芡實醋飲料的研制及其抗氧化性研究

戴緣緣,肖陸飛,謝小花,陳 靜,張 易

(滁州職業技術學院食品與環境工程學院,安徽滁州 239000)

0 引言

芡實屬于補益類藥食同源的物品,能提高免疫力、消除自由基、調整腸道功能,對緩解脾胃虛寒、消化不良等有一定的功效[1-2].滁菊是中醫界普遍認為的四大名菊之首,具有抗氧化、抗炎、抗菌、降血糖等功效[3-4].芡實經常出現在中藥劑中,而滁菊常做茶用,兩者在日常飲食中均較為少見.因此,以芡實和滁菊為主要原料開發功能性食品,不僅有利于提高芡實和滁菊的附加值,更有利于發揮兩者的保健作用.醋常見于每日飲食,是一種調味品,具有增加食欲、促進消化的功效.隨著全民食療養生意識的提升,保健型食醋開始走進日常生活.目前國內主要的保健醋是果醋,但歐美、日本等已經研制出多種蔬菜醋、谷物醋等,因此我國保健醋市場的花色品種亟需拓展.利用芡實富含淀粉的特點釀醋,并利用芡實和滁菊的保健功效調配醋飲料,是很好的開發醋飲的方向.

本研究以前期試驗發酵所得的芡實醋為原料,添加滁菊提取液、赤蘚糖醇及白砂糖進行調配,充分利用滁州地產資源進行深加工,打造一款食療保健醋飲料,并對其體外抗氧化性能進行探究,旨在發揚地產資源優勢,豐富保健醋飲品種,也為功能性醋飲的開發提供新的思路.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芡實醋,滁州職業技術學院自制;滁菊,安徽菊泰滁菊草本科技有限公司;白砂糖,江西巧嫂食品有限公司;赤蘚糖醇(食品級),南京甘汁園糖業有限公司;殼聚糖(食品級),河南萬邦實業有限公司;DPPH、ABTS、抗壞血酸、水楊酸、Tris-HCl、鄰苯三酚,安徽酷爾生物工程有限公司;鐵氰化鉀,天津市北辰方正試劑廠;過硫酸鉀,廈門海標科技有限公司;無水乙醇、FeSO4、H2O2等,國藥集團化學試劑有限公司;試劑均為國產分析純.

ZG-TP203型天平,武漢珠恒電子有限公司;HH-2型水浴鍋,常州越新儀器制作有限公司;PHS-3E型酸度計、WZS-32型手持糖度儀,上海儀電科學儀器股份有限公司;TGL-16型高速離心機,金壇區西城新瑞儀器廠;754N型紫外可見分光光度計,上海儀電分析儀器有限公司;303-4型恒溫培養箱,紹興市尚城儀器制造有限責任公司.

1.2 試驗方法

1.2.1 芡實醋飲料研制流程及要點 ①芡實醋制備.通過前期發酵試驗,自制芡實醋,殺菌、粗濾后備用.②滁菊提取液制備.滁菊按照1∶50的質量比加95 ℃熱水恒溫提取30 min,過濾后備用.③調配、澄清.將芡實醋和滁菊提取液以一定比例混合,同時利用赤蘚糖醇和白砂糖調制出一款酸味柔和、甜度適宜的醋飲.添加適量的殼聚糖進行澄清,獲得清澈透亮的芡實醋飲料.④殺菌.將飲料裝瓶密封后,75 ℃水浴40 min,冷涼后制得芡實醋飲料成品.

1.2.2 芡實醋飲料配方的確定

(1)單因素試驗.以模糊綜合評價法所獲得的評分為指標,考察芡實醋添加量(2%、6%、10%、14%、18%),滁菊提取液添加量(10%、20%、30%、40%、50%),復合甜味劑添加量(2、4、6、8、10 g/100 mL)以及甜味劑比例(赤蘚糖醇與白砂糖3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)的改變對芡實醋飲料品質所產生的影響.

(2)正交試驗.依據單因素試驗結果,選擇芡實醋添加量、滁菊提取液添加量、復合甜味劑添加量及甜味劑比例4個因素(見表1)按照L16(45)正交表進行相應試驗,分析確定芡實醋飲料最優配方.

1.2.3 芡實醋飲料澄清方案的確定

(1)單因素試驗.以透光率作為評價指標,考察殼聚糖添加量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%),處理溫度(25、30、35、40、45℃),處理時間(30、50、70、90、110 min)的改變對芡實醋飲料澄清效果所產生的影響.

(2)正交試驗.依據單因素試驗結果,選擇殼聚糖添加量、處理溫度與處理時間3個因素(見表2)按照L9(34)正交表進行相應試驗,分析確定芡實醋飲料最優澄清參數.

1.2.4 芡實醋飲料抗氧化性 芡實醋飲料總抗氧化能力和DPPH自由基清除率的測定及計算參考文獻[5],羥基自由基清除率的測定及計算參考文獻[6],超氧陰離子自由基清除率的測定和計算參考文獻[7],還原力測定和計算參考文獻[8].

