核桃、花生復(fù)合乳飲料開發(fā)及穩(wěn)定性研究

韓曉江 郭耀東 汪濤

摘要：以核桃、花生、脫脂奶粉為原料，研究開發(fā)復(fù)合飲料，對核桃汁、花生汁、牛奶、蔗糖添加量進(jìn)行單因素試驗，以感官評分為評價指標(biāo);在此基礎(chǔ)上，選擇3個水平進(jìn)行正交優(yōu)化及方差分析。結(jié)果表明，核桃汁添加量為15%，花生汁添加量為25%，牛奶添加量為30%，蔗糖添加量為6%，開發(fā)復(fù)合乳飲料口感最佳，風(fēng)味較好。在最佳工藝條件下，選擇海藻酸鈉、阿拉伯膠、CMC為穩(wěn)定劑考察復(fù)合飲料的穩(wěn)定性，通過單因素試驗、中心組合設(shè)計及響應(yīng)面優(yōu)化分析確定最佳復(fù)合穩(wěn)定劑，結(jié)果表明，海藻酸鈉添加量為0.024%、阿拉伯膠添加量為0.015%、CMC添加量為0.028%，沉淀率可降到0.415%。

關(guān)鍵詞：核桃汁;花生汁;牛奶;復(fù)合乳飲料;響應(yīng)面優(yōu)化;穩(wěn)定劑

中圖分類號：TS275.4? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）14-0141-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.14.028 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Absrtact： Using walnut， peanut and skim milk powder as raw materials to research and develop compound beverages， we firstly used the sensory score as the evaluation index by single factor test on the amount of walnut juice added， peanut milk addition， milk addition and sucrose addition. On this basis， three levels of orthogonal optimization and variance analysis were selected. The results showed that the addition of walnut juice was 15%， the amount of peanut milk added was 25%， the amount of milk added was 30%， and the amount of sucrose was 6%. The beverage tastes best and the flavor was good. Under the optimal conditions， sodium alginate， gum arabic and CMC were selected as stabilizers to investigate the stability of the composite beverage. The single factor test and response surface optimization showed that the amount of sodium alginate was 0.024% and the amount of gum arabic was 0.015%， CMC was 0.028%， the precipitation rate reduced to 0.415%.

Key words： walnut juice; peanut milk;milk; compound milk beverage; response surface optimization; stabilizer

作為“四大干果”之一的核桃，其營養(yǎng)豐富，富含脂肪、蛋白質(zhì)以及鉀、鈣、鐵、錳等微量元素，其包含人體多種必需氨基酸，不飽和脂肪酸含量也可達(dá)90%，具有降血脂，降低患癌癥、糖尿病、老年癡呆的患病幾率。花生又名“長生果”，富含蛋白質(zhì)、脂肪及維生素，具有增強(qiáng)腦細(xì)胞發(fā)育、增強(qiáng)記憶的功能，對降低膽固醇、預(yù)防腫瘤有一定的功效。脫脂奶粉是將鮮牛奶脫去脂肪再干燥而成，包含除脂肪外牛奶的營養(yǎng)價值，脫脂奶粉尤其對于老年人，大眾女性，消化不良的嬰兒，高脂癥、肥胖癥等患者有一定益處。單一的堅果攝入過多也會造成營養(yǎng)不均衡，使核桃、花生、牛奶等營養(yǎng)價值均衡攝入，開發(fā)復(fù)合乳飲料的研究較少[1]。

現(xiàn)代人生活對堅果的攝入越來越多，單一的堅果食品已滿足不了市場需求，方便快捷、營養(yǎng)豐富的乳飲料更能適合大眾要求。復(fù)合乳飲料集中了核桃、花生、牛奶的精華，營養(yǎng)價值相互補充協(xié)調(diào)，含有的蛋白質(zhì)、必需脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素及多種微量元素均為人體易吸收且是不可缺少的養(yǎng)分。本研究主要以核桃汁、花生汁、牛奶為原料，通過單因素試驗，正交優(yōu)化及方差分析，研究開發(fā)復(fù)合乳飲料。在最佳條件下，研究穩(wěn)定劑海藻酸鈉、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉（簡稱CMC）對復(fù)合飲料的穩(wěn)定效果，通過響應(yīng)面優(yōu)化及方差分析優(yōu)化出最佳復(fù)合穩(wěn)定劑，以期為開發(fā)復(fù)合乳飲料提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗材料與試劑 核桃、花生、脫脂奶粉、蔗糖，購于楊凌市陽光盛世超市;食品級阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉，購于鄭州東達(dá)化工產(chǎn)品有限公司; 氫氧化鈉，購于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 試驗儀器 HR2864榨汁機(jī)（飛利浦公司）;HC-3018R離心機(jī)（安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）;電子天平（上海市精密科學(xué)儀器有限公司）;HH-S恒溫水浴鍋（江蘇金壇市億通電子有限公司）;GJB300-100高壓均質(zhì)機(jī)（常州均質(zhì)機(jī)械有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 ①核桃選擇→剝殼→浸泡→去皮→磨漿榨汁→過濾→核桃汁;②花生→挑選、清洗→烘烤→去皮→磨漿榨汁→花生汁;③脫脂奶粉沖調(diào)、蔗糖、穩(wěn)定劑。以上3種混合物調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→冷卻→成品。

