甘蔗龍眼桂花梨百香果復合發酵飲品配方優化

陳永，方小丹，盧珍蘭，王強*

（1.廣西民族師范學院化學與生物工程學院，廣西 崇左 532200；2.廣西民族師范學院甘蔗產業鏈協同創新中心，廣西 崇左 532200）

甘蔗、龍眼、桂花梨和百香果皆為廣西崇左市的特色水果，在崇左當地種植面大，產量豐富，現已形成頗具規模的民族性水果產業。崇左被譽為“中國糖都”，屬甘蔗種植的優勢產區，甘蔗種植業現已發展為崇左市的特色產業和支柱產業[1-3]；崇左市大新縣作為全國六大龍眼基地縣之一，有著“中國龍眼之鄉”的美稱，所產龍眼品質優良、肉質肥厚、白嫩剔透、鮮嫩爽口、口感清新，深受消費者喜愛[4-8]。桂花梨和百香果均為崇左市的特色暢銷水果[9]，當前崇左本地果品生產銷售模式更多還停留在“采摘-零售”的層次，果品深加工產業單薄，因此加大果品深加工技術的研究對于推進本地果品產業升級，推動當地農戶增收具有重要的現實意義。

近年來，復合水果發酵飲品以其營養健康、風味獨特的產品理念在國內不斷發展的飲品市場中占有一席之地[10-12]。目前復合水果發酵飲品市場已形成了多種類、多樣化的格局，主要有復合發酵型果蔬汁飲品、復合發酵型含乳飲品、復合發酵谷物飲品等[10]。陳永等[13]以甘蔗、龍眼、火龍果、獼猴桃的清汁為主原料，運用正交試驗和模糊數學綜合評判優化復合發酵飲品工藝配比，試驗表明在發酵溫度32℃、發酵時間7 d條件下，最佳復配組合：甘蔗、龍眼、火龍果、獼猴桃清汁的添加量分別為25、50、20、12 mL；韋璐等[14]選取香蕉、芒果、六堡茶湯為原料，以佰生優益生菌果蔬酵素中的發酵菌作為菌種，制得酸甜適中，具有香蕉芒果固有濃郁香味的發酵型香蕉復合果汁；伊靜等[15]以黃漿水和山楂為原料，結合感官評價和單因素試驗以及響應面分析試驗設計，優化復合飲料配方，經過預處理、調制、均質和乳酸發酵等工藝，制得酸甜適口，具有地瓜和山楂典型香味的復合發酵功能飲料。

感官雷達剖面分析法是一種結合圖形分析與定量分析的綜合評判方法，具有在二維平面上直觀、簡潔、精確、形象地展示多指標變化規律的優點，多用于指標的綜合處理和統計分析[16-17]。在食品感官評價方面，目前關于感官雷達剖面分析法應用于產品感官評價的研究較少。

本文以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁為主要原料，采用正交試驗法結合感官雷達剖面分析優化工藝配方，研制出一款兼具功能性和獨特風味與口感，擁有地域優勢的甘蔗龍眼桂花梨百香果復合發酵飲品，旨在為崇左本地主要水果的深加工提供理論參考與技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘蔗、龍眼、桂花梨、百香果：市售。

植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳酸鏈球菌復合發酵菌種：廣西民族師范學院營養與功能食品開發實驗室提供。

還原膠、羧甲基纖維鈉（sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na）：河北鴻韜生物工程有限公司。

1.2 儀器與設備

QH-1J水果去核機：新沂市精工機械設備廠；SXZ-80榨汁機：佛山市樂狗電子商務有限公司；Scientz-150高壓均質機：寧波新芝生物科技有限公司；SX-500高壓滅菌器：日本TOMY公司；303A-4恒溫培養箱：浙江賽德儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁制備

1.3.1.1 甘蔗清汁制備

選擇新鮮、粗細適中、節頭少而均勻、無蟲害、無發紅且無酸敗發酵現象的甘蔗，將兩端一同切去，洗凈中間部分，削蔗皮，然后將甘蔗砍斷，去掉甘蔗節，切成小塊，通過螺旋壓榨機，再經過120目濾布過濾，獲得甘蔗清汁。

1.3.1.2 龍眼清汁制備

選擇顆粒飽滿、成熟、無機械損傷、無病蟲害的新鮮龍眼，龍眼洗凈后人工剝皮去核，熱燙1.5 min，立即冷卻至25℃左右，置于榨汁機中打漿，并在50℃的條件下加入0.02%的果膠酶處理40 min，用120目濾布過濾，獲得龍眼清汁。

1.3.1.3 桂花梨清汁制備

挑選新鮮、無損傷、無病蟲害的桂花梨，清洗干凈，剝皮去核，切成小塊，置于榨汁機中進行打漿后用120目濾布過濾，獲得桂花梨清汁。

1.3.1.4 百香果清汁制備

挑取形體完整、無病蟲害、新鮮完整的百香果，去外表皮，去籽，置于榨汁機中進行打漿后用120目濾布過濾，獲得百香果清汁。

1.3.2 技術路線

1.3.3 操作要點

調配：將制備的甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁定量復配，并添加0.06%還原膠，0.08%CMC-Na。

