◎ 黃建初，李崇高，胡 濤，李瑞婷

（1.廣州工商學(xué)院 工學(xué)院，廣東 廣州 510850；2.廣州城市職業(yè)學(xué)院 食品科學(xué)與美食養(yǎng)生學(xué)院，廣東 廣州 510405）

薏米含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、薏苡素和薏苡酯等，具有健脾益胃、補(bǔ)肺清熱、祛風(fēng)勝濕等功效[1-2]。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，薏米提取物能抑制乳腺癌[3]。目前，我國(guó)的薏米主要是直接食用，其保健價(jià)值未能充分發(fā)揮，將薏米做成飲料簡(jiǎn)易、方便，有較好的市場(chǎng)前景[4]。胡蘿卜富含胡蘿卜素，胡蘿卜素可以清除自由基，保護(hù)正常細(xì)胞免受氧化，預(yù)防腫瘤；胡蘿卜素還可以轉(zhuǎn)化為維生素A，預(yù)防夜盲癥的發(fā)生[5-6]。近年來(lái)，胡蘿卜果蔬飲料因飲用方便、營(yíng)養(yǎng)素保存較多而發(fā)展迅速，越來(lái)越受消費(fèi)者的青睞[7-8]。但胡蘿卜汁加工會(huì)出現(xiàn)沉淀、分層等問(wèn)題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，添加穩(wěn)定劑、調(diào)整工藝等措施可以解決上述問(wèn)題，如果膠具有良好的懸浮性[9]；羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）具有良好的增稠性[10]；蔗糖酯乳化性良好，它們都可用于飲料，使飲料增稠、穩(wěn)定和乳化。本文以薏米、胡蘿卜為原料，通過(guò)添加果膠、CMC-Na、蔗糖脂等對(duì)薏米胡蘿卜復(fù)合飲料的工藝和配方進(jìn)行研究，以期建立多元回歸方程，來(lái)分析和預(yù)測(cè)它們對(duì)感官品質(zhì)的影響，探討其最佳配比，解決薏米、胡蘿卜加工中的沉淀等問(wèn)題，研制出色香味俱佳的新型胡蘿卜復(fù)合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料

胡蘿卜、甜橙（新鮮，市售）；薏米（無(wú)異味，市售）；白糖（食品級(jí)，市售）；檸檬酸、蘋(píng)果酸（食品級(jí)，山東正虹生物科技有限公司）；CMC-Na、α-淀粉酶（食品級(jí)，山東豐泰生物科技有限公司）；蔗糖脂、果膠（食品級(jí)，廣東歐斯曼生物科技有限公司）。

1.2 儀器和設(shè)備

天平（ES200-2B型，亮衡天平儀器有限公司）；打漿機(jī)（SJ3000型，博朗有限公司）；高壓均質(zhì)機(jī)（GYB60-6S型，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）；粉碎機(jī)（JJ-2型，常州金壇良友儀器有限公司）；烤箱（NFD-60F型，廣州市賽思達(dá)機(jī)械設(shè)備有限公司）；電熱恒溫水浴鍋（HHS型，博迅實(shí)業(yè)有效公司醫(yī)療設(shè)備廠）；玻璃瓶、不銹鋼鍋、不銹鋼水果刀和過(guò)濾絹布等工具。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

薏米胡蘿卜復(fù)合飲料的制作工藝為：胡蘿卜汁、薏米汁制作→穩(wěn)定劑等預(yù)處理→調(diào)配→均質(zhì)→預(yù)熱脫氣→灌裝封口→殺菌→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）胡蘿卜汁和橙汁的制作。取經(jīng)挑選、清洗、去皮的胡蘿卜200 g，切成碎塊，加水300 mL，檸檬酸1.5 g，預(yù)煮5 min，待組織軟化，用打漿機(jī)打漿，尼龍絹布過(guò)濾，殘?jiān)屑尤脒m量水清洗合并，定容至400 mL。取1個(gè)完全成熟的甜橙，沸水熱燙3～5 min，剝皮，去除白絡(luò)、種子，不加水打漿，尼龍絹布過(guò)濾，制成100%橙汁。

（2）薏米汁的制作。挑選飽滿、清香、無(wú)蟲(chóng)蛀的薏米100 g，清洗瀝干，置烤箱160 ℃下烘烤45 min，冷卻，放入粉碎機(jī)中打成粉末，加水調(diào)漿，料水比為1∶10，調(diào)和均勻，85 ℃水浴中糊化10 min，加0.1%α-淀粉酶，60 ℃水浴鍋中酶解2 h，加熱至100 ℃，冷卻過(guò)濾定容至1 000 mL。

