紫薯紅棗乳飲料研制及抗氧化活性分析

◎張 靜，沈 瑤，茍美玲

（1.成都師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 611130；2.特色園藝生物資源開發(fā)與利用四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611130）

紫薯（Ipomoea batatasL.），又稱黑薯，薯肉呈紫色。它含蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、氨基酸、維生素及多種礦物質(zhì)成分，且含量也比普通甘薯高[1]，還富含硒元素和花青素，花青素具有較高的抗氧化作用[2]。紫薯還有特殊保健功能，具有降低癌細(xì)胞增殖能力與抑制腫瘤形成的功效[3]。紅棗，是鼠李科棗屬植物棗樹的果實(shí)[4]，富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、B 族維生素、鈣、磷、鐵和環(huán)磷酸腺苷等營養(yǎng)成分，有增強(qiáng)肌力、消除疲勞、擴(kuò)張血管、改善心肌營養(yǎng)[5]等功能。目前，對于紫薯產(chǎn)品抗氧化性研究主要集中在飲料、酒與酸奶中，紫薯乳飲料抗氧化性分析目前還未見報(bào)道。本文以紫薯、紅棗為原料，以牛奶、白砂糖為輔料，對紫薯紅棗飲料生產(chǎn)配方及其抗氧化性進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料選取新鮮紫薯、紅棗、牛奶與白砂糖。檸檬酸、α-淀粉酶、糖化酶為食品級（浙江一諾生物科技有限公司）；DPPH（沃瑞達(dá)斯實(shí)驗(yàn)試劑耗材）、硫酸鐵（成都市科隆化學(xué)品有限公司）、水楊酸（成都市科隆化學(xué)品有限公司）、過氧化氫（浙江一諾生物科技有限公司）、過硫酸鉀（福晨化學(xué)試劑有限公司）、ABTS 自由基（合肥巴斯夫生物科技有限公司）、三羥甲基氨基甲烷（浙江一諾生物科技有限公司）、磷酸（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）和鄰苯三酚（浙江一諾生物科技有限公司），均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JA303P 分析天平（常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司）、UV754 紫外分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司）、MJ-WBL2501B榨汁機(jī)（美的集團(tuán)有限公司）、HH-W420 水浴鍋（江蘇金壇市金城國勝實(shí)驗(yàn)儀器廠）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

紫薯紅棗乳飲料制作流程：紫薯汁、紅棗汁與鮮牛奶混合→調(diào)配→均質(zhì)→密封→殺菌→冷卻→成品。

1.3.2 具體操作

新鮮紫薯去皮切塊，蒸煮后以1∶4 加水打漿，加入適量α-淀粉酶與糖化酶于紫薯漿中置于水浴鍋中酶解，過濾冷卻后得到紫薯汁。無霉變紅棗去核，以1∶5 加水煮沸，沖洗蒸煮后以1∶10 加水制成紅棗汁。加入紫薯汁、紅棗汁、牛奶、0.1%的CMC 穩(wěn)定劑調(diào)配，均質(zhì)滅菌后冷卻得到成品。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

選取紫薯汁添加量（45%、50%、55%、60%和65%）、紅棗汁添加量（45%、50%、55%、60%和65%）、白砂糖添加量（0%、1%、2%、3%和4%）與檸檬酸添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%）4 個(gè)因素，以感官指標(biāo)為評價(jià)指標(biāo)，分別進(jìn)行5 組單因素試驗(yàn)。

1.3.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以感官評分為響應(yīng)值，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，因素水平見表1。

