楊桃雪蓮果復合飲料工藝優化及其穩定性研究

◎ 林志榮，劉 蘭

（1.中華全國供銷合作總社管理干部學院，北京 100032；2.廣東石油化工學院，廣東 茂名 525000）

楊桃又稱“星果”，果實鮮嫩多汁，營養豐富。楊桃中含有大量檸檬酸、草酸和蘋果酸，能提高胃液的酸度，促進食物的消化。楊桃中維生素B和維生素C 含量也很高，可以消除咽喉炎癥、口腔潰瘍，具有清熱利咽的功效。經常食用楊桃可以降低血脂，預防心腦血管疾病。楊桃多糖具有生物活性，參與細胞間識別、人體免疫功能調節反饋、細胞間物質交換運輸及癌癥診斷與治療。此外，楊桃還具有生津止渴、減少人體對脂肪吸收、疏通血管、預防心血管疾病和拔毒生肌等功效[1-2]。雪蓮果中低聚糖約占果實干物質的45%～65%，有“水果中低聚果糖之王”的稱號。研究發現，人體每天只需服用3～6 g低聚果糖，3周后體內的有毒致癌化合物能降低40%。雪蓮果中的綠原酸是一種高效抗氧化劑，不僅能清除人體有害的自由基，還能抑制體內低密度脂蛋白氧化、延緩腫瘤突變和保護肝臟[3-5]。

復合飲料由于營養全面、風味獨特越來越受消費者的喜愛。本文以楊桃和雪蓮果為原料，研究楊桃雪蓮果復合飲料的最優生產工藝；針對楊桃雪蓮果飲料易褐變和穩定性差等問題，對雪蓮果護色工藝進行了優化；通過離心沉淀率和流變特性檢測，考察了復配增稠劑對楊桃雪蓮果飲料穩定性的影響，以期為復合飲料的生產和加工提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

新鮮的楊桃、雪蓮果、一級白砂糖：市售；食用抗壞血酸、檸檬酸、氯化鈣、亞硫酸鈉：食品級，天津博迪化工股份有限公司；羧甲基纖維素鈉、果膠、黃原膠：食品級，重慶力宏精細化工有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-6型數顯恒溫水浴鍋：江蘇科析儀器有限公司；JYL-CO12型九陽多功能榨汁機：九陽股份有限公司；Atago RX-5000α型數字型臺式全自動折光儀：上海滬粵明科學儀器有限公司；KDC-1044型離心機：科大創新股份有限公司；BXM-30R型立式壓力蒸汽滅菌器：上海博訊實業有限公司；GYB60-6S型高壓均質機：上海東華高壓均質機廠；SP-2102 UV型紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；AR1000型流變儀：英國TA公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 楊桃雪蓮果飲料制備工藝流程

①新鮮八成熟楊桃→清洗瀝干→去皮去籽切片→護色打漿（加入護色液、0.02%維生素C和0.1% CaCl2一 同打漿[6-8]）→過濾→楊桃汁[9]。②雪蓮果→清洗→去皮切片→熱燙滅酶（沸水，3 min）→浸泡護色（護色液，30 min）→破碎打漿→過濾→雪蓮果汁[10-11]。③混合調配（按比例和順序依次加入主料、增稠劑、酸味劑和甜味劑）→均質（40～50 ℃，15～20 MPa，10 min， 二次均質）→殺菌（95～100 ℃，10 min）→飲料成品[12]。

1.3.2 雪蓮果護色工藝優化

以亞硫酸鈉、檸檬酸和抗壞血酸為護色劑，復配出不同濃度的護色液。將雪蓮果片放入護色液中浸泡30 min后取出榨汁。采用分光光度法，取雪蓮果汁樣品5 mL，加入95%的乙醇溶液10 mL，4 000 r·min-1離心10 min，取上清液，放置24 h后測420 nm處吸光度，以吸光度值大小來衡量樣品褐變程度，確定最佳護色劑濃度[13-15]。

