials，a beverage was produced.The contents of emulsifier，CMC-Na and water chestnut juice in beverage product were optimized by response surface methodology.Results showed that the optimal hydrophilic lipophilic balance for emulsification was 7 and the optimal formula was emulsifier 0.3%，CMC-Na 2.0%and water chestnut juice 3.0%，the sensory evaluation score of the product was 8.8，and the stability，color and flavor of the beverage product was the optimal.

water chestnut juice；coconut milk；processing technology；response surface methodology

TS275.5

0254-5071（2016）02-0161-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.02.037

2015-11-01

海南省重大科技項目（ZDZX2013011）

魯夢齊（1992-），女，碩士研究生，研究方向為乳液科學(xué)。

向東（1976-），男，副教授，碩士，研究方向為食品科學(xué)與食品發(fā)酵工程。