林志榮，朱智強(qiáng)

（1.中華全國(guó)供銷合作總社管理干部學(xué)院，北京 100032；2.中國(guó)供銷冷鏈物流有限公司，北京 100052）

薏米亦稱薏苡仁，是植物薏苡的果實(shí)，富含多種氨基酸、黃酮和多酚化合物，總抗氧化能力指數(shù)很高。薏米氣味甘香，多食可除濕利尿，當(dāng)今藥理學(xué)研究表明，薏米還具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力等作用[1-3]。玉米是僅次于水稻和小麥的一種重要谷物，富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不含膽固醇，對(duì)軟化血管和降低心肌梗塞發(fā)病率等效果顯著。目前由于市場(chǎng)需求猛增，復(fù)合飲料如雨后春筍，純天然、高原料含量的功能性飲料很受歡迎[4-5]。本產(chǎn)品以薏米和玉米為原料，制作了一種風(fēng)味獨(dú)特的谷物飲料，使人們從吃谷物變成喝谷物，消費(fèi)者不僅能方便快捷地“喝”到美味的谷物，同時(shí)還能祛濕排毒、降低血脂、提高身體免疫力。

目前，市場(chǎng)上的谷物飲料品種較少，一般以大米、大豆、玉米等為原料制作，而以薏米為原料鮮有報(bào)到。為豐富谷物飲料市場(chǎng)，本文以玉米和薏米為原料，通過單因素和正交試驗(yàn)，研究了玉米薏米復(fù)合飲料的最優(yōu)生產(chǎn)工藝；通過離心沉淀率，考察了復(fù)配增稠劑對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響，同時(shí)也對(duì)其流變特性進(jìn)行了研究，以期為玉米薏米復(fù)合飲料的工藝化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的甜玉米，江甜088，市售；干薏米，小薏米，市售；一級(jí)白砂糖，食品級(jí)，市售；純凈水，實(shí)驗(yàn)室自制。

食用檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、海藻酸鈉、瓊脂粉，重慶力宏精細(xì)化工有限公司；α-淀粉酶，試劑純，酶活力1 000 U/g，河南安銳生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JYL-CO12 型九陽(yáng)多功能榨汁機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；BXM-30R 型立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；FW-200 型粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；RX-5000α 型Atago 數(shù)字型臺(tái)式全自動(dòng)折光儀，上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司；JA10003 型電子分析天平，力辰科技有限公司；GYB60-6S 高壓均質(zhì)機(jī)，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；KDC-1044 離心機(jī)，科大創(chuàng)新股份有限公司；AR1000 型流變儀，美國(guó)TA 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

玉米薏米復(fù)合飲料制備工藝流程見圖1。

圖1 玉米薏米復(fù)合飲料制備工藝流程Fig.1 Preparation process of corn and coix seed compound beverage

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）玉米汁的制備

將新鮮甜玉米粒與水以1∶4（g/mL）的料水比混合，利用打漿機(jī)將甜玉米粒破碎打漿，經(jīng)過濾得到玉米汁[6-7]。

（2）薏米汁的制備

挑選顆粒飽滿、無(wú)蟲蛀的干薏米，洗凈，放入60 ℃的烘箱中干燥30 min，冷卻備用；薏米粒用粉碎機(jī)粉碎，過80 目篩得到薏米粉[8-9]；以1∶10（g/mL）的料水比將薏米粉調(diào)制成漿，于90 ℃水浴鍋中糊化，待漿體冷卻至65 ℃時(shí)，加入400 U/gɑ-淀粉酶水解4.5 h，至酶解液遇碘不變色為止[10-12]；將酶解好的薏米漿升溫至90 ℃滅酶10 min，冷卻后經(jīng)4 000 r/min 離心12 min，取上清液，得到薏米汁。

（3）增稠劑的制備

將增稠劑與部分白砂糖混合，緩慢加入70～80℃水中，勻速攪拌保證增稠劑充分溶解，制成膠溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