1.3.3 飲料配方優化

（1）單因素試驗。根據前期預試驗，設定楊桃汁和雪蓮果汁體積比分別1∶3、1∶4、1∶5、1∶6和1∶7，混合汁的添加量分別為10%、20%、30%、40%和50%，白砂糖添加量分別為3%、4%、5%、6%和7%，檸檬酸添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%，以復合飲料的感官評分為考察指標，進行單因素試驗。

（2）正交試驗設計。在單因素試驗的基礎上，確定影響楊桃雪蓮果復合飲料品質的主要因素為楊桃汁和雪蓮果汁的體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D），采用L9(34)進行正交試驗，通過感官評分選出最佳配方。試驗設計的因素和水平見表1。

表1 復合飲料配方正交試驗因素水平表

1.3.4 復配增稠劑優化

楊桃雪蓮果復合飲料生產過程產品容易出現渾濁或沉淀分層，單一增稠劑的穩定效果較差，復合增稠劑各成分之間有相互增效的協同作用。因此，本試驗選擇黃原膠、果膠和羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）組成復合增稠劑來改善飲料的穩定性[16-18]。以離心沉淀率為評定指標，采用L9(34)正交設計進行試驗，確定最佳復合增稠劑組成。正交試驗因素水平如表2所示。

表2 增稠劑組成正交試驗因素水平表

1.3.5 飲料離心沉淀率的測定

在15 mL 離心管中加入復合飲料10 mL，然后在4 200 r·min-1下離心10 min，棄去上清液，準確稱取沉淀物重量，計算離心沉淀率[19-20]。離心沉淀率=[沉淀質量（g）/樣品質量（g）]×100%，離心沉淀率越小，說明飲料的穩定性越好，即復配增稠劑的效果越好。

1.3.6 流變特性研究

挑選復配增稠劑優化試驗組中離心沉淀率較低的幾個樣品進行流變性質檢測。平板間距1 mm，剪切速率0～200 s-1，測定25 ℃下飲料的表觀黏度與剪切應力隨剪切速率的變化曲線，采用以下Power-Law方程對剪切應力隨剪切速率變化的流變曲線進行模型擬合[21-23]：

式中：τ為剪切應力，Pa；K為稠度系數，Pa·sn；γ為剪切速率，s-1；n為流動特征指數。

1.3.7 飲料感官評價

挑選10名感官評定人員，對飲料的香氣、色澤、口感滋味和組織狀態4個方面進行評定，滿分為100分，結果取平均值，感官評分標準如表3所示。

表3 感官評價標準表

1.3.8 理化及微生物指標檢測

可溶性固形物含量按照《飲料通用分析方法》 （GB/T 12143—2008）[24]折光計法進行測定；pH酸度計測定飲料的酸度；分光光度法測定總酚酸含量。

檢測菌落總數參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》（GB 4789.2—2016）法；大腸桿菌總數檢測參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》（GB 4789.3—2016）。

1.3.9 數據處理

數據采用Origin 8.1軟件進行統計分析，計算標準誤差并制圖，試驗數據以3次重復的“均值±標準差”表示。通過正交助手ⅡV 3.1軟件對飲料配方進行優化。

2 結果與分析

2.1 雪蓮果汁護色工藝優化

雪蓮果多汁可口、風味獨特、營養價值高，是加工飲品的優良原料，但其加工后極易褐變。化學抑制劑對多酚氧化酶的活性有一定的影響，本試驗選取亞硫酸鈉（0.1%、0.2%、0.3%）、檸檬酸（0.1%、0.2%、0.3%）和抗壞血酸（0.2%、0.3%、0.4%）3種護色劑進行復配，研究不同濃度護色劑對雪蓮果護色的影響，試驗結果見表4。

表4 雪蓮果汁護色工藝優化表

從表4可以看出，6號和9號樣品都有較低的吸光值，能有效抑制雪蓮果汁的褐變，果汁從鮮榨到放置24 h后，顏色均能保持淡黃色，證明其穩定性良好。其原因主要是亞硫酸鈉抑制了酶促褐變；抗壞血酸和檸檬酸降低了酶促反應體系的pH以及底物的競爭作用，發揮出很好的抑制酶促褐變的效果，將酚類物質氧化所生成的醌還原，從而阻止褐變物質的進一步形成。9號樣品的護色液亞硫酸鈉和抗壞血酸濃度較高，價格也較高，為節約成本，最終選擇6號樣品的護色液，即亞硫酸鈉0.2%、檸檬酸0.3%、抗壞血酸0.2%。

