黑树莓乳饮料的研制

屈小媛，田维荣，胡 萍,*，周光桥，聂 叶，张秋红

(1.贵州大学生命科学学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州牧草种籽繁殖场，贵州 独山 558203)

黑树莓乳饮料的研制

屈小媛1，田维荣2，胡 萍1,*，周光桥1，聂 叶1，张秋红1

(1.贵州大学生命科学学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州牧草种籽繁殖场，贵州 独山 558203)

以黑树莓果汁和牛乳为主要原料，采用L9(34)正交试验设计和单纯形重心设计分别对黑树莓乳饮料原料配比以及复合稳定剂配比进行优化研究。结果表明：黑树莓果汁8%、鲜牛乳35%、蔗糖6%时，产品风味最佳，感官评分为92分；CMC 0.129%、黄原胶0.037%、瓜尔豆胶0.084%时，产品稳定性最好，其沉淀率为2.77%。

黑树莓；乳饮料；工艺

黑树莓(Rubus idaeusL.)又名黑马林，本种是黑莓形的树莓，为蔷薇科悬钩子属植物[1]。黑树莓果实柔软多汁，香味独特，色泽宜人，其抗癌物质鞣化酸、抗衰老物质超氧化物岐化酶(SOD)、花青素、VE、硒等含量均高于现有任何水果，具有很高营养价值和药用价值[2-3]。将黑树莓果汁加入牛乳中生产乳饮料，可以使二者营养与保健功能有效结合，融为一体。同时，黑树莓中特有的芳香物质对改变牛乳风味也是十分有益的。

黑树莓果实含酸较高，易造成牛乳中酪蛋白沉淀，选择合适的稳定剂与使用量是黑树莓乳饮料生产的关键技术之一。在实际生产中，往往使用复合稳定剂，以便充分利用单体稳定剂之间的协同交互作用，降低生产成本；同时也可避免某种稳定剂添加量过大对产品的风味及口感造成影响[4-5]。本实验旨在确定黑树莓乳饮料最佳配比并进行稳定性研究，为黑树莓乳饮料规模化生产提供理论依据和技术参数，同时也为黑树莓的深加工开辟一条新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑树莓产于贵州省麻江县；牛乳 市售；羧甲基纤维素钠(CMC)、黄原胶、瓜尔豆胶、结冷胶、琼脂、蔗糖等均为食品级。

1.2 仪器与设备

FJ300-S数显高速分散均质机 上海标本模型厂制造；低速离心机 北京医用离心机厂；榨汁机 广东美的精品电器制造有限公司；DF-Ⅱ集热式磁力加热搅拌器、HH-S数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

表1 黑树莓乳饮料感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards for black raspberry milk beverage

1.3.2 操作要点

1)黑树莓果汁的制备：将新鲜成熟的黑树莓果实清洗后，80℃烫漂10min以钝化各种氧化酶类[6]。添加质量分数0.15%复合酶(果胶酶与纤维素酶质量比为1:1)，在50℃条件下酶解150min，用打浆机打浆后过滤。

2)调配：将稳定剂与白砂糖干粉充分混合，加入55℃左右的温水，加热搅拌至完全溶解，与牛乳混合均匀。在搅拌状态下，将黑树莓果汁缓慢加入牛乳中[7]。

3)均质：采用高速分散均质机，均质条件为室温下4000r/min，均质2次，每次10min。

4)灌装、杀菌、冷却：将均质后的饮料定量灌装、封盖，加热到90℃保持15min，冷却至室温即为成品[8]。

1.3.3 感官评定

参照吴晓菊等[9]、郭奇慧[10]、Smit[11]等方法，并作修改。由9人组成的评定小组(均为专业食品研究人员)，按照表1所示标准于专业品评室对产品感官质量进行评定。评定在产品温度与室温达到恒定时自然灯光下进行：首先取适量样品于50mL透明容器中，观察其颜色和组织状态，然后打开包装评判气味，最后用温开水漱口，品尝产品滋味。

1.3.4 产品稳定性测定[12-14]