（4）飲料的調(diào)配、均質(zhì)和殺菌

按照一定的配比，在玉米薏米混合汁中依次加入增稠劑、酸味劑和甜味劑，邊加熱邊攪拌，使其混合均勻。為得到口感細(xì)膩、組織狀態(tài)良好的產(chǎn)品，將調(diào)配好的復(fù)合飲料在60 ℃進(jìn)行兩次均質(zhì)，第1 次均質(zhì)壓力為40 MPa，第2 次均質(zhì)壓力為30 MPa。均質(zhì)后的飲料在121 ℃下滅菌10 min，冷卻得到成品[13-15]。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期試驗(yàn)，設(shè)置玉米汁和薏米汁體積比分別為4∶6、5∶5、6∶4、7∶3 和8∶2，混合汁的添加量分別為40%、50%、60%、70%和80%，白砂糖添加量分別為3%、4%、5%、6%和7%，檸檬酸添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%，以復(fù)合飲料的感官評(píng)分為考察指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定影響玉米薏米復(fù)合飲料品質(zhì)的主要因素為玉米汁和薏米汁的體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D），采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過感官評(píng)分選出最佳配方，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素和水平見表1。

表1 復(fù)合飲料正交試驗(yàn)因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonality test on compound beverage

1.3.5 飲料增稠劑的確定

（1）增稠劑的選擇

選用海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、瓊脂和黃原膠這4種單體膠作為增稠劑，在飲料調(diào)配階段分別加入0.2%，均質(zhì)后放置12 h，觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性[16-18]。

（2）復(fù)配增稠劑配方的確定

以黃原膠、瓊脂和海藻酸鈉3 種單體膠作為復(fù)配增稠劑，采用瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉比例分別為1∶1∶1、2∶3∶1、2∶1∶3 和3∶2∶1 進(jìn)行試驗(yàn)，復(fù)配增稠劑的添加總量為0.2%，均質(zhì)后于25 ℃放置一個(gè)星期，觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

（3）復(fù)配增稠劑用量的選擇

通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉質(zhì)量配比為3∶2∶1，復(fù)配增稠劑添加量設(shè)置為0、0.08%、0.12%、0.16%和0.20%，測(cè)定離心沉淀率，確定復(fù)配增稠劑最佳用量。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 離心沉淀率的測(cè)定

稱量離心管的質(zhì)量m1，稱取30.00 g 飲料樣品，放入離心機(jī)中，在4 200 r/min 下離心20 min，將離心管中上清液倒出，并稱其質(zhì)量m2，按照式（1）計(jì)算離心沉淀率。離心沉淀率越小，說明飲料穩(wěn)定性越好。

式中，m1為離心管的質(zhì)量，g；m2為離心管和沉淀物的總質(zhì)量，g。

1.4.2 流變學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

對(duì)制得的玉米薏米復(fù)合飲料進(jìn)行流變學(xué)性質(zhì)測(cè)定。平板間距1 mm，剪切速率0～200 s-1，測(cè)定25 ℃下飲料的表觀黏度與剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化曲線，采用Power-Law方程見式（2），對(duì)剪切應(yīng)力隨剪切速率變化的流變曲線進(jìn)行模型擬合[19-21]。

式中，τ為剪切應(yīng)力，Pa；K為稠度系數(shù)，Pa·sn；γ為剪切速率，s-1；n為流動(dòng)特征指數(shù)。

1.4.3 感官評(píng)價(jià)

隨機(jī)挑選10 位經(jīng)過培訓(xùn)品評(píng)員，對(duì)復(fù)合飲料的氣味、色澤、口感滋味和組織狀態(tài)4 個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)定，滿分為100 分，結(jié)果取平均值。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

表2 復(fù)合飲料的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of compound beverage

1.4.4 理化指標(biāo)的測(cè)定

可溶性固形物含量的測(cè)定：參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》折光儀測(cè)定法[22]。

還原糖的測(cè)定：參照GB/T 5009.7—2016《食品中還原糖的測(cè)定》[23]。

總酸的測(cè)定：參照GB/T 12456—2021 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總酸的測(cè)定》[24]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Origin 8.1 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差并制圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。通過正交助手ⅡV 3.1 軟件對(duì)飲料配方進(jìn)行優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 玉米汁和薏米汁的體積比對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖2 可以看出，隨著玉米汁和薏米汁體積比的增加，感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)體積比為6∶4時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分最大，此時(shí)玉米和薏米的香氣濃郁協(xié)調(diào)，口感綿軟醇和。當(dāng)薏米汁所占比例過大時(shí)，飲料薏米味過重，口感不夠綿軟；當(dāng)玉米汁所占比例過大時(shí)，濃郁的玉米氣味完全覆蓋了薏米的清香，復(fù)合飲料獨(dú)特的風(fēng)味不突出，導(dǎo)致感官評(píng)分降低。故最佳的玉米汁和薏米汁體積比為6∶4。

