發(fā)酵沙棘復(fù)合果汁飲料的研制

郭文娟

山西省食品研究所（有限公司）（太原 030024）

沙棘果含有豐富的維生素、有機(jī)酸、多糖、黃酮類和酚類等化合物，已檢測(cè)出的有200余種[1]，其中VC和VE含量非常高，是其他果品含量的數(shù)倍。沙棘能提高人體免疫力，可以預(yù)防呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的疾病，用作糖尿病的輔助藥物，還具有抑制腫瘤細(xì)胞、降低膽固醇、抗氧化、抗衰老、抗輻射等作用[2-4]。紅棗是鼠李科棗屬植物，含有較多的蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、有機(jī)酸、維生素A、維生素B2、維生素C、維生素P等，以及微量元素鈣、磷、鉀、鐵、鎂、鋁和大量環(huán)磷酸腺苷等，其味甘性溫、歸脾胃經(jīng)，有補(bǔ)中益氣、養(yǎng)血安神、緩和藥性的功能。山楂是薔薇科山楂屬植物，果實(shí)中含有豐富的Ca、Mg及維生素C、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、胡蘿卜素、核黃素及多種氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還含有金絲苷、槲皮素、表兒茶素、黃烷聚合物等黃酮類醫(yī)藥成分及大量的紅色素、黃色素、果膠和各種有機(jī)酸等，有很高的綜合利用價(jià)值[4-5]。沙棘、紅棗和山楂都屬于藥食同源食物，含有豐富的黃酮類和酚類化合物，具有很強(qiáng)的生物活性功能，對(duì)抗病毒和延緩衰老有明顯的效果。發(fā)酵果汁是由乳酸菌、酵母菌等益生菌對(duì)果汁的發(fā)酵而形成的營(yíng)養(yǎng)食品，風(fēng)味獨(dú)特，富含多種有機(jī)酸，且具有新的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和保健功能[5-6]。將沙棘果汁與紅棗、山楂等果汁復(fù)配，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后制成發(fā)酵果汁飲料，在增加口感的同時(shí)，能提升復(fù)合發(fā)酵飲料功能和效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

沙棘原汁（山西飲領(lǐng)生物科技開發(fā)有限公司）；蘋果濃縮汁、紅棗濃縮汁、山楂濃縮汁、果葡糖漿、檸檬酸、黃原膠等食品添加劑（均為食品級(jí)，市售）；植物乳桿菌081[丹尼斯克（中國(guó)）有限公司]；1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH，合肥博美生物科技有限公司）；H2O2、水楊酸、硫酸亞鐵、無水乙醇、維生素C等（均為分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠）；總抗氧化能力檢測(cè)試劑盒（ABTS法，合肥萊爾生物科技有限公司）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

數(shù)顯式電子折光儀（TD-85，北京金科利達(dá)電子科技有限公司）；榨汁機(jī)（AUX-20A，奧克斯集團(tuán)有限公司）；電子天平（YP10002，上海佑科儀器儀表有限公司）；實(shí)驗(yàn)室高速剪切乳化機(jī)（A20，上海能共實(shí)業(yè)有限公司）；水浴鍋（HH-2，國(guó)華電器有限公司）。

1.2 工藝流程

原料漿汁→復(fù)配混合→發(fā)酵→調(diào)配→脫氣→均質(zhì)→灌裝→噴淋殺菌→吹干→燈檢→貼標(biāo)→包裝→成品→入庫

1.3 發(fā)酵飲料單因素試驗(yàn)

將沙棘復(fù)合果汁先進(jìn)行發(fā)酵（發(fā)酵條件經(jīng)前期試驗(yàn)，確定為菌種添加量0.6%，發(fā)酵溫度35 ℃，發(fā)酵時(shí)間24 h），然后根據(jù)工藝流程在高剪切溫度70 ℃、剪切時(shí)間15 min、灌裝溫度75 ℃、殺菌溫度90 ℃、殺菌時(shí)間20 min的條件下進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察發(fā)酵果汁添加量（10%，15%，20%，25%，30%和40%）、復(fù)配增稠劑添加量（0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%和0.40%）、糖酸比（12.0，12.5，13.0，13.5，14.0和14.5）對(duì)該飲料的感官品質(zhì)影響。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 發(fā)酵飲料響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以發(fā)酵果汁添加量（A）、復(fù)配增稠劑添加量（B）、糖酸比（C）為主要影響因素，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)[6]，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳配方。

