不同高壓均質條件對甘薯徐紫薯8號飲料影響的初步研究

摘要： 為改善甘薯飲料的品質，采用高壓均質處理提高甘薯飲料的穩定性和感官品質.研究了均質壓力、均質時長和均質次數對徐紫薯8號飲料穩定性、多酚和多糖含量及感官品質的影響.結果表明，徐紫薯8號飲料最佳的均質條件為：壓力65 MPa，時長30 min，次數2次.經過高壓均質的甘薯飲料的穩定性以及多糖和多酚含量得以提高，飲料色澤透亮，流動性好，有甘薯獨特的香氣，口感細膩爽滑，得到了較高的感官評分.

關鍵詞： 高壓均質；甘薯飲料；穩定性；多酚；多糖；感官評價

中圖分類號： S531文獻標志碼： A doi： 10.3969/j.issn.2095-4298.2024.04..005

Preliminary study on the effects of different high pressure

homogenization conditions on Xuzishu 8 sweetpotato beverage

Zhang Wenting Sun Jian Bian Xiaofeng Ma Peiyong Zhu Hong Yue Ruixue Zhang Yi Ma Chen Deng Shaoying

（1.Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Xuhuai District of Jiangsu，Xuzhou 221131，Jiangsu，China;

2.Institute of Food Crops，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，Jiangsu，China）

Abstract： In order to improve the quality of sweetpotato beverage， high pressure homogenization was used to improve the stability and sensory quality of sweetpotato beverage. In this paper， the effects of homogenization pressure， homogenization duration and homogenization frequency" on stability， polyphenol and polysaccharide contents， and sensory quality of Xuzishu 8 beverage were studied. The results showed that the optimal homogenization conditions of Xuzishu 8 beverage were as follows： homogenization pressure was 65 MPa， homogenization duration was 30 min， and homogenization frequency was 2 times. After high pressure homogenization，" the stability， polysaccharide and polyphenol contents of" sweetpotato beverage were improved， and the high pressure homogenized sweetpotato beverage showed a bright and clear color， good fluidity， unique sweetpotato aroma， and a delicate and smooth taste， winning a high score in sensory evaluation.

Key words： high pressure homogenization; sweetpotato beverage; stability; polyphenol; polysaccharide; sensory evaluation

甘薯是世界上主要的糧食作物之一，主要種植于熱帶和亞熱帶地區，尤其是在亞洲、非洲和太平洋地區.中國是甘薯的主要生產國，種植面積約占世界總種植面積的80%［1］.甘薯含有碳水化合物、膳食纖維、胡蘿卜素、多酚、鉀、鋅、鈣、鐵、維生素以及優質蛋白質等多種營養物質，能夠充分滿足人類營養需求［2］.近年來，隨著育種技術的發展，許多富含多酚和抗氧化色素（β胡蘿卜素、葉黃素和花青素）的甘薯品種被推向市場［3-4］，這些品種可以用于生產食品添加劑、功能性食品和飲料［5］.其中，甘薯飲料作為一種新型的功能性保健飲料，因其原薯風味濃厚、色澤光亮、營養成分豐富受到人們喜愛.程微等［6］以紫甘薯為原料研發了清汁型紫甘薯飲料，考察了打漿料水比和酶解時間對甘薯飲料的影響.結果表明，紫甘薯與水的質量比為1∶5，使用α 淀粉酶、糖化酶、果膠酶和蛋白酶分別酶解60、90、60、60 min后，并按照一定比例復配穩定劑，制成的紫甘薯汁品質較好，顏色透亮，穩定性佳.鄭啟捷等［7］采用不同的鮮薯及甘薯干粉作為原料制作甘薯汁飲料，結果顯示，以甘薯干粉為原料制作而成的甘薯汁相對更加澄清透明，而使用鮮薯制成的飲料相對更加渾濁.然而，由于淀粉易老化，甘薯飲料在貯存過程中容易產生固體微粒的沉聚，出現沉淀現象，導致口感黏稠、流動性差，對飲料的感官品質有一定的影響［8］.上述兩種甘薯飲料的制作方法均沒有使用一定的加工技術解決飲料的沉淀問題.

