澄清型石斛紅棗復合果汁飲料加工工藝研究

繆園欣，廖明星，陳清嬋，簡清梅，李蓉，*

（1.荊楚理工學院生物工程學院，湖北荊門448000；2.湖北省荊門市畜牧獸醫局，湖北荊門448000）

澄清型石斛紅棗復合果汁飲料加工工藝研究

繆園欣1，廖明星2，陳清嬋1，簡清梅1，李蓉1，*

（1.荊楚理工學院生物工程學院，湖北荊門448000；2.湖北省荊門市畜牧獸醫局，湖北荊門448000）

以鐵皮石斛和紅棗為原料，對石斛紅棗汁酶法澄清技術進行研究。單因素試驗結果表明，鐵皮石斛35 g/L，紅棗35 g/L制作的石斛紅棗汁具有最好的感官品質。以透光率和褐變度為指標，在單因素基礎上，利用纖維素酶和果膠酶對石斛紅棗汁進行澄清，通過正交試驗設計優化石斛紅棗汁澄清工藝技術參數。結果表明：在酶添加量為0.05 g/L，復合酶質量比2.5∶1、酶解時間45 min和酶解溫度60℃條件下，澄清效果最佳，透光率為89.87%，褐變度為0.476，澄清后飲料清亮透明、風味好。

鐵皮石斛；紅棗；酶解；澄清

鐵皮石斛為多年生蘭科石斛屬（Dendrobium officinale Kimura et Migo）草本植物，具有滋陰清熱、潤肺益腎等藥用價值，素有“中華仙草”、“九大仙草”之首的美譽[1-3]。鐵皮石斛的藥理功能研究顯示其有增強免疫力、抗氧化、抗衰老等作用，對其藥效成分分析顯示其含有多糖、生物堿、糖苷等活性成分[4-6]。鑒于其獨特的藥用價值，鐵皮石斛可開發為保健食品和藥品，如：鐵皮石斛顆粒、鐵皮石斛軟膠囊、鐵皮石斛口含片等[7-9]。紅棗為鼠李科棗屬植物果實，營養豐富，富含有機酸、紅棗多糖、腺苷、生物堿等活性成分[10-11]，具有很高的食用和藥用價值，長期食用具有降血脂血壓、改善心肌梗塞、鎮靜催眠等功效[12-13]。

近年來，復合果汁飲料因其獨特口味和豐富的營養成分而備受青睞，但果汁加工過程中果膠、纖維素、蛋白質等固形物會對果汁的渾濁度和色澤產生影響，對果汁進行澄清能有效抑制褐變、保證果汁穩定性[14]。酶法澄清技術具有分解果肉物質、提高澄清度的能力，雙酶聯用能夠更有效的提高澄清度[15-16]。本試驗以新鮮鐵皮石斛和紅棗為原料開發飲料，并對飲料酶法澄清工藝進行研究，旨在開發一款色澤清亮透明、口感獨特的保健型飲料，為鐵皮石斛和紅棗資源的開發利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵皮石斛：湖北洲和生態農業發展有限公司；干紅棗：河南鄭風棗業有限公司；纖維素酶（50 000 U/g）、果膠酶（40 000 U/g）：北京索萊寶科技有限公司；異抗壞血酸鈉（食品級）：市售。

1.2 儀器與設備

九陽JYL-C020榨汁機：九陽股份有限公司；TU-1901型分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；YJ1002型電子天平：上海浦春計量儀器有限公司；TG16-WS型低速臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；DH-600恒溫培養箱：北京科偉永興儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 澄清型紅棗石斛飲料加工工藝流程

1.3.2 工藝要點

1）鐵皮石斛汁的制備

選擇無腐爛、無霉變的鮮鐵皮石斛，在清水中洗凈后去皮，經90℃水漂燙1.5 min后切成3 cm小段，按料液比35∶1 000（g/mL）進行破碎打漿，經膠體磨3次后用紗布進行初級過濾得到石斛汁。

2）紅棗汁的制備

選擇無腐爛、無霉變的紅棗，在清水中洗凈后去核，按一定添加量進行破碎打漿，經膠體磨3次后用紗布進行初級過濾得到紅棗汁。

3）護色

在石斛汁和紅棗汁中分別添加質量分數為0.03%的異抗壞血酸鈉。

4）混合

將石斛汁、紅棗汁按試驗設定的比例混合。

5）酶解

將混合的石斛紅棗汁添加纖維素酶、果膠酶復合酶進行澄清，對影響酶促反應的各因子進行分析，確定酶解的最佳工藝條件。

6）滅酶

反應結束后將石斛紅棗汁在90℃滅酶處理10 min，使復合酶失活，然后冷卻至室溫。

7）離心

將酶解澄清后樣品于3 000 r/min條件下離心5 min，取上清液備用。

8）裝罐、滅菌、冷卻

將澄清的石斛紅棗汁進行裝罐、封口，在90℃條件下殺菌20 min，冷卻至室溫后即為成品。

1.3.3 試驗方案設計

1.3.3.1 鐵皮石斛和紅棗添加比例確定

將鐵皮石斛（35 g/L）和紅棗分別以0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1質量比進行打漿混合，對混合石斛紅棗汁進行感官測定。

