新型板栗飲料穩定性研究

萬景瑞，張樂，王趙改，史冠瑩，王曉敏，程菁菁，蔣鵬飛，趙麗麗

(河南省農業科學院，農副產品加工研究中心，河南 鄭州，450008)

板栗(CastaneamollissimaBlume)俗稱栗子、中國板栗，殼斗科栗屬堅果類植物，中國已有幾千年的栽培歷史。在我國各地板栗種植都十分廣泛，年產量 100萬t，位居世界第一[1-3]。板栗營養豐富，淀粉含高達70%，含高達7%的蛋白質，能夠為生命活動提供所需的能量[4]。此外，板栗中還含有大量的脂肪、粗纖維、VB1、鐵和微量元素，其中VC和胡蘿卜素的含量都高于一般干果[5-6]。中醫學認為，板栗還有強健身體、促進消化等多種功效，被稱為“腎之果”[7]。生鮮板栗在貯存、長途運輸的過程中極容易發生腐爛、發霉等變質現象，采后損失嚴重[8-9]。因此，提高板栗的精深加工和綜合利用能力，是延長板栗產業鏈、提高其經濟附加值的有效途徑。然而，我國農產品加工技術普遍較低，板栗加工業嚴重滯后，仍以生銷為主，加工轉化率僅為20%～30%，遠低于發達國家的90%～95%[10]。主要集中在糖炒板栗、板栗糕等經過簡單加工的產品[11-12]。板栗因淀粉含量很高，在板栗加工過程中容易發生回生、老化、沉淀等一些問題[13-14]，成為影響產品質量的難點。因此，如何有效解決板栗飲料的穩定性問題是當務之急。

針對板栗飲料的沉淀分層等穩定性問題，學者也已經做了相關的研究，如王尚玉等[15]采用2種穩定劑、均質壓力和濃度進行搭配，來提高板栗乳飲料的穩定性。吳超平等[16]研究了不同的乳化劑和親水性膠體對板栗濁汁類飲料的穩定性作用。劉麗莉等[17]采用CMC、黃原膠、糖濃度、板栗漿濃度來控制板栗飲料的穩定性。雖然提高了板栗飲料的穩定性，但是均質壓力和板栗漿的濃度均不易控制，增加板栗飲料穩定的不確定性。到目前為止，仍未有提高板栗飲料穩定性的理想試劑。因此，需要進一步研究和開發不同的穩定劑和乳化劑來提高板栗飲料的穩定性。探索提高板栗飲料穩定性的優良材質，開發更深層次的板栗產品種類，符合人們對于飲料種類的多樣化、營養化、綠色化等方面的需求。本實驗研究了不同穩定劑對板栗飲料穩定性的影響，對新型板栗飲料開發及其深加工的進一步研究具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

板栗為大板紅品種，河北美客多食品有限公司提供；檸檬酸、谷胱甘肽、L-半胱氨酸、α-淀粉酶、黃原膠、羥甲基纖維素納(Carboxymethylcellulose sodium, CMC)、單硬脂肪酸甘油酯、脂肪酸蔗糖酯、海藻酸丙二醇酯(propylene glycol alginate, PGA)，食品級，均由河南圣斯德實業有限公司提供。

1.2 儀器與設備

JG01型去殼機，新沂市精工機械設備廠；YP20002型電子天平，上海越平科學儀器有限公司；JYL-Y92破壁料理機，九陽股份有限公司；HHS電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；C22-IM05電磁爐，浙江蘇泊爾股份有限公司；H1850R臺式高速冷凍離心機，湖南湘儀實驗儀器開發有限公司；XHF-D高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 實驗工藝流程

挑選→脫殼→去衣→清洗→切片→護色→漂洗→打漿→酶解→滅酶→加穩定劑→分散→初產品→穩定性測定

1.3.2 操作要點

(1)挑選：挑選無霉爛、無蟲眼、形態均勻、飽滿完整的板栗；

(2)脫殼：用板栗脫殼機去殼，手工去除附著在板栗表面的紅衣，收集好脫殼板栗仁備用；

(5)切片：用不銹鋼刀片將板栗仁切成5 mm左右的板栗片；

(6)護色：按照料液比1∶3(g∶mL)將板栗片置于護色液(檸檬酸8 g/L，L-半胱氨酸0.4 g/L，谷胱甘肽0.5 g/L，參照張樂等方法[18])中常溫浸泡50 min，進行護色；

(7)漂洗：護色處理后，用清水洗板栗片2～3次；

(8)打漿：按照料液比1∶4(g∶mL)在破壁料理機中進行打漿處理；

(9)酶解：將板栗漿液轉移至燒杯中，加入以添加量為3 g/L加入 α-淀粉酶混勻，然后轉移至恒溫水浴鍋65 ℃，酶解1 h， 參照張樂等方法[19]；

(10)滅酶：將酶解后的板栗漿液，至于沸水浴中進行滅酶5 min；

(11)加穩定劑：將滅好酶的漿液分別移入不同燒杯中，加入穩定劑；用高速勻漿機混合均勻(條件設置為轉速10 000 r/min，時間1 min)；

(12)穩定性測定：

取適當量的板栗漿液w，裝入50 mL的離心管，以轉速4 000 r/min，離心10 min，棄去上層清液，測定剩余質量w0。

(1)

