不同紫肉甘薯品種飲料加工特性評價

鄒 波，吳繼軍，徐玉娟，唐道邦，房伯平，余元善，肖更生

（1.廣東省農科院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；2. 廣東省農科學院作物研究所，廣東 廣州 510640）

不同紫肉甘薯品種飲料加工特性評價

鄒 波1，吳繼軍1，徐玉娟1，唐道邦1，房伯平2，余元善1，肖更生1

（1.廣東省農科院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；2. 廣東省農科學院作物研究所，廣東 廣州 510640）

對9個廣東紫肉甘薯品種飲料在室溫貯藏條件下的穩定性進行比較，探討了不同紫肉甘薯品種飲料的加工特性。結果表明：貯藏期間，各紫肉甘薯品種飲料的pH值、可溶性固形物、總酚含量沒有顯著變化；廣薯11-173、廣薯12-87、廣薯13-79的沉淀率顯著增加，貯藏30 d后分別增加58.6%、105.8%和68.4%，而相對濁度在前15 d急劇下降，說明懸浮穩定性差，適合澄清處理后加工成清汁；廣紫薯2號、廣紫薯8號、廣紫薯9號、廣紫薯10號、廣薯13-203的沉淀量較少，相對濁度穩定無顯著變化，適合濁汁的加工；貯藏期內廣紫薯9號飲料色澤變化最小，總色差值ΔE*增加5.70；總酚以廣紫薯9號最高，達到150.5 mg/100mL，其次是廣紫薯10號和廣薯11-173；花色苷的含量以廣紫薯10號最高，達到20.5 mg/100mL，其次是廣薯11-173和廣紫薯9號，適用于功能飲料的開發。

紫肉甘薯飲料；貯藏；穩定性；總酚；花色苷

甘薯（Ipomoea batatasL.）屬于旋花科植物，是一種重要的糧食作物，根據世界糧農組織（FAO）統計，2014年我國甘薯產量為7.15× 108t，居世界首位，是我國重要的糧食作物和經濟作物［1］。

隨著生活水平的提高，甘薯的營養價值和保健功能逐漸得到人們的認可。甘薯不僅含有豐富的淀粉，還含有膳食纖維、胡蘿卜素、多酚等功能性成分，曾被世界衛生組織評定為冠軍蔬菜［2］。紫肉甘薯除了含有普通甘薯的各種營養成分外，還含有豐富的花色苷［3-4］?，F代醫學研究表明，紫肉甘薯具有抗氧化、降血脂、增強免疫力、促進腸道蠕動等作用［5-6］。紫肉甘薯環境適應能力強，在我國大多數地區均可種植，且價格低廉［1］，利用紫肉甘薯開發出新型飲料，不僅可以提升紫肉甘薯的經濟價值，還具有一定的保健功能，市場前景廣闊。

目前我國紫肉甘薯除鮮食外，主要用于全粉加工及色素提?。?］，產品形式單一。日本對紫肉甘薯的研究起步較早，產品涉及面廣，產品形式有濃縮汁、酒、飲料等，我國對紫肉甘薯飲料的開發還處于研究階段，鮮有產品上市［2］。究其原因，主要是紫肉甘薯飲料在加工及貯藏過程中存在分層、沉淀、變色的問題［8-9］。這些問題會直接影響飲料的外觀，進而影響產品的可接受度。紫肉甘薯飲料的分層和沉淀現象，主要是由淀粉的老化引起；變色則主要由花色苷、維生素C等物質的氧化以及美拉德褐變引起。我國紫肉甘薯品種繁多，新的品種也不斷被培育出來，有研究表明，不同的紫肉甘薯品種，其營養成分也不盡相同［10］，花色苷的結構也存在很大差異［5，11-12］。紫肉甘薯原料品種對飲料的品質有重要影響，因此根據加工的目的選擇合適的品種非常重要。盡管關于紫肉甘薯復合飲料的工藝有少量研究，但由于品種各異，工藝的配方也有很大差別［9，13-15］，并不是所有品種都適合飲料加工。迄今為止，對于不同紫肉甘薯品種飲料的加工適應性尚未見文獻報道。本試驗旨在通過比較不同的紫肉甘薯品種飲料在貯藏期間的穩定性差異，篩選出適合飲料加工的品種，為紫肉甘薯飲料的加工及品種選育提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