1.5 指標(biāo)檢驗(yàn)方法

1.5.1 可溶性固形物

參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》。

1.5.2 總酸

參照GB 12456—2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總酸的測(cè)定》。

1.5.3 黃酮

參照GB/T 19416—2003《山楂汁及其飲料中果汁含量的測(cè)定》。

1.5.4 多酚

參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》。

1.5.5 維生素C

參照GB 5009.86—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》。

1.5.6 DPPH自由基清除率

在試管中加入2 mL 0.2 mmol/L的DPPH乙醇溶液及2 mL稀釋后的樣品溶液，混合均勻后在25 ℃條件下，避光放置30 min。用無水乙醇調(diào)零，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)517 nm，測(cè)定其吸光度A1?？瞻讓?duì)照以無水乙醇代替樣液，測(cè)定吸光度A0，以等體積無水乙醇代替DPPH乙醇溶液，測(cè)定吸光度A2[7-9]。按式（1）計(jì)算DPPH自由基清除能力。

式中：A0為空白對(duì)照液吸光度；A1為樣品測(cè)定管吸光度；A2為樣品本底管吸光度。

1.5.7 ABTS自由基清除清除率

參照試劑盒中的說明書方法，ABTS自由基清除能力的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=-1.254 7x+1.113 5（R2=0.997 3）。其中，y表示ABTS自由基清除能力，x為吸光度[7-9]。

2 結(jié)果與分析

對(duì)當(dāng)?shù)夭少彽脑牧线M(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)（表2），篩選出適合發(fā)酵條件的原料，對(duì)將來的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)。

表2 沙棘原汁檢測(cè)指標(biāo)

2.1 發(fā)酵飲料單因素試驗(yàn)

2.1.1 發(fā)酵果汁添加量單因素試驗(yàn)

由圖1可知，發(fā)酵果汁添加量逐漸增加時(shí)，感官評(píng)分先升后降。發(fā)酵果汁添加量20%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分最高；發(fā)酵果汁添加量低于20%時(shí)，產(chǎn)品果香味不足，口感不厚實(shí)飽滿，感官評(píng)分較低；發(fā)酵果汁添加量超過20%時(shí)，感官評(píng)分逐漸下降，這可能是因?yàn)榘l(fā)酵果汁含酸量較高，添加量過高，影響酸產(chǎn)品口感和色澤，會(huì)使產(chǎn)品口感偏酸、色澤偏深。因此選擇添加量15%～25%范圍內(nèi)比較合適。

圖1 發(fā)酵果汁添加量對(duì)飲料的影響

2.1.2 復(fù)配增稠劑添加量單因素試驗(yàn)

復(fù)配增稠劑主要作用是調(diào)整飲料流動(dòng)性、增加穩(wěn)定性，豐富口感，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性有較大影響。由圖2可知，復(fù)配增稠劑添加量0.25%時(shí)，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，口感順滑，感官評(píng)分最高；復(fù)配增稠劑添加量＜0.25%時(shí)，飲料口感淡薄，有分層現(xiàn)象；添加量＞0.25%時(shí)，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)，主要是飲料黏稠性增大，不清爽，因此選擇添加量0.2%～0.3%范圍內(nèi)比較適宜。

圖2 復(fù)配增稠劑添加量對(duì)飲料的影響

2.1.3 糖酸比單因素試驗(yàn)

糖酸比是反映飲料口感的直接因素。由圖3可知，隨著糖酸比的增加，感官評(píng)分先升高后下降，糖酸比13.5時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最高值，此時(shí)產(chǎn)品酸甜適中，清爽柔順。沙棘果汁屬性偏酸，糖酸比過大，口感偏甜，無法體現(xiàn)沙棘果汁飲料的特色；糖酸比過小，口感偏酸，不適合大口飲用，不易讓人接受。因此，選擇糖酸比12～14為宜。