采用离心沉淀法，在离心管中准确加入15mL黑树莓果汁乳饮料，然后4000r/min离心15min，弃去上部溶液，准确称取沉淀物质量，计算沉淀率。

1.4 试验设计

1.4.1 黑树莓乳饮料配方单因素试验

根据预试验结果，通过感官评分对影响产品风味与口感的主要因素即黑树莓果汁用量、鲜牛乳用量、蔗糖用量进行分析。

1.4.1.1 黑树莓果汁用量的确定

固定鲜牛乳用量32%、蔗糖用量6%，选取黑树莓果汁用量分别为6%、7%、8%、9%、10%，通过感官评分参考黑树莓果汁用量。

1.4.1.2 鲜牛乳用量的确定

固定黑树莓果汁用量8%、蔗糖用量6%，选取鲜牛乳用量分别为29%、32%、35%、38%、41%，通过感官评分参考鲜牛乳用量。

1.4.1.3 蔗糖用量的确定

固定黑树莓果汁用量8%、鲜牛乳用量35%，选取蔗糖用量分别为4%、5%、6%、7%、8%，通过感官评分考察蔗糖用量。

1.4.2 黑树莓乳饮料配方优化正交试验

在单因素试验基础上，选取黑树莓果汁用量、鲜牛乳用量、蔗糖用量3个因素，采用L9(34)正交试验设计，通过感官评分确定黑树莓乳饮料最佳配方。正交试验因素水平见表2。

表2 黑树莓乳饮料配方优化L9(34)正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels of L9(34) orthogonal design

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 黑树莓果汁用量的确定

黑树莓果汁用量是影响产品品质的重要因素。黑树莓果汁添加过少，果香味不足，产品风味不协调；添加过多时，又增加成本，且会导致产品过酸，口感不柔和。通过感官评分为指标来确定黑树莓果汁用量，试验结果见表3。

由表3可知，黑树莓果汁用量8%时，产品呈粉红色，均匀一致，有浓郁的黑树莓果香和奶香，酸甜适中，感官评分最高，为82分。结果表明，适宜的黑树莓果汁用量为8%。

2.1.2 鲜牛乳用量的确定

乳饮料生产中，鲜牛乳添加量对产品的口感和风味影响十分明显。黑树莓乳饮料按不同比例添加鲜牛乳，所得产品感官评定结果见表4。

由表4可知，鲜牛乳添加过多，则产品奶香味过浓，风味不协调，且增加生产成本；鲜牛乳添加过少，则奶香味过淡。鲜牛乳用量35%时，产品黑树莓果香味与奶香味协调，口感柔和细腻，感官评分最高，为88分。结果表明，适宜的鲜牛乳用量为35%。

2.1.3 蔗糖用量的确定

由表5可知，蔗糖用量6%时，产品风味协调，酸甜适宜，口感柔和细腻，感官评分最高，为91分。结果表明，最佳蔗糖用量为6%。

2.2 黑树莓乳饮料配方优化正交试验

从表6可以看出，第二组感官评分最高，对应的优化组合为A1B2C2。由极差分析可知，3个因素对产品感官品质影响的主次顺序为A＞B＞C，最佳组合为A2B2C2。即黑树莓8%、牛奶35%、蔗糖6%。按此配方进行验证实验，所得黑树莓乳饮料色泽、香味、滋味均较好，感官评分为92分，比其组合的感官评分均高。因此，黑树莓乳饮料最佳配方为黑树莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%。

表3 不同黑树莓果汁用量对乳饮料感官品质的影响Table 3 Effect of black raspberry juice concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表4 不同鲜牛乳用量对乳饮料感官品质的影响Table 4 Effect of fresh milk concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表5 不同蔗糖用量对乳饮料感官品质的影响Table 5 Effect of sugar concentration on sensory quality of black raspberry milk beverage

表6 黑树莓乳饮料配方优化L9(34)正交试验设计及结果Table 6 L9(34) orthogonal design arrangement and corresponding experimental results

2.3 单纯形重心设计优化复合稳定剂配比

2.3.1 单一稳定剂单因素试验结果

在黑树莓乳饮料最佳配方条件下，选取CMC、结冷胶、琼脂、黄原胶、瓜尔豆胶[15-17]5种稳定剂，分别添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，以离心率为评价指标，研究不同稳定剂用量对产品沉淀率的影响，试验结果见图1。

图1 不同稳定剂添加量对产品沉淀率的影响Fig. 1 Effect of stabilizer type and amount on precipitation rate of black raspberry milk beverage

由图1可知，结冷胶、琼脂稳定效果差，不宜作为黑树莓乳饮料稳定剂。可能是结冷胶对离子比较敏感，易与牛乳中的钙离子反应形成弱凝胶结构，致使产品达不到稳定的效果；琼脂由于受pH值影响较大，不适用于酸性饮料中。因此，本实验选择CMC、黄原胶、瓜尔豆胶3种稳定剂进行复配。