式中：w0，剩余固形物的質量，g；w，所取板栗漿液的總質量，g。

1.3.3 穩定劑對板栗飲料穩定性影響單因素試驗設計

1.3.3.1 黃原膠對板栗飲料穩定性的影響

分別取滅酶后的板栗漿液200 mL于6個燒杯中，第1個燒杯板栗漿不加穩定劑作為空白，另外5個燒杯中分別加入質量濃度為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L的黃原膠，然后用高速勻漿機混合均勻，研究不同濃度的黃原膠對板栗飲料穩定性的影響。

1.3.3.2 CMC對板栗飲料穩定性的影響

分別取滅酶后的板栗漿液200 mL于6個燒杯中，第1個燒杯板栗漿不加穩定劑作為空白，另外5個燒杯中分別加入質量濃度為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g/L的CMC，然后用高速勻漿機混合均勻，研究不同濃度的CMC對板栗飲料穩定性的影響。

1.3.3.3 單硬脂肪酸甘油酯對板栗飲料穩定性的影響

分別取滅酶后的板栗漿液200 mL于6個燒杯中，第1個燒杯板栗漿不加穩定劑作為空白，另外5個燒杯中分別加入質量濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L的單硬脂肪酸甘油酯，然后用高速勻漿機混合均勻，研究不同濃度的單硬脂肪酸甘油酯對板栗飲料穩定性的影響。

1.3.3.4 脂肪酸蔗糖酯對板栗飲料穩定性的影響

分別取滅酶后的板栗漿液200 mL于6個燒杯中，第1個燒杯板栗漿不加穩定劑作為空白，另外5個燒杯中分別加入質量濃度為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L的脂肪酸蔗糖酯，然后用高速勻漿機混合均勻，研究不同濃度的脂肪酸蔗糖酯對板栗飲料穩定性的影響。

1.3.3.5 PGA對板栗飲料穩定性的影響

分別取滅酶后的板栗漿液200 mL于6個燒杯中，第1個燒杯板栗漿不加穩定劑作為空白，另外5個燒杯中分別加入質量濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L的PGA，然后用高速勻漿機混合均勻，研究不同濃度的PGA對板栗飲料穩定性的影響。

1.3.4 穩定劑配比的優化實驗設計

在單因素穩定劑對板栗飲料穩定性影響的實驗基礎上，選擇黃原膠、CMC、PGA、單硬脂肪酸甘油酯為A、B、C、D四因素，設計L9(34)正交實驗，對穩定劑的配比進行優化，選出穩定劑最佳配比以及各因子的主次順序。正交實驗因素及水平設計如表3所示：

表1 實驗因素及水平Table 1 Experimental factors and levels

1.3.5 數據分析

采用Origin 8.0軟件進行數據統計分析繪圖，采用正交設計助手Π進行正交設計與方差分析。

2 結果與分析

2.1 單一穩定劑對穩定性影響的結果分析

2.1.1 黃原膠對板栗飲料穩定性的影響

不同濃度黃原膠對板栗飲料穩定性影響如圖1所示，可知板栗飲料穩定性隨著黃原膠質量濃度的增大，呈現先升高后降低趨勢，質量濃度為1 g/L時，穩定性達到最高點，隨后穩定性隨著質量濃度的增大而減小。可能是在黃原膠質量濃度為1 g/L時，板栗飲料的持水力增加，黃原膠良好的增黏性和優良的流變學特性，能夠使液體增稠和板栗顆粒呈懸浮狀態，使板栗飲料經過離心后有較少量的沉淀物，對板栗飲料的穩定性最好[20]。

圖1 不同質量濃度黃原膠對板栗飲料穩定性的影響Fig.1 Effect of different concentrations of xanthan gum on stability of chestnut beverage

2.1.2 CMC對板栗飲料穩定性的影響

不同質量濃度CMC對板栗飲料穩定性如圖2所示，可知穩定性隨著CMC質量濃度的增大，呈現先增大后降低趨勢，濃度為3 g/L時，穩定性達到最高點，隨后穩定性隨著質量濃度的增大而減小。

圖2 不同質量濃度羧甲基纖維素鈉對板栗飲料穩定性的影響Fig.2 Effect of different concentrations of carboxymethyl cellulose sodium on stability of chestnut beverage

可能是在CMC質量濃度為3 g/L時，板栗飲料的持水力增加，CMC在板栗漿液中可穩定蛋白質，同時降低脂肪和水表面張力，促進脂肪充分乳化，起到增稠和穩定的作用，使板栗飲料經過離心后有較少量的沉淀物，對板栗飲料的穩定性最好[21]。

