正交試驗優(yōu)化慈姑甘蔗汁澄清工藝

吳 珊，蔡 雄，趙 歡，鐘 艷，戢得蓉

（四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，四川成都 610100）

慈姑（Sagittaria latifoliais） 為澤瀉科一種多年生草本植物，慈姑的地下球莖可食用，為藥食同源食材。因其豐富的營養(yǎng)受到關(guān)注，鮮慈姑中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、鈣、鐵、鋅、硒等[1]。慈姑現(xiàn)主要以鮮食為主，目前已有人對慈姑飲料的加工方式進行研究[2]，但因慈姑本身味淡，口感不夠豐富，將鮮慈姑與馬蹄、蜂蜜、百合和蓮子結(jié)合加工成復(fù)合飲料[3]。甘蔗（Saccharum officinarum） 為多年生高大實心草本，主要食用其莖干中的汁液，是制造蔗糖的原料。甘蔗含有對人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質(zhì)、有機酸等物質(zhì)，并含有大量人體必需的微量元素[4]。

為解決慈姑甜味較淡的問題，利用甘蔗甜味醇厚的特點，將兩者結(jié)合直接榨汁生產(chǎn)飲料，能得到口感好、營養(yǎng)豐富的產(chǎn)品。但因兩者含有引起渾濁的成分，易產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象，因此澄清工藝必不可少[5]。

試驗利用不同的澄清劑對慈姑甘蔗汁進行澄清處理，以透光率為指標，通過正交試驗確定最佳澄清工藝，以期為慈姑甘蔗復(fù)合飲料的生產(chǎn)提供較優(yōu)的澄清工藝參數(shù)[6-7]。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新鮮慈姑，產(chǎn)自云南玉溪；新鮮甘蔗，產(chǎn)自廣西桂林；黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、殼聚糖、明膠、瓜爾豆膠，均為食品級。

JYZ-E98 型榨汁機，九陽股份有限公司產(chǎn)品；H2050R 型離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司產(chǎn)品；UV8100 型紫外可見分光光度計，北京萊伯泰科儀器有限公司產(chǎn)品；FA1104N 型電子天平，常州市衡正電子儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

選擇新鮮度、成熟度一致，無病蟲害、無機械損傷、無腐爛的慈姑，用清水充分洗凈后去皮，再切成厚度2 mm 的薄片。將切片放入調(diào)配好的護色液中，護色30 min 后榨汁，經(jīng)300 目尼龍濾袋2 次過濾，再將濾液離心，取上層清液備用。將砍收的甘蔗削除根，用清水洗去甘蔗莖上的全部泥沙、雜質(zhì)后，在結(jié)節(jié)處切斷，進行水浴預(yù)煮（45 ℃/40 min），冷卻至室溫后經(jīng)手工去皮、榨汁、過濾及離心處理后得到甘蔗清汁。

將慈姑清汁、甘蔗清汁、蒸餾水三者按照1∶3∶8 比例混合。將混合后的慈姑甘蔗汁按照試驗設(shè)計進行澄清處理，然后裝瓶，于121 ℃下滅菌5 min，冷卻后避光保存。

1.2.2 澄清劑的選擇

選取黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、殼聚糖、明膠、瓜爾豆膠作為澄清劑；分別選取質(zhì)量分數(shù)為10%的6 種澄清劑進行初步試驗，向調(diào)配好的復(fù)合飲料中分別添加澄清劑，混勻后于4 ℃下靜置2 d，以蒸餾水為參比液，于波長540 nm 處測定透光率。選取效果較好的4 種澄清劑進行下一步試驗。

1.2.3 正交試驗

在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上采用正交試驗，以瓜爾豆膠（A）、明膠（B）、羧甲基纖維素鈉（C）、殼聚糖（D）為4 個因素，根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果分別選取3 個水平進行L（93）4正交試驗，以確定復(fù)合澄清劑最佳組合。

正交試驗因素及水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗因素及水平設(shè)計/%

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)由Design Expert 8.0.6，Excel 2010，origin 9.2 及 Spass 22.0 處理完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同澄清劑效果比較

不同澄清劑對飲料澄清度的影響見圖1。

圖1 不同澄清劑對飲料澄清度的影響

由圖1 可知，6 種澄清劑對慈姑甘蔗復(fù)合飲料都有一定的澄清效果，其中殼聚糖的透光率最大，即澄清效果最好，黃原膠透光率最小，即澄清效果最差。相同條件下的不同澄清劑對慈姑甘蔗復(fù)合飲料透光率的影響程度由高到低依次為羧甲基纖維素鈉添加量>瓜爾豆膠添加量>殼聚糖添加量> 明膠添加量>海藻酸鈉添加量>黃原膠添加量>空白。因此，選擇透光率較高的羧甲基纖維素鈉、瓜爾豆膠、明膠、殼聚糖4 種澄清劑進行正交試驗，以得到澄清效果更佳的復(fù)合澄清劑。

2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用正交試驗優(yōu)化慈姑甘蔗復(fù)合飲料復(fù)配澄清的工藝。

正交試驗因素水平及結(jié)果分析見表2。

表2 正交試驗因素水平及結(jié)果分析

由表2 可知，4 個因素對慈姑甘蔗復(fù)合飲料澄清影響的程度由大到小依次為D>C>A>B，即殼聚糖添加量影響最大，其次為羧甲基纖維素鈉添加量，再次為瓜爾豆膠添加量，影響最小的是明膠添加量。通過極差分析能夠得出最佳工藝組合為A2B3C3D2。因此，確定慈姑甘蔗復(fù)合飲料的最佳澄清工藝為A2B3C3D2，即瓜爾豆膠添加量0.04%，明膠添加量0.20%，羧甲基纖維素鈉添加量0.25%，殼聚糖添加量0.03%，在此條件的透光率可達88.314%，澄清效果較好。

3 結(jié)論

以慈姑甘蔗復(fù)合飲料為研究對象，在預(yù)試驗和正交試驗的基礎(chǔ)上，以透光率為指標，對慈姑甘蔗汁澄清工藝進行優(yōu)化。通過優(yōu)化的最佳復(fù)配澄清工藝為瓜爾豆膠添加量0.04%，明膠添加量0.20%，羧甲基纖維素鈉添加量0.25%，殼聚糖添加量0.03%，此條件的透光率可達88.314%，澄清效果較好，為慈姑和甘蔗相關(guān)飲料的澄清工藝提供了一定的研究基礎(chǔ)。