富含β-胡蘿卜素雞尾酒奶茶的工藝優化

劉聰熠，陳泳琪，張可慧，何嘉樑，劉穎鈞，馬路凱，劉袆帆

（仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東 廣州 510000）

β-胡蘿卜素是一種天然抗氧化劑，在抗癌、預防心血管疾病、白內障及抗氧化上有顯著的功能[1]。膳食中豐富的β-胡蘿卜素會減少人們對太陽的敏感度，有針對性地補充β-胡蘿卜素，會使日曬所引起的皮膚病有所改善[2]。成年人β-胡蘿卜素推薦攝入量為每天2.0 mg～3.0 mg，適量的β-胡蘿卜素攝入可增強人體體質。

β-胡蘿卜素為脂溶性維生素，性質不穩定，易氧化。在植物組織中，β-胡蘿卜素主要存在于細胞內，且與纖維素酶、果膠酶等結合在一起，不易被釋放出來，增加了人體攝取的難度[3]。從原料到產品再到人體攝入、消化吸收，β-胡蘿卜素損失率大，一般的產品難以滿足成年人β-胡蘿卜素推薦攝入量每天2.0 mg～3.0 mg的需求。Donhowe等[4]概述了β-胡蘿卜素的消化和微囊化方法，以提高β-胡蘿卜素的穩定性和生物利用率。

本研究采用微波震碎的物理場手段使枸杞中的β-胡蘿卜素充分游離于枸杞漿液中，再將富含游離態β-胡蘿卜素的枸杞漿液與脂肪含量較高的脂質溶劑混合，提高β-胡蘿卜素在產品中的溶解量。同時，通過將富含游離態β-胡蘿卜素的枸杞漿液進行包埋，制成微膠囊加入到產品中，提高產品中的β-胡蘿卜素含量，并防止β-胡蘿卜素氧化和分解。從而制作一系列富含β-胡蘿卜素的雞尾酒奶茶產品，在保證口感的同時，為消費者提供一種有效攝取β-胡蘿卜素的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

藍莓：中國大興安嶺；鷹嘴桃、百香果：廣東河源市連平縣；柚子：廣東梅縣；干枸杞：寧夏；茶葉：韶關新豐縣；植脂末（T95）、果糖（F55）、伏特加、雪碧：市售。

無水Na2SO4（分析純）、石油醚（分析純）、氯化鉀（分析純）、羧甲基淀粉鈉（分析純）、辛烯基琥珀酸酯淀粉：天津大茂化學試劑廠；β-胡蘿卜素標準品：四川瑞芬思生物科技有限公司；麥芽糊精：上海麥克林生化科技有限公司。

X0-SM100超聲波微波組合反應系統：南京先歐儀器制造有限公司；TU-1900紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；MYP11-2磁力攪拌器：上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；AE500S-H 70G數顯高速剪切乳化機：蘇州江東精密儀器有限公司；雷磁PHS-3C pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；RHB32折光計：廣州速為電子科技公司。

1.2 β-胡蘿卜素的測定

枸杞清洗后浸泡20 min，過濾，打漿。向漿液中加入果膠酶，利用微波對枸杞進行細胞破壁處理[5]。壓榨過濾取汁。準確稱取枸杞汁0.5 g于小燒杯中，加入5 g～10 g無水Na2SO4攪勻。轉移入研缽中，加入丙酮-石油醚混合液研磨提取，靜置。將上層清液轉入盛有100 mL5% Na2SO4溶液的分液漏斗中，再于研缽中加入丙酮-石油醚混合液（3∶7，體積比），研磨提取，提取液并入分液漏斗中。反復提取4次～5次，直至提取液無色為止。

將提取液振搖洗滌，棄去下層水溶液，反復用5% Na2SO4溶液洗滌，每次約20 mL，直至下層水溶液清亮為止。將石油醚提取液通過盛有無水Na2SO4的小漏斗濾入容量瓶中。用少量石油醚分數次洗滌分液漏斗和無水Na2SO4層內的色素。洗滌液一并倒入容量瓶中，定容[6]。以石油醚為參比溶液，測樣品吸光度值，計算胡蘿卜素含量[7]。

式中：X為樣品中β-胡蘿卜素的含量，mg/kg；C為從標準曲線查得或線性回歸分析得到的胡蘿卜素含量，μg；M為樣品質量，g。

1.3 微波對β-胡蘿卜素的影響

加入檸檬酸調整pH值于4.0～5.5區間范圍內。加入纖維素酶與果膠酶，后將漿液置于55℃的恒溫水浴鍋中進行加熱1 h。用分光光度計測定待測品中β-胡蘿卜素的含量。取2 g混合漿液進行微波萃取，測量濾液吸光值[8]。

1.3.1 微波輔助提取β-胡蘿卜素的單因素試驗

1.3.1.1 微波處理時間對β-胡蘿卜素含量的影響

準確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設置微波輸出功率為400 W，微波處理次數為4次，微波處理時間分別為 20、30、40、50、60、70 s，重復3次，測量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標，判定效果最佳的微波處理時間。