2.1.3 單硬脂肪酸甘油酯對板栗飲料穩定性的影響

不同濃度單硬脂肪酸甘油酯對板栗飲料穩定性如圖3所示，可知穩定性隨著單硬脂肪酸甘油酯質量濃度的增大，呈現先增大后降低趨勢，當質量濃度為0.5 g/L 時，板栗飲料穩定性達到最高點，隨后穩定性隨著質量濃度的增大而減小。可能是在單硬脂肪酸甘油酯質量濃度為0.5 g/L時，板栗飲料的持水力增加，單硬脂肪酸甘油酯是一種多元醇型非離子型表面活性劑，它有良好的表面活性，能夠與水發生一種復雜的相互作用，形成單甘脂-水體系的介晶相，因而使板栗飲料經過離心后有較少量的沉淀物，對板栗飲料的穩定性最好[22]。

圖3 不同質量濃度單硬脂肪酸甘油酯對板栗飲料穩定性的影響Fig.3 Effect of different concentrations of monoglyceride on stability of chestnut beverage

2.1.4 脂肪酸蔗糖酯對板栗飲料穩定性的影響

不同濃度脂肪酸蔗糖酯對板栗飲料穩定性如圖4所示。

圖4 不同質量濃度脂肪酸蔗糖酯對板栗飲料穩定性的影響Fig.4 Effect of sucrose fattyacid esters with different concentrations on stability of chestnut beverage

由圖4可知，穩定性隨著脂肪酸蔗糖酯質量濃度的增大，呈現先增大后降低趨勢，當質量濃度為1 g/L時，板栗飲料穩定性達到最高點，隨后穩定性隨著質量濃度的增大而減小。可能是脂肪酸蔗糖酯質量濃度為1 g/L時，脂肪酸蔗糖酯具有較高的表面活性，較低的臨界約束濃度，能夠降低表面張力，同時具有良好的乳化、親水、分散增溶等性能，因而使板栗飲料經過離心后有較少量的沉淀物，對板栗飲料的穩定性最好[23-24]。

2.1.5 PGA對板栗飲料穩定性的影響

不同質量濃度PGA對板栗飲料穩定性如圖5所示，由圖5可知，穩定性隨著PGA質量濃度的增大，呈現先增大后降低再增大的趨勢，濃度為0.5 g/L時，穩定性達到最高點，隨后穩定性隨著質量濃度的增大而后減小。可能是在PGA質量濃度為0.5 g/L時，板栗飲料的乳化性增加，PGA能夠與脂肪球和蛋白質結合，形成一些復合體，增加了飲料的黏稠性，同時PGA具有良好的增加穩定及乳化2種作用，因而使板栗飲料經過離心后有較少量的沉淀物，對板栗飲料的穩定性最好[25]。

圖5 不同質量濃度海藻酸丙二醇酯對板栗飲料穩定性的影響Fig.5 Effect of different concentrations of propylene glycol alginate on stability of chestnut beverage

2.2 穩定劑配比對穩定性影響的優化實驗結果分析

2.2.1 直觀分析

穩定劑配比實驗設計及其結果見表4，根據極差R值可知，板栗飲料穩定性的影響因子主次順序依次為：A>C>B>D，即黃原膠對板栗飲料穩定性影響最大，其次是PGA、CMC和單硬脂肪酸甘油酯。根據實驗結果和k值得到最佳穩定劑的復配比為：A1B3C3D1，即黃原膠的質量濃度1.0 g/L，CMC 4.0 g/L，PGA 2.0 g/L，單硬脂肪酸甘油酯1.0 g/L時護色效果最佳。

2.2.2 方差分析

對正交實驗方差分析，結果見表5，可知方差分析和極差分析結果一致，即影響板栗飲料穩定性的因子主次順序依次為：黃原膠> PGA > CMC >單硬脂肪酸甘油酯。在實驗誤差范圍內，黃原膠對板栗飲料的穩定性有顯著性影響(P<0.05)，CMC和PGA對穩定性的影響不顯著(P>0.05)。

2.2.3 驗證實驗

按照穩定劑A1B3C3D1的最佳復配比，即黃原膠質量濃度1.0 g/L，CMC 4.0 g/L，PGA 2.0 g/L，單硬脂肪酸甘油酯1.0 g/L時對制備好的板栗飲料進行處理，穩定性達到71.107%，進一步驗證了復配工藝可使板栗飲料穩定性提高。

表2 正交實驗設計及結果Table 2 Orthogonal experiment design and result

表3 正交實驗結果方差分析Table 3 Orthogonality analysis of variance test results

注：“*”表示P<0.05，有顯著性差異。

3 結論與展望

本研究在單因素穩定劑基礎上，選擇黃原膠、CMC、PGA和單硬脂肪酸甘油酯進行配比優化實驗，結果得到黃原膠、CMC、PGA、單硬脂肪酸甘油酯質量濃度分別為1.0、4.0、2.0、1.0 g/L進行復配時，對板栗飲料穩定性的效果最佳，驗證實驗中板栗飲料穩定性達到了71.107%。本實驗為解決板栗飲料加工過程中的穩定性問題提供了理論依據，為解決板栗深加工產品的利用程度，對新型板栗飲料開發及其精深加工的進一步研究具有重要的意義。