紅棗山楂蘆薈復合飲料的研制

遲明梅,劉秋華

(煙臺南山學院健康學院,山東煙臺 265713)

紅棗、山楂和蘆薈分別為國家衛生部推薦的藥食兩用食物和保健食物。紅棗富含蛋白質、糖、多種維生素(VC、VB1、VB2、尼克酸、胡蘿卜素等)及礦物質等有效成分[1-3],具有安神健脾、補腎、止咳、降血壓等多種功能[4-5]。山楂富含蛋白質、碳水化合物、礦物質、氨基酸等多種人體必需營養成分,山楂中檸檬酸、蘋果酸等多種有機酸具有消食化滯、增進食欲功能,山楂中三萜及黃酮類等藥物成分可以顯著擴張血管,具有消食、化積、健胃等藥用價值和抗氧化、降血脂、抗癌、助消化、抗菌等保健作用[6-8]。蘆薈富含蘆薈素、蘆薈甙、多種氨基酸、有機酸和活性酶等多種活性成分,蘆薈特有的蘆薈素、蘆薈大黃素及多糖蛋白等,是各種細菌和濾過性病毒的天然克星,具有抗菌抗腫瘤,提高免疫力及減肥美容功效,極具市場挖掘潛力[9-11]。選用上述3種原料進行復合飲料研制的相關報道很多,但主要集中在紅棗山楂、山楂蘆薈、蘆薈紅棗兩兩搭配,輔以其他藥食兩用食物或保健食物進行復合飲料研制,而利用紅棗、山楂和蘆薈3種原料調配復合飲料的研究尚未見報道,本文以紅棗、山楂和蘆薈為主要原料,研制酸甜適度、風味獨特的紅棗山楂蘆薈復合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅棗(15%含水率)、山楂(70%含水率)、白砂糖 購于龍口市農貿市場;庫拉索蘆薈(90%含水率) 種植地廣東湛江;果膠酶(酶活4×104U/g) 寧夏和氏璧生物技術有限公司;次氯酸鈉 西安漢隆化工科技有限公司;抗壞血酸 河北潤步生物科技有限公司;檸檬酸、結冷膠、羧甲基纖維素鈉、黃原膠 河北民生食品配料有限公司;所用試劑均為食品級。

JJ-2組織搗碎機 常州國旺儀器制造有限公司;HH-4數顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇友聯儀器研究所;TG-16G臺式高速離心機 廣州深華生物技術有限公司;APV-2000高壓均質機 上海順儀實驗設備有限公司;FB-224電子分析天平 上海恒平科學儀器有限公司。

1.2 工藝流程

紅棗山楂蘆薈復合飲料的工藝流程見圖1。

圖1 復合飲料工藝流程Fig.1 Process flow of compound beverage

1.3 工藝要點

1.3.1 紅棗汁制備 紅棗與水1∶6(質量比,下同)置于沸水浴2 h。除核打漿,添加0.01%(質量比,下同)的果膠酶,50 ℃浸提1 h。加熱至85 ℃,滅酶3 min。4層紗布過濾后4000 r/min離心10 min[12],制得紅棗汁。

1.3.2 山楂汁制備 山楂清洗去核,料水比1∶6置于90 ℃預煮30 min。冷卻打漿,添加0.02%果膠酶,50 ℃浸提1 h。其余步驟同1.3.1,制得山楂汁。

1.3.3 蘆薈汁制備 新鮮蘆薈葉洗凈后用250 mg/L NaClO浸泡20 min[13]。沖洗去皮后,90 ℃水浴鍋中預煮20 min,添加0.03%抗壞血酸護色[14]。切成丁狀,料水比1∶2 (g/mL)打漿后用4層紗布過濾,4000 r/min離心10 min,制得蘆薈汁。

1.3.4 調配與滅菌 將上述紅棗汁、山楂汁和蘆薈汁按照一定比例混合,加入5%白砂糖和0.05%檸檬酸和一定比例穩定劑,20 MPa、60 ℃均質2次,然后135 ℃滅菌5 s,冷卻制得紅棗山楂蘆薈復合飲料。