圖2 玉米汁和薏米汁體積比對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the ratio of corn juice to coix seed juice on the sensory quality of compound beverage

2.1.2 混合汁添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

圖3 顯示隨著混合汁添加量的增加，感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)混合汁添加量為60%時(shí)，飲料口感協(xié)調(diào)，風(fēng)味突出，感官評(píng)分最高。這是由于混合汁添加量較低時(shí)，飲料濃度過稀，滋味寡淡。隨著混合汁添加量的增大，飲料色澤變深，玉米薏米特有的清香味越來越突出。繼續(xù)添加玉米薏米混合汁，飲料濃度過大，口感黏膩，且水溶性多糖等有機(jī)物不能較多地溶出，造成資源浪費(fèi)，故混合汁最佳添加量為60%。

圖3 混合汁添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the amount of mixed juice added on the sensory quality of compound beverage

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖4 可以看出，隨著白砂糖添加量的增加，感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)白砂糖添加量為5%時(shí)，復(fù)合飲料酸甜可口，感官評(píng)分最高。白砂糖添加量過低時(shí)，飲料的甜味不明顯、滋味寡淡。白砂糖添加量過高，飲料口感過于甜膩。故白砂糖最佳添加量為5%。

圖4 白砂糖添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of the amount of sugar added on sensory quality of compound beverage

2.1.4 檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

從圖5 可以看出，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評(píng)分呈先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)檸檬酸添加量為0.03%時(shí)，復(fù)合飲料甜酸比合適，且能與谷物特有的滋味協(xié)調(diào)融合，感官評(píng)分達(dá)到最大值。當(dāng)檸檬酸添加量過低時(shí)，飲料的酸味不明顯，風(fēng)味不突出。當(dāng)檸檬酸添加量過高時(shí)，飲料過酸，不能與谷物的風(fēng)味協(xié)調(diào)，影響口感，故檸檬酸的最佳添加量為0.03%。

圖5 檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of the amount of citric acid added on the sensory quality of products

2.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定影響玉米薏米復(fù)合飲料品質(zhì)的主要因素為玉米汁和薏米汁體積比（A）、混合汁添加量（B）、白砂糖添加量（C）和檸檬酸添加量（D）4個(gè)因素，采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過感官評(píng)分選出最佳配方，結(jié)果見表3。

表3 復(fù)合飲料正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of compound beverage

從表3 中可以看出，影響感官評(píng)價(jià)的因素從大到小依次為玉米汁和薏米汁體積比、混合汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量。最優(yōu)組合是A2B2C3D1，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，該組合下得到的復(fù)合飲料的感官評(píng)分為90.09，均優(yōu)于其他組合，即玉米汁與薏米汁體積比6∶4，混合汁添加量60%，白砂糖添加量6%，檸檬酸添加量0.02%。

2.3 增稠劑的確定

2.3.1 不同增稠劑對(duì)復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響

由表4 可知，添加羧甲基纖維素鈉的飲料沉淀較多，分層明顯，不適合作為玉米薏米復(fù)合飲料的增稠劑。添加黃原膠、瓊脂或海藻酸鈉的飲料沉淀較少，穩(wěn)定性較好，但其增稠效果還不能達(dá)到飲料穩(wěn)定性要求，因此試驗(yàn)選擇黃原膠、瓊脂和海藻酸鈉作為復(fù)配增稠劑，利用其協(xié)同增效作用提高飲料的穩(wěn)定性。

表4 不同增稠劑對(duì)復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of different thickeners on stability of compound beverage

2.3.2 不同比例復(fù)配增稠劑對(duì)復(fù)合飲料穩(wěn)定性的影響

采用瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉比例分別為1∶1∶1、2∶3∶1、2∶1∶3 和3∶2∶1 進(jìn)行玉米薏米飲料增稠劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)，一周后觀察產(chǎn)品的穩(wěn)定性情況。結(jié)果顯示添加瓊脂、黃原膠和海藻酸鈉比例為3∶2∶1 的樣品無(wú)沉淀出現(xiàn)，而添加比例為1∶1∶1、2∶3∶1 和2∶1∶3 的樣品均有少量或微量沉淀出現(xiàn)，因此選定三種單體膠的最佳配比為3∶2∶1。