廣紫薯2號（GZ2）、廣紫薯8號（GZ8）、廣紫薯9號（GZ9）、廣紫薯10號（GZ10）、廣紫薯11號（GZ11）、廣薯11-173（GS11-173）、廣薯12-87（GS12-87）、廣薯13-79（GS13-79）和廣薯13-203（GS13-203）等9個紫肉甘薯品種由廣東省農科院作物研究所提供，收獲于2015年12月。

主要試劑：高溫α淀粉酶和糖化酶購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；沒食子酸購于美國Sigma公司；Folin-Ciocalteu試劑購于上海源葉生物科技有限公司；其他試劑均為國產分析純。

主要儀器：RFM3400阿貝折光計（英國Bellingham+Stanley公司），PB-10型pH計（賽多利斯公司），HWS24型電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科技有限公司），UV-1800 型分光光度計（日本島津公司）；Biofuge Stratos Sorvall型臺式高速冷凍離心機（美國Thermo Fisher Scientific公司），UltraScan VIS型全自動色差儀（美國HunterLab公司），立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海博迅實業有限公司醫療設備廠）。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫肉甘薯飲料的制備 紫肉甘薯飲料的制備參照鄭寧［16］的方法略作修改。紫肉甘薯洗凈，瀝干表面的水分，去皮，切片（厚度3～4 cm），加入5倍質量的水，煮沸并保持5 min，打漿。紫肉甘薯漿中加入20 U/g的高溫α-淀粉酶，于90℃水解1 h，待其冷卻至60℃后，加入60 U/g的糖化酶水解90 min，冷卻至室溫，補充蒸發掉的水，然后用孔徑74 μm的濾布過濾，除去大顆粒的不溶物，濾液加熱至90℃后灌裝至玻璃瓶，于121℃滅菌10 min，即為紫肉甘薯飲料。

1.2.2 霉菌、酵母、菌落總數的測定 霉菌和酵母的檢測參照《食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》（GB4789.15—2010）進行，菌落總數的測定參照《食品微生物學檢驗 菌落總數》（GB 4789.2—2010）進行。

1.2.3 可溶性固形物和pH測定 可溶性固形物（TSS）采用阿貝折光計直接測定，pH值采用pH計直接測定。

1.2.4 色差測定 在貯藏期間紫肉甘薯飲料會有不同程度的沉淀產生，取樣時將樣品搖勻，再采用全自動色差儀測定，色差值以L*（光澤度）、a*（紅色/綠色）、b*（黃色/藍色）表示，總色差△E*計算公式為［17］：

1.2.5 離心沉淀率的測定 紫肉甘薯飲料離心沉淀率的測定參考余元善等［18］的方法略作修改。取紫肉甘薯飲料40 mL，4 200 g離心15 min，輕輕倒去上清液，將離心管倒置放置5 min，然后稱量沉淀的質量。樣品離心沉淀率SR計算公式為：

式中，SR為離心沉淀率，m1為沉淀物的質量，m2為離心前紫肉甘薯飲料的質量。

1.2.6 相對濁度的測定 取一定量的紫肉甘薯飲料，采用色度儀測定4 200 g離心15 min前后的濁度，相對濁度T計算公式為：

式中，T0和Tc分別為紫肉甘薯飲料離心前后的濁度值。

1.2.7 總酚含量的測定 取紫肉甘薯飲料5 mL，加等體積的鹽酸-乙醇（1∶99，V/V）混合均勻，超聲提取10 min后5 000 g離心10 min，取上清液用于總酚的測定?？偡拥臏y定參照Folin-Ciocalteu法［19］進行，具體如下：取適當稀釋后的樣品1 mL，加入2.0 mL Folin-Ciocalteu溶液，漩渦混勻后靜置5 min，再加入2.0 mL 10%（M/V）的NaCO3溶液，室溫避光反應1 h后，測定760 nm處吸光度。以沒食子酸為標準品，繪制標準曲線，樣品中總酚的含量以沒食子酸當量（GAE）表示。

