猴頭菇小米飲料的制備工藝

趙宇晗，張嘉欣，葛曉欣，孫成茜，周志國(guó)，尚校蘭*

廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北省食藥用菌資源高值利用技術(shù)創(chuàng)新中心，河北省高校食藥用菌應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心，廊坊市微生物發(fā)酵研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廊坊市食品營(yíng)養(yǎng)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廊坊 065000）

猴頭菇（Hericium erinaceus）又稱猴頭蘑、猴頭菌、刺猬菌等，是一種藥食兩用的真菌，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富[1]。每100 g猴頭菇含26.3 g蛋白質(zhì)，4 g粗多糖[2]，屬于高蛋白質(zhì)、高碳水化合物的食用菌。此外，猴頭菇性平、味甘，利五臟，助消化，具有獨(dú)特的消化道保護(hù)、調(diào)理和修復(fù)功能，猴頭菇多糖可促進(jìn)胃腸道益生菌的生長(zhǎng)，能增強(qiáng)人體免疫力、抗胃腸道腫瘤[3]。Vigna等[4]發(fā)現(xiàn)口服猴頭菇還具有減輕抑郁、焦慮和睡眠障礙的功效。這些生理功效使猴頭菇成為食品深加工及保健食品研發(fā)的重要原料。

小米（millet）又稱粟米，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)等多種人體不可或缺的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在醫(yī)藥方面也有一定價(jià)值[5]。尤其小米蛋白質(zhì)中氨基酸種類齊全，占總量的58.95%，其中8種人體必需氨基酸含量豐富，占氨基酸總量的41.9%。

消費(fèi)者對(duì)于清潔標(biāo)簽理念愈發(fā)關(guān)注，越來越多的飲料企業(yè)開始減少配料添加和替換天然配料、降低加工強(qiáng)度、簡(jiǎn)化加工流程[6]，以滿足消費(fèi)者對(duì)飲料配方足夠“清潔”的購(gòu)買需求。試驗(yàn)以猴頭菇和小米為原料，僅輔以白砂糖、檸檬酸，高壓均質(zhì)后制備具有潔凈標(biāo)簽的復(fù)合飲料，為生產(chǎn)符合清潔標(biāo)簽理念的飲料的工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

猴頭菇、小米、白砂糖（市售）；檸檬酸（食品級(jí)，濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司）；硅藻土（食品級(jí)，吉林遠(yuǎn)通礦業(yè)有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

多功能破壁料理機(jī)（LM-828，廣東順德多蒙電器有限公司）；旭曼粉碎機(jī)（800Y，永康市鉑歐五金制品有限公司）；電子天平（JE201，上海蒲春計(jì)量?jī)x器有限公司）；電磁爐（C22-IH30E9，浙江蘇泊爾家電制造有限公司）；恒溫水浴鍋（HH-6，常州金壇良友儀器有限公司）；高壓均質(zhì)機(jī)（GYB 60-6S，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 猴頭菇汁的制備

選取潔凈、無蟲害的猴頭菇，用粉碎機(jī)打碎呈均一粉末狀，按猴頭菇粉∶水=1∶40（g/mL）比例加水，加入0.3%纖維素酶，50 ℃水浴鍋中酶解2 h后滅酶，用4層紗布過濾后，加入0.04%硅藻土，靜置2 d。

1.3.2 小米汁的制備

選取潔凈、無蟲害的小米，用粉碎機(jī)打碎呈均一粉末狀，按小米粉∶水=1∶40（g/mL）的比例加水，對(duì)其糊化，待中心溫度降至80 ℃時(shí)，加入0.6%淀粉酶，在85 ℃水浴鍋中酶解1.5 h后滅酶，用4層紗布過濾小米浸提液，加入0.04%硅藻土，并除去雜沫，靜置2 d。

1.3.3 猴頭菇小米飲料的制備

調(diào)配：按單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)將猴頭菇汁、小米汁混合調(diào)配，加入白砂糖、檸檬酸，攪拌均勻，得到猴頭菇小米復(fù)合汁。

均質(zhì)：將復(fù)合汁置于高壓均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)。

灌裝、殺菌：將復(fù)合汁注入袋中，在100 ℃下殺菌10 min，得到猴頭菇小米復(fù)合飲料，并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分及貨架期進(jìn)行分析。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

