正交實驗法優(yōu)化桑葚飲料生產(chǎn)工藝

項智鋒，周桃英，舒淑芬

正交實驗法優(yōu)化桑葚飲料生產(chǎn)工藝

項智鋒1，周桃英1，舒淑芬2

（1.黃岡職業(yè)技術(shù)學院，湖北 黃岡 438002；2.黃岡市公共檢驗檢測中心，湖北 黃岡 438000）

本實驗研究運用纖維素酶水解桑葚原料漿液，通過酶解pH值、底物濃度、酶水解時間及纖維素酶添加量等因素，得到最優(yōu)條件下生產(chǎn)桑葚飲料的配方，大大提高了纖維素酶酶解的作用效率。實驗結(jié)果表明：當纖維素酶（纖維素酶活為10000U/g）添加量為100U/g、底物濃度2.5%、溶液pH值 5.0左右、溫度控制在50℃、反應時間達1.5h條件下，此時桑葚汁浸提得率達最大值，為9.2%；實驗研究還得到了該飲料的最適配方：當制得的桑葚汁物質(zhì)濃度為70%(其中固體桑葚含量為0.34%)，加入0.1mol/L檸檬酸4%，蔗糖6%，羧甲基纖維素鈉0.4%，冰糖雪梨香精0.02%，再進行熱灌裝和巴氏殺菌等一系列處理與調(diào)配可制得口感豐富、營養(yǎng)美味、酸甜可口的桑葚飲料。

正交實驗；桑葚飲料；酶水解；口感品質(zhì)

未來食品行業(yè)發(fā)展的方向，是以原料本身的營養(yǎng)價值和食療功效來開發(fā)保健食品,這一點將會長期延續(xù)并保持下去[1]。桑葚飲料因為其提味、保健、安全性因素成為新型食品開發(fā)品種[2]。本實驗研究旨在發(fā)掘桑葚飲料酶解配方，研制出最合適條件下的桑葚飲料生產(chǎn)工藝，為規(guī)?；a(chǎn)實踐提高理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料、試劑與儀器

原料：優(yōu)質(zhì)干桑葚。

試劑：纖維素酶(酶活:10000U/g)、冰糖雪梨香精（黃岡中糧食品科技公司）、蔗糖、羧甲基纖維素鈉、檸檬酸鈉、檸檬酸、山梨酸鉀等（食品級）、濃硫酸、氫氧化鈉、蒽酮、葡萄糖、無水乙醇等。

儀器：恒溫水浴鍋、燒杯、試管、破碎機、滴管、篩子、濾紙、PH計、玻璃瓶、濾布。

1.2 方法

1.2.1桑葚飲料生產(chǎn)工藝流程

優(yōu)質(zhì)干桑葚→挑選(除雜)→粉碎機粉碎→纖維素酶酶水解→濾布過濾→配方調(diào)整→灌裝→巴氏殺菌→低溫冷卻→成品[3]40。

挑選:選擇無病蟲害的優(yōu)質(zhì)干桑葚，去除有損壞的部分,洗去雜質(zhì)晾干常溫備用[4]3。

粉碎:粉碎程度要達到用手摸不出較大顆粒，然后全部過100目篩子,全部篩出后備用。

水解:取桑葚粉一定量置于燒杯中，在桑葚粉中加入適量清水,用PH計調(diào)節(jié)pH值,加入活化了的纖維素酶,于50℃水浴鍋中反應一定時間,觀察燒杯中桑葚粉的變化，此過程為纖維素酶水解。

過濾:將上述被水解好的桑葚汁260～280目過濾取上清,其余固形物則棄之，將上清液置于燒杯冷卻，冰箱備用。

調(diào)配:將桑葚汁添入適量檸檬酸、冰糖雪梨香精、蔗糖和羧甲基纖維素鈉混合調(diào)配，注意控制添加量，用天平和量筒稱取和量取。

熱灌裝:將得到的桑葚飲料加熱到60℃以上,快速罐裝至已滅菌的玻璃瓶中,封好瓶口，此過程速度要快，避免桑葚汁被污染。

殺菌:采用巴氏殺菌法，在68℃下對所得飲料殺菌，然后等飲料自然冷卻,封瓶后即可得到桑葚飲料成品。

1.2.2 桑葚水解得率的測定

得率：A=m*a/M*100%[5]16

式中：A為得率(%)；m為過濾后桑葚汁的重量（g）、桑葚汁固形物含量（g）、桑葚粉含量（g）。

1.2.3 直接感官評定標準調(diào)查與評分

在實驗室中選定20名消費者(男女各一半)對產(chǎn)品的滋味，組織狀態(tài)，香味和色澤分別進行打分（滿分100），感官的判定標準可見表1。

表1 桑葚飲料感官評定表

1.2.4 纖維素酶水解桑葚最佳配方實驗方法

(1)建立因素水平表

用酶反應pH、纖維素酶添加量、酶解時間以及底物濃度為本實驗因素，采用L9（34）表正交試驗設(shè)計方案最優(yōu)化處理。其因子水平表見表2。

表2 桑葚飲料最佳配方正交試驗因子水平表

(2)制取桑葚汁最佳工藝的優(yōu)化

用正交設(shè)計試驗方案，正交表為L9（34），研究纖維素酶水解桑葚粉時，溶液不同PH值、酶添加量、底物濃度以及酶解時間下的最優(yōu)條件，所得實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)可見表3。