1.2.8 總花色苷的測定 總花色苷的提取與總酚的提取相同。提取液中總花色苷含量采用示差法［20］測定：樣品分別用pH1.0的KCl（0.025 mol/L）和pH4.5的CH3COONa（0.4 mol/L）溶液稀釋相同的倍數，混勻，室溫下避光靜置15 min，測定每個樣品在510 nm和700 nm波長下的吸光值，樣品中總花色苷含量以矢車菊素葡萄糖苷表示，計算公式為：

式中，MW為矢車菊素葡萄糖苷的分子量（449.2 g/mol），DF為樣品的稀釋倍數，ε為矢車菊素葡萄糖苷的摩爾消光系數（26 900 L/mol·cm）。

試驗數據采用SPSS18.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 紫肉甘薯飲料貯藏期內微生物的變化

對貯藏期內紫肉甘薯飲料的霉菌、酵母和菌落總數進行檢測，結果發現，在30℃貯藏30 d內，均未檢測到霉菌和酵母，菌落總數為0，表明經121℃處理10 min后的紫肉甘薯飲料，其微生物指標達到GB 7101—2015規定的商業無菌的要求。

2.2 紫肉甘薯飲料貯藏期內可溶性固形物、pH值的變化

不同紫肉甘薯品種飲料貯藏期內pH值和TSS含量如表1所示。從表1可以看出，不同紫肉甘薯品種飲料的pH值沒有顯著性差異，均在5.52～5.91之間，且貯藏期間變化不顯著?？扇苄怨绦挝锸窃u價飲料品質的重要指標之一，一般TSS含量越高，口感越甜。TSS含量最高的品種為廣紫薯2號、廣紫薯10號和廣薯13-203，含量最低的為廣紫薯8號。在室溫下貯藏30 d，紫肉甘薯飲料的TSS含量變化不顯著。

表1 紫肉甘薯飲料貯藏期間pH值和可溶性固形物含量（oBrix）的變化

2.3 紫肉甘薯飲料貯藏期內離心沉淀率和相對濁度的變化

離心沉淀率是衡量飲料貯藏期內穩定性的重要評價指標［18］。從圖1可以看出，不同紫肉甘薯品種的飲料具有不同的離心沉淀率，以廣紫薯10號的初始離心沉淀率最低。在貯藏期間，紫肉甘薯飲料的離心沉淀率均呈現上升的趨勢，其中廣薯11-173、廣薯12-87和廣薯13-79的沉淀率上升很快，貯藏30 d后沉淀率分別上升了58.6%、105.8%和68.4%，其他品種的離心沉淀率上升較為緩慢。由此可見，這3個紫肉甘薯品種可以先做澄清處理再加工成清汁，其他品種則適合加工成濁汁。

圖1 紫肉甘薯飲料貯藏期間離心沉淀率的變化

相對濁度的變化是衡量果汁貯藏期內穩定性的另一重要指標，相對濁度的變化越小，表明飲料體系越穩定［21］。不同紫肉甘薯品種飲料的相對濁度如圖2所示，廣紫薯2號、廣紫薯8號、廣紫薯9號、廣紫薯10號、廣薯13-203等品種的相對濁度在貯藏期間沒有顯著性變化，表明這些品種制備的飲料懸浮穩定性較好，適合濁汁的制備，而廣薯11-173、廣薯12-87和廣薯13-79在貯藏0～15 d急劇下降，其下降幅度分別為65.0%、66.0%和82.3%，表明這3個紫肉甘薯品種適合澄清處理后再加工成清汁。

