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(1.浙江工業(yè)大學海洋學院，食品工程與質(zhì)量控制研究所,浙江杭州 310014; 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學院食品科學研究所,農(nóng)業(yè)部果品產(chǎn)后處理重點實驗室,浙江省果蔬保鮮 與加工技術研究重點實驗室,中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點實驗室,浙江杭州 310021)

紫背天葵(Gynurabicolor)屬菊科(Compostitae)三七草屬多年生宿根草本植物,是一種藥食兼用特色蔬菜[1-2]。營養(yǎng)價值高,富含蛋白質(zhì)、纖維素、多種維生素及微量元素等。另外,還含有花青素、多酚和黃酮類等功能性物質(zhì),具有極強的抗氧化能力,能夠有效清除自由基;還具有清熱、解毒、降血糖、活血止咳、消炎等功效[3-6]。茶葉中除了含有蛋白質(zhì)、脂類、糖類、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分外,還含有茶多酚、咖啡堿、茶多糖、茶氨酸、茶色素等功能成分,有降血壓、降血脂、減肥、殺菌等保健作用[7-10]。

隨著人們生活水平的提高,人們對兼具營養(yǎng)與功能的安全保健食品越來越重視。果蔬與茶的復配飲料,既含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),又具有功能性物質(zhì),深受人們喜愛。目前,以果蔬和茶為原料,已復配成許多果蔬復合茶飲料。如方丹[11]制作的芹菜復合綠茶飲料,富含77.8 mg/L總黃酮、729.6 mg/kg茶多酚,具有良好的保健功效,另外,飲料還保留了芹菜和綠茶原有的香氣。李東[12]等研制的五色蔬菜茶飲料中含有胡蘿卜、白蘿卜等五種蔬菜的營養(yǎng)成分,而且含有獨特的蔬菜清香和綠茶香氣。特色蔬菜以其特殊的營養(yǎng)價值,越來越受到人們的喜愛,紫背天葵就是其中一種。

本試驗以紫背天葵和茶葉為主要原料,對其加工工藝進行研究。分析紫背天葵汁與茶水的配比、白砂糖和檸檬酸的添加量,以及添加穩(wěn)定劑和均質(zhì)對紫背天葵茶飲料制備的影響,確定其最佳的均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)，并探究紫背天葵茶飲料的最佳配方,以期研制出口味獨特且具有保健功效的飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫背天葵 浙江省嵊州市浙江飛翼生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司;綠茶 浙江省紹興市新昌縣大地茶葉有限公司;白砂糖、檸檬酸、卡拉膠、黃原膠、瓊脂、魔芋膠、羧甲基纖維素、海藻酸鈉 食品級，浙江多味化工有限公司;蘆丁標準品、沒食子酸標準品、抗壞血酸標準品 均購于國藥集團化學試劑有限公司。

Cintra404紫外-可見分光光度計 澳大利亞GBC公司;PAL-BX/ACID F5手持糖度-酸度一體機 日本ATAGO公司;MICRO 17R臺式冷凍離心機 美國Thermo公司;DK-8D電熱恒溫水槽 上海精宏實驗設備有限公司;KQ5200DE數(shù)控超聲波清洗器 昆山超聲儀器有限公司;MLS-3781L-PC高壓蒸汽滅菌器 松下健康醫(yī)療器械株式會社;TD2102電子天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司;細菌恒溫培養(yǎng)箱MIR-253 SANYO Electric Co.,Ltd.;AH100D高壓均質(zhì)機 ATS Engineering Inc;T10 basic ULTRA-TURRAX?高速分散機 德國IKA;BT-90納米粒度儀 丹東百特儀器有限公司;MJ-WBL2521H攪拌機 廣東美的電器股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 紫背天葵茶飲料的工藝流程如下所示。

新鮮紫背天葵→清洗、挑選→熱燙(滅酶)→打漿過濾→紫背天葵汁

茶葉→浸提→過濾→茶水

1.2.2 操作要點 背天葵汁的制作:挑選莖葉完好、無蟲害的新鮮紫背天葵,在90 ℃下熱燙2 min,熱燙完畢后用冷水冷卻。將冷卻后的紫背天葵,切成2 cm細段,方便打漿;用1∶15 g/mL的料液比加水打漿,四層紗布進行過濾,備用。

