無糖桑葉提取物咖啡的配方設計研究

夏恩琴，杜沚華，何敏君，林馥丹，賈 青

（廣東醫科大學 公共衛生學院，廣東 東莞 523808）

我國咖啡市場增長迅速，每年增長超過15%。其中，速溶咖啡占據大部分消費份額，然而缺少適應高血糖群體飲用的速溶咖啡，高血糖群體選擇的咖啡種類過單一，不能滿足此類消費者的需求。

從資料得知，桑葉提取物除了具有抗氧化、抗炎、免疫調節和肝腎保護作用之外，它還具有顯著的降低餐后血糖、預防和緩解糖尿病的作用，對慢性退行性病變具有多方位的預防和控制作用[1-4]。其降血糖作用機制之一通過競爭性抑制α-葡萄糖苷酶來減少雙糖在體內的水解，從而延緩葡萄糖的吸收，降低餐后血糖[5]。在其工業應用方面，一般采取提取桑葉活性成分后加入食品載體里供人們食用。但是傳統的溶劑提取方法并不能完好地提取或保留桑葉中的活性成分，甚至會破壞其活性結構。而使用原生態整片添加的方法，因保藏需經過熱加工等處理方法，如烘焙制成桑葉茶葉，或者烘干成粉，其成品的生物活性也會大大衰減[6]。新近發展的食品加工新技術，如凍干加工工藝可以有效保存活性成分，因此試驗配方添加的是桑葉提取物凍干粉[7]。同時用木糖醇代替白砂糖，脫脂奶粉代替植脂末，使咖啡的風味得到保留，又更健康[8-9]。工藝配方設計旨在研發適宜高血糖或者糖尿病患者飲用的速溶咖啡，豐富高血糖或者糖尿病人群對咖啡產品的選擇。用單因素試驗和正交試驗的方法，對影響無糖桑葉提取物咖啡滋味的主要原材料咖啡凍干粉、木糖醇、桑葉提取物凍干粉和脫脂奶粉的添加量進行優化，從而得到無糖桑葉提取物咖啡最佳配方[10-16]。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

后谷凍干速溶咖啡粉，昆明后谷咖啡銷售有限公司提供；木糖醇，河南德鑫化工實業有限公司提供；雀巢脫脂奶粉。

桑葉提取物凍干粉，南京澤朗生物科技有限公司提供，符合GB/T 22000—2006/ISO的標準。

1.2 試驗設備、器具

電子天平（精度0.01 g）、量筒、樣品杯、玻璃杯、濾紙等。

1.3 工藝流程

咖啡粉→木糖醇→桑葉提取物凍干粉→調配→包裝→檢驗→成品。

1.4 操作要點

1.4.1 咖啡粉的選購

選擇入口潤滑、不澀、無雜味的咖啡粉是試驗成功的重要前提。

即溶咖啡袋是加工食品就烘焙和研磨咖啡發展出來的產品，其鋁薄材質最大程度地保持咖啡原有香味。擁有易吸濕、容易變質的特點，所以需要避光貯藏于溫度不高且干燥的環境。

1.4.2 配方設計

于衛生、干燥且溫度合適的條件下進行配方設計。

（1） 單因素優化。對咖啡粉、木糖醇、桑葉提取物凍干粉和脫脂奶粉4種原材料進行單因素試驗，設計時，只考慮1種原材料含量為最大影響因素，其他因素盡量保持不變，以確定正交試驗設計4種原材料所需添加量。

（2）正交試驗。進行正交試驗，對無糖桑葉提取物咖啡中的4種主要影響因素進行試驗，從而確定添加無糖桑葉提取物咖啡的最佳配方。

1.5 感官評價方法

此部分參考NY/T 289—2012標準制定[5]。組織10名志愿者對產品感官性質做出評價，根據咖啡的色澤（10分），滋味（40分），香味（20分） 和組織狀態（30分） 做出測評，得出綜合分數。志愿者應符合感官靈敏，具備較好語言表達能力，同時對無糖桑葉提取物速溶咖啡試飲感興趣的條件。在參與正式的感官評價前，對志愿者進行感官相關理論知識的教學。

（1） 把樣品置于統一的潔凈白瓷盤中，置于自然光線下，目視、鼻嗅。

（2） 稱取15 g無糖桑葉提取物咖啡，然后用200 mL 92℃熱水溶解放涼到60℃，再添加桑葉提取物凍干粉溶解充分后口嘗。

無糖桑葉提取物咖啡感官評價標準見表1。

1.6 理化指標和微生物指標

根據DBS53/021—2014《食品安全地方標準 速溶咖啡》標準對咖啡的水分、灰分、蛋白質、咖啡因、污染物限量、真菌毒素、致病菌、菌落總數、大腸菌群、霉菌及酵母進行檢測[6]。

表1 無糖桑葉提取物咖啡感官評價標準

2 結果與分析

2.1 單因素優化

2.1.1 確定凍干咖啡粉最佳添加量

選擇凍干咖啡粉添加量分別為10.5%，11.3%，12.1%，12.9%，其他條件為木糖醇38.5%，桑葉提取物凍干粉5%，脫脂奶粉30.9%水平下進行測試。制作成品冷卻后進行感官評價，確定凍干咖啡粉最佳添加量。

凍干咖啡粉添加量對產品品質的影響見表2。

表2 凍干咖啡粉添加量對產品品質的影響

由表2可知，凍干咖啡粉添加量在12.1%時的感官評價分數最高。凍干咖啡粉添加量的多少，主要影響成品的香氣和滋味。凍干咖啡粉添加量過少，咖啡香氣偏淡；凍干咖啡粉添加過多，會過于苦澀。