圖2 紫肉甘薯飲料貯藏期間相對濁度的變化

2.4 紫肉甘薯飲料貯藏期內色澤的變化

色澤是紫肉甘薯飲料的重要感官指標之一，它對消費者的可接受性具有很大影響。飲料色澤的穩定性可以用L*、a*、b*值和總色差ΔE*的變化表示。L*值越大，色澤越亮；a*＞0表示飲料偏紅，a*＜0表示偏綠；b*＞0表示偏黃，b*＜0 表示偏藍。從表2可以看出，貯藏期間，所有品種的紫肉甘薯飲料的L*值均呈上升趨勢，a*值和b*值在前15 d顯著下降，之后下降較為緩慢。以上結果表明紫肉甘薯飲料在貯藏期間逐漸變得更亮、更綠、更藍?？偵瞀*值表示顏色的總體變化，通常ΔE*＞2時，人在視覺上就能分辨出顏色的差異［22］。從表2可以看出，ΔE*值在貯藏15 d后明顯增加，貯藏30 d后的樣品總色差值增加速率較小?？傮w來看，廣薯12-87色差值變化最大，其次是廣薯13-203，廣紫薯9號和廣紫薯10號變化較小，說明不同紫肉甘薯品種的飲料，其色澤的穩定性也各不相同，相對于其他品種，廣紫薯9號和廣紫薯10號的色澤最穩定，可能與不同品種中花色苷、維生素C、還原糖、氨基酸等的含量有關。從顏色的穩定性考慮，廣紫薯9號和10號較適合飲料的加工。

2.5 紫肉甘薯飲料貯藏期內總酚和總花色苷的變化

酚類化合物廣泛存在于果蔬中，對果蔬制品的色澤、口感都具有重要影響。從圖3可以看出，不同紫肉甘薯品種的飲料，其總酚含量不盡相同，其濃度范圍為68.4～150.5 mg/100mL，以廣紫薯9號的濃度最高，其次為廣紫薯10號和廣薯11-173。貯藏期內，所有品種的總酚含量均沒有顯著變化，這可能與測定方法有關。本試驗采用Folin-Ciocalteu方法測定總酚含量，基于氧化還原的機理，該方法沒有選擇性，可以與飲料中的酚類物質、蛋白質、還原糖等發生反應［23］。盡管如此，該方法仍廣泛用于果蔬及食品中總酚的測定［24］。

圖3 紫肉甘薯飲料貯藏期間總酚的變化

花色苷是一種天然的水溶性色素，屬于酚類化合物中的類黃酮類［3，5］，廣泛存在于深色果蔬及糧食作物中，賦予其誘人的紅色、藍色、紫色和黑色。不同紫肉甘薯品種的飲料，總花色苷含量為5.9～20.6 mg/100mL，以廣紫薯10號的含量最高，其次是廣薯11-173和廣紫薯9號（圖4）。貯藏30 d后，廣紫薯9號、10號、廣薯11-173 13-79的花色苷含量略有下降，但沒有顯著性差異，其他品種的花色苷下降明顯，其中下降最多的為廣薯13-203，其降幅為20.9%。從花色苷的保留率來看，廣紫薯9號、10號、廣薯13-79的花色苷結構較為穩定，色澤變化相對也較小，適合飲料的加工。

圖4 紫肉甘薯飲料貯藏期間總花色苷的變化

3 結論與討論

近年來，人們的飲食需求結構也發生了巨大變化，對飲料的品質提出了更高的要求，不僅要求具有良好的外觀和口感，還要有一定的營養及保健功能。飲料是一種成分復雜且不穩定的體系，在貯藏過程中，固體顆?；蛟舅苄缘奈镔|因發生物理化學反應而析出，進一步產生沉淀，同時還原糖、酚類物質及維生素的氧化易導致褐變和褪色，嚴重影響產品的外觀。紫肉甘薯飲料也存在這兩方面的問題。有研究表明，紫肉甘薯飲料的沉淀主要由淀粉、果膠、酚類、蛋白質等組成［25］，其中淀粉的老化是引起沉淀的主要原因，為了解決沉淀問題，研究者們采用α-淀粉酶［8］或高溫α-淀粉酶［16］水解淀粉，以及在此基礎上采用糖化酶［16］對淀粉進一步水解，可在一定程度上改善紫肉甘薯飲料的品質。此外，加入黃原膠、羧甲基纖維素鈉［8］、海藻酸鈉等［26］穩定劑可有效減少沉淀的生產，改善紫肉甘薯飲料的穩定性。本研究采用高溫α-淀粉酶和糖化酶水解淀粉，在貯藏期間紫肉甘薯飲料仍然有沉淀生成，其中廣薯11-173、12-87和13-79的沉淀率上升最快，而相對濁度則顯著下降，飲料體系逐漸由混濁變為澄清，底部的沉淀逐漸增加。這可能是因為這3個紫肉甘薯品種的淀粉含量高，或不易被酶水解，在加熱和貯藏期間，未被水解的淀粉逐漸老化，顆粒粒徑隨之增大，從而導致沉降。不同紫肉甘薯品種的淀粉含量和結構還有待進一步研究。此外，酚類物質的氧化聚合，以及酚類物質和蛋白質的結合，也可導致飲料中沉淀的生成。