1.3.3.2 石斛紅棗汁澄清工藝優化試驗1）復合酶添加量對澄清效果的影響

取配制好的石斛紅棗汁200 mL，分別添加0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07 g/L 的復合酶（纖維素酶質量 ∶果膠酶質量=1.5∶1），充分溶解后在40℃酶解45 min。酶解結束后，取樣品離心測透光率、褐變度。

2）復合酶質量比對澄清效果的影響

取配制好的石斛紅棗汁200 mL，添加纖維素酶和果膠酶質量比分別為 0.5 ∶1、1 ∶1、1.5 ∶1、2 ∶1、2.5 ∶1、3∶1的復合酶0.05 g/L，充分溶解后在4℃酶解45 min。酶解結束后，取樣品離心測透光率、褐變度。

3）酶解時間對澄清效果的影響

取配制好的石斛紅棗汁200 mL，添加質量比為2.5∶1的復合酶0.05 g/L，充分溶解后在40℃分別酶解 15、30、45、60、75、90 min。酶解結束后，取樣品離心測透光率、褐變度。

4）酶解溫度對澄清效果的影響

取配制好的石斛紅棗汁200 mL，添加質量比為2.5∶1的復合酶0.05 g/L，充分溶解后分別在20、30、40、50、60、70℃酶解 60 min。酶解結束后，取樣品離心測透光率、褐變度。

1.3.3.3 澄清工藝優化正交試驗設計

為了確定最佳澄清條件，在單因素試驗的基礎上，以透光率、褐變度為試驗指標，設計L9（34）正交試驗，對復合酶的添加量、復合酶中纖維素酶與果膠酶的配比、酶解時間和酶解溫度4個因素在3個不同水平上進行優化試驗，因素與水平見表1。

1.3.4 測定項目及方法

1）透光率：以蒸餾水為參比，在720 nm處測定石斛紅棗汁透光率。

表1 酶解澄清工藝條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for clarifying conditions optimization

2）褐變度：以蒸餾水為參比，在420 nm處測定石斛紅棗汁吸光度值表示褐變程度。

3）感官評定

感官評定標準見表2。

表2 感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of Dendrobium officinale and red dates juices

紅棗石斛汁的口感、色澤采用感官評定方法。每次10為成員（5男5女）分別對產品進行品嘗評分，評分采用百分制，其中口感30分，氣味30分，色澤10分，組織狀態30分。

2 結果與分析

2.1 鐵皮石斛和紅棗添加比例的確定

紅棗和石斛不同配比對產品品質的影響見表3。

表3 紅棗和石斛不同配比對產品品質的影響Table 3 Impact of the mass ratio of Dendrobium officinale and red dates juices on sensory quality of products

如表3所示，當石斛∶紅棗質量比為1∶1（即石斛35 g/L，紅棗35 g/L）時，紅棗石斛汁品質最佳，此時果汁顏色為紅色，具有石斛和紅棗的風味，且味道協調，口感醇正。因此本研究選用石斛35 g/L，紅棗35 g/L來制作石斛紅棗飲料。

2.2 復合酶法澄清單因素試驗結果與分析

2.2.1 酶添加量對紅棗石斛汁澄清效果的影響

復合酶添加量對石斛紅棗汁澄清效果的影響見圖1。

圖1 復合酶添加量對石斛紅棗汁澄清效果的影響Fig.1 Impact of complex enzyme dosage on clarification effect of Dendrobium officinale and red dates juices

由圖1可知，酶添加量在0～0.05 g/L范圍內，隨著復合酶添加量的增加，果膠和纖維素等大分子物質逐漸被分解為可溶性小分子物質，紅棗石斛汁透光率隨著混合酶添加量的增加而升高，褐變度則隨酶添加量的增加而下降。此后，繼續增加復合酶的添加量，透光率和褐變度變化不顯著。因此，復合酶用量選擇0.05 g/L較為適宜，該條件的石斛紅棗汁具有較好的澄清度和色澤。