1.3.1.2 微波處理次數對β-胡蘿卜素含量的影響

準確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設置微波輸出功率為400 W，微波處理時間為50 s，微波處理次數分別為 1、2、3、4、5、6 次，重復 3 次，測量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標，判定效果最佳的微波處理次數。

1.3.1.3 微波輸出功率對β-胡蘿卜素含量的影響

準確量取相同體積的雞尾酒奶茶6份，在30℃下，設置微波處理時間為50 s，微波處理次數為4次，微波輸出功率分別為 300、350、400、450、500、550 W，重復3次，測量濾液吸光值。以β-胡蘿卜素含量為指標，判定效果最佳的微波輸出功率。

1.3.2 微波輔助提取β-胡蘿卜素的正交試驗

在單因素試驗的基礎上取微波功率（A）、微波處理時間（B）、微波處理次數（C）3個因素，再取這3個試驗因素中峰值附近的3個水平進行L9（33）正交試驗，以β-胡蘿卜素含量為指標，得出最佳的微波參數組合。正交方案設計如表1所示。

表1 正交試驗因素及水平Table 1 Orthogonal experimental factors and levels

1.4 納米包埋技術

將改性的天然高分子材料羧甲基淀粉鈉、辛烯基琥珀酸酯淀粉與麥芽糊精復配作為壁材，以羧甲基淀粉鈉∶辛烯基琥珀酸酯淀粉∶麥芽糊精為10∶20∶5（質量比）加入到60℃～80℃的水中，攪拌，使之溶解。加入抗結劑、防腐劑，使之混合均勻，50℃～70℃保溫靜置備用。將富含β-胡蘿卜素的枸杞漿液加入到植物油中，加入抗氧化劑，在氮氣或氬氣的環境中，160℃～190℃的條件下油浴3 min～10 min，加入6%硬脂酰乳酸鈉（sodium stearyl lactate，SSL）、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯（diacetyl tartaric acid ester of monoglycerides，DATEM）、單甘酯復配作為乳化劑，制得油相。將水相用乳化劑高速剪切乳化，邊乳化邊緩慢滴加油相，滴加速度為2 mL/min～10 mL/min，轉速10 000 r/min～16 000 r/min和5 min～10 min，后再進行19 000 r/min～28 000 r/min和5 min～8 min。將乳化液進行均質，均質壓力為30 MPa～50MPa，制得微乳液。將微乳液進行噴霧干燥，噴霧干燥工藝參數為：進風溫度190℃，出風溫度80℃～90℃，噴霧壓力0.2 MPa，進料速度 5 mL/min，制得β-胡蘿卜素微膠囊[9-10]。

1.5 枸杞雞尾酒奶茶加工工藝

取藍莓/鷹嘴桃/百香果和柚子各40 g、枸杞20 g，水果清洗、碾碎；枸杞清洗，在50℃的水中浸泡20 min，放入榨汁機中打漿。將制得的β-胡蘿卜素微膠囊，與打漿處理過的水果漿液混合均勻，加入白砂糖將糖度調到25%。取茶葉2.5 g，清洗后用冷凍到2℃的冰水100 mL泡制2h，濾去茶渣。取40%vol伏特加30 mL、純凈水 20 mL、雪碧 50 mL、奶精 20 g、果糖 10 g，與水果枸杞混合漿液和茶水混合均勻。

1.6 理化性質的測定

預先制作藍莓枸杞雞尾酒奶茶、鷹嘴桃枸杞雞尾酒奶茶和百香果柚子枸杞雞尾酒奶茶（作為樣品組）、雞尾酒奶茶（作為空白組）、添加β-胡蘿卜素雞尾酒奶茶（作為對照組），對各組樣品進行理化性質測定。

用硫酸苯酚法測定糖度[11]；用pH計測定pH值[12]；用折光計測定可溶性固形物含量[13]；用酒精度計測定酒精度[14]。

理化標準：參照國標GB 7101—2015《食品安全國家標準飲料》和GB 2757—2012《食品安全國家標準蒸餾酒及其配制酒》。

1.7 數據分析

利用origin軟件對單因素試驗數據進行整理，excel2010軟件對正交試驗數據進行顯著性分析，以及對理化性質數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 β-胡蘿卜素標準曲線的建立

標準曲線的線性回歸方程為C=－0.1095+11.7815A（其中C為濃度，mg/kg；A 為吸光值；R=0.98），可以得出，雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素的含量與吸光度值呈正相關的關系，因此吸光度值的大小可以用來反映雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素含量的高低。

2.2 微波處理單因素試驗結果

2.2.1 微波處理時間

不同微波處理時間對β-胡蘿卜素的影響見圖1。

圖1 微波處理時間對β-胡蘿卜素的影響Fig.1 Effect of microwave treatment time on β-carotene

由圖1可知，在微波處理時間20 s～50 s中，吸光度不斷增大，在微波處理時間50 s時達到最大值，說明在50 s時β-胡蘿卜素含量最高，可能的原因是50 s后微波破壁程度基本達到最高，β-胡蘿卜素充分游離于枸杞漿液中，隨著處理時間的增加，β-胡蘿卜素與空氣和光線接觸的時間越長，β-胡蘿卜素緩慢氧化分解，吸光度開始緩慢下降[15]，因此本研究最佳微波處理時間為50 s。