選取猴頭菇汁∶小米汁比例（分別為1∶1，1∶3，3∶1，1∶5和5∶1）、白砂糖添加量（2%，6%，10%，12%和14%）、檸檬酸添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）為3個(gè)因素。根據(jù)3個(gè)因素的不同水平分別進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)選擇一種原料添加量作為自變量時(shí)，要固定另外幾種原料的添加量不變。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步探討猴頭菇小米比例、白砂糖添加量及檸檬酸添加量對(duì)猴頭菇小米飲料的影響，利用響應(yīng)面分析軟件Design-Expert中Box-Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理[7-9]，以響應(yīng)變量為感官評(píng)分，在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選擇不同猴頭菇汁∶小米汁比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量并以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選取有顯著影響的因素開展響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，通過因子之間的交互影響，確定猴頭菇小米飲料的最佳工藝參數(shù)。響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)因素水平表

1.3.6 飲料品質(zhì)的評(píng)價(jià)

1.3.6.1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參照GB/T 31121—2014《果蔬汁類及其飲料》中飲料的感官要求，以色澤、滋味和氣味、組織狀態(tài)為評(píng)價(jià)指標(biāo)（3個(gè)部分的分?jǐn)?shù)分別為30，40和30分）對(duì)猴頭菇小米飲料進(jìn)行感官評(píng)分，見表2。參評(píng)小組由經(jīng)過飲料感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)的20名人員組成。

表2 飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.6.2 營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)檢測(cè)

1.3.6.2.1 可溶性固形物含量的測(cè)定

將制備好的飲料利用折光儀測(cè)定其可溶性固形物含量[10]。

1.3.6.2.2 酸度的測(cè)定

將制備好的飲料利用pH計(jì)測(cè)定其酸度[11]。

1.3.6.2.3 氨基酸含量的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.235—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》[12]。

1.3.6.3 菌落總數(shù)的測(cè)定

根據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[13]。

1.3.6.4 保質(zhì)期的計(jì)算

測(cè)定猴頭菇小米飲料在不同溫度下的保質(zhì)期。將具有最高感官評(píng)分的飲料分別放于4，27和37 ℃貯藏，于0，7，14，28，42，56和80 d進(jìn)行取樣，對(duì)感官指標(biāo)、菌落總數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完成后用各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍的指標(biāo)為影響飲料保質(zhì)期的關(guān)鍵因素[14]。試驗(yàn)中菌落總數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，感官指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。感官評(píng)分低于70分時(shí)作為貨架期終點(diǎn)[15]，進(jìn)而得到飲料的保質(zhì)期。通過Excel軟件，對(duì)各個(gè)溫度的飲料分別以檢測(cè)時(shí)間（x）對(duì)感官評(píng)分（y）做回歸分析，得多個(gè)回歸方程，將感官指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值70帶入回歸方程可求得各溫度下飲料的保質(zhì)期。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間采用成對(duì)t檢驗(yàn)分析，p＞0.05認(rèn)為不具有顯著性，p＜0.05認(rèn)為具有顯著性。響應(yīng)面試驗(yàn)使用Design-Expert軟件進(jìn)行分析，建立各因素以及其交互作用與感官評(píng)分之間的數(shù)學(xué)模型，確定飲料各成分的最佳配比。

2 結(jié)果與分析

2.1 猴頭菇汁和小米汁比例的確定

在添加10%白砂糖、0.2%檸檬酸的飲料中，以不同比例猴頭菇小米汁（猴頭菇汁∶小米汁分別為5∶1，3∶1，1∶1，1∶3和1∶5）進(jìn)行試驗(yàn)，按表2進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，通過得分確定最佳配比。

通過圖1可以得出：隨著猴頭菇汁和小米比例降低，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)；當(dāng)猴頭菇小米比例3∶1時(shí)，具有最好的感官特征。猴頭菇本身有種苦澀味，按照猴頭菇小米比例3∶1加入，并加入適量糖和檸檬酸，這種苦澀味消失，有淡淡的猴頭菌味道。

圖1 不同猴頭菇汁和小米汁比例的感官評(píng)分

2.2 白砂糖添加量的確定

在添加檸檬酸0.2%、猴頭菇小米汁3∶1的飲料中，以不同白砂糖添加量（分別為4%，7%，10%，13%和16%）進(jìn)行試驗(yàn)，按表2進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，通過得分確定最佳配比。