茶水的制作:茶葉浸提、過濾:茶水比例1∶50 (v/v),浸提兩次,保留浸提液,浸提溫度為85 ℃,每次浸提時間為4 min,紗布過濾,備用。

紫背天葵汁與茶水的復配:將紫背天葵汁與茶水按一定比例復配,同時添加白砂糖、檸檬酸、復合穩(wěn)定劑與其混合。

添加穩(wěn)定劑:稱取不同量的穩(wěn)定劑,先用熱的茶水混合,再用高速分散機6000 r/min進行旋轉(zhuǎn),最后超聲20 min使添加劑完全溶解。

均質(zhì):將添加白砂糖、檸檬酸、添加劑后的茶飲料在30 MPa均質(zhì)壓力下均質(zhì)兩次。

滅菌:巴氏滅菌,在85 ℃殺菌10～15 min。

1.2.3 復合茶飲料調(diào)配工藝研究

1.2.3.1 紫背天葵汁和茶水混合比例的選擇 以復合果蔬飲料感官評分為標準,對紫背天葵汁與茶水復配比例進行篩選,在白砂糖添加量為4%、檸檬酸添加量為0.05%時,以紫背天葵汁與茶水的復配比例3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3進行實驗。

1.2.3.2 白砂糖添加量的選擇 以復合飲料感官評分為標準,對白砂糖的添加量進行篩選,在紫背天葵汁與茶水比例為1∶1、檸檬酸添加量為0.05%時,以白砂糖添加比例2%、3%、4%、5%、6%進行實驗。

1.2.3.3 檸檬酸添加量的選擇 以復合飲料感官評分為標準,對檸檬酸的添加量進行篩選,在紫背天葵汁與茶水比例為1∶1時、白砂糖添加量為4%時,以檸檬酸添加比例0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%進行實驗。

1.2.3.4 調(diào)配工藝的正交設計 在單因素實驗的基礎上采用正交試驗優(yōu)化復合茶飲料最佳調(diào)配工藝,由于各因素的相互作用,根據(jù)感官評價對影響復合茶飲料色澤口感的茶飲料配比(A)、白砂糖添加量(B)、檸檬酸添加量(C)進行正交。見表1。

表1 正交設計因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 紫背天葵茶飲料的加工工藝研究

1.2.4.1 穩(wěn)定劑的選擇 分別將卡拉膠、黃原膠、瓊脂、魔芋膠、羧甲基纖維素、海藻酸鈉6種穩(wěn)定劑以0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%進行單因素實驗,研究各因素不同添加量對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響,然后進行正交實驗。

1.2.4.2 穩(wěn)定劑正交試驗 試驗以黃原膠、CMC、海藻酸鈉為復合穩(wěn)定劑對復合飲料的影響,進行正交試驗,因素水平表見表2。

表2 復合穩(wěn)定劑正交設計因素水平表Table 2 Factors and levelsTable of composite stabilizer orthogonal design

1.2.4.3 均質(zhì)壓力的選擇 按紫背天葵汁和茶水的比例1∶1(v/v)、白砂糖5%、檸檬酸0.05%;穩(wěn)定劑黃原膠0.2%、海藻酸鈉0.07%、羧甲基纖維素0.08%的條件下調(diào)配紫背天葵茶飲料。讓其分別在壓力0、10、20、30、40、50 MPa的條件下進行均質(zhì),通過納米粒徑儀測定粒度大小,確定最優(yōu)的均質(zhì)壓力。

1.2.4.4 均質(zhì)次數(shù)的選擇 按上述條件調(diào)配好的紫背天葵茶飲料在壓力30 MPa的條件下,分別均質(zhì)1～5次,通過納米粒徑儀測定粒度大小,確定最優(yōu)的均質(zhì)次數(shù)。

1.2.5 感官評定 由10 名具有感官評定經(jīng)驗的食品專業(yè)研究生組成評定小組。感官評定小組對紫背天葵茶飲料樣品進行三次品嘗,每個評定成員在評定前要用純凈水漱口，按感官評定標準對其從色澤、味氣、滋味三方面對其進行評定并打分,取平均值。采用打分制,滿分為100分。感官評定標準見表3。

表3 感官評定標準Table 3 Sensory evaluation criteria

1.2.6 穩(wěn)定性評價 參考高愿軍等[13]方法,取待測樣品2 mL于比色皿,在410 nm處測定其吸光度。稱取10 mL紫背天葵茶飲料,于4 000 r/min離心15 min,取離心后飲料2 mL,在410 nm處測定吸光度,計算出穩(wěn)定效率,公式如下所示。