2.2 楊桃雪蓮果復合飲料配方確定

2.2.1 楊桃汁和雪蓮果汁體積比

楊桃汁和雪蓮果汁體積比不同對產品的色澤、風味和組織狀態等都具有一定的影響，從圖1可以看出，感官評分隨雪蓮果汁體積比增加呈先增大后降低的趨勢，楊桃汁和雪蓮果汁體積比在1∶5時，復合飲料的感官評分最高，此時楊桃和雪蓮果風味良好，滋味較為協調。但當雪蓮果汁所占比例過大時，飲料中雪蓮果風味太過濃郁，有土腥氣，楊桃的清香被覆蓋，復合飲料獨特的風味不突出，導致感官評分較低。故最佳楊桃汁和雪蓮果汁體積比為1∶5。

圖1 楊桃汁和雪蓮汁體積比對產品感官品質的影響圖

2.2.2 混合汁添加量

從圖2可以看出，感官評分隨著混合汁添加量增加呈先增大后降低的趨勢，當混合汁添加量達到30%時，飲料顏色清亮，果香濃郁，酸甜爽口，感官評分最高。當混合汁添加量較低時，果汁濃度過稀，飲料滋味寡淡，導致感官評分低。當混合汁添加量過大時，果汁濃度過大，顏色渾濁，口感稍黏膩不清爽，生產成本也加大，造成資源浪費。因此，最佳混合汁添加量為30%。

圖2 混合汁添加量對產品感官品質的影響圖

2.2.3 白砂糖添加量

從圖3可以看出，感官評分隨白砂糖添加量增加呈先增大后降低的趨勢。白砂糖添加量為5%時，復合飲料的感官評分最高。這是由于白砂糖添加量過低時，飲料的甜味不明顯，滋味單薄不飽滿。隨著白砂糖的加入量越來越多，飲料由淡轉甜。當白砂糖添加量達到5%時，飲料酸甜適口，更突出了飲料的果香味，感官評分最高。繼續添加蔗糖，飲料口感過于甜膩。因此，白砂糖添加量為5%最合適。

圖3 白砂糖添加量對產品感官品質的影響圖

2.2.4 檸檬酸添加量

從圖4可以看出，感官評分隨著檸檬酸添加量增加呈先增大后降低的趨勢，且檸檬酸添加量為0.03%時，復合飲料的感官評分最高，此時飲料甜酸比最佳，酸甜爽口。當檸檬酸添加量過低時，飲料的酸味不明顯，果香味也不突出。繼續添加檸檬酸到過量時，飲料太酸，直接影響口感。因此，檸檬酸的最佳加入量為0.03%。

圖4 檸檬酸添加量對產品感官品質的影響圖

2.2.5 飲料配方正交試驗

采用極差法，對各因素均值及極差大小進行分析。由表5可知，影響感官評價因素大小順序為：A楊桃汁和雪蓮果汁體積比＞B混合汁添加量＞C白砂糖添加量＞D檸檬酸添加量，即最優組合是A2B2C1D3，楊桃汁與雪蓮果汁體積比為1∶5，混合汁添加量為30%，白砂糖添加量為4%，檸檬酸添加量為0.04%。采用此配方進行驗證性試驗，制備得的復合飲料感官評分為89分，表明其為最佳組合。

表5 復合飲料配方優化正交試驗結果表

2.3 復配增稠劑優化

選取CMC-Na、果膠和黃原膠3種膠體作復配增稠劑，通過L9(34)正交試驗，以離心沉淀率為評定指標，確定最優復配增稠劑配方。正交優化試驗結果與分析見表6。

以離心沉淀率作為飲料穩定效果的評定指標，沉淀率與飲料體系的穩定性成反比，飲料的離心沉淀率越小，飲料的穩定性越好。由表6分析可知，各因素對楊桃雪蓮果飲料穩定性影響的主次順序為：ECMC-Na＞F果膠＞G黃原膠，最優組合是E2F1G1， 即當復合穩定劑配方是CMC-Na 0.15%，果膠0.05%，黃原膠0.01%時，飲料沉淀率最低，穩定性最好。對此配方進行驗證性試驗和感官評價，得到飲料離心沉淀率為3.9%，感官評價分值為91。