白砂糖的添加能夠減弱猴頭菇的苦澀味、增添飲料的甜味，從而增加飲料的適口感。通過圖2可以看出：隨著白砂糖添加量增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)；白砂糖添加量10%時(shí)具有最高的得分。白砂糖添加量較少時(shí)，對(duì)比猴頭菇汁對(duì)飲料的影響，會(huì)導(dǎo)致飲料的苦澀感較重，適口性差。王申萌等[16]提出白砂糖添加量較高時(shí)，飲料的厚重感較強(qiáng)，口感發(fā)苦，且會(huì)對(duì)食用人群產(chǎn)生較多的不利影響，所以最終選擇白砂糖添加量10%作為工藝指標(biāo)。

圖2 白砂糖添加量對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

2.3 檸檬酸添加量的確定

在白砂糖添加量10%、猴頭菇小米汁3∶1的飲料中，以不同檸檬酸添加量（分別為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）進(jìn)行試驗(yàn)，按表2進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，通過得分確定最佳配比。

通過圖3可以看出：隨著檸檬酸添加量升高，感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；檸檬酸添加量0.2%時(shí)，飲料具有最高的感官評(píng)分。檸檬酸添加量小于0.2%時(shí)，沒有飲料本身的清爽感；檸檬酸添加量大于0.2%時(shí)，飲料酸度增加，易使產(chǎn)品過酸，飲用后不利于人體健康[17]。

圖3 檸檬酸添加量對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

2.4 飲料最優(yōu)工藝參數(shù)的確定

2.4.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，按表1設(shè)計(jì)組合進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)飲料成品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析及結(jié)果

2.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)分析

模型的方差分析結(jié)果見表4。該模型的p＜0.000 1，說明對(duì)感官評(píng)分所建立的回歸模型顯著[18]，一次項(xiàng)A和二次項(xiàng)AB、BC、A2、B2、C2的影響均顯著，其余項(xiàng)的影響不顯著。此外，回歸模型的診斷分析表明，失擬項(xiàng)為0.065 5，表明失擬項(xiàng)相對(duì)于絕對(duì)誤差為不顯著。對(duì)數(shù)據(jù)分析得到感官評(píng)分（Y）與A、B、C這3個(gè)因素之間的回歸方程Y=95.60+1.75A+0.50B-0.50C-1.75AB-0.75AC-2.25BC-14.93A2-1.93B2-6.42C2。相關(guān)系數(shù)R2=0.995 1，校正系數(shù)Radj2=0.988 8，說明該模型可以解釋98.88%的響應(yīng)值的變化，模型的模擬程度良好，適合對(duì)猴頭菇小米飲料的分析和預(yù)測(cè)。

表4 回歸模型方差分析表

由軟件得到各因素交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖，直觀反映出3個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的影響。響應(yīng)面曲面坡度越陡峭，說明該試驗(yàn)因素對(duì)感官評(píng)分的影響越顯著，反之則不顯著，且等高線圖隨響應(yīng)面的趨勢(shì)變化，其中心對(duì)應(yīng)的數(shù)值為感官評(píng)分?jǐn)?shù)值的最高點(diǎn)[19]。

由圖4可見，該交互項(xiàng)的等高線圖近似圓形，說明檸檬酸添加量和猴頭菇小米比例的交互作用并不顯著[18]。白砂糖添加量不變時(shí)，在靠近猴頭菇小米比例一側(cè)，隨著該因素?cái)?shù)值的變化，響應(yīng)面坡面呈陡峭的變化趨勢(shì)，而在靠近檸檬酸添加量一側(cè)，響應(yīng)面坡面趨勢(shì)較為平緩，可知猴頭菇小米比例對(duì)飲料的感官評(píng)分影響大于檸檬酸添加量的影響。

圖4 猴頭菇小米比例與檸檬酸添加量的交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

由圖5可見，該等高線圖近似橢圓且形狀較扁，說明猴頭菇小米比例和白砂糖添加量有交互作用，且交互項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值的影響顯著。檸檬酸添加量不變時(shí)，在靠近猴頭菇小米比例一側(cè)觀察，隨其數(shù)值增大，響應(yīng)面曲線彎曲程度較大，而隨著白砂糖添加量增加，響應(yīng)面坡面趨較平緩。由分析可得，對(duì)飲料的感官評(píng)分來說白砂糖添加量的影響遠(yuǎn)小于猴頭菇小米比例的影響。

