稳定剂对枸杞果汁稳定性的影响

陈玮琳，刘敦华

（宁夏大学农学院，宁夏银川750021）

枸杞系茄科属，多年生落叶小灌木，又名枸杞菜、狗牙子、枸杞子，是重要的经济植物资源，主要分布在宁夏、甘肃、新疆、内蒙古、河北等省（区）[1]。宁夏枸杞是宁夏最具特色的地方特产，栽培历史悠久，果粒大、颜色鲜艳、品质优良，其药用价值和营养价值极高，《本草纲目》和《中华人民共和国药典》都把宁夏枸杞作为入药产品[2]。近年来，宁夏枸杞产业的发展也带动了枸杞汁饮品的不断发展。在宁夏，以枸杞为主要原料的饮品种类繁多，如枸杞果酒、枸杞牛奶、枸杞果汁等[3]。枸杞果汁是以枸杞为唯一原料，柠檬酸和抗坏血酸为护色剂，制成纯天然的枸杞汁，其枸杞风味突出，保健效果显著。但枸杞果汁相对其他饮品还不够成熟，其中稳定性是制约生产的主要原因之一，严重影响了消费者对此类产品的接受程度。要提高产品的稳定性，往往通过添加适量的食品稳定剂来实现。稳定剂是能增加胶体、混合物等的稳定性能，它可以减慢反应，保持化学平衡，降解表面张力，防止光热分解或氧化分解等作用[4]。因此，选用了果胶[5]、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）[6]、黄原胶[7]、卡拉胶[8]、结冷胶[9-10]共 5 种不同的稳定剂，通过改变稳定剂的添加量来测定枸杞果汁的稳定性，并从中选出3种稳定剂进行响应面实验，得到复合稳定剂的添加量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

枸杞汁原浆：宁夏大学农学院食品系提供；果胶、卡拉胶（食品级）：丹尼斯克（中国）有限公司；羧甲基纤维素钠（CMC-Na）（食品级）：天津市光复精细化工研究所；黄原胶（食品级）：淄博中轩生化公司；结冷胶（食品级）：北京中柏创业化工产品有限公司。

1.2 仪器与设备

Anke TDL-5-A型低速离心机：飞鸽公司；1500ex型流变仪：TA Instruments Ltd（美国）。

1.3 方法

1.3.1 实验流程

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 枸杞汁原浆的选用和枸杞果汁的制备

选用60 mL质量相对优质的枸杞汁原浆，呈深红色，无异味，用140 mL煮沸并冷却至室温的开水进行稀释，调制成30%的枸杞果汁。

1.3.2.2 稳定剂溶液的制备

将稳定剂缓慢加入75℃的水中，匀速搅拌，保证胶体充分溶解，制成胶体溶液，现配现用。

1.3.2.3 调酸

采用滴加法用浓度为10%的柠檬酸溶液进行调酸，调酸的过程中并不断进行搅拌。

1.3.3 测定方法

1.3.3.1 感官评定[11]

静置3 d，观察枸杞果汁是否出现分层现象。

1.3.3.2 离心沉淀率的测定[12]

称量离心管的重量W1，加入40 g枸杞果汁样品，放入离心机中，在转速为3 000 r/min下离心10 min，将离心管中清液倒出，并称其重量为W2。离心沉淀率用下式计算：

离心沉淀率=（W2-W1）/40×100%

每个样品进行3次平行测定，离心沉淀率取其平均值。

1.3.3.3 黏度测定[13]

黏度通过流变仪进行测定，选用几何探头为40 mm的平行板，测试温度为室温25℃，剪切应力为0.207 5 Pa，剪切速度为2.000 s-1，每组次实验的采样点为5个，黏度通过选取相对稳定的几个数值求平均值。