CMC的添加量在0.05%～0.25%时，黑树莓乳饮料沉淀率随CMC添加量的增大急剧下降，超过0.25%时，沉淀率变化相对趋于缓和。从边际效应及成本角度出发，选择沉淀率变化最快区间的末端，即0.25%为乳饮料稳定剂添加量中端，分别取0.20%作为下限，0.30%为上限。同理，0.10%为黄原胶添加量中端，下限为0.05%，上限为0.15%；0.20%为瓜尔豆胶添加量中端，下限为0.15%，上限为0.25%。

2.3.2 稳定剂复配试验结果

表7 稳定剂复配试验设计编码和约束Table 7 Codes and restraints used in the simplex-centroid design for blending optimization of stabilizers

表8 稳定剂复配单纯形重心设计方案及结果Table 8 Simplex-centroid design scheme and corresponding experimental results

根据单因素试验结果，采用单纯形重心设计(simplex-centroid design)对CMC、瓜尔豆胶、黄原胶3种稳定剂进行复配。考虑到复合稳定剂之间可能存在协同交互作用，并且以单因素得到的添加区间进行单纯形重心设计，总的添加量可能会超过正常酸性乳饮料稳定剂添加范围，因此将单因素得到的添加区间作减半处理，试验设计编码和约束见表7，方案及结果见表8[18-19]。

利用Design-Expert软件对上述结果进行多元回归拟合，得到沉淀率(y)与3种稳定剂x1、x2、x3之间的二次多项回归方程为：

对回归模型进行方差分析，结果见表9。由表9可知，沉淀率的线性混合模型和二次模型都达到显著水平，判定系数R2＝0.9998，说明响应值(沉淀率)的变化有99.98%来源于所选变量，校正系数R2Adj＝0.9990，说明该回归方程对试验拟合情况较好，可以较好地描述各因素与响应值之前的真实关系。

表9 二次多项回归模型方差分析Table 9 ANOVA for the fitted quadratic polynomial model

图2 3种稳定剂交互作用的混合曲面和等值线图Fig.2 Response surface and contour plots for the interactive effects of three stabilizers on precipitation rate

单纯形重心设计可以根据三元等值线图直观地反映各因素间的变化对指标的影响，见图2。由图2可知，3种稳定剂复配后可以减小沉淀率，沉淀率有极小值。通过Design-Expert软件分析，模拟得出沉淀率最低的优化组合为x1＝0.58、x2＝0.24、x3＝0.18，对应3种稳定剂的实际添加量为z1＝0.129，z2＝0.037，z3＝0.084，即CMC 0.129%、黄原胶0.037%、瓜尔豆胶0.084%时，黑树莓乳饮料沉淀率达到最小值2.73%。按此添加量进行验证实验，得离心率平均值为2.77%，与理论值的相对误差很小，表明利用单纯形重心设计优化得到的黑树莓乳饮料复合稳定剂配比是准确可靠的，具有实用价值。

3 结 论

黑树莓乳饮料最佳配方为黑树莓用量8%、牛奶用量35%、蔗糖用量6%，产品呈粉红色，颜色均匀一致，风味协调，酸甜可口；在单因素基础上，采用单纯形重心设计法对3种稳定剂进行复配，当CMC、黄原胶、瓜尔豆胶添加量分别为0.129%、0.037%、0.084%时，此时黑树莓乳饮料稳定性最佳，沉淀率降低为2.77%，且稳定剂添加量较低，避免对产品的风味及口感造成影响，符合生产实践要求。

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Development of Black Raspberry Milk Beverage

QU Xiao-yuan1，TIAN Wei-rong2，HU Ping1,*，ZHOU Guang-qiao1，NIE Ye1，ZHANG Qiu-hong1
(1. College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China；2. Guizhou Herbage Seed Breeding Ground, Dushan 558203, China)

Black raspberry juice and fresh milk were mainly used to develop a black raspberry milk beverage. An L9(34) orthogonal array design was employed to optimize its formulation, and its composite stabilizer was optimized using simplex-centroid design. The results showed that the combination of 8% black raspberry juice, 35% fresh milk and 6% sucrose resulted in the best product quality with a sensory evaluation score of 92. The best stability was obtained using a composite stabilizer composed of 0.129% CMC, 0.037% xanthan gum and 0.084% guar gum, resulting in a minimum precipitation rate of 2.77%.

black raspberry；milk beverage；process

TS252.42

B

1002-6630(2012)16-0324-05

2011-06-22

贵州省农业攻关项目(黔科合NY字[2010]3037号)

屈小媛(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为食品营养与安全。E-mail：quxiaoyuan12345@163.com

*通信作者：胡萍(1970—)，女，副教授，博士，研究方向为食品营养与安全。E-mail：ls.phu@gzu.edu.cn