1.2.5 芡實醋飲料品質評定方法

(1)感官評價方法.參考模糊綜合評價法在各類食品加工配方研究中應用的資料[9-10],結合芡實醋飲料的自身特色,由色澤U1、滋味U2、香氣U3和體態U4組成因素集U[11-12],由優V1、良V2、中V3、差V4組成評語集V,具體見表3,由色澤權重0.15、滋味權重0.35、香氣權重0.2、體態權重0.3,權重集X={0.15,0.35,0.2,0.3}.10位經培訓的食品專業人員對芡實醋飲料的感官評價結果構成模糊矩陣R[13],感官評價結果向量Y是X與R的合成.將感官評價標準里優、良、中、差等次依次賦分90、80、70、60,可獲得感官評價最終評分結果.

(2)理化檢測方法.酸度參考GB 12456—2021進行測定,pH值利用酸度計直接測定,可溶性固形物含量利用手持糖度計進行直接測定,蛋白質含量參考GB/T 5009.5—2010進行測定.

(3)微生物檢測方法.菌體總數、大腸菌群、致病菌等測定均參照相應國標進行.

(4)透光率測定方法.將加入殼聚糖澄清后的芡實醋飲料在6 000 r/min轉速下離心處理10 min,棄去沉淀,在620 nm處測定透光率.

1.2.6 數據處理方法 利用Excel進行試驗數據處理并繪制相應圖表.

2 結果與分析

2.1 芡實醋飲料配方試驗

2.1.1 單因素試驗分析

(1)芡實醋添加量.以芡實醋添加量2%為例,說明模糊綜合評價感官評分計算方法,其余評分按同樣方法計算.10位品評人員對飲料感官評價的結果構成模糊矩陣R1,則模糊綜合評價結果向量Y1為:

感官評分=0.03×90+0.24×80+0.135×70+0.595×60=67.05

由圖1中感官評分分析得出,當芡實醋添加量太少時,醋飲料味道寡淡,甜味過重,沒有醋飲料的特征風味,口感不佳.但芡實醋添加量太多時,芡實醋的刺激味就顯得尤為突出,甜酸比例同樣不適宜,口感滋味都較沖,飲料品質下降.因此,芡實醋添加量選擇10%為宜.

圖1 芡實醋添加量對飲料品質的影響Fig.1 Effect of the amount of Euryale ferox vinegar on the quality of beverage圖2 滁菊提取液添加量對飲料品質的影響Fig.2 Effect of the amount of Chuzhou chrysanthemum extract on the quality of beverage

(2)滁菊提取液添加量.由圖2中感官評分分析得出,當滁菊提取液添加量過少時,滁菊的清香味較為淡薄而芡實醋的味道相對突出,飲料整體的香味不夠協調,飲料品質不高.而當滁菊提取液添加量過多時,醋味就會在一定程度上被掩蓋,沒有醋飲料典型的風味和口感.因此,滁菊提取液添加量選擇30%為宜.

(3)復合甜味劑添加量.由圖3中感官評分分析得出,當復合甜味劑添加量太少時,醋飲料的酸味過分突出,使得飲料的味道比較刺激,沒有爽口感.復合甜味劑加的越多,醋飲料整體口感越好,但是當代人能量和營養過剩的問題凸顯,從健康和養生的角度,選擇復合甜味劑添加量8 g/100 mL為宜.

圖3 復合甜味劑添加量對飲料品質的影響Fig.3 Effect of the amount of compound sweetener on the quality of beverage圖4 甜味劑比例對飲料品質的影響Fig.4 Effect of the ratio of sweeteners on the quality of beverage

(4)甜味劑比例.由圖4中感官評分分析得出,當復合甜味劑中赤蘚糖醇的比例較高時,飲料的甜味較淡、酸味為主,滋味不夠柔和協調,主要是因為赤蘚糖醇甜度較低的原因;當復合甜味劑中白砂糖比例越高時,飲料口感越好,主要是因為蔗糖純正的甜味賦予飲料良好的滋味,但考慮蔗糖能量較高,兼顧口感和控制能量攝入兩個方面,選擇甜味劑比例1∶1為宜.

2.1.2 正交試驗分析 結合表4和表5中的極差、方差分析可以看出,芡實醋飲料配方的4個因素對飲料感官評分影響的主次順序依次為:芡實醋添加量(A)、甜味劑比例(D)、復合甜味劑添加量(C)、滁菊提取液添加量(B).其中,芡實醋添加量和甜味劑比例對飲料品質的影響顯著.評價芡實醋飲料品質好壞主要是依據感官評分的高低,評分越高品質越好,根據Kj值確定最佳組合為A3B2C4D3.直接分析最優組合也是A3B2C4D3.因此,芡實醋飲料的最佳配方是芡實醋添加量10%、滁菊提取液添加量30%、復合甜味劑添加量9 g/100 mL和甜味劑比例(赤蘚糖醇與白砂糖)2∶3.