（3）復(fù)合飲料的制作。通過(guò)預(yù)備實(shí)驗(yàn)，確定基本配方，即胡蘿卜汁20%、薏米汁10%、白糖10%、橙汁2%和檸檬酸+蘋(píng)果酸（2∶1）0.25%。

按試驗(yàn)配方重量稱(chēng)取果膠、CMC-Na、蔗糖酯，與1/3的白糖干混均勻，倒入300 mL 75 ℃的熱水中，邊倒邊攪拌，升溫至95 ℃，至膠體充分溶解，制成穩(wěn)定劑溶液；剩余白糖等固體分別用水溶解；在不銹鋼鍋中，分別加入胡蘿卜汁、薏米汁、穩(wěn)定劑液、檸檬酸和蘋(píng)果酸液、白糖液和橙汁，混合均勻，定容至100 0 mL；加熱至50 ℃，高壓均質(zhì)機(jī)20 MPa均質(zhì)2次；加熱至75 ℃，預(yù)熱脫氣；灌裝至200 mL玻璃瓶中，封蓋；85 ℃水浴鍋殺菌15 min，冷卻。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

分別添加果膠（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%）、CMC-Na（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%）、蔗糖酯（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%），其他配方不變，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，進(jìn)行感官評(píng)分。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以果膠、CMC-Na、蔗糖酯為自變量，感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，見(jiàn)表1。參考陳涵等[11]、童觀珍等[12]的試驗(yàn)，通過(guò)Design-Expert.V8.0.6軟件，采用Central Composite Design設(shè)計(jì)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行方差分析和p值顯著性檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)最優(yōu)值。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 感官評(píng)定

參考王永華等[13]的食品感官鑒評(píng)，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)表2[14]。評(píng)定小組由10人組成，每份樣品隨機(jī)編碼，隨機(jī)發(fā)放，按照感官評(píng)分表，對(duì)其色澤、香氣、口感及組織狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果取平均值。

表2 薏米胡蘿卜復(fù)合飲料的感官評(píng)分表

1.4.2 穩(wěn)定系數(shù)的測(cè)定

參考李存芝等[15]、黃建初等[16]穩(wěn)定系數(shù)的測(cè)定方法，在10 mL離心管中，加入10 mL飲料，在4 000 r·min-1離心30 min，用分光光度計(jì)在465 nm下測(cè)定其吸光度A2與離心前吸光度A1比值，穩(wěn)定系數(shù)為R=(A2/A1)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 果膠用量的確定

由圖1知，隨果膠用量的增加，感官評(píng)分明顯上升，當(dāng)用量為0.10%時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)增加果膠用量感官評(píng)分緩慢下降，因此果膠用量確定為0.10%。這是因?yàn)槭褂霉z后提高了飲料的懸浮性，改善了飲料口感。

2.1.2 CMC-Na用量的確定

由圖2可知，隨CMC-Na用量增加，感官評(píng)分明顯上升，當(dāng)用量為0.15%時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)增加CMC-Na用量，感官評(píng)分反而下降，CMC-Na確定為0.15%。這是因?yàn)镃MC-Na提高了飲料稠度，改善了口感；但繼續(xù)增加至0.25%時(shí)，飲料黏度、稠度增加，反而影響了口感。

2.1.3 蔗糖酯用量的確定

由圖3可知，蔗糖酯能提高飲料的乳化性，改善感官品質(zhì)。隨蔗糖酯用量增加，感官評(píng)分明顯上升，當(dāng)用量為0.10%時(shí)，感官評(píng)分較高，繼續(xù)增加，感官評(píng)分變化較小，因此確定蔗糖酯用量為0.10%。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

以飲料感官評(píng)分為響應(yīng)值，果膠、CMC-Na、蔗糖酯為自變量，3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案及結(jié)果表

2.2.1 模型建立及顯著性檢驗(yàn)

通過(guò)回歸擬合分析，得到感官評(píng)分回歸方程，進(jìn)行方差分析，p值顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表4。感官評(píng)分=86.61+1.26A+2.13B+1.65C+0.36AB+0.19AC-1.02BC-1.46A2-2.67B2-2.44C2。