1.3.4 单因素实验

选取果胶、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、黄原胶、卡拉胶、结冷胶5种不同的稳定剂，通过改变稳定剂的添加量来测定枸杞汁饮料的稳定性。果胶采用的添加量为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%；羧甲基纤维素钠（CMC-Na）选用的添加量为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%；黄原胶选用的添加量为0.04%、0.06%、0.08%、0.1%；卡拉胶选用的添加量为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%；结冷胶选用的添加量为0.02%、0.03%、0.04%、0.05%。

1.3.5 复配稳定剂响应面实验

由单因素实验结果选出影响枸杞果汁饮料稳定性较好的3种稳定剂，通过Design-Expert7.0软件，采用Central Composite Design（CCD）实验设计法进行回归拟合，检验F值判断其模型在统计学上的显著性，绘制响应面及等高线图，分析确定枸杞果汁复配稳定剂的最佳添加量[14-15]。

2 结果与分析

2.1 单一稳定剂对枸杞果汁稳定性的影响

2.1.1 果胶对枸杞果汁稳定性的影响

选取果胶作为稳定剂，加入浓度为30%的枸杞果汁中，静置3 d后观察其稳定性，并进行离心沉淀率和黏度的测定，得到不同添加量的果胶对枸杞果汁稳定性的影响结果，如表1所示。

表1 不同添加量的果胶对枸杞果汁稳定性的影响Table 1 Effect of adding different amount of pectin on the stability of wolfberry juice

由表1可知，果胶的添加量对枸杞果汁的黏度影响相对较小，口感稀，其离心沉淀率随果胶添加量的增加而减小，在添加量为0.2%和0.3%时，静置3 d未出现分层现象，枸杞果汁稳定性较好。

2.1.2 羧甲基纤维素钠（CMC-Na）对枸杞果汁稳定性的影响

选取CMC-Na作为稳定剂，加入浓度为30%的枸杞果汁中。静置3 d后观察其稳定性，并进行离心沉淀率及黏度的测定，得到不同添加量的CMC-Na对枸杞果汁稳定性的影响结果，如表2所示。

由表2可知，CMC-Na添加量在0～0.2%范围内，枸杞果汁黏度随CMC-Na添加量的增加而显著增大，口感稀；CMC-Na添加量在0.3%以上时，枸杞果汁黏度呈线性关系，逐渐增大，口感逐渐增稠。枸杞果汁的离心沉淀率随CMC-Na添加量的增加而减小，但添加量在0.2%以上时，离心沉淀率变化相对平缓。3 d后观察未出现分层现象。CMC-Na的添加量为0.3%时，枸杞果汁稳定效果最佳。

表2 不同添加量CMC-Na对枸杞果汁稳定性的影响Table 2 Effect of adding different amount of CMC-Na on the stability of wolfberry juice

2.1.3 卡拉胶对枸杞果汁稳定性的影响

选取卡拉胶作为稳定剂，加入浓度为30%的枸杞果汁中。静置3 d后观察其稳定性，并进行离心沉淀率和黏度的测定，得到不同添加量的卡拉胶对枸杞果汁稳定性的影响结果，如表3所示。

表3 不同添加量卡拉胶对枸杞果汁稳定性的影响Table 3 Effect of adding different amount of carrageenan on the stability of wolfberry juice

由表3可知，随着卡拉胶添加量的增加，枸杞果汁的黏度显著增加；枸杞果汁的离心沉淀率随着卡拉胶添加量增加而减小；当卡拉胶的添加量为0.4%时，枸杞果汁未出现分层现象且离心沉淀率较低，但是口感不佳。

2.1.4 黄原胶对枸杞果汁稳定性的影响

选取黄原胶作为稳定剂，加入30%的枸杞果汁中。静置3 d后观察其稳定性，并进行离心沉淀率和黏度的测定，得到不同添加量的黄原胶对枸杞果汁稳定性的影响结果，如表4所示。

