藍(lán)莓花青素保健飲品加工工藝研究

黃涵年，陸夢(mèng)杰，葉素丹

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程系，浙江 杭州 310018）

藍(lán)莓（Vaccinium spp.）為杜鵑花科越橘屬[1]，其果實(shí)口感豐富，具獨(dú)特風(fēng)味，被稱為“漿果之王”[2-3]。藍(lán)莓果實(shí)含多種對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)成分，除糖、有機(jī)酸、VC外，還含有花青素、必需氨基酸及多種微量元素[4-6]，尤其是果實(shí)中富含的花青素，其單位含量位居所有果蔬之首[7]，具有保護(hù)視力、抗癌、抗病毒、延緩衰老、預(yù)防心血管疾病及降血脂等作用[8-11]，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為人類健康食品。但是花青素在自然條件下受光、pH、溫度、金屬離子等多種因素影響，極不穩(wěn)定[12-14]。普通的藍(lán)莓果汁雖然口感較好，但由于工藝的影響，其有效花青素含量低，即使是對(duì)藍(lán)莓汁進(jìn)行冷凍或采用真空蒸發(fā)法濃縮處理，也會(huì)使花青素造成很大的損失[15]。

藍(lán)莓花青素主要存在于果實(shí)表皮中[16]，在工業(yè)提取生產(chǎn)藍(lán)莓花青素的過(guò)程中，藍(lán)莓汁不可避免地作為加工副產(chǎn)物產(chǎn)生，這些藍(lán)莓汁呈深紫色，具藍(lán)莓芳香，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可經(jīng)專利的濃縮技術(shù)濃縮后形成藍(lán)莓濃縮漿，低溫儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)間。本研究以藍(lán)莓濃縮漿、花青素為主要原料，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，研發(fā)出一款口感好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含有效花青素的保健飲品。經(jīng)研發(fā)的藍(lán)莓花青素保健飲品花青素含量高且穩(wěn)定，口感酸甜爽口，顏色呈均勻的紫紅色，具有藍(lán)莓特有的氣味與滋味。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

藍(lán)莓花青素（純度約36%）、藍(lán)莓濃縮漿（花青素生產(chǎn)提取副產(chǎn)物，經(jīng)專利方法濃縮后-20℃儲(chǔ)存）均由浙江藍(lán)美股份有限公司提供；白砂糖、檸檬酸、羅漢果甜苷、甜菊糖苷、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、果膠、海藻酸丙二醇酯（PGA）、黃原膠，均為食品級(jí)，均購(gòu)自廣東新如榮生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

AR224CN型電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；ZD-2型自動(dòng)電位滴定儀：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；FSH-2A型高速勻漿機(jī)：金壇區(qū)西城新瑞儀器廠；BS1809-036型粘度計(jì)：上海精科實(shí)業(yè)有限公司；JM-L50型膠體磨：廣州恒東機(jī)械設(shè)備科技有限公司；AH-BASIC型高壓均質(zhì)機(jī)：安拓思納米技術(shù)（蘇州）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

調(diào)配（藍(lán)莓濃縮漿、甜味劑、增稠劑）→勻漿→均質(zhì)→罐裝→滅菌→添加花青素→封蓋

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 調(diào)配、勻漿

在藍(lán)莓濃縮漿中緩慢加入生產(chǎn)用水、甜味劑、增稠劑，勻漿混合，使產(chǎn)品口感酸甜適中、色澤鮮艷、狀態(tài)均勻。

1.2.2.2 均質(zhì)

將調(diào)配好的料液過(guò)膠體磨后，預(yù)熱到50℃，使用高壓均質(zhì)機(jī)分別在20 MPa和30 MPa下各均質(zhì)1次，以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和口感。

