紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁飲料的加工工藝研究

侯小歌，賴穎，胡炳義，田豐收，徐志剛，王克廣

（1.周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院，河南周口466000；2.扶溝縣雅濱生物工程有限公司，河南周口461300）

紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁飲料的加工工藝研究

侯小歌1，賴穎1，胡炳義1，田豐收1，徐志剛1，王克廣2

（1.周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院，河南周口466000；2.扶溝縣雅濱生物工程有限公司，河南周口461300）

以紅蘿卜和西紅柿為原料，研究復(fù)合蔬菜汁飲料的加工工藝條件。結(jié)果表明：紅蘿卜和西紅柿的最佳破碎方式均為85℃1 min，果膠酶處理分別為添加量0.14%、50℃酶解50 min和添加量0.10%、50℃酶解40 min，可顯著提高紅蘿卜出汁率和西紅柿出汁率（P<0.05）。在紅蘿卜汁與西紅柿汁混合比例為1∶3（體積比）、添加6%的白砂糖和0.1%的檸檬酸、添加0.1%黃原膠和0.1%海藻酸鈉的復(fù)合穩(wěn)定劑時(shí)，可獲得具有較好品質(zhì)的復(fù)合蔬菜汁飲料。

紅蘿卜；西紅柿；復(fù)合蔬菜汁；加工工藝

目前，我國(guó)蔬菜種植面積約1 400萬(wàn)公頃，總產(chǎn)量約達(dá)1.22億噸，占世界蔬菜生產(chǎn)總量的60%以上，但由于蔬菜生產(chǎn)區(qū)域性和季節(jié)性很強(qiáng)，且極容易腐爛，因此十分有必要對(duì)蔬菜進(jìn)行深加工，而蔬菜汁飲料的出現(xiàn)為蔬菜加工技術(shù)開(kāi)辟了一條新的道路[1-2]。

紅皮蘿卜（以下簡(jiǎn)稱紅蘿卜）屬于十字花科雙子葉植物，是一種根菜類蔬菜，廣泛種植于我國(guó)東北、湖南、河南等地區(qū)。紅皮蘿卜因皮紅肉白而作為特殊的蘿卜品種，常被作為腌制、涼拌、生調(diào)等開(kāi)胃菜品原料，備受人們歡迎。據(jù)研究報(bào)道，紅皮蘿卜富含紅色素、維生素、酚類物質(zhì)及膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，其中維生素C、總酚物質(zhì)及鉀、鈣、鐵、磷、硒等礦物質(zhì)的含量均高于普通蘿卜[3-4]。此外，紅皮蘿卜中色素、總酚、膳食纖維等生物活性物質(zhì)具有抗氧化、清除自由基及抗癌作用，故紅皮蘿卜具有一定的保健功效[4]。

西紅柿是最常見(jiàn)的一種蔬菜，富含維生素A、維生素B和維生素C，其中的維生素C含量為蔬菜之冠[5]。由于西紅柿含水量高，果實(shí)皮薄汁多，容易腐爛變質(zhì)，不易貯藏和長(zhǎng)途運(yùn)輸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的西紅柿腐爛率高達(dá)50%，整體增值不明顯[5]。目前西紅柿蔬菜汁飲料在國(guó)外發(fā)展非常迅猛，技術(shù)日趨成熟，而我國(guó)西紅柿類飲料的生產(chǎn)整體水平不高，發(fā)展速度緩慢，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較單一，因此西紅柿復(fù)合蔬菜汁的研制為西紅柿類飲料的開(kāi)發(fā)提供了新的發(fā)展方向[6-7]。

根據(jù)紅蘿卜與西紅柿的營(yíng)養(yǎng)特征進(jìn)行科學(xué)配伍，復(fù)合配制成營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)且均衡的蔬菜汁，既含有豐富的膳食纖維和對(duì)人體有益的類胡蘿卜素，又可使維生素A和維生素C同時(shí)得到滿足。本研究以紅蘿卜和西紅柿為原料，探索復(fù)合蔬菜汁飲料的加工工藝及工藝參數(shù)，以期得到出汁率高、均勻穩(wěn)定、口感自然的新型保健飲料，為復(fù)合蔬菜汁飲料的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與主要試劑