高壓均質工藝（high pressure homogenization，HPH）是一種應用于食品工業的非熱技術.流體在高壓條件下被迫通過狹窄間隙，其速度顯著增加，導致壓力下降，從而產生空化和高剪切應力，使懸浮在液體中的顆粒以均勻尺寸分布，避免奶油化和聚結現象，進而使溶液形成均勻穩定的體系［9-10］.近幾年，HPH技術被廣泛應用于食品［11-12］和制藥［13-14］行業中.一般情況下，10～100 MPa的壓力即可用于處理流體基質的均化工藝.呂玉珍等［15］對山楂胡蘿卜復合飲料進行高壓均質處理，得出了最佳均質壓力為23～27 MPa.馬鵬利等［16］采用高壓均質處理提高果蔬汁的穩定性，結果表明，均質壓力為30 MPa時能夠達到較好的穩定性.此外，高壓均質處理不僅有利于提高飲料的穩定性，而且能提高其中的抗氧化成分含量.例如，在均質壓力為100 MPa時，草莓汁的總酚含量比未均質處理的總酚含量提高了11.54%［17］，相應地，飲料的抗氧化能力也得到提高.然而，盡管HPH對許多種類飲料的應用已經有了廣泛的研究，但是目前沒有關于利用HPH技術處理甘薯飲料的相關報道.

基于甘薯飲料的沉淀問題，本研究采用HPH技術對甘薯飲料進行加工處理，探究不同高壓均質條件對甘薯飲料物理穩定性和感官品質的影響，以及對甘薯飲料活性物質含量的影響，以期獲得綠色優質的甘薯飲品，為甘薯飲料的研發提供理論基礎.

1材料與方法

1.1試驗材料

選用加工飲料的甘薯品種為徐紫薯8號，產自徐州市農業科學院.α淀粉酶、糖化酶、異維C鈉、黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、白砂糖、檸檬酸等均為食品級.福林酚、碳酸鈉、氫氧化鈉、沒食子酸、硫酸等均為分析純.

1.2儀器設備

JA5103電子天平，寧波市華豐儀器廠；HWS-26數顯恒溫水浴鍋，上海百典儀器設備有限公司；JM-L65膠體磨，溫州強忠機械科技有限公司；L580離心機，上海盧湘儀離心機儀器有限公司；UV-2450 紫外分光光度計，日本島津公司；60-15S型高壓均質機，上海東華高壓均質機廠;DJ16E-D268型打漿機，九陽股份有限公司.

1.3甘薯飲料的制作工藝

參考后立瓊等［18］的制作方法，并略作改進.

1.4工藝流程及操作要點

1）甘薯清洗、削皮.選用新鮮良好，無霉變、無蟲蝕的優質甘薯，用流水進行清洗除去泥沙、削皮.

2）蒸熟.將清洗好的甘薯樣品放入蒸鍋中蒸熟.

3）打漿.在蒸熟的甘薯中加入熱水（甘薯與水的質量比為1∶1.5）打漿，直至料液細微均一為止.

4）酶解α淀粉酶.按照1～1.5 mg /kg的量加入α淀粉酶，在95 ℃條件下酶解2～3 h； 再在pH 4.5條件下，按照1.5～2.0 mg/kg的量加入糖化酶，并酶解3～5 h.

5）粗濾.用雙層脫脂棉過濾甘薯漿酶解液，收集下層濾液用于飲料調配.

6）調配.加入適量的白砂糖、異維C鈉、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉進行調配.

7）離心.調配后的樣品以4 000 r/min進行離心，除去甘薯飲料中大分子不溶物，收集上清液.

8）均質.將上清液在80 ℃條件下進入均質機，在適當的壓力下均質，使物料充分混合，并進一步乳化.

9）罐裝.將均質好的飲料液灌裝到已殺菌的飲料瓶中后，進行封口.

10）殺菌.將罐裝好的甘薯飲料進行巴氏殺菌.

11）檢驗.檢驗是否有漏氣、漏液的成品.