1.2.2.3 罐裝、滅菌

將調(diào)配好的飲料在無(wú)菌環(huán)境中以80℃進(jìn)行灌裝并滅菌15 min。

1.2.2.4 花青素的添加

冷卻至50℃左右，根據(jù)飲料量按比例添加無(wú)菌花青素，封蓋冷卻至室溫即得成品。

1.2.3 基礎(chǔ)口感優(yōu)化

由于花青素在pH 3.0～4.0間穩(wěn)定[17]，且藍(lán)莓濃縮漿pH穩(wěn)定在3.5左右，即不需要建立新的pH緩沖體系。合理的糖酸比能優(yōu)化飲品的口感，使用白砂糖和檸檬酸作為甜味劑和酸味劑進(jìn)行基礎(chǔ)口感調(diào)配，檸檬酸同時(shí)還有護(hù)色防腐的作用[18]。

1.2.3.1 基礎(chǔ)口感優(yōu)化單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

藍(lán)莓濃縮漿添加量的篩選：白砂糖和檸檬酸的添加量固定為1%和0.15%，藍(lán)莓濃縮漿添加量分別為24%、26%、28%、30%、32%，通過(guò)感官評(píng)分確定藍(lán)莓濃縮漿的最佳添加量；白砂糖添加量的篩選：藍(lán)莓濃縮漿和檸檬酸的添加量固定為28%和0.15%，白砂糖的添加量分別為1%、3%、5%、7%、9%，通過(guò)感官評(píng)分來(lái)確定白砂糖的最佳添加量；檸檬酸添加量的篩選：藍(lán)莓濃縮漿和白砂糖的添加量固定為28%和1%，檸檬酸添加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，通過(guò)感官評(píng)分來(lái)確定檸檬酸的最佳添加量。

1.2.3.2 基礎(chǔ)口感優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以藍(lán)莓濃縮漿添加量（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）為主要影響因素，采用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，篩選出最佳基礎(chǔ)配方。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)口感正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal factors and levels table of basic taste單位：%

1.2.4 代糖添加量篩選

白砂糖長(zhǎng)期過(guò)量攝入會(huì)導(dǎo)致肥胖、加快細(xì)胞衰老，增加患糖尿病及各種心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在其他配方不變，不影響基礎(chǔ)感官口感的前提下采用具保健功能的羅漢果甜苷和甜菊糖苷兩種天然甜味劑來(lái)代替白砂糖，將兩種代糖以1∶1混合復(fù)配使用，可降低單種甜味劑帶來(lái)的回味苦澀感，設(shè)置0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%、0.012%為代糖用量梯度。

1.2.5 復(fù)配增稠劑篩選

復(fù)配增稠劑一般比單一的增稠劑有更好的穩(wěn)定性與口感[19]。在前期為企業(yè)開(kāi)發(fā)增稠劑研究的基礎(chǔ)上將黃原膠、果膠、PGA和CMC-Na進(jìn)行復(fù)配，利用L9(34)正交試驗(yàn)得出增稠劑的最佳復(fù)配比例。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 增稠劑正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Orthogonal factors and levels table of thickeners單位：%

1.2.6 添加藍(lán)莓花青素

花青素對(duì)溫度極度敏感，且鮮果中的花青素在制成濃縮汁或者在調(diào)配過(guò)程中均會(huì)有損失[15,20-21]，特別是在滅菌過(guò)程中尤為明顯，因此將該保健飲品以80℃滅菌15 min后再添加藍(lán)莓花青素。有研究表明，補(bǔ)充花青素的劑量越大，對(duì)眼睛的保護(hù)作用也越強(qiáng)[22-23]，但WHO/FAO組成的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)（JECFA）確定的花青素每日允許攝入最大劑量為2.5 mg/kg體重[24]。因此，為保證該保健飲品對(duì)青少年的護(hù)眼功效，參考常規(guī)護(hù)眼膳食補(bǔ)充劑使用量（對(duì)青少年），藍(lán)莓花青素（花色苷含量36%）添加量為10 mg/mL（保健飲品包裝規(guī)格為30 mL）。

1.2.7 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.7.1 藍(lán)莓濃縮漿理化指標(biāo)