紅蘿卜、西紅柿：購(gòu)自周口市川匯區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，果膠酶（3萬(wàn)U/g）、果膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）：購(gòu)自河南鄭州樹(shù)人試劑有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

JJ-2組織搗碎機(jī)：常州華冠儀器公司；PL601-L電子天平：梅特勒托力多儀器有限公司；HWS24水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；TGL-16M高速離心沉淀機(jī)：湖南湘儀公司；Panda plus 2000高壓均質(zhì)機(jī)：德國(guó)GEA公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 原料預(yù)處理

挑選色澤鮮紅、新鮮成熟、無(wú)腐爛的西紅柿和紅蘿卜，清水洗凈。紅蘿卜去除頭部和尾梢，切塊破碎，酶解取汁。西紅柿去除根蒂，切塊破碎、酶解取汁。

1.3.3 蔬菜汁制備條件

1.3.3.1 破碎方式對(duì)出汁率的影響

采用冷破碎和熱破碎方式[8]。冷破碎是將紅蘿卜和西紅柿直接切塊，粒度為0.5 cm左右。熱破碎分別采用70℃6 min、80℃2 min、85℃1 min、90℃30 s處理蔬菜塊，榨汁后分別計(jì)算紅蘿卜和西紅柿的出汁率，并觀察色澤，確定最佳破碎方式。出汁率/%=離心過(guò)濾后清液總質(zhì)量/原料總質(zhì)量×100。

1.3.3.2 酶處理對(duì)出汁率的影響

分別選擇最佳的紅蘿卜和西紅柿破碎方式，采用單因素和正交試驗(yàn)研究提高出汁率的酶處理工藝條件[9-10]。單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)為：果膠酶添加量0.02%、0.06%、0.10%、0.14%、0.18%、0.22%，處理溫度30、35，40、45、50、55℃；處理時(shí)間均設(shè)計(jì)為20、30、40、50、60、70 min。出汁率為測(cè)定指標(biāo)，選擇最佳酶解條件。單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間為影響因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，分別優(yōu)化紅蘿卜汁和西紅柿汁制備的酶解工藝參數(shù)。

1.3.4 紅蘿卜西紅柿蔬菜汁復(fù)合調(diào)配工藝

以西紅柿汁和紅蘿卜汁的不同混合比例、白砂糖添加量和檸檬酸添加量為影響因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交優(yōu)化試驗(yàn)，參閱徐君飛等感官評(píng)定方法[11]，感官評(píng)分內(nèi)容見(jiàn)表1，以感官評(píng)分為指標(biāo)，優(yōu)化紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁飲料的配方。

表1 復(fù)合蔬菜汁飲料的感官評(píng)價(jià)內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)Table 1Sensory evaluation content and standard of compound vegetable drinks

1.3.5 穩(wěn)定劑對(duì)復(fù)合蔬菜汁穩(wěn)定性的影響

在復(fù)合蔬菜汁的最優(yōu)工藝條件下，對(duì)調(diào)配好的蔬菜汁進(jìn)行穩(wěn)定性處理[12-13]。選擇穩(wěn)定劑為果膠、黃原膠、海藻酸鈉、CMC-Na及其二元復(fù)合穩(wěn)定劑，分別與復(fù)合蔬菜汁調(diào)配均勻，添加量在0.1%～0.2%，并在35 MPa均質(zhì)壓力下進(jìn)行均質(zhì)，然后室溫放置3 d～5 d，觀察穩(wěn)定效果，選擇最佳穩(wěn)定劑。

1.3.6 復(fù)合蔬菜汁罐裝、滅菌、冷卻與微生物檢測(cè)