2.4 飲料體系流變特性研究

挑選復配增稠劑優化試驗組中離心沉淀率較低的樣品1、4、5、6和最佳樣（即添加最佳增稠劑E2F1G1的樣品）進行流變性質檢測。由圖5（a）可知，5組復配增稠劑體系表觀黏度隨剪切速率的增加而降低，呈現剪切稀化現象，此類流體在受到咀嚼剪切作用時，黏度降低，在咽下的過程中不會產生黏膩感，且有滑爽的感覺。樣品的黏稠度隨著剪切速率增加而降低，可能是由于在高剪切速率下飲料分子內、分子間的相互作用力被破壞[25]。當剪切速率較小時，其結構破壞較小，流體表現出的黏度較大，而隨著剪切速率的增大，大分子結構被破壞的程度逐漸增大，導致黏度降低。在同等剪切力下，5組增稠劑體系的黏度與離心沉淀率成反比，黏稠度越大，離心沉淀率越低。由 圖5（b）可知，剪切應力隨剪切速率的增加而增大，但增幅逐漸減小，通過Power-Law方程對復合飲料流變特性曲線進行擬合，擬合參數及結果見表7。

由表7可知，方程的相關系數R2＞0.98，曲線與擬合方程的相關性較高。5組復配增稠劑體系的流動指數0＜n＜1，曲線上凸，25 ℃下均為非牛頓假塑性流體，但彼此之間又存在差異，n值偏離1越遠，表明體系的假塑性特征越明顯，剪切稀化程度越大。 5組復配增稠劑體系剪切稀化程度為：最佳樣品＞樣品4＞樣品6＞樣品5＞樣品1。在食品加工中，剪切稀化現象有利于流體食品的輸送，從而降低機器運作過程中機械能的損失，降低能耗。流體稠度K值越大，黏稠度就越大，5組復配增稠劑體系黏度值大小為： 最佳樣品＞樣品4＞樣品6＞樣品5＞樣品1。黏稠性較大的飲料體系，流動性和觸變面積較小，有助于提高體系的假塑性和剪切穩定性，形成相對穩定的結構。最佳復配增稠劑體系K值最大，n值最小，表明該飲料體系具有較大的稠度和抗剪切性，結構最為穩定，生產耗能也最低。

圖5 25 ℃楊桃雪蓮果飲料的剪切速率與黏度、剪切力的流變曲線圖

表7 飲料流體類型Power-Law方程擬合參數表

2.5 產品質量指標

感官指標：楊桃雪蓮果復合飲料呈淺黃色、色澤純正透亮，滋味協調柔和，酸甜適口，具有楊桃和雪蓮果獨特的風味，無土腥氣。汁液混濁度均勻一致，無沉淀分層現象，靜置后允許有少許沉淀，無肉眼可見的外來雜質。

理化指標：產品可溶性固形物含量9.30%，pH值4.15，總酚酸含量6.43 mg/100 mL。

微生物指標：細菌總數≤100 CFU·mL-1；大腸桿菌≤MPN/100 mL，無致病菌。

3 結論

通過試驗可知，雪蓮果最佳護色條件為亞硫酸鈉0.2%、檸檬酸0.3%、抗壞血酸0.2%；復合飲料的最佳配方為楊桃汁與雪蓮果汁體積比1∶5、混合汁添加量30%、白砂糖添加量4%、檸檬酸添加量0.04%。復配增稠劑的最佳組合為CMC-Na 0.15%、果膠0.05%、黃原膠0.01%，飲料具有假塑性流體特征，表現為剪切稀化現象。在本試驗中并未對增稠劑的作用機理進行更深入的研究，今后可深入研究不同增稠劑對楊桃雪蓮果飲料混合體系的影響，為增稠劑在果蔬飲料中的應用提供更深層次的理論依據。