1.4 原料汁配方試驗設計

1.4.1 單因素實驗設計 固定反應條件為山楂汁10%、蘆薈汁20%,考察紅棗汁添加量(10%、15%、20%、25%、30%)對感官評價的影響;固定反應條件為紅棗汁15%、蘆薈汁20%,考察山楂汁添加量(3%、7%、11%、15%、19%)對感官評價的影響;固定反應條件為紅棗汁15%、山楂汁10%,考察蘆薈汁添加量(10%、20%、30%、40%、50%)對感官評價的影響。各單因素實驗中,穩定劑添加量均為黃原膠0.01%、羧甲基纖維素鈉0.05%和結冷膠0.01%。

1.4.2 正交試驗設計 以感官評價為指標,設計紅棗汁添加量(A)、山楂汁添加量(B)和蘆薈汁添加量(C)3因素3水平正交試驗,因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.4.3 感官評定標準 由30名具有感官評定經驗的食品專業學生組成感官評定小組,每次評定前均用純凈水漱口,依據色澤、滋味、氣味和組織狀態4個感官指標[15-16]進行評定。每個樣品重復三次,取平均值。滿分100分,其中色澤20分,滋味30分,氣味30分,組織狀態20分。感官評定標準見表2。

表2 感官評價指標及評分標準Table 2 Sensory evaluation indicators and evaluation criteria

1.5 穩定劑配方試驗設計

通過原料汁配方單因素實驗和正交試驗,得出原料汁最佳優化組合。在此基礎上,分別進行穩定劑配方單因素實驗設計和響應面試驗優化設計。

1.5.1 單因素實驗設計 固定反應條件為羧甲基纖維素鈉0.05%、結冷膠0.01%,考察黃原膠添加量(0.01%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)對離心沉淀率的影響;固定反應條件為黃原膠0.01%、結冷膠0.01%,考察羧甲基纖維素鈉添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%)對離心沉淀率的影響;固定反應條件為黃原膠0.01%、羧甲基纖維素鈉0.05%,考察結冷膠添加量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)對離心沉淀率的影響[17-18]。

1.5.2 響應面試驗優化設計 根據單因素實驗結果,以離心沉淀率為響應值,設計黃原膠添加量(A)、羧甲基纖維素鈉添加量(B)和結冷膠添加量(C)3因素3水平響應面Box-Behnken試驗設計,因素及水平見表3。

表3 響應面試驗因素水平表Table 3 Factors and levels of response surface design

1.5.3 離心沉淀率測定 采用離心沉淀率來衡量體系的穩定性,離心沉淀率值越大,表示體系穩定性越差[19]。取紅棗山楂蘆薈復合飲料樣品m1g,置于10 mL離心管中,4000 r/min離心10 min,稱量離心管上清液重量m2g。每個樣品重復三次,取平均值。離心沉淀率計算公式[20]如下:

1.6 數據處理

2 結果與分析

2.1 原料汁配方的確定

2.1.1 單因素實驗結果

2.1.1.1 紅棗汁添加量對感官評價的影響 紅棗汁添加量對感官評價的影響見圖2。紅棗汁添加量為20%時,感官評價最高為80.4±1.1分,此時產品呈橘黃色,具有濃郁大棗香味。紅棗汁可有效調節風味和色澤,但隨著棗汁添加量的增加,風味由濃逐漸變淡[6,13]。紅棗汁添加量較高時,棗汁味過濃,掩蓋山楂和蘆薈特有香氣,顏色亦加深變暗,呈棕黃色。紅棗汁添加量較低時,山楂、蘆薈味濃,口感酸澀,顏色較淺,呈米黃色。