將調(diào)配好并經(jīng)過(guò)穩(wěn)定處理的紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁飲料進(jìn)行定量罐裝，壓蓋兒后經(jīng)過(guò)85℃15 min殺菌處理，冷卻后檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，采用SPSS19.0軟件和EXCEL2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 破碎方式對(duì)紅蘿卜和西紅柿出汁率的影響及其選擇

破碎方式對(duì)紅蘿卜和西紅柿出汁率的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1破碎方式對(duì)出汁率的影響Fig.1Effect of crushing methods on vegetable juice yield

圖1 可知，不同的破碎方式會(huì)影響紅蘿卜和西紅柿的出汁率。熱破碎處理中，隨著溫度的上升，時(shí)間的縮短，兩種蔬菜汁的出汁率均呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)。85℃處理1 min，紅蘿卜和西紅柿出汁率均達(dá)到最大值，分別56.75%和59.40%，均優(yōu)于冷破碎處理。當(dāng)熱處理溫度高于85℃時(shí)，即使時(shí)間縮短一半，但出汁率急速下降，均低于冷破碎處理，原因可能是溫度升高影響了蔬菜的細(xì)胞滲透壓，從而導(dǎo)致出汁率降低。因此紅蘿卜和西紅柿最佳的破碎方式選擇為85℃1 min處理。

2.2 酶處理對(duì)蔬菜汁制備的影響

2.2.1 單因素試驗(yàn)選擇酶處理最佳條件

果膠是D-半乳糖醛酸的聚合物，是植物細(xì)胞之間的連接物和細(xì)胞壁的主要組成成分，而果膠酶可降解果膠、軟化果肉組織，利于植物汁液的提取[10]。紅蘿卜和西紅柿含有大量的果膠物質(zhì)，若在適當(dāng)?shù)臈l件下被果膠酶作用，則可大大提高出汁率。但果膠酶的活性受底物濃度（或酶的添加量）、作用溫度和作用時(shí)間等因素影響[14]。

本研究中紅蘿卜和西紅柿是在85℃1 min熱破碎處理后，分別進(jìn)行打漿，然后對(duì)漿液進(jìn)行果膠酶處理。選擇不同的果膠酶添加量，樣品分別在45℃恒溫水浴條件下作用30 min，取出后滅酶并離心過(guò)濾，計(jì)算出汁率，同時(shí)與不加酶樣品做空白對(duì)照即果膠酶添加量為0.00%，結(jié)果如圖2所示。

加酶處理的紅蘿卜和西紅柿的出汁率明顯高于不加酶處理（P<0.05），且果膠酶添加量均影響出汁率。兩種蔬菜的出汁率均隨果膠酶添加量的增加而增大，當(dāng)果膠酶添加量增加到0.14%時(shí)，紅蘿卜出汁率提高緩慢，且在0.14%～0.22%的添加量范圍內(nèi)，紅蘿卜出汁率基本一致，出汁率基本穩(wěn)定在81.5%左右。而果膠酶處理西紅柿漿液時(shí)，當(dāng)添加量增加到0.10%，西紅柿出汁率迅速增加，此后增加不明顯。考慮到生產(chǎn)成本和過(guò)量的果膠酶會(huì)影響蔬菜汁的口感問(wèn)題，故果膠酶處理紅蘿卜和西紅柿的最佳添加量分別為0.14%和0.10%。

圖2 果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響Fig.2Effect of pectinase addition on vegetable juice yield

分別選擇紅蘿卜和西紅柿的最佳果膠酶添加量，改變樣品的酶解溫度，其它作用條件和操作同果膠酶的添加量處理，出汁率結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 果膠酶作用溫度對(duì)出汁率的影響Fig.3Effect of hydrolysis temperature by pectinase on vegetable juice yield

隨著果膠酶作用溫度的增加，紅蘿卜和西紅柿的出汁率均呈先增后降趨勢(shì)，最適的酶活作用溫度范圍在45℃～55℃之間。50℃時(shí)，紅蘿卜和西紅柿出汁率均達(dá)到最高，分別為80.1%和80.9%，50℃以后出汁率開(kāi)始降低，說(shuō)明該種果膠酶超過(guò)50℃開(kāi)始失活。因此果膠酶作用這兩種蔬菜的最適溫度均為50℃。