2.2.2 復合酶質量比對石斛紅棗汁澄清效果的影響

復合酶質量比對石斛紅棗汁澄清效果的影響見圖2。

圖2 復合酶質量比對石斛紅棗汁澄清效果的影響Fig.2 Impact of complex enzyme proportion on clarification effect of Dendrobium officinale and red dates juices

由圖2可知，混合酶質量比在0.5∶1～2.5∶1范圍內，隨著酶比例的增加，透光率呈現升高的趨勢而褐變度呈下降趨勢。此后繼續增加復合酶質量比，透光率降低而褐變度上升。因此，選擇復合酶質量比為2.5∶1較為合適，此時透光率87.8%，褐變度為0.469。

2.2.3 酶解時間對石斛紅棗汁酶解效果的影響

酶解時間對石斛紅棗汁澄清效果的影響見圖3。

圖3 酶解時間對石斛紅棗汁澄清效果的影響Fig.3 Impact of hydrolysis time on clarification effect of Dendrobium officinale and red dates juices

由圖3可知，酶解時間在15 min～90 min范圍內，透光率隨酶解時間延長呈先增加后穩定趨勢，褐變度隨酶解時間延長呈先下降后穩定趨勢。在15 min～60 min時紅棗石斛汁中果膠和纖維素含量豐富，隨酶解時間的延長可引起透光率和褐變度快速變化，60 min后果膠和纖維素基本完全分解，透光率和褐變度趨于平穩。因此，選擇酶解時間60 min為最適酶解時間。

2.2.4 酶解溫度對石斛紅棗汁酶解效果的影響

酶解溫度對石斛紅棗汁澄清效果的影響見圖4。

圖4 酶解溫度對石斛紅棗汁澄清效果的影響Fig.4 Impact of hydrolysis temperature on clarification effect of Dendrobium officinale and red dates juices

由圖4可知，石斛紅棗汁的透光率隨溫度的升高呈先增加后降低的趨勢，褐變度隨溫度的升高呈先降低后升高的趨勢。在20℃～50℃，隨著溫度的增加酶活性增加，紅棗石斛汁中的果膠和纖維素被降解，透光率升高；在50℃～70℃，隨著溫度的增加酶活性受到抑制，透光率降低。因此，酶解溫度50℃為復合酶活性最佳溫度，澄清和色澤效果最好。

2.3 澄清工藝優化正交試驗

為確定最佳澄清條件，在單因素的基礎上，研究復合酶添加量、復合酶比例、酶解溫度和酶解時間對石斛紅棗汁澄清效果和色澤的影響，以透光率和褐變度作為評價指標，進行L9（34）正交試驗。正交試驗結果見表4，方差分析結果見表5、表6。

表4 澄清工藝條件優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for clarifying conditions optimization

表5 透光率正交試驗結果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments results for light transmittance

表6 褐變度正交試驗結果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results for browning degree

通過表4中復合酶澄清后透光率和褐變度的極差分析結果可知，影響透光率的各因素主次順序為復合酶添加量>復合酶比例>酶解時間>酶解溫度，影響褐變度的各因素主次順序為酶解時間>復合酶添加量>復合酶比例=酶解溫度。試驗指標透光率越大越好，從k值得出使紅棗石斛汁澄清度最佳的工藝條件為A3B2C1D3；試驗指標褐變度越小越好，從k值得出使紅棗石斛汁色澤最佳的工藝條件為A2B2C1D2和A3B2C1D3。綜合分析得出使紅棗石斛汁澄清度和色澤最佳的工藝條件為A3B2C1D3，即復合酶添加量為0.05 g/L，復合酶質量比為2.5∶1，酶解時間為45 min，酶解溫度為60℃，在此條件下酶解得到的石斛紅棗汁紅色清亮，澄清透明，具有石斛和紅棗的香味，口味柔和，口感醇正，其透光率為89.87%，褐變度為0.476。由表5方差分析結果可知，因素A、B、C、D對石斛紅棗汁澄清效果均有極顯著影響（P<0.01），對澄清效果影響的主次順序為A>B>C>D，即復合酶添加量>復合酶比例>酶解時間>酶解溫度，與直觀分析結果一致。由表6方差分析結果可知，因素A、C對石斛紅棗汁褐變度有極顯著影響（P<0.01），因素B、D對石斛紅棗汁褐變度有顯著影響（P<0.05），對褐變度影響的主次順序為C>A>D>B，即酶解時間>復合酶添加量>酶解溫度>復合酶比例。