1.2.7 粒徑大小測定 取待測的飲料2 mL于玻璃皿,放入納米粒徑儀中,測定粒徑大小。

1.2.8 貯藏期間的穩(wěn)定性評價 將制作好的紫背天葵茶飲料分別置于4、10、25、38 ℃貯藏80 d,每10 d取樣一次,檢測方法同1.2.6。

1.3 營養(yǎng)及微生物指標測定方法

1.3.1 可溶性固形物含量測定(TSS) 參考孟憲軍等[14]方法,利用手持糖度-酸度一體機,來測定飲料中的可溶性固形物含量。

1.3.2 總黃酮含量測定 采用分光光度法測定總黃酮含量,略有改動[15]。取紫背天葵茶飲料5.0 mL于25 mL的容量瓶中，然后加入5%亞硝酸鈉溶液1.0 mL,放置6 min;加10%硝酸鋁溶液1.0 mL,放置6 min;加氫氧化鈉溶液10.0 mL,加水定容至刻度線,放置15 min;500 nm的波長處測定吸光值,重復三次,根據(jù)標曲方程y=8.5313x+0.005,R2=0.9996,x為蘆丁濃度,y為吸光計算含量。

1.3.3 總酚含量測定 參考李巨秀等[16]方法,進行紫背天葵的總酚含量測定。取1 mL紫背天葵茶飲料加入25 mL的具塞試管,加入3 mL福林酚試劑后搖勻靜止5 min,分別加入6 mL 7.5%碳酸鈉,用蒸餾水定容至25 mL,室溫下,暗處靜置2 h,在760 nm處測定吸光度,根據(jù)標曲方程y=0.005x+0.0179,R2=0.9993,x為沒食子酸含量,y為吸光度計算含量。

1.3.4 VC含量測定 采用分光光度計法對凍樣紫背天葵進行維生素C(vitamin C,VC)的測定[17]。取0.5 mL紫背天葵茶飲料,依次加入1.5 mL 20 g·L-1TCA溶液、1 mL無水乙醇、0.5 mL 4%磷酸-乙醇溶液、1 mL 5 g·L-1鄰菲羅啉-乙醇溶液、0.5 mL 0.3 g·L-1三氯化鐵-乙醇溶液,在30 ℃條件下反應60 min,在534 nm波長處測定吸光度,根據(jù)標準曲線y=0.0098x+0.0276,R2=0.998,x為抗壞血酸含量,y為吸光度計算含量。

1.3.5 微生物的檢測 根據(jù)GB 4789.2-2010《食品微生物學檢驗菌落數(shù)測定》測定菌落總數(shù)[18];根據(jù)GB 4789.3-2010《食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》測定大腸菌群;根據(jù)GB 4789.4-2010《食品微生物學檢驗沙門氏菌》測定致病菌;根據(jù)GB 4789.15-2010《食品微生物學檢驗霉菌與酵母計數(shù)》進行計數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫背天葵茶飲料配方的確定

2.1.1 復合茶飲料的調(diào)配 對于復合茶飲料來說,不同的配比會影響復合茶飲料的色澤、口感、香味等。由表4可以看出,當紫背天葵汁與茶水的比例為1∶1時,復合飲料口味比較合適,綜合評分最高。比例大于1∶1時,紫背天葵的氣味過大,影響紫背天葵茶飲料的香氣;比例不足1∶1時,茶的香味過大,飲料味道略苦,影響復合飲料的整體口味,確定的紫背天葵汁與茶水的比例為1∶1。

表4 紫背天葵汁與茶水的配比對紫背天葵茶飲料的感官品質(zhì)影響Table 4 Effect of Gynura bicolor and tea ratio on Gynura bicolor tea beverage

2.1.2 白砂糖添加量的確定 在紫背天葵汁與茶水的復配比為1∶1的基礎上,通過白砂糖來調(diào)節(jié)復合茶飲料的甜度,結(jié)果如表5。白砂糖的添加量對紫背天葵復合飲料的色澤、香味影響不大,主要影響復合飲料的口味。白砂糖的添加量在4%時,口味適中,綜合得分最高。當白砂糖的添加量小于等于3%時,口味變淡,飲料會有略微的苦味;白砂糖添加量大于等于5%時,會導致飲料甜味過大而影響復合茶飲料清新的口味,最終確定白砂糖的最佳添加量為4%。

表5 白砂糖添加量對紫背天葵茶飲料的影響Table 5 Effect of sugar addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.3 檸檬酸添加量的確定 檸檬酸的添加量主要影響復合飲料的口味。由表6可知,檸檬酸的添加量在0.05%時,口味適中,酸甜適宜,得分最高。當檸檬酸的添加量<0.03%時,口味很淡;檸檬酸添加量≥0.07%時,會導致飲料酸味過大而影響口味,最終確定檸檬酸的添加量為0.05%。