1.2.5桑葚飲料最佳配方試驗

(1)建立桑葚飲料最佳配方因素水平表

用桑葚汁添加量，蔗糖添加量，檸檬酸添加量以及冰糖雪梨香精添加量為本實驗因素，運用正交試驗設(shè)計方案，正交表為L9(34),研究不同水平下，桑葚飲料中配料在不同配置比例的最佳方案如見表4。

(2)桑葚飲料最佳配方正交試驗設(shè)計表

用正交試驗設(shè)計方案，正交表為L9(34)（表3），研究不同因素水平下，桑葚飲料中配料在不同配置比例的最佳方案。

表3 纖維素酶水解桑葚所得桑葚飲料正交實驗表

表4 桑葚飲料最佳配方試驗因子水平表

1.2.6 羧甲基纖維素鈉對本桑葚調(diào)味飲料口感品質(zhì)的影響

(1)穩(wěn)定劑羧甲基纖維素鈉對本桑葚飲料口感質(zhì)量品質(zhì)的研究方法

為了保證桑葚飲料產(chǎn)品的質(zhì)地較均勻、穩(wěn)定性良好,在不同濃度穩(wěn)定劑（羧甲基纖維素鈉）添加量條件下(添加量分別為0.1%～0.7%，7個梯度)，研究其對對最終產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)的影響。

(2)穩(wěn)定劑對該桑葚飲料口感質(zhì)量品質(zhì)影響感觀評定圖

用穩(wěn)定劑添加量為橫坐標，口感質(zhì)量品質(zhì)感官評定分為縱坐標，繪制感官評定圖，見圖1。

1.2.7 產(chǎn)品指標檢驗

感官指標

表面色澤：淡紫色均勻一致。

香味：桑葚飲料獨特清香味,具有冰糖雪梨香精香味，無異味。

組織形態(tài)：清澈透明無分層無凌塊沉淀。

雜質(zhì)：無。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 纖維素酶制取桑葚汁最佳工藝優(yōu)化結(jié)果與討論

通過表3可以知道,這些因素對桑葚飲料質(zhì)量品質(zhì)的影響程度順序為A>D>C>B，綜合這些因素的K值可以得到最優(yōu)方案為A3D2C3B1，也就是說，纖維素酶水解桑葚的最佳工藝條件是：當pH(5.0)、纖維素酶(1%)、酶解時間(1.5h)、底物濃度(2.5%)組合時可獲得最佳桑葚汁液。

本實驗研究運用纖維素酶水解桑葚，最大限度地保留了桑葚中的營養(yǎng)成分，為實際生產(chǎn)提供了實驗依據(jù)。因為桑葚中含有大量糖類、膠質(zhì)和纖維素類物質(zhì)，打漿后會有漿液稠濃現(xiàn)象導致不好過濾，如果此時直接加添加劑進行調(diào)配容易產(chǎn)生混濁或分層問題，制成的飲料穩(wěn)定性差，極為影響口感。

2.2 桑葚飲料最佳配方實驗結(jié)果與討論

表5 桑葚飲料的配方因素正交試驗設(shè)計表

通過表5可知，桑葚汁的添加量太高或太低都對本飲料口味有較大的影響。當桑葚汁添加量達到80.6%時，該飲料感觀評定分數(shù)最高達到了87.0分。而當香精添加量為0.04%時的感觀評定分最高，高達83.6分。

綜合上表可以得出結(jié)論，以上各因素（桑葚汁添加量，檸檬酸溶液添加量，蔗糖添加量，冰糖雪梨香精添加量）對桑葚飲料質(zhì)量品質(zhì)的影響程度順序依次為A>C>B>D，最佳方案是A1C2B1D1，即:桑葚汁添加量(70%)、檸檬酸溶液添加量(4%)、添加蔗糖量(6%)、冰糖雪梨香精溶液(0.02%)組合為最優(yōu)方案，感官評定分數(shù)最高達到87.0分。