3 結論

利用纖維素酶-果膠酶復合酶能夠顯著澄清石斛紅棗汁。各因素影響石斛紅棗汁透光率的主次順序為：復合酶添加量>復合酶比例>酶解時間>酶解溫度。通過單因素試驗及正交試驗確定的酶法澄清最佳工藝條件為：復合酶添加量0.05 g/L，復合酶質量比2.5∶1，酶解時間45 min，酶解溫度60℃。在此條件下生產的石斛紅棗汁紅色清亮，澄清透明，具有石斛和紅棗的香味，口味柔和，口感醇正。

[1]王偉英,鄒暉,陳永快,等.鐵皮石斛的綜合利用與展望[J].中國園藝文摘,2011,27(1):189-192

[2]溫明霞,聶振朋,林媚,等.鐵皮石斛組織培養與快速繁殖研究進展[J].廣西農業科學,2007,38(3):227-230

[3]吳昊姝,徐建華,陳立鉆,等.鐵皮石斛降血糖作用及其機制的研究[J].中國中藥雜志,2004,29(2):160-163

[4]陳曉梅,王春蘭,楊峻山,等.鐵皮石斛化學成分及其分析的研究進展[J].中國藥學雜志,2013,48(19):1634-1640

[5]崔娟.球花石斛化學成分與鐵皮石斛的品質研究[D].合肥:安徽中醫藥大學；2013:14-15

[6]李娟,李順祥,黃丹,等.鐵皮石斛資源、化學成分及藥理作用研究進展[J].科技導報(北京),2011(18):74-79

[7]陳麗,魏攀蕾,周慧斌,等.鐵皮石斛的研究與應用[J].亞太傳統醫藥,2013,9(1):51-53

[8]劉春連.鐵皮石斛營養保健功能的研究與產品開發 [J].食品工程,2014(2):19,31

[9]張娥珍,辛明,蘇燕竹,等.鐵皮石斛超微粉體外抗氧化性研究[J].食品科技,2014(1):84-88

[10]米悅.紅棗復合果漿加工技術[J].食品安全導刊,2016(36):120

[11]黃微,徐瑞晗,程妮,等.紅棗生物活性成分的研究進展[J].食品研究與開發,2012,33(4):198-201

[12]王晨,李志西,鄭淑彥,等.紅棗酒發酵工藝比較研究[J].中國釀造,2011(9):129-131

[13]王軍,張寶善.紅棗的營養成分及其功能的研究[J].食品研究與開發,2003,24(2):68-72

[14]史亞萍,張永剛,劉新,等.澄清型石榴山楂復合果汁飲料加工工藝的研究[J].山東科學,2015(5):101-108

[15]張麗霞,周劍忠,劉紅錦,等.雙酶水解制備黑莓澄清汁的工藝優化[J].農業工程學報,2010,26(10):372-376

[16]楊建軍,馬齊,宋宏新.復合酶在蘋果汁加工中的應用研究[J].食品科技,2005(3):76-78,82

Study on the Technique of Clarification Compound Fruit Beverage of Dendrobium officinale and Red Dates

MIAO Yuan-xin1，LIAO Ming-xing2，CHEN Qing-chan1，JIAN Qing-mei1，LI Rong1，*
（1.School of Biological Engineering，Jingchu University of Technology，Jingmen 448000，Hubei，China；2.Animal Husbandry and Veterinary Bureau of Jingmen City，Jingmen 448000，Hubei，China）

The processing technology of a clarified Dendrobium officinale and red dates compound fruit beverage was studied.The result of single factor experiment showed that the sensory quality of the compound juice was optimal for Dendrobium officinale of 35 g/L and red dates of 35 g/L.The compound fruit beverage was treated by pectinase and cellulose.Based on single-factor experiment，orthogonal design was used to research the influences of complex enzyme dosage，enzyme proportion，enzymolysis time and temperature on light transmittance and browning degree.The results indicated that the optimum technical parameters was enzyme dosage of 0.05 g/L，enzyme proportion of 2.5 ∶1（mass ratio），enzymolysis time of 45 min and enzymolysis temperature of 60 ℃.Under above conditions，light transmittance of the clarified compound juice was 89.87%and browning degree was 0.476.After clarification，the clarified Dendrobium officinale and red dates compound fruit beverage had transparent color and good flavor.

Dendrobium officinale；red dates；enzymatic hydrolysis；clarification

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.23.022

荊楚理工學院湖北省新農村發展研究院項目（2016Z004）作者簡介：繆園欣（1988—），女（漢），講師，博士，研究方向：食品質量與安全。

*通信作者：李蓉（1988—），女（漢），講師，碩士，研究方向：農產品加工。

2017-04-19