2.1.2 桑葉提取物凍干粉最佳添加量

前一個單因素試驗得出凍干咖啡粉12.1%為較佳水平，選擇木糖醇分別為33.6%，35.2%，36.8%，38.4%，其他條件為桑葉提取物凍干粉添加量4.8%，脫脂奶粉30.9%水平下進行測試。制作成品冷卻后進行感官評價，確定木糖醇最佳添加量。

桑葉提取物凍干粉添加量對混合咖啡品質的影響見表3。

表3 桑葉提取物凍干粉添加量對混合咖啡品質的影響

桑葉提取物作為有功效成分的物質，在這款咖啡生產過程多少會直接影響咖啡的風味和功效成分，添加量太少失去了功效成分的意義，可是添加量太多就會影響到咖啡的滋味，消費者接受程度變低。由表3可知，當桑葉提取物凍干粉添加4.8%時，對咖啡滋味影響不大[7]。

2.1.3 木糖醇添加量對對混合咖啡滋味的影響

前2個單因素試驗得出凍干咖啡粉12.1%，桑葉提取物凍干粉添加4.8%為較佳水平。選擇木糖醇分別為33.6%，35.2%，36.8%，38.4%，其他條件脫脂奶粉30.9%水平下進行測試。制作成品冷卻后進行感官評價，確定木糖醇最佳添加量。

木糖醇添加量對混合咖啡品質的影響見表4。

表4 木糖醇添加量對混合咖啡品質的影響

由表4可知，木糖醇的添加量在35.2%時的感官評價分數最高。該產品意在制作無糖食品，所以用木糖醇代替白砂糖，而木糖醇每人每天的食用量不得超過50 g，否則會出現生理性腹瀉，因此要控制添加量[8]。

2.1.4 脫脂奶粉添加量對對混合咖啡滋味的影響

前3個單因素試驗得出凍干咖啡粉12.1%，桑葉提取物凍干粉添加4.8%，木糖醇的添加量在35.2%為較佳水平。選擇脫脂奶粉分別為29.3%，30.9%，32.5%，34.4%水平進行測試。制作成品冷卻后進行感官評價，確定脫脂奶粉最佳添加量。

脫脂奶粉添加量對混合咖啡品質的影響見表5。

表5 脫脂奶粉添加量對混合咖啡品質的影響

脫脂奶粉可以改善咖啡的苦味和酸味，也給咖啡帶來順滑的口感，添加量的多少對咖啡感官風味有一定影響。從表5可以知道，當脫脂奶粉添加量為32.5%時滋味和口感較佳，可以在此基礎上根據口味進行調節。

2.2 正交試驗

前4個單因素試驗中，取4個主要因素設置了各3個適中的水平進行正交試驗，以確定此款無糖桑葉提取物速溶咖啡的最佳配方。

正交試驗因素與水平設計見表6，添加桑葉提取物無糖速溶咖啡正交試驗結果與分析見表7。

表6 正交試驗因素與水平設計/%

R為極差，表明因素對結果的影響幅度，R值越大表明該因素對試驗結果影響幅度越大。由表7可以知道，每個因素對結果影響的幅度大小順序為木糖醇添加量＞凍干咖啡粉添加量＞桑葉提取物凍干粉添加量＞脫脂奶粉添加量，得到最佳的配方為木糖醇添加量35.2%，凍干咖啡粉添加量12.1%，桑葉提取物凍干粉添加量4.8%，脫脂奶粉添加量32.5%。

表7 添加桑葉提取物無糖速溶咖啡正交試驗結果與分析

參考無糖咖啡熱巧飲品的配方為植脂末185 g，奶粉200 g，黃原膠10 g，可可粉100 g，咖啡粉50 g，復合甜味劑450 g（木糖醇270 g，山梨糖醇180 g），咖啡香精5 g[9]。與之相比，此配方不添加植脂末，減低患血管硬化、心臟病和腦血管意外的危險；減少甜味劑的使用量用甜味劑代替傳統速溶咖啡中的蔗糖，加入脫脂奶粉使得滋味進一步得到豐富；添加了功效成分桑葉提取物，可適度降低血糖。

2.3 產品的評價和檢驗

2.3.1 感官評價

色澤：黃色至棕黃色，色澤均勻一致；外觀形態：細小不規則塊狀，無雜質，無黏結現象；氣味和滋味：溶解后具有咖啡的芳香及苦味，無異味；參考NY/T 289—201綠色食品咖啡，結果符合標準[5]。

2.3.2 理化檢驗

水分≤4.5 g/100 g，咖啡因≥1 g/100g，參考DBS53/021—2014速溶咖啡，檢測水分和咖啡因含量，結果符合標準[6]。

2.3.3 微生物檢驗

菌落總數≤1000CUF/g，大腸菌群≤10MPN/100g，霉菌≤20 CUF/g，致病菌不得檢出。

參考DBS53/021—2014速溶咖啡，檢測菌落總數、大腸菌群、霉菌和致病菌，結果符合標準[6]。

3 結論

以凍干咖啡粉、木糖醇、脫脂奶粉、桑葉提取物凍干粉為主要原料調配的無糖桑葉提取物咖啡，得到了無糖桑葉提取物咖啡最佳配方為凍干咖啡粉添加量12.1%，桑葉提取物凍干粉添加量4.8%，木糖醇添加量35.2%，脫脂奶粉添加量32.5%。此時產品色澤均勻一致，顆粒細小，無雜質，無黏結現象。溶解后具有咖啡的芳香及苦味，無異味。