表6 檸檬酸添加量對紫背天葵茶飲料的影響Table 6 Effect of citric acid addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.4 紫背天葵茶飲料最佳調(diào)配工藝的確定 由表7正交實驗結(jié)果可知,各因素對紫背天葵茶飲料的口感與風味的影響順序為C>A>B,即檸檬酸的添加量>茶飲料配比>白砂糖的添加量,最佳組合為A2B3C2,對其進行感官評價,感官評分為87分。因此最終確定紫背天葵復合茶飲料的調(diào)配工藝即紫背天葵汁與茶水比例1∶1,糖的添加量5%,檸檬酸添加量0.05%。

表7 紫背天葵茶飲料調(diào)配工藝正交試驗Table 7 Orthogonal test of the deployment process on Gynura bicolor tea beverage

2.2 紫背天葵茶飲料加工工藝的研究

2.2.1 紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的單因素實驗 紫背天葵和茶葉中都含有大量的鞣酸,直接混合的復合飲料穩(wěn)定性不強,為了預防復合茶飲料沉淀,影響復合飲料品質(zhì),所以穩(wěn)定劑的選擇與用量是影響復合茶飲料的主要因素之一[19-20]。用黃原膠、羧甲基纖維素(CMC)、卡拉膠、魔芋膠、瓊脂、海藻酸鈉等6種穩(wěn)定劑進行單因素實驗。結(jié)果如圖1,卡拉膠、瓊脂、魔芋膠三種穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果差,添加后使穩(wěn)定效率低于添加前,而黃原膠、CMC、海藻酸鈉3種穩(wěn)定劑添加效果較好,都優(yōu)于未添加之前。根據(jù)單因素實驗的結(jié)果同時考慮飲料穩(wěn)定性和原料的經(jīng)濟條件下選擇黃原膠含量為0.2%、CMC 0.05%、海藻酸鈉0.1%三種穩(wěn)定劑進行穩(wěn)定劑的正交復配試驗。

圖1 穩(wěn)定劑對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率的影響Fig.1 Effect of stabilizer on stabilization efficiency of Gynura bicolor tea beverage

2.2.2 紫背天葵茶飲料的復合穩(wěn)定劑正交試驗 試驗結(jié)果見表8,由試驗分析的極差可以看出各穩(wěn)定劑的影響效果A>C>B,即黃原膠>CMC>海藻酸鈉。最佳組合為A2B1C3,從飲料的穩(wěn)定效果以及原料的成本方面進行考慮,最后確定復合穩(wěn)定劑的配方為黃原膠0.2%、海藻酸鈉0.07%、CMC 0.08%。按其組合進行試驗,驗證實驗得到穩(wěn)定效率為99.95%。添加復合穩(wěn)定劑的紫背天葵茶飲料的穩(wěn)定效率都大于90%,都明顯大于單一的穩(wěn)定劑。前人也有相同的研究結(jié)果,朱春等[21]荸薺梨復合飲料的加工工藝及穩(wěn)定性的研究中復合穩(wěn)定劑配方為黃原膠0.15%、海藻酸鈉0.02%、卡拉膠0.02%。易美君等[22]紅樹莓薏米復合保健飲料的研制及穩(wěn)定性研究中復合穩(wěn)定劑配方為0.09%黃原膠和0.03%瓜爾豆膠,都說明復合穩(wěn)定劑的效果優(yōu)于單一穩(wěn)定劑。

2.2.3 均質(zhì)壓力對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響 室溫下,分別在不同均質(zhì)條件下對紫背天葵茶飲料均質(zhì)1次,測定其粒徑大小。由圖2可知,紫背天葵茶飲料的粒徑大小隨著均質(zhì)壓力的增大而減小。在0～30 MPa的均質(zhì)壓力下,粒徑大小下降的比較明顯,在大于30 MPa的均質(zhì)壓力下,粒徑大小下降的不明顯。這主要是因為隨著壓力的增大,飲料中大分子物質(zhì)不斷細化,與穩(wěn)定劑的融合程度不斷加強,使產(chǎn)品的穩(wěn)定性持續(xù)提高。當均質(zhì)壓力處于一個臨界值時,增加均質(zhì)壓力,對其產(chǎn)品的粒徑大小影響不大。其均質(zhì)的效果考慮粒徑大小和能耗等問題選擇30 MPa作為均質(zhì)壓力,30 MPa均質(zhì)壓力下的粒徑大小為4.60 μm。