圖2 紅棗汁添加量對感官評價的影響Fig.2 Effects of red jujube juice on sensory evaluation

2.1.1.2 山楂汁添加量對感官評價的影響 山楂汁添加量對感官評價的影響見圖3。山楂添加量為11%時,感官評分最高為78.2±1.6分,產品酸甜適中,風味協調,口感最佳。山楂添加量過多會增加復合飲料的酸澀口味[18],對產品口感影響較大。山楂汁添加量較高時,酸澀味突出,掩蓋大棗香氣和蘆薈清香,顏色加深,呈棕黃色。山楂汁添加量較低時,山楂味平淡,呈米黃色。

圖3 山楂汁添加量對感官評價的影響Fig.3 Effects of ehawthorn juice on sensory evaluation

2.1.1.3 蘆薈汁添加量對感官評價的影響 蘆薈汁添加量對感官評價的影響見圖4。蘆薈汁添加量為30%時,感官評價最高為82.3±1.2分,復合飲料酸甜適中,具有紅棗、山楂、蘆薈特有的香氣。蘆薈汁對產品質量影響較大,添加量過少,起不到應有的保健作用,添加量過多,味濃偏苦,影響產品的色澤和風味,不易被消費者接受[10,14]。蘆薈汁添加量較高時,蘆薈苦澀味突出,呈淡黃色。蘆薈汁添加量較低時,蘆薈清香味較淡,紅棗和山楂酸甜味突出,呈棕黃色。

圖4 蘆薈汁添加量對感官評價的影響Fig.4 Effects of aloe juice on sensory evaluation

2.1.2 正交試驗的確定 紅棗汁添加量(A)、山楂汁添加量(B)和蘆薈汁添加量(C)3因素3水平正交試驗結果見表4。

表4 正交試驗結果Table 4 Orthogonal test results

由表4正交試驗結果可知,復合飲料最佳配比為A2B2C3,即紅棗汁20%、山楂汁11%和蘆薈汁40%,恰為正交試驗的第五組試驗,此時感官評價分值為90.1分。通過極差分析,各因素對紅棗山楂蘆薈復合飲料風味影響的主次順序為B>C>A,即山楂汁>蘆薈汁>紅棗汁。產品呈橘黃色,酸甜適度,具有紅棗、山楂和蘆薈的獨特香氣。

2.2 穩定劑配方的確定

2.2.1 單因素實驗結果

2.2.1.1 黃原膠添加量對離心沉淀率的影響 黃原膠添加量對離心沉淀率的影響見圖5。黃原膠可有效提高復合飲料的穩定性,當添加量為0.15%時,沉淀離心率為0.70%±0.008%,黃原膠具有極強的親水性,在酸性條件下,可以吸附帶正電荷的蛋白質分子,形成空間位阻以減少蛋白質沉淀,顯示出很強的穩定作用[21-22]。黃原膠添加量大于0.15%時,復合飲料沉淀離心率下降程度趨于平緩,流動性及透明度均下降。因此選擇0.05%、0.10%和0.15%三水平進行優化。

圖5 黃原膠添加量對離心沉淀率的影響Fig.5 Effects of xanthan gum on stabilizer deposition rate

2.2.1.2 羧甲基纖維素鈉添加量對離心沉淀率的影響 羧甲基纖維素鈉添加量對離心沉淀率的影響見圖6。在飲料中添加羧甲基纖維素鈉能增加飲料的穩定性,因此常被選用為軟飲料的穩定劑[13,23]。當添加量為0.15%時,沉淀離心率為0.89%±0.004%。羧甲基纖維素鈉添加量較低時,復合飲料瓶底有少量沉淀;羧甲基纖維素鈉添加量較高時,穩定性提高,但放置一段時間后仍有分層現象,主要是由于紅棗、山楂和蘆薈等生產過程中雖經過濾和離心,但仍含有許多微小纖維組織和顆粒所致。羧甲基纖維素鈉對復合飲料沉淀離心率影響幅度較小,因此選擇0.10%、0.15%和0.20%三水平進行優化。

圖6 羧甲基纖維素鈉添加量對離心沉淀率的影響Fig.6 Effects of carboxymethyl cellulose sodium on stabilizer deposition rate