1.2.2 操作要點

1）核桃汁的制備。選取成熟的核桃，剝殼，去除雜質(zhì)及發(fā)黑的核桃仁，收集飽滿的核仁放入含1%NaOH熱水溶液中，浸泡5 min，去除核仁皮，并用大量清水清洗3遍，以料液比1∶4（m∶V）磨漿，先以豆?jié){機(jī)粗磨，再以膠體磨細(xì)磨，過100目篩過濾待用[2]。

2）花生汁的制備。選取新鮮，無霉變、無蟲蛀的花生，在120 ℃烘烤25 min，去紅皮，先以豆?jié){機(jī)粗磨，再以膠體磨細(xì)磨，得到花生汁待用[3]。

3）調(diào)配。將得到的核桃汁、花生汁、脫脂牛奶按一定比例混合均勻，加入一定含量的白砂糖，以海藻酸鈉為穩(wěn)定劑，調(diào)配至100 mL。

4）均質(zhì)及殺菌。采用高壓均質(zhì)機(jī)，均值壓力為25 MPa，均質(zhì)溫度55 ℃，使懸浮固體小顆粒和脂肪球進(jìn)一步受壓破碎;將調(diào)配好的飲料灌裝進(jìn)行商業(yè)殺菌，冷卻后即為成品[4，5]。

1.3 單因素試驗

在花生汁添加量15%、蔗糖添加量6%、牛奶液添加量30%的條件下，分別以核桃汁5%、10%、15%、20%、25%、30%的添加量進(jìn)行單因素試驗;在核桃汁添加量15%、蔗糖添加量6%、牛奶液添加量30%的條件下，分別以花生汁5%、10%、15%、20%、25%、30%的添加量進(jìn)行單因素試驗;在核桃汁添加量15%、花生汁添加量15%、蔗糖添加量6%的條件下，分別以牛奶液10%、20%、30%、40%、50%、60%的添加量進(jìn)行單因素試驗;在核桃汁添加量15%、花生汁添加量15%、牛奶液添加量30%的條件下，分別以蔗糖2%、4%、6%、8%、10%、12%的添加量進(jìn)行單因素試驗。通過以上單因素試驗分別考察核桃汁、花生汁、牛奶液、蔗糖添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響。

1.4 核桃花生復(fù)合飲料正交優(yōu)化及感官評定

選取正交試驗，以核桃汁、花生汁、牛奶液、蔗糖4個因素，每個因素3個水平設(shè)計正交試驗。對研究開發(fā)的復(fù)合飲料由15位經(jīng)過培訓(xùn)后的老師和學(xué)生按照表1對其進(jìn)行感官評定[6，7]。

1.5 穩(wěn)定劑單因素試驗

在復(fù)合飲料添加量最佳工藝條件下，分別以CMC、海藻酸鈉、阿拉伯膠3種穩(wěn)定劑0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%添加量考察復(fù)合飲料的穩(wěn)定效果。添加過穩(wěn)定劑的復(fù)合飲料4 ℃靜置12 h，4 000 r/min下離心15 min后棄去所有溶液，烘干，準(zhǔn)確稱取沉淀物質(zhì)量，利用以下公式計算沉淀率[8，9]。