花色苷賦予了紫肉甘薯飲料紫紅的色澤，花色苷的穩定性決定了飲料色澤的穩定性。近年來，國內外均對紫肉甘薯花色苷的結構展開了研究，結果表明，紫肉甘薯花色苷主要由芍藥素類和矢車菊素類組成，且大多數以?；男问酱嬖冢?1-12］，一般?；潭仍礁撸Y構越穩定。不同品種的紫肉甘薯，其花色苷的結構差異較大［5］。本研究發現，廣紫薯9號、廣紫薯11號、廣薯13-79的花色苷最穩定，在貯藏期間沒有顯著變化，可以推測這3個紫肉甘薯品種中花色苷的酰基化程度較其他品種的高。

綜上所述，不同紫肉甘薯品種制備的飲料，其穩定性有著很大差異，廣薯11-173、廣薯12-87、廣薯13-79的沉降速率快，相對濁度在前15 d急劇下降，體系的懸浮穩定性差，適合先澄清處理再加工成清汁；廣紫薯2號、廣紫薯8號、廣紫薯9號、廣紫薯10號、廣薯13-203在貯藏期間沉淀率和相對濁度穩定無顯著性變化，適合濁汁的加工；廣紫薯9號、廣紫薯10號和廣薯11-173的總酚和花色苷的含量高，適合功能飲料的開發。

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（責任編輯 崔建勛）

Evaluation of processing characteristics of beverage by different purple-fleshed sweetpotato（Ipomoea batatas L.） varieties

ZOU Bo1，WU Ji-jun1，XU Yu-juan1，TANG Dao-bang1，FANG Bo-ping2，YU Yuan-shan1，XIAO Geng-sheng1
（1. Sericultural & Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/ Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China；2. Crop Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China）

In order to understand the effects of raw material varieties on stability of purple-fleshed sweet potato（Ipomoea batatasL.） beverage，nine varisties of purple-fleshed sweetpotatoe were collected from Guangdong Province，and the stability of beverage was compared during the storage at room temperature. The results showed that there were no significant changes in the value of pH，contens of total soluble solid and phenolics. After 30 days，the amount of precipitate of Guangshu No. 11-173，12-87，and 13-79 increased by 58.6%，105.8%，and 68.4%，respectively，while the relative turbidity declined sharply at 15 d，the results indicated that the suspension stability of beverage made from these purple-fleshed sweetpotatoes was poor，and the three cultivars were suitable for makingclear beverage after clarified. Small amout of precipitate and no significant changes in relative turbidity were observed in Guangzishu No. 2，8，9，11，and Guangshu No. 13-203，the results suggested that these cultivars were suitable for cloudy beverage processing. The least change of colour was observed in Guangzishu No. 9，and the total chromatic aberration ΔE* increased 5.70. The highest content of total phenolics was found in Guangzishu No. 9，which reached 150.5 mg/100mL，followed by Guangzishu No. 11 and Guangshu No. 11-173；while the highest content of total anthocyanins was observed in Guangzishu No. 11，which reached 20.5 mg/100mL，followed by Guangshu No. 11-173 and Guangzishu No. 9. The results suggested that the cultivars were suitable for functional beverage processing.

purple-fleshed sweetpotato beverage；storage；stability；total phenolics；anthocyanins

TS215

A

1004-874X（2017）04-0118-07

鄒波，吳繼軍，徐玉娟，等. 不同紫肉甘薯品種飲料加工特性評價［J］.廣東農業科學，2017，44（4）：118-124.

2017-02-16

廣東省科技計劃項目（2015B020202008）；廣東省自然科學基金（2015A030312001）；國家自然科學基金（31501541）

鄒波（1986-），男，博士，助理研究員，E-mail：skzoubo@163.com

肖更生（1965-），男，碩士，研究員，E-mail：244520460@qq.com