2.3 羧甲基纖維素鈉對本桑葚調(diào)味飲料口感質(zhì)量品質(zhì)的影響結(jié)果與討論

圖1 羧甲基纖維素鈉對本桑葚調(diào)味飲料口感質(zhì)量品質(zhì)的影響

由圖1可知，羧甲基纖維素鈉的添加量0.4%時感觀評定最高分，趨勢為先抑后揚。形成此局面的原因可能是，起初桑葚飲料性質(zhì)還不夠穩(wěn)定，量過高時又過于濃稠，因而影響口感品質(zhì)。

本實驗研究了不同檸檬酸、蔗糖和冰糖雪梨香精含量的適宜調(diào)配。其中檸檬酸緩慢逐漸增加，得出感官評定分數(shù)變化為先升后來慢慢降低；檸檬酸三個濃度梯度中，添加量為5%體積數(shù)時評分為87.0分效果最佳；原因在于檸檬酸添加量過少，較強的甜味不能掩飾，影響爽口感[3]41；而當檸檬酸的添加量太大時，桑葚飲料會出現(xiàn)明顯的發(fā)酸現(xiàn)象,也會極大影響口感[4]4。而冰糖雪梨香精添加量少時，果香味不夠，量多則飲料的回味過于濃郁，均影響飲料口感[5]20。

3 結(jié)論

本實驗研究結(jié)果表明：當纖維素酶（纖維素酶活為10000U/g）添加量為100U/g，底物濃度為2.5%，溶液pH值 5.0左右，溫度控制在50℃條件下，靜置反應1.5h，此時桑葚汁的浸提得率達到最大值，為9.2%。

本實驗研究還得到了該飲料的最合適配方：當制得的桑葚汁物質(zhì)濃度為70%(其中固體桑葚含量為0.34%)、并加入0.1mol/L檸檬酸4%、蔗糖6%、羧甲基纖維素鈉0.4%、冰糖雪梨香精0.02%，再進行熱灌裝和巴氏殺菌等一系列處理和調(diào)配后，可以制得口感、營養(yǎng)和味道俱佳的調(diào)味桑葚飲料。

酶解法很適用于該類物質(zhì)的水解，纖維素酶水解桑葚可以較大程度上保留桑葚中營養(yǎng)物質(zhì)，且在各種輔料調(diào)配下獲得口感優(yōu)良的桑葚飲料。該飲料保健功能強，制作成本較低和價格實惠。此類直接提取天然原料生產(chǎn)飲料的方法將來會是飲料行業(yè)的主流。

[1]吳憲瑞.桑葚的質(zhì)量標準及營養(yǎng)成分[J].中國林副特產(chǎn),1996(1):4-10.

[2]楊桂馥,羅瑜.現(xiàn)代飲料生產(chǎn)技術(shù)[M].天津:天津科學技術(shù)出版社,1997:37-45.

[3]張孔海.食品加工技術(shù)概論[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2007:40-41.

[4]蔣佃水.調(diào)味園里的奇范-功能性營養(yǎng)調(diào)味食品[J].中國調(diào)味品,2001(7):3-4.

[5]楊銘鐸,龍志芳.我國復合調(diào)味品研發(fā)狀況的回顧及展望[J].中國調(diào)味品,2006(1):16-20.

Optimization of Production Technology of Mulberry Beverage by Orthogonal Experiment

Xiang Zhifeng, Zhou Taoying, Shu Shufen

(Huanggang Polytechnic College, Huanggang 438002 Hubei)

In this experiment, cellulase was used to hydrolyze mulberry raw material slurry. Through the factors such as pH value, substrate concentration, hydrolysis time and cellulase addition, the formula for producing mulberry beverage under the optimal conditions was obtained, which greatly improved the efficiency of cellulase hydrolysis. The results showed that when the amount of cellulase (the cellulase activity was 10000u/g) was 100u/g, the substrate concentration was 2.5%, the pH value of the solution was about 5.0, the temperature was controlled at 50 ℃ and the reaction time was 1.5h, the extraction rate of mulberry juice reached the maximum, which was 9.2%; The optimum formula of the drink was also obtained: when the material concentration of the mulberry juice was 70% (including solid mulberry content of 0.34%), 0.1mol/l citric acid 4%, sucrose 6%, sodium carboxymethyl cellulose 0.4%, crystal sugar Sydney essence 0.02%, and then hot filling and pasteurization were carried out to prepare a rich, nutritious, delicious, sour and sweet mulberry drink.

Orthogonal experiment; Mulberry beverage; Enzymatic hydrolysis; Taste quality

TQ920.9

A

1672-1047（2022）03-0092-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2022.03.24

2022-05-16

黃岡職業(yè)技術(shù)學院課題“黃岡桑椹NFC果汁超高壓加工工藝研究”（2020C2011101）。

項智鋒，男，湖北武穴人，博士，副教授。研究方向：食品營養(yǎng)與加工。

[責任編輯：秦春娥]