均質：將調配果汁預熱至65℃～75℃，20 MPa/5 min高壓均質2次。

脫氣：0.05 MPa真空脫氣12 min。

滅菌：脫氣后以135℃/4 s超高溫瞬時滅菌。

接種、發酵：冷卻至42℃左右，接種活化后的乳酸鏈球菌和植物乳桿菌，于（30±1）℃發酵7 d。

無菌灌裝、冷藏：無菌灌裝、封蓋，于4℃冷藏6 h，使產品口感更加柔順。

1.3.4 感官描述詞匯及定義

通過小組內品評、討論以及查閱文獻[18-20]，確定甘蔗龍眼桂花梨百香果低度復合發酵飲品感官描述詞匯及定義見表1。

表1 復合發酵飲品感官描述及定義Table 1 Sensory description and definition of complex fermented beverage

1.3.5 感官評分尺度

低度復合發酵飲品的各感官尺度設置為9個檔次，從左往右表示感官特性強度依次增強，5為中等強度指標，復合發酵飲品感官評分尺度見表2。

表2 復合發酵飲品感官評分尺度Table 2 Sensory score scale table of complex fermented beverage

1.3.6 單因素試驗

1.3.6.1 甘蔗清汁添加量對感官品質的影響

固定發酵溫度（30±1）℃，發酵時間7 d，在添加龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以甘蔗清汁添加量為變量因素，設計甘蔗清汁添加量分別為5、10、15、20、25 mL，考察甘蔗清汁添加量對復合飲品感官評價的影響。

1.3.6.2 龍眼清汁添加量對感官品質的影響

固定發酵溫度（30±1）℃，發酵時間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以龍眼清汁添加量為變量因素，設計龍眼清汁添加量分別為10、20、30、40、50 mL，考察龍眼清汁添加量對復合飲品感官評價的影響。

1.3.6.3 桂花梨清汁添加量對感官品質的影響

固定發酵溫度（30±1）℃，發酵時間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龍眼清汁30 mL、百香果清汁15 mL的條件下，以桂花梨清汁添加量為變量因素，設計桂花梨清汁添加量分別為10、20、30、40、50 mL，考察桂花梨清汁添加量對復合飲品感官評價的影響。

1.3.6.4 百香果清汁添加量對感官品質的影響

固定發酵溫度（30±1）℃，發酵時間為7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL的條件下，以百香果清汁添加量為變量因素，設計百香果清汁添加量分別為5、10、15、20、25 mL，考察百香果清汁添加量對復合飲品感官評價的影響。

1.3.7 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，為進一步優化工藝條件，以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁的添加量的定量配比，進行L16（45）正交試驗，優選最佳的復合發酵飲品配方，試驗的因素水平見表3。

表3 L16（45）因素與水平設計Table 3 L16（45）factors and levels design

1.4 數據處理

采用Origin 9.0軟件制圖，采用DPS v7.05軟件進行正交試驗設計和試驗數據的統計分析。試驗均設3次重復，并取平均值。

2 結果與分析

2.1 復合發酵飲品配方單因素試驗結果及分析

2.1.1 甘蔗清汁添加量對感官品質的影響

以甘蔗清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖見圖1。

圖1 以甘蔗清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖Fig.1 Sensory radar profile with sugarcane juice supplemental amount as single factor

甘蔗清汁中含豐富的碳源，非常適合微生物的無氧發酵[21]，發酵成品也保留了甘蔗中的微量元素與營養成分。由圖1可知，不同試驗組對應的不同添加量的甘蔗清汁在綜合風味、色澤、甜度的雷達感官特性強度上存在一定的差異，而透明度和綿延度特征強度值差異不大，說明甘蔗清汁添加量對綜合風味、色澤和甜度影響較大，對透明度和綿延度影響較小。當甘蔗清汁添加量為15 mL時，發酵飲品成品甜度適中，特征強度值7.5，綜合風味、色澤和透明度以及綿延度的雷達感官特性強度上均顯著高于其它試驗組，其中綜合風味的特征強度值為8.0、綿延度的特征強度值為7.1、色澤的特征強度值為8.1、透明度的特征強度值為8.3，且通過橫向對比，其感官雷達剖面圖所示面積最大，因此確定甘蔗清添加量在正交試驗中的因素水平為12、15、18、21 mL。

2.1.2 龍眼清汁添加量對感官品質的影響

以龍眼清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖見圖2。

圖2 以龍眼清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖Fig.2 Sensory radar profile with the addition amount of longan clear juice as single factor

龍眼汁液豐富，糖分適中，可以有效地豐富復合發酵飲品的甜味來源。由圖2中可知，不同梯度龍眼清汁添加量的復合發酵飲品綜合風味特征強度均較強，且在色澤和甜度的雷達感官特性強度上差異明顯，而在綿延度、透明度特征強度上均較弱，且差異不大；當龍眼清汁添加量30 mL時，在綜合風味和色澤的雷達感官特征強度高于其它添加量，而透明度、甜度感官特征強度值上處于中等強度，但綿延度的特征強度值與其它試驗組相比差異微弱，因此確定龍眼清汁添加量在正交試驗中的因素水平為25、30、35、40 mL。