2.2.1.3 結冷膠添加量對離心沉淀率的影響 結冷膠添加量對離心沉淀率的影響見圖7。結冷膠可有效提高復合飲料的穩定性和懸浮能力,隨著結冷膠添加量不斷增加,復合飲料沉淀率逐漸降低,穩定性越來越好。當添加量為0.03%時,沉淀離心率為0.59%±0.006%,繼續添加對復合飲料的穩定性影響不明顯,但是透明度下降,因此選擇0.02%、0.03%和0.04%三水平進行優化。

圖7 結冷膠添加量對離心沉淀率的影響Fig.7 Effects of gellan gum on stabilizer deposition rate

2.2.2 響應面試驗優化結果 響應面法是對復雜過程最優化的統計分析方法[24]。黃原膠添加量(A)、羧甲基纖維素鈉添加量(B)和結冷膠添加量(C)3因素3水平響應面Box-Behnken試驗結果見表5。

2.2.2.1 擬合回歸模型方程及方差分析 運用Design-expert 8.0.6軟件對表5試驗數據進行多元回歸擬合,建立離心沉淀率(y)與穩定劑變量的二次多元回歸模型方程:

表5 響應面優化試驗結果Table 5 Optimization test results of response surface

y=0.44-0.00625A+0.00375B-0.11C-0.045AB+0.038AC+0.043BC+0.11A2+0.076B2+0.12C2

對回歸模型進行顯著性分析,結果見表6。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of regression model

2.2.2.2 響應曲面及等高線分析 穩定劑A、B、C三因素交互作用,以及對離心沉淀率響應曲面及等高線分別見圖8、圖9和圖10。由圖8～圖10可知,隨著穩定劑添加量的增加,離心沉淀率隨之下降,下降到一定程度有上升趨勢。由響應面的陡峭程度可知,黃原膠和結冷膠、羧甲基纖維素鈉和結冷膠之間響應曲面坡度較大,說明交互作用明顯。等高線形狀可反應交互相應的強弱[25],由圖可知,等高線均呈現橢圓形,說明兩因素的交互作用均明顯,與響應面方差分析結果一致。

圖8 黃原膠和羧甲基纖維素鈉的響應曲面及等高線Fig.8 Response surface and contour lines of xanthan gum and carboxymethyl cellulose sodium

圖9 黃原膠和結冷膠的響應曲面及等高線Fig.9 Response surface and contour lines of xanthan gum and gellan gum

圖10 羧甲基纖維素鈉和結冷膠對離心沉淀率的響應曲面及等高線Fig.10 Response surface and contour lines of carboxymethyl cellulose sodium and gellan gum

2.2.2.3 驗證試驗 在原料汁最佳配比基礎上,結合響應曲面分析得出穩定劑最佳復配方案為:黃原膠0.086%、羧甲基纖維素鈉0.13%和結冷膠0.037%。在此條件下,復合飲料感官評價分值為93.6分,離心沉淀率最低可達0.42%。為檢測結果的真實性和可行性,進行驗證試驗,同一條件下重復試驗3次,實際感官評價分值為93.1±0.9分,離心沉淀率為0.43%±0.015%。產品色澤純正、呈橘黃色、組織細膩、無沉淀和分層現象,說明響應面法優化得到穩定劑復配方案準確可靠,具有參考價值。

3 結論

通過單因素、正交和響應面分析,確定復合飲料最佳優化條件,即原料汁配比:紅棗汁20%、山楂汁11%和蘆薈汁40%,穩定劑復配:黃原膠0.086%、羧甲基纖維素鈉0.13%和結冷膠0.037%,制得的復合飲料產品感官評價分值為93.1±0.9分,離心沉淀率最低可達0.43%±0.015%。根據最優條件制得的復合飲料產品酸甜適度、風味獨特,具有紅棗、山楂和蘆薈獨特香氣,研究結果具有一定的參考價值。