1.5甘薯飲料穩定系數和離心沉淀率的測定

采用穩定系數和離心沉淀率評價甘薯飲料的穩定性［19］.準確量取甘薯飲料30 mL離心15 min （轉速為5 000 r/min），隨后取上清液至比色皿，測定吸光光度（450 nm），用去離子水調零作為參照組.穩定系數（I）為離心后上清液（D_離心后）和離心前原液（D_離心前）飲料的吸光度比值，即I=D_離心后／D_離心前 .

離心沉淀率（SR）測定方法：準確稱量50 mL離心管的質量（m1），加入30 mL飲料樣品，稱量離心管和飲料的質量（m2），以4 500 r/min的轉速離心20 min，取上層清液，擦拭去除管口上的少量液體，稱量飲料沉淀物和離心管的質量（m3）.計算公式為

SR=m3-m1／m2-m1×%.

1.6甘薯飲料多酚、多糖含量的測定

多酚含量參照我們之前的方法［20］測定.多糖含量參考劉佳微等［21］的方法測定，并略作修改，即準確吸取0.20 mL待測溶液于比色管中，用蒸餾水補至1.0 mL，加入1.0 mL苯酚溶液（濃度為5%），混勻，隨后加入5.0 mL硫酸溶液，充分混勻，于室溫下反應30 min，在486 nm處測定吸光度.采用以葡萄糖為標準品制作的標準曲線計算多糖含量.

1.7甘薯飲料感官評定

甘薯飲料感官評定標準見表1.從色澤、氣味、口感、滋味、組織狀態5個方面對產品進行綜合評定.邀請有相關品評經驗的男士和女士各10名打分，每項均為20分，最終得分以20人的平均分計.

1.8數據處理

實驗數據為3次測量的平均值，采用Origin 2021軟件進行數據分析和制圖.

2結果與分析

2.1不同高壓均質條件對甘薯飲料穩定系數和離心沉淀率的影響不同字母表示同一變量不同條件下差異顯著，Plt;0.05，下同.

2.1.1不同高壓均質壓力 由圖1a知，隨著均質壓力的增加，甘薯飲料的穩定系數呈現升高趨勢，均質壓力為65 MPa時穩定系數最大，為0.99±0.015，但gt;65 MPa后穩定系數反而下降.因此，均質壓力為65 MPa時飲料的穩定性最佳.另外，離心沉降率隨著均質壓力的增大而下降，在65 MPa時達到最低值，為（1.27±0.056）%.因此，從穩定系數和離心沉淀率2種衡量方式均可得出最適合的均質壓力是65 MPa.

2.1.2不同高壓均質時長 由圖1b知，均質時長對飲料的穩定系數及離心沉淀率均有顯著性影響（Plt;0.05，下同）.隨著均質時長的增加，穩定系數先升高后下降，當均質時長為20 min時，飲料的穩定系數最高，為（0.94±0.005）.隨著均質時長的增加，離心沉淀率呈現下降趨勢，在30 min時數值最低，為（0.87±0.008）%；當均質時長繼續增加時，離心沉淀率略有上升.因此，最佳均質時長以20～30 min為宜.

2.1.3不同高壓均質次數 由圖1c知，飲料的穩定系數隨著均質次數的增加呈現先升高后下降的趨勢，在3次達到最高，為（0.922±0.010）.離心沉淀率在均質2次時，為（0.925±0.010）%，隨著次數的增加，略有上升.考慮成本因素，均質次數2次為佳.

2.2不同高壓均質條件對甘薯飲料多酚、多糖含量的影響

2.2.1不同高壓均質壓力 由圖2a知，均質壓力對多酚含量有顯著影響，隨著均質壓力的升高，多酚含量呈現先上升后下降再上升的趨勢，當均質壓力為65 MPa時，多酚質量濃度達到最大值，為（815.73±29.35） μg/mL；其次，均質壓力45 MPa時，為（789.23±31.59） μg/mL.多糖的含量也是隨著均質壓力的增加而增加，當均質壓力為45 MPa時，多糖質量濃度為（167.35±10.16） μg/mL，而當均質壓力gt;45 MPa時，對多糖含量的影響并不顯著.

2.2.2不同高壓均質時長 由圖2b知，均質時長對飲料多酚、多糖含量影響顯著，隨著均質時間的延長，二者均呈現先上升后下降再上升的趨勢，均質時長在10 min時，多酚及多糖的質量濃度均達到最大，分別為（760.67±36.14）、（165.63±2.82） μg/mL.