2.2 芡實醋飲料澄清試驗

2.2.1 單因素試驗分析

(1)殼聚糖添加量.由圖5可以看出,殼聚糖添加量低于0.5%時,飲料的透光率隨澄清劑的增加而提高,殼聚糖添加量高于0.5%時,飲料的澄清度反而不斷下降.結果表明澄清劑過少時無法達到很好的澄清效果,但殼聚糖添加并非越多越好,過多的殼聚糖會相互結合,也會與飲料體系中的其他大分子營養成分結合,不僅起不到澄清作用還會降低飲料澄清度.因此,殼聚糖添加量選擇0.5%為宜.

(2)處理溫度.由圖6可以看出,澄清劑發揮作用有其適當的溫度范圍,溫度低于35 ℃時,殼聚糖澄清效果隨溫度的升高而變好,但溫度高于35 ℃時,可能是由于殼聚糖的分解而使澄清效果變差,使得飲料的透光率逐漸降低.因此,處理溫度選擇35 ℃為宜.

(3)處理時間.由圖7可以看出,殼聚糖需要一定的時間才能充分發揮其澄清作用,當處理時間由30 min延長到50 min時,透光率顯著提高,處理時間繼續延長時,透光率緩慢提高,當處理時間超過70 min后,澄清效果逐漸變差,可能是因為殼聚糖在過長的處理時間內相互聚集,降低了整個飲料體系的澄清度.因此,處理時間選擇50 min為宜.

圖7 處理時間對飲料澄清度的影響Fig.7 Effect of treatment time on the clarification degree of beverage

2.2.2 正交試驗分析 結合表6和表7中的極差、方差分析可以看出,3個因素對芡實醋飲料澄清效果影響的主次順序依次為:殼聚糖添加量(A)、處理溫度(B)、處理時間(C).其中,殼聚糖添加量對飲料澄清度影響顯著.根據Kj值確定最佳組合為A2B2C2,直接分析最優組合是A2B2C3,將兩個方案進行驗證試驗.經驗證發現A2B2C3組合(醋飲料的透光率為93.5%±0.1%)優于A2B2C2組合(醋飲料的透光率為92.8%±0.5%),這可能是因為在一定范圍內延長澄清時間有利于大分子物質絮凝沉淀從而有利于澄清效果,因此,芡實醋飲料澄清方案具體為殼聚糖添加量0.5%、處理溫度35 ℃、處理時間60 min.

2.3 芡實醋飲料質量指標

2.3.1 感官指標 芡實醋飲料色澤淡黃、有光澤,酸甜適中、爽口、無異味,醋香與菊花香協調、無刺激味,體態澄清、無沉淀、懸浮物.

2.3.2 理化指標 對芡實醋飲料進行理化檢測,結果顯示總酸含量為0.420 g/100 mL,pH值為3.98,可溶性固形物含量為10.4%.

2.3.3 微生物指標 對芡實醋飲料進行微生物檢測,結果顯示細菌總數為8 CFU/mL,大腸桿菌為2 MPN/100 mL,酵母菌為6 CFU/mL,霉菌為6 CFU/mL,致病菌(沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌)均未檢出.

2.4 芡實醋飲料抗氧化性分析

對表8中數據進行對照后發現,芡實醋飲料具有良好的體外抗氧化性能.與文獻報道的蘋果玫瑰醋復合飲料[14]的抗氧化性能相比,兩者的DPPH自由基清除能力和羥自由基清除能力相當,但芡實醋飲料的超氧陰離子自由基清除能力明顯優于蘋果玫瑰醋復合飲料,這可能是因為芡實和滁菊中含有的黃酮、多酚、多糖等活性物質具有一定的抗氧化效果,且活性成分含量不同抗氧化性有所差異.芡實醋飲料可作為功能性飲料進行深入研發,從而充分開發地方資源,提升地產資源價值.

表8 芡實醋飲料抗氧化試驗結果Tab.8 The antioxidant test results of Euryale ferox vinegar beverage

3 結論

芡實醋飲料的最佳配方是芡實醋添加量10%、滁菊提取液添加量30%、復合甜味劑添加量9 g/100 mL和甜味劑比例(赤蘚糖醇與白砂糖)2∶3.芡實醋飲料澄清方案具體為殼聚糖添加量0.5%、處理溫度35 ℃、處理時間60 min.經調配和澄清的芡實醋飲料色澤金黃、酸甜可口、體態透亮,具備較好的抗氧化性能,但芡實醋飲料與其他功能性醋飲料相比抗氧化性能差異原因以及其體內抗氧化效果都有待進一步研究,以便更好的開發和推廣地方保健醋飲新產品,服務地方經濟、推動醋飲發展.