圖5 猴頭菇小米比例與白砂糖添加量的交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

由圖6可見，當(dāng)猴頭菇小米比例不變時(shí)，隨著白砂糖添加量增加和檸檬酸添加量增加，從兩側(cè)分別可見響應(yīng)面坡面趨勢(shì)均不明顯，但檸檬酸添加量一側(cè)的變化較白砂糖添加量一側(cè)稍明顯，說明檸檬酸添加量對(duì)響應(yīng)值影響稍大。且等高線圖近似橢圓，所以白砂糖添加量和檸檬酸添加量有顯著交互作用。

圖6 白砂糖與檸檬酸添加量的交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分的影響

綜上分析可得猴頭菇小米比例對(duì)猴頭菇小米飲料的感官評(píng)分影響最大，檸檬酸添加量對(duì)飲料的感官評(píng)分影響次之，白砂糖添加量對(duì)飲料的感官評(píng)分影響最小，且猴頭菇小米比例與檸檬酸添加量的交互項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分影響不顯著，其他2個(gè)交互項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分的影響較顯著。

2.4.3 飲料最佳配方的確定

由Design-Expert 8.0軟件處理數(shù)據(jù)后分析結(jié)果，預(yù)測(cè)猴頭菇小米復(fù)合飲料的最佳配方：猴頭菇小米比例3.05∶1、檸檬酸添加量0.2%、白砂糖添加量10.44%，此條件下感官評(píng)分為95.698 6分。為驗(yàn)證響應(yīng)面法結(jié)果的準(zhǔn)確性，用最佳飲料配方進(jìn)行檢驗(yàn)，感官評(píng)分為96分，與預(yù)測(cè)值十分接近，說明該模型對(duì)猴頭菇小米飲料的制備工藝具有一定的實(shí)際可操作性。

2.5 飲料品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

將具有最高感官評(píng)分的飲料分別放于不同溫度下貯藏，于0，7，14，28，42，56和80 d進(jìn)行取樣，測(cè)定可溶性固形物含量、pH、氨基酸態(tài)氮、菌落總數(shù)，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。4 ℃貯藏時(shí)可溶性固形物含量隨貯藏時(shí)間變化無顯著差異（p＞0.05），而27 ℃和37 ℃貯藏時(shí)可溶性固形物含量隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而顯著升高（p＜0.05），可能是由于后期出現(xiàn)品質(zhì)變差的情況，這與感官評(píng)價(jià)的結(jié)果一致。4，27和37 ℃下貯藏pH都會(huì)隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而顯著降低（p＜0.05），這和Wu等[20]對(duì)菠蘿汁處理時(shí)得到的結(jié)果一致，這可能歸因于復(fù)合飲料中微生物的代謝[21]。4，27和37 ℃下氨基酸態(tài)氮的整體趨勢(shì)也是隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而顯著升高（p＜0.05）。除37 ℃貯藏80 d的樣品外，菌落總數(shù)在貯藏80 d內(nèi)無檢出，這與阿依帕夏·熱合曼[22]的研究結(jié)論相符，可能是由于有機(jī)酸的存在一定程度上抑制了微生物生長(zhǎng)。

將感官評(píng)分低于70分時(shí)作為貨架期終點(diǎn)，對(duì)不同貯藏溫度下的飲料進(jìn)行保質(zhì)期預(yù)測(cè)，得出4，27和37 ℃下猴頭菇小米復(fù)合飲料的保質(zhì)期分別為84，56和41 d。

表5 飲料品質(zhì)指標(biāo)

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)分析得到猴頭菇小米飲料的最優(yōu)配方：猴頭菇小米比例3.05∶1、檸檬酸添加量0.2%、白砂糖添加量10.44%。該產(chǎn)品色澤明亮，口感清爽，微微有猴頭菇的獨(dú)特香味，并符合食品清潔標(biāo)簽的理念，順應(yīng)市場(chǎng)上消費(fèi)者對(duì)飲料產(chǎn)品的消費(fèi)趨勢(shì)，且由于原料特性有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因而具有良好的市場(chǎng)開發(fā)前景。