圖3 糖酸比對(duì)飲料的影響

2.2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)發(fā)酵果汁添加量（A）、復(fù)配增稠劑添加量（B）、糖酸比（C）三因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.2.1 因素水平表

響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平和編碼見表3。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平和編碼

2.2.2 回歸方程擬合及方差分析

由Desing-Expert 7.0統(tǒng)計(jì)分析軟件設(shè)計(jì)出的試驗(yàn)矩陣及試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表5。對(duì)各因素?cái)M合后得到的回歸方程為Y=83.30+3.12A-0.45B-0.70C-1.40AB-2.45AC+1.10BC+1.15A2-0.50B2-7.85C2。最適發(fā)酵條件為發(fā)酵果汁添加量25.0%、復(fù)配增稠劑添加量0.2%、糖酸比13.23，預(yù)測(cè)值感官評(píng)分為89.5分。由表5可知，因素A（P＜0.01）對(duì)試驗(yàn)有極顯著影響，因素C2（P＜0.05）對(duì)試驗(yàn)有顯著影響。模型回歸擬合方程顯著（P＜0.05），說明該模型與實(shí)際擬合良好，試驗(yàn)方案可靠。失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），說明所得方程與實(shí)際擬合中非正常誤差所占比例較小，可用于試驗(yàn)結(jié)果分析。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表5 回歸模型及方差分析

2.2.3 響應(yīng)面圖分析

響應(yīng)面是優(yōu)化存在多因素影響試驗(yàn)條件的尋優(yōu)方法，并畫出響應(yīng)值與因素變量構(gòu)成的響應(yīng)面圖和等高線圖，較直觀分析和解釋各個(gè)變量和變量之間對(duì)響應(yīng)值的影響，結(jié)果如圖4～圖6所示。結(jié)果顯示AB、AC、BC的交互作用對(duì)試驗(yàn)無顯著的影響。

圖4 Y = f（A, B）的響應(yīng)面立體分析

圖5 Y = f（A, C）的響應(yīng)面立體分析

圖6 Y = f（B, C）的響應(yīng)面立體分析

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

采用最適條件并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)（發(fā)酵果汁添加量25.0%，復(fù)配增稠劑添加量0.2%，糖酸比13.5），經(jīng)過3次平行試驗(yàn)，結(jié)果平均值為89.6分，與預(yù)測(cè)值相差不大，說明響應(yīng)面法對(duì)沙棘復(fù)合果汁發(fā)酵飲料研制有指導(dǎo)意義[8]。

2.3 樣品指標(biāo)測(cè)定

對(duì)驗(yàn)證試驗(yàn)的樣品進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)，具體數(shù)據(jù)見表6。通過檢測(cè)樣品可溶性固形物和總酸指標(biāo)，說明樣品口感適中，符合大眾口味；DPPH自由基清除能力可作為天然抗氧化劑抗氧化活性的衡量指標(biāo)，采用分光光度法對(duì)DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除能力進(jìn)行測(cè)定，衡量樣品的抗氧化活性；測(cè)定黃酮、多酚和維生素C的含量，說明樣品中含有一定的功能性成分。利用植物乳桿菌發(fā)酵復(fù)合果汁，產(chǎn)生復(fù)雜、穩(wěn)定的有機(jī)酸體系，并提供其他的代謝產(chǎn)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

表6 樣品指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)沙棘復(fù)合果汁發(fā)酵飲料的配方進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，最優(yōu)配方為發(fā)酵果汁添加量25.0%、復(fù)配增稠劑添加量0.2%、糖酸比13.5。根據(jù)該配方制得的飲料色澤橙紅、香氣濃郁、酸甜適口、狀態(tài)穩(wěn)定，感官評(píng)分89.6分。綜上所述，沙棘飲料具有較好的感官特性，還含有抗氧化物質(zhì)和功能成分，符合飲料功能化的發(fā)展趨勢(shì)，具有非常好的市場(chǎng)前景。