圖2 均質(zhì)壓力對紫背天葵茶飲料粒徑大小的影響Fig.2 Effect of homogeneous pressure on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.2.4 均質(zhì)次數(shù)對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響 室溫下,在30 MPa的均質(zhì)條件下對紫背天葵茶飲料進行1～5次均質(zhì),分別測定其粒徑大小。由圖3可知,在均質(zhì)壓力30 MPa的條件下,隨著均質(zhì)次數(shù)的增加粒徑大小減小，說明多次均質(zhì)的效果好于單次均質(zhì)的效果。均質(zhì)兩次的茶飲料粒徑大小與均質(zhì)一次的茶飲料粒徑大小存在顯著差異(p<0.05)。但從均質(zhì)兩次之后,粒徑大小下降的不明顯,沒有顯著差異,故從能耗方面考慮,選取均質(zhì)2次為最佳的均質(zhì)次數(shù)。

圖3 均質(zhì)次數(shù)對紫背天葵茶飲料粒徑大小的影響Fig.3 Effect of homogeneous times on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.3 儲藏期間紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的變化

如圖4可知,貯藏溫度對紫背天葵茶飲料的穩(wěn)定性有一定的影響,在4、10 ℃在貯藏期間內(nèi)穩(wěn)定效率下降的不明顯,只有略微下降;貯藏40 d后,4、10 ℃的穩(wěn)定效率差異不大,貯藏效果好,底部沒有沉淀;貯藏80 d后,在4、10 ℃溫度下貯藏的紫背天葵茶飲料,未出現(xiàn)分層,貯藏效果好,底部略微有沉淀。在25 ℃下貯藏的紫背天葵茶飲料整體的穩(wěn)定性也較好,但相較4、10 ℃的儲藏溫度穩(wěn)定性略差。在貯藏前40 d,25 ℃下貯藏的紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率下降的幅度相對較小;在貯藏40 ～80 d的期間紫背天葵茶飲料穩(wěn)定效率下降的幅度相對較大,這說明飲料貯藏后期穩(wěn)定效率下降的速率逐漸增大,在貯藏80 d后,同樣也未出現(xiàn)分層,貯藏效果較好,底部略微有沉淀。貯藏溫度為38 ℃的時候,穩(wěn)定效率隨著貯藏天數(shù)的增加而降低,穩(wěn)定效率下降的速度越來越快,在貯藏到達第40 d時,穩(wěn)定效率有明顯的下降,相比較4、10和25 ℃來說,在38 ℃下紫背天葵茶飲料的貯藏效果較差。

圖4 不同儲藏溫度對紫背天葵茶飲料穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of different storage temperature on the stability of Gynura bicolor tea beverage

2.4 紫背天葵茶飲料主要指標評價

按上述工藝條件制備紫背天葵茶飲料,測定其主要理化指標(表9):TSS為5.20%±0.05%(以白砂糖計),總酚為(12.64±0.05) mg/mL,大于150 mg/kg的標準含量,總黃酮為(0.4700±0.0004) μg/mL,VC為(210.16±4.33) μg/mL。另外,測定了紫背天葵茶飲料微生物指標檢測結(jié)果見表10,菌落總數(shù)為10 CFU/mL,酵母菌為3 CFU/mL,霉菌、大腸菌群、致病菌均未檢出。符合GB7101-2015中規(guī)定的菌落總數(shù)<100 CFU/mL、酵母菌<20 CFU/mL、霉菌<20 CFU/mL、大腸菌群<3 MPN/100 mL、致病菌不能檢出的標準。飲料的各項微生物指標均在國標的安全檢出限內(nèi)[23]。

表9 飲料理化指標Table 9 Nutritional index of beverage

表10 飲料微生物指標Table 10 Microorganism index of beverage

3 結(jié)論

紫背天葵茶飲料的配方為紫背天葵∶茶汁=1∶1、白砂糖添加量為5%、檸檬酸添加量0.05%;復合穩(wěn)定劑配比為0.2%黃原膠、0.07%海藻酸鈉、0.08%羧甲基纖維素;在30 MPa的壓力下均質(zhì)2次。由此工藝得到的紫背天葵茶飲料,是一種黃綠色、質(zhì)地均勻且具有紫背天葵和茶葉香氣的飲料。其中TSS為5.20%±0.05%(以白砂糖計),總酚為(12.64±0.05) mg/mL,總黃酮為(0.4700±0.0004) μg/mL,VC為(210.16±4.33) μg/mL,且微生物指標都符合國家規(guī)定。按其工藝條件生產(chǎn)的紫背天葵茶飲料是一款營養(yǎng)高、口味好、受歡迎的飲料。