沉淀率=沉淀質(zhì)量/離心飲料質(zhì)量×100% （1）

1.6 復(fù)合穩(wěn)定劑優(yōu)化復(fù)合飲料穩(wěn)定效果

以單因素試驗結(jié)果為根據(jù)，選擇穩(wěn)定劑最適添加量的10%、20%、30%為低、中、高3個水平，以沉淀率評定為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面法優(yōu)化最佳配比，響應(yīng)面試驗因素和水平如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同材料添加量對復(fù)合飲料影響的單因素試驗

由圖1A可以看出，隨著核桃汁添加量的增加，感官評分先升高后降低，在核桃汁添加量為15%時，感官評分達(dá)到最大值，核桃汁添加主要影響產(chǎn)品的色澤以及口感，添加量較少，色澤評分較低，添加量為20%及以上時，色澤會加深，同時會掩蓋其他香味。由圖1B可以看出，花生汁添加量為20%時感官評分最高，當(dāng)添加量高于20%及以上時評分下降，可能花生香味太濃，致使牛奶風(fēng)味下降。由圖1C可以得出，牛奶添加量為30%時感官得分最高，牛奶香味最佳，添加量低于30%時，乳香味降低，添加量過大會掩蓋花生汁的風(fēng)味。由圖1D可以看出，蔗糖添加量為6%時，復(fù)合飲料甜味適中，口感最佳。

2.2 正交試驗結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，對4個因素3個水平設(shè)計正交試驗，正交試驗設(shè)計及感官評分見表3，同時對其進(jìn)行方差分析和均值響應(yīng)分析。由表3可以看出，試驗因素對感官評分影響的主次順序依次是B>C>A>D，花生汁的影響最大，影響最小的是蔗糖，理論上最優(yōu)組合為B3C2A2D2。所以確定復(fù)合飲料中核桃汁添加量為15%，花生汁添加量為25%，牛奶添加量為30%，蔗糖添加量為6%。由復(fù)合飲料正交試驗方差分析結(jié)果（表4）可知，因素A、B、C對復(fù)合飲料感官評分的影響均呈顯著性，D對復(fù)合飲料感官評分不顯著。

2.3 穩(wěn)定劑因素試驗結(jié)果

由圖2可以看出，3種穩(wěn)定劑對復(fù)合飲料的穩(wěn)定效果呈相同的趨勢，總體隨著穩(wěn)定劑添加量的增加，沉淀率呈下降的趨勢。海藻酸鈉添加量為0.05%～0.15%時，沉淀率下降速率較快，添加量大于0.20%時，下降緩慢，沉淀率變化不大。阿拉伯膠添加量為0.05%～0.10%時，沉淀率下降明顯，隨后沉淀率基本趨于穩(wěn)定，可能是阿拉伯膠添加量升高后，對乳飲料中的穩(wěn)定體系造成了破壞。CMC添加量為0.05%～0.15%時，沉淀率下降較快，對乳飲料穩(wěn)定體系起到較好的穩(wěn)定效果，但隨著添加量的增加，沉淀率趨于平緩。綜合考慮，選擇單一穩(wěn)定劑時，海藻酸鈉最適添加量為0.20%，阿拉伯膠最適添加量為0.10%，CMC最適添加量為0.15%。

2.4 復(fù)合穩(wěn)定劑響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)響應(yīng)面試驗設(shè)計原理，以海藻酸鈉添加量（X1）、阿拉伯膠添加量（X2）、CMC添加量（X3）進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面分析，并以感官評分為響應(yīng)值，結(jié)果見表5。利用Design-Expert 8.0.6軟件對數(shù)據(jù)回歸擬合，并進(jìn)行方差分析。對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到二次回歸方程：Y=0.44-0.50X1-0.069X2-0.061X3+0.03X1X2-0.023X1X3+0.042X2X3+0.043X12+0.062X22+0.072X32。

由表6可知，回歸模型P<0.000 1，模型極顯著，說明復(fù)合飲料的沉淀率和3個因素之間回歸模型顯著，模型R2=0.990 9，說明回歸方程擬合度好;模型矯正系數(shù)R2Adj=0.979 3，說明該模型較好地反映各因素之間的關(guān)系。模型一次項X1、X2、X3，交互項X1X2、X2X3，二次項X12、X22、X32的P均小于0.01，達(dá)到極顯著水平，交互項X1X3的P小于0.05，達(dá)到顯著水平。由模型F可以看出，3個因素對復(fù)合飲料穩(wěn)定性影響的大小順序為阿拉伯膠添加量（X2）>CMC添加量（X3）>海藻酸鈉添加量（X1）。