可溶性固形物含量：參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》[25]中的方法測(cè)定；還原糖含量：參照GB 5009.7—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》[26]中的直接滴定法測(cè)定；蔗糖含量：參照GB 5009.8—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測(cè)定》[27]中的酸水解-萊茵埃農(nóng)氏法測(cè)定；黏度：使用黏度計(jì)測(cè)定。

1.2.7.2 飲品感官評(píng)定

每個(gè)指標(biāo)的確定均采用評(píng)分法，由20名經(jīng)過(guò)感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)的人員對(duì)基礎(chǔ)口感、代糖添加量、復(fù)配增稠劑、保健飲品成品進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 藍(lán)莓花青素保健飲品感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standards of blueberry anthocyanin health beverage

1.2.7.3 飲品理化性質(zhì)及花色苷穩(wěn)定性

可溶性固形物含量、黏度、pH值：依據(jù)GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》[25]中規(guī)定的方法測(cè)定；花青素含量：飲品室溫存放，由花色苷含量代替有效花青素含量，依照GB 1886.244—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑 紫甘薯色素》[28]中的花色苷檢驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定（以矢車菊-3-葡萄糖苷計(jì)），并分析其穩(wěn)定性。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)平行測(cè)定3次，結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)分析由Excel 2013軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓濃縮漿的理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

依據(jù)國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法對(duì)藍(lán)莓濃縮漿中可溶性固形物、還原糖含量（葡糖糖計(jì)）、蔗糖含量、黏度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表4所示。

表4 藍(lán)莓濃縮漿理化指標(biāo)Table 4 Physicochemical indices of blueberry concentrate

藍(lán)莓濃縮漿為藍(lán)莓花青素提取時(shí)所產(chǎn)生副產(chǎn)物，為方便儲(chǔ)存及延長(zhǎng)保質(zhì)時(shí)間，將其進(jìn)行濃縮處理。由表4可知，藍(lán)莓濃縮漿中可溶性固形物含量、還原糖含量（以葡萄糖糖計(jì)）以及黏度均較高，因此該原料應(yīng)稀釋使用。另外，該藍(lán)莓濃縮漿蔗糖含量低，說(shuō)明濃縮時(shí)未添加蔗糖。

2.2 基礎(chǔ)口感的確定

2.2.1 基礎(chǔ)口感單因素試驗(yàn)結(jié)果

采用單因素試驗(yàn)分別考察藍(lán)莓濃縮漿添加量、白砂糖添加量以及檸檬酸添加量對(duì)藍(lán)莓保健飲品基礎(chǔ)口感的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 藍(lán)莓濃縮漿添加量（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）對(duì)藍(lán)莓保健飲品基礎(chǔ)口感的影響Fig.1 Effects of blueberry concentrate(A),granulated sugar(B)and citric acid(C)additions on the basic taste of blueberry health beverage

如圖1可見(jiàn)，藍(lán)莓濃縮漿添加量為28%時(shí)，飲品感官評(píng)分達(dá)到最高值（85分）；白砂糖添加量為1%時(shí)，飲品感官評(píng)分達(dá)到最高值（83分）；檸檬酸添加量為0.15%時(shí)，飲品感官評(píng)分達(dá)到最高值（85分）。綜合考慮，選擇藍(lán)莓濃縮漿添加量26%、28%、30%，白砂糖添加量1%、3%、5%，檸檬酸添加量0.10%、0.15%、0.20%為正交試驗(yàn)水平。

2.2.2 基礎(chǔ)口感正交試驗(yàn)結(jié)果

以藍(lán)莓濃縮漿添加量（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）為主要影響因素，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 基礎(chǔ)口感正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分析Table 5 Orthogonal experiment design and results analysis of basic taste

由表5極差分析可知，各因素對(duì)感官評(píng)分影響大小的排序?yàn)锳＞B＞C，即藍(lán)莓濃縮漿添加量對(duì)感官評(píng)分的影響最大，其次是白砂糖添加量，檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響最小，最優(yōu)組合為A2B1C2，即藍(lán)莓濃縮漿添加量為28%，白砂糖添加量1%，檸檬酸添加量0.15%，在此配方下飲品的感官評(píng)分為90分。