由表4可知，感官評(píng)分回歸方程p值0.000 8，達(dá)到極顯著；失擬項(xiàng)為5.70，p=0.958 5＞0.05，不顯著，說(shuō)明該回歸方程有顯著意義，擬合度良好。相關(guān)系數(shù)R2Adj=0.799 4，S/N（信噪比）=8.836＞4，說(shuō)明所建方程與實(shí)際擬合度好，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值高度相關(guān)。決定系數(shù)R2=0.894 4，表明感官評(píng)分變化89.44%源于所選變量。此外，果膠、CMC-Na、蔗糖酯對(duì)感官評(píng)分的影響顯著或極顯著，它們的平方為極顯著或顯著，說(shuō)明3個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分還存在交互作用；從單因素來(lái)看，CMC-Na＞果膠＞蔗糖酯；從交互來(lái)看，CMC-Na×蔗糖酯＞CMC-Na×果膠＞蔗糖酯×果膠。因此可利用此回歸方程預(yù)測(cè)最佳參數(shù)。

表4 感官評(píng)分的多元回歸方程方差分析表

2.2.2 兩兩因素的交互作用分析

響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)的兩兩因素的交互作用，對(duì)飲料感官評(píng)分的響應(yīng)面圖和等高線結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4看出，隨果膠、CMC-Na用量增加，果膠、蔗糖酯用量增加，CMC-Na、蔗糖酯用量增加，感官評(píng)分均呈較明顯上升，但到一定量時(shí)上升緩慢。這是因?yàn)楣z的穩(wěn)定性、CMC-Na的增稠性、蔗糖酯的乳化性改善了飲料組織狀態(tài)，提高了感官評(píng)分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人[5,7]的研究有相同，也有不同，如CMC-Na用量。這是因?yàn)镃MC-Na過(guò)量使用，會(huì)大大增加飲料的黏度和稠度，影響飲料的口感。

2.2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化條件的預(yù)測(cè)和驗(yàn)證

利用Design expert 8.0軟件進(jìn)行擬合優(yōu)化，以感官評(píng)分最大為目標(biāo)，得到飲料最優(yōu)工藝參數(shù)，X1=0.54、X2=0.39、X3=0.29，Y=87.746 2，以及擬合優(yōu)化后的預(yù)測(cè)值分布圖見(jiàn)圖5。將各參數(shù)編碼值換算成水平實(shí)際值，即果膠0.12%、CMC-Na 0.17%、蔗糖酯0.11%。

從圖5看出，Desirability的預(yù)測(cè)值可信程度0.894，感官評(píng)分為87.746 2。根據(jù)擬合優(yōu)化獲得的最佳條件，果膠0.12%，CMC-Na 0.17%，蔗糖酯0.11%，制作薏米胡蘿卜復(fù)合飲料進(jìn)行驗(yàn)證，見(jiàn)表5。從表5看出感官評(píng)分為87.83，與預(yù)測(cè)值基本符合，說(shuō)明該方法與實(shí)際情況擬合良好，驗(yàn)證了所建模型的正確性，說(shuō)明該法能較好適用于該飲料的回歸分析和參數(shù)優(yōu)化。此時(shí)的復(fù)合果汁色澤橙紅；薏米、胡蘿卜香氣濃郁；口感順滑、酸甜適中；均勻穩(wěn)定、無(wú)沉淀。

表5 復(fù)合飲料感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值表

2.3 最佳穩(wěn)定劑對(duì)復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響

根據(jù)擬合優(yōu)化獲得的最佳穩(wěn)定劑及對(duì)照空白制得的薏米胡蘿卜復(fù)合飲料，測(cè)定其穩(wěn)定系數(shù)，見(jiàn)表6。穩(wěn)定劑及用量不同，對(duì)復(fù)合飲料的穩(wěn)定效果也不同。穩(wěn)定系數(shù)越大，說(shuō)明飲料穩(wěn)定性越好，當(dāng)穩(wěn)定劑為最佳配比時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)最高，穩(wěn)定性最好。

3 結(jié)論

本文研究了薏米胡蘿卜復(fù)合飲料的工藝配方，探討了果膠、CMC-Na、蔗糖酯對(duì)復(fù)合飲料的感官品質(zhì)、穩(wěn)定性的影響，建立了多元回歸方程，進(jìn)行了擬合分析和優(yōu)化，得到最佳穩(wěn)定劑配比，即果膠0.12%、CMC-Na 0.17%、蔗糖酯0.11%，經(jīng)過(guò)此最佳配比處理的復(fù)合飲料，感官品質(zhì)最高，穩(wěn)定性最好。