2.3不同高壓均質條件對甘薯飲料感官品質的影響

2.3.1不同高壓均質壓力 對不同均質壓力下甘薯飲料的色澤、氣味、口感、滋味和組織形態評價結果表明（圖3a），當均質壓力≤65 MPa時，飲料的色澤、氣味、口感和組織形態隨著壓力的增加均呈現上升的趨勢，因此，較高的壓力有助于飲料各項感官品質的提升.而當均質壓力為75 MPa時，飲料的口感、滋味及總分較65 MPa都顯著下降.故高壓均質壓力65 MPa為宜.

2.3.2不同高壓均質時長 由圖3b知，當均質時長≤30 min時，飲料的各項指標得分基本隨著均質時長的增加而增加，這說明適當延長均質作用時間可有效提高甘薯飲料的綜合感官品質；而當均質時長為40 min時，各項感官指標得分與30 min無顯著性差異，并且總分均為89分.故高壓均質時長30 min為宜.

2.3.3不同高壓均質次數 均質次數對甘薯飲料的感官評分有一定的影響，如圖3c所示，當均質次數lt;3時，隨著均質次數的增加，飲料的各項指標均顯著增加，表明飲料的顏色開始變得逐漸明亮純透，與此同時，飲料的口感更加細膩爽滑，流動性更好，在很大的程度上增強了食欲感.但均質3次的各項得分與2次均無顯著性差異.當繼續增加均質次數時，飲料的色澤、口感和組織形態均出現下降趨勢，表現在飲料的色澤偏暗沉、口感細膩程度下降，食欲感降低.綜合考慮生產成本，均質次數2次為宜.

3討論與結論

高壓均質處理可以使甘薯飲料體系的淀粉、粗纖維和添加劑等進一步微細化和均一化，能夠提升飲料的穩定性.適當增加均質壓力使得飲料的剪切力增加，懸浮顆粒變小，分散得更加均勻，穩定性因而得到提升.本研究中，均質壓力在65 MPa時飲料的穩定性最好，然而，繼續增加均質壓力，飲料的穩定性反而下降，其原因可能是由于過高的均質壓力使得飲料中蛋白質、果膠、纖維等物質顆粒布朗運動加快，大分子之間的碰撞更加劇烈，容易造成顆粒的聚合與沉淀，從而降低飲料的穩定性［16］，結合感官得分情況，綜合考慮均質壓力選擇65 MPa為宜.

適當的均質時長能夠增加甘薯飲料的穩定性和感官品質，而當均質時長超過30 min時，雖然多酚、多糖含量略有上升，但離心沉淀率反而上升，穩定性下降，并且色澤和組織形態品質下降.這可能是由于加壓時間過長，顆粒物細碎過于細化，影響穩定性和組織形態.同時細胞中呈色物質過多溶出，使甘薯飲料的色澤變得暗沉，影響食欲感，導致整體感官評分并未升高.因此，最佳均質時長為30 min.

通常，飲料的細化程度隨著均質次數的增加而提高，從而使得飲料的穩定性增加.而過多的均質次數會使飲料中微粒的剪切力和撞擊次數增加，過度劇烈的布朗運動加強了顆粒之間的作用，顆粒過多的聚集將會使飲料的穩定性出現下降的趨勢［22］.本文中最佳均質次數為2次，而在馬鵬利等［16］的研究報道中，珍珠油杏和胡蘿卜的混合果蔬汁在均質4次時穩定性達到最佳，這可能與甘薯飲料和混合物果蔬汁飲料中果膠、蛋白質、酚類物質及細胞壁碎片含量不同有關.

總而言之，本研究中最佳均質壓力為65 MPa，最佳均質時長為30 min，最佳均質次數為2次.在此條件下，經過高壓均質的甘薯飲料的穩定性不僅明顯升高，多糖和多酚含量提高，而且色澤呈現透亮的紫紅色，流動性好，無雜質，有甘薯獨特的香氣，口感細膩爽滑，使人食欲感增強，感官評分也較高.

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［責任編輯： 史成娣］