2.1.3 桂花梨清汁添加量對感官品質的影響

以桂花梨清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖見圖3。

由圖3可知，不同梯度的桂花梨清汁的添加量在綜合風味和甜度的雷達感官特性強度上具有較大差異，在透明度特征強度值上差異微弱，而在色澤與綿延度的感官特征強度值上呈交錯的趨勢。當桂花梨清汁添加量30 mL時，在透明度、甜度和綿延度的感官特征值上無明顯優勢，但在綜合風味、色澤的雷達感官特征強度值上明顯高于其它添加量，分別為8.6和8.0，可因此確定桂花梨清汁添加量在正交試驗中的因素水平為20、25、30、35 mL。

圖3 以桂花梨清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖Fig.3 Sensory radar profile of osmanthus pear with pure juice supplementing amount as single factor

2.1.4 百香果清汁添加量對感官品質的影響

以百香果清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖見圖4。

圖4 以百香果清汁添加量為單因素的感官雷達剖面圖Fig.4 Sensory radar profile with the addition amount of passion fruit juice as single factor

百香果清汁的添加可以提高發酵體系的糖酸比，而適宜的糖酸比不僅有利于果汁發酵，并可提高復合發酵飲品的綜合感官品質。由圖4可知，不同百香果清汁添加量的復合發酵飲品綜合風味和甜度的感官雷達特征強度值具有較大差異，而透明度、綿延度、色澤則呈現交錯的特征強度值，說明百香果清汁添加量對綜合風味和甜度影響較大，對綿延度、透明度和色澤的影響較小。當百香果清汁添加量為15 mL時，在綜合風味、色澤、綿延度、透明度的雷達感官特征強度明顯高于其它添加量，而甜度的感官特征強度適中，可因此確定百香果清汁添加量在正交試驗中的因素水平為9、12、15、18 mL。

2.2 復合發酵飲品調配正交試驗結果

為提高飲料的營養與風味，在單因素試驗分析的基礎上，以甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁添加量為因素，以感官評分為指標，采用正交試驗優化調配方案，正交試驗結果如表4所示。

表4 L16（45）正交試驗結果及分析Table 4 L16（45）orthogonal test results and analysis

由表4的極差分析可知，影響飲品感官評分的4個因素主次順序依次為D＞A＞B＞C，即影響最大的為百香果清汁，其次為甘蔗清汁、龍眼清汁，最后為桂花梨清汁。從試驗結果以看出，A3B2C2D3為最優組合，即甘蔗清汁18 mL、龍眼清汁30 mL、桂花梨清汁25 mL、百香果清汁15 mL，此條件下復配發酵得到的低度復合飲品風味獨特。

2.3 驗證性試驗

為確定試驗結果的客觀性、科學性和有效性，以最佳組合A3B2C2D3定量復配發酵，進行3次重復性驗證試驗，甘蔗龍眼桂花梨百香果復合飲品平均感官評分為94分，高于正交試驗中的任一組。由此證明，此組合是最佳配方組合。

3 討論與結論

在食品感官質量分析范疇里，感官雷達剖面分析法基于不同的權重域和感官評定論域，運用圖形綜合評價方法呈現出定量與定性的結合關系，完成感官質量評價指標向綜合定量評價指標的非線性轉化，具有綜合評判的科學性和合理性[22-23]。本試驗選擇綜合風味、透明度、甜度、綿延度、色澤5個復合發酵飲品的理化指標作為評價指標，充分利用感官評價基礎，經雷達剖面分析圖特征提取，完成感官質量評價指標向綜合定量評價指標的非線性轉化，結合L16（45）正交試驗方案，對甘蔗清汁復合添加龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁發酵飲品的生產工藝進行優化改良。結果表明，復合發酵飲品的制備最佳工藝為發酵溫度32℃，發酵時間7 d，甘蔗清汁18 mL、龍眼清汁30mL、桂花梨清汁25mL和百香果清汁15mL。在此組合下，定量復配發酵得到的飲品綜合感官品質為最佳，飲品色澤均勻一致，兼具風味和營養，且口感清爽順滑。

目前，以甘蔗為特色原料生產的飲品研究鮮有報道，大部分都將甘蔗汁作為復配果汁的原料之一或用于釀造果酒，本研究篩選甘蔗清汁、龍眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁進行發酵，通過微生物代謝，賦予了復合發酵飲品獨特的風味，還提高了其營養功效。開發甘蔗龍眼桂花梨百香果汁低度復合發酵飲品，提高了本地甘蔗、龍眼、桂花梨和百香果的商品價值和經濟附加值，也為發酵工藝中碳源的低度復合發酵工藝提供理論依據和技術支持。當前，市場上以甘蔗作為特色原料的產品類型并不多見，并且加工技術的科技含量略低，經濟附加值不高。本文關于飲品的發酵過程中微生物在不同階段的生長狀態與微生物菌群結構多樣性等方面還有待研究探討。