2.3.3 復(fù)配增稠劑添加量對(duì)復(fù)合飲料離心沉淀率的影響

確定增稠劑配比為瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉為3∶2∶1，測(cè)定不同濃度的復(fù)配增稠劑對(duì)玉米薏米飲料離心沉淀率的影響，結(jié)果如圖6 所示。

圖6 增稠劑濃度對(duì)復(fù)合飲料沉淀率的影響Fig.6 Effect of the concentration of thickeners on precipitation rate of compound beverage

從圖6 可以看出，樣品中不添加增稠劑時(shí)，沉淀率較高，體系不穩(wěn)定。隨著復(fù)配增稠劑添加量的增加，樣品離心沉淀率逐漸降低；在添加量達(dá)到0.16%時(shí)，離心沉淀率接近最低值。這是由于飲料體系中增稠劑與水發(fā)生水合作用，形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，分散顆粒，減緩顆粒的聚結(jié)、上浮與下沉[25]。繼續(xù)增加復(fù)配增稠劑濃度，樣品離心沉淀率無(wú)明顯變化，但樣品過于黏稠、流動(dòng)性差，口感較黏膩。因此，選擇0.16%作為復(fù)合增稠劑的最適添加量。

2.4 玉米薏米復(fù)合飲料流變性分析

由圖7 知，飲料表觀黏度隨剪切速率增加而降低，呈剪切稀化現(xiàn)象，可能是由于在高剪切速率下飲料分子內(nèi)、分子間的相互作用力被破壞[25-26]。當(dāng)剪切速率較小時(shí)，結(jié)構(gòu)破壞較小，流體黏度較大，而隨著剪切速率的增大，大分子結(jié)構(gòu)被破壞的程度逐漸增加，導(dǎo)致黏度降低。剪切應(yīng)力隨剪切速率的增加而增大，但增幅逐漸減小。

圖7 25 ℃玉米薏米復(fù)合飲料的剪切速率與黏度、剪切應(yīng)力的流變曲線Fig.7 Rheological curve of shear rate,viscosity and shear stress of corn and coix seed beverage at 25 ℃

通過Power-Law方程對(duì)玉米薏米復(fù)合飲料流變特性曲線進(jìn)行擬合，擬合參數(shù)及結(jié)果見表5。由表5 可知，方程的相關(guān)系數(shù)R2＞0.990，曲線與擬合方程的相關(guān)性較高。飲料流動(dòng)指數(shù)0＜n＜1，曲線上凸，表明25 ℃下飲料體系為非牛頓假塑性流體，具有剪切稀化特點(diǎn)。

表5 飲料流體類型Power-Law 方程擬合參數(shù)Table 5 Fitting parameters of Power-Law equation for fluid type of beverage

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

感官指標(biāo)：玉米薏米復(fù)合飲料顏色呈米黃色，有玉米和薏米特有的清香，且香氣協(xié)調(diào)濃郁；飲料口感順滑，滋味甜中帶酸；外觀穩(wěn)定均一，無(wú)沉降物。

理化指標(biāo)：可溶性固形物含量18.53%，還原糖含量0.95%，總酸0.26 g/100 mL。

微生物指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤5 MPN/100 mL，致病菌沒有檢出。

3 結(jié)論

通過單因素和正交試驗(yàn)確定了玉米薏米復(fù)合飲料最佳配方為玉米汁與薏米汁體積比6∶4、混合汁添加量60%、白砂糖添加量6%、檸檬酸添加量0.02%；復(fù)配增稠劑的最佳配比為瓊脂∶黃原膠∶海藻酸鈉=3∶2∶1，最適添加量為0.16%。研制得到的玉米薏米復(fù)合飲料為非牛頓假塑性流體，呈剪切稀化現(xiàn)象；飲料顏色為米黃色、口感順滑、甜中帶酸，外觀穩(wěn)定均一，有玉米薏米獨(dú)特的香氣；可溶性固形物含量18.53%，還原糖含量0.95%，總酸0.26 g/100 mL。