2.2.2 微波處理次數

不同微波處理次數對β-胡蘿卜素的影響見圖2。

由圖2可知，隨微波處理次數的增加，枸杞細胞內溫度上升細胞膜（壁）破裂，β-胡蘿卜素溶出，使吸光度不斷增大，在處理次數為4次時吸光度達到最大，之后隨著處理次數的增加，吸光度隨著處理次數的增加而減少，可能的原因是微波處理次數過多導致溫度過高，使β-胡蘿卜素分解[8]，因此本研究最佳微波處理次數為4次。

圖2 微波處理次數對β-胡蘿卜素的影響Fig.2 The effect of microwave treatment times on β-carotene

2.2.3 微波輸出功率

不同微波輸出功率對β-胡蘿卜素的影響見圖3。

圖3 微波輸出功率對β-胡蘿卜素的影響Fig.3 The effect of microwave output power on β-carotene

從圖3可知，微波輸出功率在低于400 W時，吸光度是隨著輸出功率的增加而增大的，當輸出功率為400 W時吸光度最大，之后，吸光度隨微波輸出功率的增大而有所波動，可能的原因是微波輸出功率增大從而增強了分子熱效應，使β-胡蘿卜素分解[16]。由此可知400 W為最佳微波輸出功率。

綜合上述各微波輔助提取雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素的單因素試驗表明：微波處理時間50 s、微波輸出功率400 W、微波處理4次，所得β-胡蘿卜素含量最高。在該條件下得β-胡蘿卜素含量（以吸光度計）為0.569，與對照值0.118相比，提高β-胡蘿卜素含量至13.19 mg/kg。

2.3 微波處理正交試驗結果

正交試驗結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 微波正交試驗分析結果Table 2 Analysis results of microwave orthogonal experiment

表3 微波正交試驗方差分析結果Table 3 Results of variance analysis of microwave orthogonal test

由表2中β-胡蘿卜素含量的R值可以看出，影響β-胡蘿卜素含量大小的因素排序為：A>C>B>D。A的影響最大。經過運算可得出每個因素各水平之和K1、K2、K3，綜合各因素K值和直觀比較，得出理論上β-胡蘿卜素含量最大的工藝條件為A1B2C3，即微波功率350 W、微波處理時間50 s、微波處理5次。進行驗證試驗，測得β-胡蘿卜素為18.23 mg/kg，與最優參數組合測得結果相近，可知該參數組合為最優。

由表3顯著性分析中的F值和P值可得出，微波功率對β-胡蘿卜素的提取有顯著影響，微波處理時間和處理次數的F值較小，故兩者對提取不具有顯著影響。由表2和表3可知，正交試驗的極差分析和顯著性分析結果相對一致，都是微波功率為主要影響，微波處理時間和處理次數為次要影響。故試驗結果表明：組合A1B2C3是最優組合，即微波功率350 W、微波處理時間50 s、微波處理5次。由此參數組合測得的β-胡蘿卜素為17.95 mg/kg。

2.4 枸杞雞尾酒奶茶的理化性質評價

枸杞雞尾酒奶茶的理化指標見表4。

表4 理化指標測定結果Table 4 Test results of physical and chemical indexes

試驗對枸杞雞尾酒奶茶的糖度、可溶性固形物、pH值、酒精度、甲醇含量和微生物菌落數等依次進行了測定，各項理化指標均符合國標GB7101—2015《食品安全國家標準飲料》和GB2757—2012《食品安全國家標準蒸餾酒及其配制酒》的要求。并且通過感官綜合分析，本產品質地均勻，細膩順滑，聞起來有奶茶的香氣和酒味，并伴隨少量的枸杞和水果果香，入口香醇，味道和諧，回味持久，在感官方面能被大眾所接受并且喜愛。

3 結論

本試驗研究選取了β-胡蘿卜素濃度為3.63 mg/100 g的寧夏枸杞作為試驗材料，通過微波震碎的物理場手段對枸杞中的β-胡蘿卜素進行高效富集，微波功率、微波處理時間和微波處理次數對枸杞中游離β-胡蘿卜素含量的影響依次做了單因素試驗和正交試驗。得到的最佳參數組合為：微波功率350 W、微波處理時間50 s、微波處理5次，然后利用納米包埋技術制成β-胡蘿卜素微膠囊并添加在雞尾酒奶茶，由此測得雞尾酒奶茶中β-胡蘿卜素為17.95 mg/kg。通過乳化和噴霧干燥將枸杞中的β-胡蘿卜素微膠囊化，改善β-胡蘿卜素保存難、易分解、在人體中轉化率低的問題，使最終試驗研制出的藍莓枸杞雞尾酒奶茶、百香果柚子枸杞雞尾酒奶茶和鷹嘴桃枸杞雞尾酒奶茶足以提供人體每天所需攝入的β-胡蘿卜素，從而在飲品市場中具有其獨特的功效和一定的市場競爭力與消費優勢。