由表4可知，黄原胶添加量在0.04%～0.08%时，枸杞果汁的黏度增加相对比较平缓，当添加量增加到0.1%时黏度显著增加；枸杞果汁的离心沉淀率随黄原胶的添加量增加而减小；结合口感及观察结果来看，黄原胶的最佳添加量为0.06%。

2.1.5 结冷胶对枸杞果汁稳定性的影响

选取结冷胶作为稳定剂，加入浓度为30%的枸杞汁饮料中。静置3 d后观察其稳定情况，并进行离心沉淀率和黏度的测定，得到不同添加量的结冷胶对枸杞果汁稳定性的影响结果，如表5所示。

表4 不同添加量黄原胶对枸杞果汁稳定性的影响Table 4 Effect of adding different amount of xanthan gum on the stability of wolfberry juice

表5 不同添加量结冷胶对枸杞果汁稳定性的影响Table 5 Effect of adding different amount of gellan gum on the stability of wolfberry juice

由表5可知，结冷胶的添加量对枸杞果汁黏度的影响很小，且口感不好；枸杞果汁的离心沉淀率随结冷胶的添加量增加而减小。当结冷胶的添加量为0.04%和0.06%时，黏度及离心沉淀率相对稳定，静置后观察没有出现分层现象。

2.2 复配稳定剂的响应面实验结果与分析

由单因素实验结果选出影响枸杞果汁饮料稳定性较为明显的 3 种稳定剂：果胶（X1）、CMC-Na（X2）、黄原胶（X3），绘制响应面及等高线图。设计因素水平表如表6所示。

表6 实验设计因素编码与水平Table 6 Design factors coding and levels

建立模型方程，应用Design-Expert7.0软件对表7中的数据进行多远回归拟合，并进行显著性检验，结果如下：

对结果进行分析，建立回归模型，回归方程如下：

表7 实验结果与分析Table 7 Results and analysis

表8 回归方程各项的方差分析表Table 8 Variance analysis of each item in regression equation

由表8可以看出，模型的F值为21.16，表明该模型显著，P值为0.000 3，表明模型因素水平项显著。该模型的R12=0.965 0，Radj2=0.920 1，表明实验方法可靠，各因素之间设计合理，可用该回归模型代替实验点来优化工艺参数。绘制响应面及等高线，见图1、2、3。

经响应面分析，在浓度为30%的枸杞果汁中添加稳定剂的最佳添加量为：果胶0.21%，CMC-Na0.24%，黄原胶0.059%，离心沉淀率为10.8%，枸杞果汁的稳定性最好。为检验上述结果的可靠性，进行验证实验。

图1 果胶——CMC-Na影响离心沉淀率响应面图及等高线图Fig.1 Response surface plot and contour plot of the effects of pectin and CMC-Na on centrifugal sedimentation rate

图2 果胶——黄原胶影响离心沉淀率响应面图及等高线图Fig.2 Response surface plot and contour plot of the effects of pectin and xanthan gum on centrifugal sedimentation rate

图3 CMC-Na——黄原胶影响离心沉淀率响应面图及等高线图Fig.3 Response surface plot and contour plot of the effects of CMC-Na and xanthan gum on centrifugal sedimentation rate

准确量取30 mL枸杞汁原浆，加入140 mL冷却后的沸水，搅拌均匀，然后添加0.21%果胶，0.24%CMC-Na，0.059%黄原胶。静置3 d后观察，没有出现分层现象，3 000 r/min离心10 min，其离心沉淀率为11%，且口感较稀，易于接受。

3 结论

1）果胶、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、卡拉胶、黄原胶、结冷胶共5种稳定剂在单独使用到枸杞果汁中时，适量的添加有助于果汁的稳定性，但长时间的放置果汁，会逐渐产生有絮状沉淀出现。

2）通过响应面实验分析可知，30%枸杞果汁中添加复合稳定剂的最佳添加量为：0.21%的果胶、0.24%的羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、0.059%的黄原胶，此配方条件下枸杞果汁其稳定性最好。

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