選擇紅蘿卜和西紅柿的最佳果膠酶添加量和最適作用溫度，改變樣品的酶解時(shí)間，其它操作同果膠酶的溫度處理。酶解時(shí)間對(duì)紅蘿卜和西紅柿出汁率的影響結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著果膠酶作用時(shí)間的增加，紅蘿卜和西紅柿的出汁率均呈先增后趨近平穩(wěn)趨勢(shì)。果膠酶處理紅蘿卜漿40 min之前，出汁率迅速增加，而50 min后增加緩慢；西紅柿出汁率在果膠酶作用30 min之前迅速增加，此后增加緩慢，40 min后出汁率基本趨近一致。因此果膠酶作用紅蘿卜和西紅柿的最適作用時(shí)間分別為50 min和40 min。

圖4 果膠酶作用時(shí)間對(duì)出汁率的影響Fig.4Effect of hydrolysis time by pectinase on vegetable juice yield

2.2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化蔬菜汁制備的酶解工藝參數(shù)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)三因素三水平正交優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及其方差分析見(jiàn)表2、表3。

表2和表3可知，果膠酶的添加量、作用溫度、作用時(shí)間均顯著影響紅蘿卜和西紅柿的出汁率（P＜0.05），且影響先后次序均為果膠酶添加量＞作用溫度＞作用時(shí)間。提高紅蘿卜和西紅柿出汁率的最優(yōu)酶解條件組合均為A2B2C2。果膠酶添加量0.14%、50℃處理50 min，可顯著提高紅蘿卜出汁率；果膠酶添加量添加量0.10%、50℃處理40 min，可顯著提高西紅柿出汁率。

表2 果膠酶處理制備蔬菜汁的正交優(yōu)化試驗(yàn)Table 2The orthogonal optimum experiment of vegetable juice made by pectinase

表3 方差分析Table 3Analysis of variance

2.3 紅蘿卜西紅柿蔬菜汁復(fù)合調(diào)配條件的研究

紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁配方的正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。方差分析見(jiàn)表5。

由表4可知，影響復(fù)合蔬菜汁感官質(zhì)量的主要因素為紅蘿卜和西紅柿的復(fù)合比例，次之為加糖量，最后為檸檬酸添加量。由表5可知，蔬菜汁的復(fù)合比例和加糖量對(duì)制品的感官評(píng)分影響顯著，而檸檬酸添加量影響不顯著，且紅蘿卜與西紅柿的混合比例極其顯著影響制品的感官質(zhì)量。復(fù)合蔬菜汁最優(yōu)的配方組合為A3B2C3即紅蘿卜汁與西紅柿蔬菜汁的混合比例為1∶3（體積比），白砂糖添加量為6%，檸檬酸添加量為0.10%。在該條件下進(jìn)行復(fù)合蔬菜汁的驗(yàn)證試驗(yàn)，獲得制品的綜合感官得分為88分，且制品呈現(xiàn)鮮亮的粉紅色，酸甜適口，具有清淡的西紅柿香氣和紅蘿卜的特征香氣，均優(yōu)于正交試驗(yàn)組樣。故復(fù)合蔬菜汁的最佳復(fù)配組合為：紅蘿卜汁與西紅柿汁混合比例為1∶3（體積比）、添加6%的白砂糖和0.1%的檸檬酸。

表4 復(fù)合蔬菜汁調(diào)配的正交優(yōu)化試驗(yàn)Table 4The orthogonal optimum experiment of vegetable juice concocting