2.3 代糖添加量的確定

利用羅漢果甜苷和甜菊糖苷來(lái)代替白砂糖（甜菊糖苷、羅漢果甜苷糖1∶1混合使用），感官評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 代糖使用感官評(píng)定結(jié)果Table 6 Sensory evaluation results of sugar substitutes additions

如表6所示，代糖的使用量在0.010%（羅漢果甜苷、甜菊糖苷使用量均為0.005%）時(shí)，飲品的口感最佳，感官評(píng)分最高（85分）。相對(duì)使用白砂糖而言，使用代糖后，飲品的感官評(píng)分降低。

2.4 復(fù)配增稠劑添加量的確定

復(fù)配增稠劑具更好的穩(wěn)定性與口感，將黃原膠、果膠、PGA和CMC-Na進(jìn)行復(fù)配，利用L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化復(fù)配增稠劑最佳配方，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 復(fù)配增稠劑添加正交試驗(yàn)結(jié)果及分析Table 7 Orthogonal experiment design and results analysis of compound thickeners additions

由極差分析可知，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的排序?yàn)镈＞B＞A＞C，即對(duì)飲品感官品質(zhì)影響的各因素從大到小依次為PGA、黃原膠、果膠、CMC-Na，最優(yōu)組合為A1B3C1D3，即復(fù)配增稠劑中果膠添加量0.005%、黃原膠添加量0.035%、CMC-Na添加量0.005%、PGA添加量0.030%，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)得到產(chǎn)品感官評(píng)分為90分。

2.5 藍(lán)莓花青素保健飲品理化性質(zhì)及花色苷穩(wěn)定性

參照國(guó)標(biāo)測(cè)定藍(lán)莓花青素保健飲品中可溶性固形物、黏度、pH等理化性質(zhì)，并對(duì)飲品中花色苷（花青素）的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果分別如表8～9所示。

表8 藍(lán)莓花青素保健飲品理化指標(biāo)Table 8 Physicochemical indices of blueberry anthocyanin health beverage

由表8可知，藍(lán)莓花青素保健飲品中可溶性固形物含量為18.5%，黏度為19.61 cp，pH為3.05；由表9可知，藍(lán)莓花青素保健飲品在室溫下存放，14 d內(nèi)pH沒(méi)有顯著變化；7 d內(nèi)花色苷含量（以矢車菊-3-葡萄糖苷計(jì)）由0.184%升高至0.244%，分析原因可能是部分花色苷在放置后溶解更加充分，且在14 d內(nèi)含量無(wú)顯著降低，可知藍(lán)莓花青素保健飲品中花色苷（花青素）穩(wěn)定性良好。

表9 藍(lán)莓花青素保健飲品中花色苷及pH穩(wěn)定性Table 9 Anthocyanin and pH stability in blueberry anthocyanin health beverage

3 結(jié)論

本研究以藍(lán)莓濃縮漿、花青素為主要原料，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，研發(fā)出一款口感好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，花青素含量高且穩(wěn)定的保健飲品，其最佳工藝配方為：藍(lán)莓濃縮漿添加量28%，羅漢果甜苷添加量0.005%，甜菊糖苷添加量0.005%，檸檬酸添加量0.15%，增稠劑為果膠0.005%、黃原膠0.035%、CMC-Na 0.005%、PGA 0.030%，花青素添加量10 mg/mL。另外，由于花青素對(duì)溫度極度敏感，因此采用先滅菌再添加無(wú)菌花青素的工藝，以保證飲品中花青素的有效含量。此配方工藝調(diào)配出的藍(lán)莓花青素保健飲品色澤誘人，呈現(xiàn)紫紅色、均勻，酸甜爽口，具藍(lán)莓特有的氣味與滋味，口感醇厚，且飲品中花青素穩(wěn)定性高。