表1 Box-Behnken 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表

1.3.5 質(zhì)量指標(biāo)的測定

（1）感官指標(biāo)的測定。由12 人組成評價(jià)小組，按照表2 進(jìn)行感官評分。

表2 紫薯紅棗乳飲料感官評分表

（2）理化指標(biāo)與微生物指標(biāo)。蛋白質(zhì)測定采用GB/T 5009.5—2016 中第一法凱氏定氮法，菌落總數(shù)測定采用GB 4789.2—2016，大腸菌群測定采用GB 4789.3—2016，霉菌測定采用GB 4789.15—2016。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)單因素結(jié)果如表3所示，隨著紫薯汁、紅棗汁、白砂糖、檸檬酸添加量的增加，飲料的感官評分均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。紫薯汁添加量在試驗(yàn)組3 時(shí)添加量為55%，感官評分最高；紅棗汁添加量在試驗(yàn)組4 時(shí)感官評分最高，此時(shí)添加量為60%；白砂糖添加量與檸檬酸添加量均在試驗(yàn)組2 時(shí)感官評分最高，此時(shí)其添加量分別為1%與0.2%。

表3 單因素試驗(yàn)結(jié)果感官評分表

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)水平及結(jié)果

采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平及結(jié)果見表4，采用Design Exper 對表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，以感官評分為響應(yīng)值，通過軟件分析得到飲料感官評分與自變量的回歸模型方程為：Y=84.01+0.205 0A+0.119 2B+0.095 0C-1.87D+0.257 5AB-0.027 5AC+0.315 0AD-0.917 5BC-0.607 5BD-1.08CD-1.65A2-2.43B2-6.10C2-4.70D2。

表4 Box-Behnken 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平及結(jié)果表

2.2.2 響應(yīng)面方差分析結(jié)果

響應(yīng)面方差分析結(jié)果如表5所示。模型F=88.73，P＜0.000 1，表明該模型極顯著。失擬項(xiàng)P=0.369 ＞0.05（α=0.05）不顯著，說明該模型的擬合度較好。決定系數(shù)R2=0.988 9，說明預(yù)測值與實(shí)際值有很好的相關(guān)性，建模成功，可以用此模型分析和預(yù)測紫薯紅棗乳飲料的最優(yōu)配方。D 及BC、CD 的交互作用及二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2對飲料感官評分影響極顯著（P＜0.01）；BD 的交互作用對飲料的感官評分影響顯著（P＜0.05）；A、B、C 及BD 的交互作用對飲料的感官評分影響不顯著。由四個(gè)因素的F值可以推出影響紫薯紅棗乳飲料感官評分的大小：D ＞A ＞B ＞C。

表5 響應(yīng)面方差分析表

2.2.3 響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面分析得到飲料的最佳配方：紫薯汁、紅棗汁、白砂糖與檸檬酸添加量分別為55.234%、20.241%、1.022% 與0.180%，此條件下感官評分84.204。結(jié)合實(shí)際操作，將最佳配方調(diào)整為紫薯汁、紅棗汁、白砂糖與檸檬酸添加量分別為55%、20%、1%與0.18%，此條件下進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)，得到感官評分83.68，與預(yù)測值相對誤差為0.62%＜5%，該試驗(yàn)合理。

2.3 抗氧化能力的測定

為了解飲料的抗氧化活性，測定了飲料對DPPH自由基、羥自由基（?OH）、ABTS+自由基、超氧陰離子自由基O-2·清除率的試驗(yàn)，結(jié)果如表6，可以看出按照上述的最優(yōu)添加配方生產(chǎn)的紫薯紅棗乳飲料具有一定的抗氧化活性。

表6 抗氧化能力結(jié)果表

2.4 質(zhì)量指標(biāo)檢測

蛋白質(zhì)含量為1.52%，菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌均未檢出，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

試驗(yàn)得到紫薯紅棗乳飲料最優(yōu)配方：紫薯汁55%，紅棗汁20%，白砂糖1%，檸檬酸0.18%。該配方下飲料呈淡紫色，甜度適口，香氣宜人。飲料對DPPH 自由基清除率為27.2%；對羥自由基清除率為53.84%；對ABTS+自由基清除率81.4%，對超氧陰離子自由基O-2·為96.3%，該飲料具有一定的抗氧化活性。飲料理化指標(biāo)與微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。