表5 方差分析Table 5Analysis of variance

2.4 穩(wěn)定劑對(duì)西紅柿蔬菜汁的穩(wěn)定性的影響結(jié)果

蔬菜汁飲料在放置過(guò)程中，由于受到粒子間相互作用和表面張力的作用，通常會(huì)出現(xiàn)顆粒沉淀或絮狀混濁，從而影響蔬菜汁飲料品質(zhì)。穩(wěn)定劑具有一定的黏性和保護(hù)膠體的特性，添加在蔬菜汁中可形成顆粒外親水性的包被膜，提高了分散介質(zhì)的黏度，減緩沉降速度[15]。

單一穩(wěn)定劑和復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁的穩(wěn)定性影響結(jié)果見(jiàn)表6。

由結(jié)果可知，穩(wěn)定劑會(huì)影響復(fù)合蔬菜汁的組織狀態(tài)及感官質(zhì)量，且二元復(fù)合穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果要優(yōu)于單一穩(wěn)定劑，原因可能是合適的復(fù)合穩(wěn)定劑具有協(xié)同和增效作用，從而提高了懸浮體系的穩(wěn)定性[15]。在紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁中添加0.1%黃原膠和0.1%海藻酸鈉的復(fù)合穩(wěn)定劑，蔬菜汁室溫放置3 d～5 d，具有很好的穩(wěn)定性和感官品質(zhì)。

表6 穩(wěn)定劑影響蔬菜汁的感官評(píng)定Table 6Effect of stabilizer on sensory evaluation of vegetable drinks

2.5 微生物檢測(cè)

細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤6 CFU/mL，致病菌不得檢出。

3 結(jié)論

提高蔬菜的出汁率，有利于降低蔬菜汁飲料工業(yè)的生產(chǎn)成本。選擇85℃1 min的破碎處理方式，均可提高紅蘿卜和西紅柿的出汁率。在最佳破碎處理?xiàng)l件下，果膠酶的添加量、作用溫度和作用時(shí)間均顯著影響紅蘿卜和西紅柿的出汁率（P＜0.05）。當(dāng)果膠酶添加量0.14%、50℃處理50 min時(shí)，紅蘿卜出汁率顯著提高；果膠酶添加量0.10%、50℃處理40 min，可顯著提高西紅柿出汁率。與不加酶處理相比，紅蘿卜出汁率和西紅柿出汁率均提高了20%以上。

紅蘿卜汁和西紅柿汁的復(fù)配比例為1∶3（體積比），添加白砂糖6%、檸檬酸0.1%時(shí)，復(fù)合蔬菜汁的口感最好；加入0.1%黃原膠和0.1%的海藻酸鈉，35 MPa壓力均質(zhì)，可得到均一穩(wěn)定，色澤好看，口感獨(dú)特的紅蘿卜西紅柿復(fù)合蔬菜汁飲料。

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Study on Processing Technology of Compound Vegetable Beverage Made from Red Radish and Tomato

HOU Xiao-ge1，LAI Ying1，HU Bing-yi1，TIAN Feng-shou1，XU Zhi-gang1，WANG Ke-guang2
（1.College of Life Science and Agriculture，Zhoukou Normal University，Zhoukou 466000，Henan，China；2.Fugou Biological Engineering Co.，Ltd.，F(xiàn)ugou 461300，Henan，China）

The processing-technology conditions of compound vegetable beverage with red radish and tomato as raw materials were studied.The results showed that：the best way of red radish and tomato juicing was 85℃1 min，the radish juice yield could be improved distinctly by adding 0.14%pectinase，hydrolyzing 50 min at 50℃（P<0.05），the tomato juice yield could be improved by adding 0.10%pectinase，hydrolyzing 40 min at 50℃（P<0.05）.In the conditions which the optimal proportion of red radish and tomato juice content was 1∶3（v/v），6%sugar，0.1%lemon acid，0.1%sodium alginate and 0.1%xanthan gum added，the compound vegetable drinks which had better sensory evaluation were obtained.

red radish；tomato；compound vegetable juice；processing-technology

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.025

2016-08-15

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（14A180026）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（15A150087）

侯小歌（1977—），女（漢），副教授，碩士研究生，研究方向：食品發(fā)酵與釀造。