响面法优化杨梅玫瑰茄饮料工艺及抗氧化性研究

张丽红，王文成（漳州职业技术学院农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心，福建漳州363000）

响面法优化杨梅玫瑰茄饮料工艺及抗氧化性研究

张丽红，王文成*
（漳州职业技术学院农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心，福建漳州363000）

摘要：研究以杨梅、玫瑰茄为主要原料的复配饮料工艺及其体外抗氧化性。在单因素试验基础上，采用晌应面分析法对复配饮料的配方进行优化。结果表明：饮料的最佳配方为：杨梅提取汁与玫瑰茄提取汁混合汁添加比例为46.8%，白糖添加量11.08%，柠檬酸添加量0.198%。该饮料对清除羟自由基（·OH）、清除超氧阴离子自由基（O2-·）、清除DPPH自由基（DPPH·）的清除率分别为30.8%、21.4%、40.1%，同时具有一定的还原能力。

关键词：杨梅；玫瑰茄；响应面分析；抗氧化能力

杨梅又名树梅、乌梅，果肉甜且微酸，含有较高的糖（主要为果糖、葡萄糖）、酸（主要为苹果酸、柠檬酸、乳酸），维生素（主要为VA、VC），具有开胃、理气作用。杨梅所含有的黄酮、生物碱、挥发油[1]等成分使得杨梅具有较强的抗氧化性。

玫瑰茄又名山茄，原产非州，漳州漳浦县大坂农场于1956年引进该品种并种植成功，现成为全国最大的种植和出口的基地。玫瑰茄属一年生草本植物，花萼为紫红色，花中含有大量的柠檬酸、木槿酸等有机酸、还原糖、VC、蛋白质、天然色素及矿物质等营养成分。其不仅含较高营养价值，而且具有保健功能，有清凉降火、降血压的功效。

关于玫瑰茄、杨梅的研究时有报道，但鲜见有杨梅玫瑰茄的复合饮料工艺研究及其抗氧化活性的报道，本文以杨梅、玫瑰茄为原料，应用响应面法优化复合饮料的最佳配比，并研究该饮料的体外抗氧化性能力，为杨梅、玫瑰茄应用提供更广阔的思路。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

玫瑰茄：采用漳州漳浦产的玫瑰茄；杨梅：漳州地产；蜂蜜：福建农林大学自产；白砂糖：漳州白玉兰。

七水合硫酸亚铁、邻二氮菲、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、H2O2、无水乙醇、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、浓盐酸、邻苯三酚、铁氰化钾、三氯乙酸、三氯化铁（以上试剂均为分析纯化学试剂）：购自北京化学试剂有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）标准品：Sigma公司；羧甲基纤维素钠：上海邦景实业有限公司；山梨酸钾：南京化学试剂有限公司。

1.2主要仪器设备

UV-1800PC-DS2紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；JYG-30/Z蒸煮锅：九江精业食品机械有限公司；HH-8型数显恒温水浴锅：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城工贸有限公司；TDL-40B型台式离心机：上海安亭科学仪器厂；电子精密天平：上海梅特勒-托利多仪器有限公司；旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1复合饮料的工艺流程

1.3.2杨梅汁制备

将杨梅洗净，去除枝、叶、烂粒，加入一定比例的水并加热浸提，具体为：杨梅、水质量比为1∶1.2，加热到80℃～90℃，恒温浸提1 h，过滤，去掉果渣，用果渣重量0.5倍的水清洗果渣并浸泡30min，过滤合并滤液，将滤液加热至可溶性固形物含量为12%～13%，热罐装，冷却，低温贮存。

1.3.3玫瑰茄提取液的制备

将玫瑰茄进行挑选，去除杂枝、叶、烂花萼，清洗，加入一定比例和温度的水进行浸提，根据李升锋，徐玉娟等研究[2]，浸提条件为：玫瑰茄、水质量比为1∶25，浸提时间50min，温度75℃，根据此条件提取的玫瑰茄色泽，风味都较好。

1.3.4复合饮料制备

按配方要求，称好各种原辅料，将白砂糖、羧甲基纤维素钠混合均匀，用80℃的水溶解，过滤后加入到装用杨梅玫瑰茄提取汁混合液、柠檬酸、饮料用水的冷热罐中。加热到50℃，过滤泵入高压罐进行高压均质，均质条件控制为压力20MPa，温度为50℃～60℃。均质完成后进行低压脱气，高温瞬时杀菌（杀菌温度为121℃，时间为6 s～12 s），然后进行灌装。

1.3.5感官评定方法

品评人员为具有感官分析知识的人，每组9人，共2组对试验样品进行感官评分，去除异常数据，取2组平均值作为样品的感官评分，满分为100分，其中外观30分，气味30分，口味40分。产品的感官标准参照表1。

表1　杨梅玫瑰茄饮料的感官评价标准Table1　Sensory evaluation criteria for beverage

1.3.6杨梅玫瑰茄花萼复合饮料单因素试验方法

以感官评定做为做为测定指标，对复合饮料进行工艺优化。

杨梅汁、玫瑰茄汁混合比例：将杨梅汁、玫瑰茄汁按体积比0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1混合，按混合汁40%，糖量10%，酸量0.2%添加，进行感官评分.结果在杨梅汁与玫瑰茄体积比为1.5∶1时，呈现现风味最好，此时有杨梅特有香味，玫瑰茄的风味且无明显涩味。故选择混合比例为杨梅汁与玫瑰茄汁的体积比为1.5∶1为接下来试验的比例。

混合汁添加比例：以杨梅汁、玫瑰茄汁体积比为1.5∶1，添加10%白砂糖，0.2%柠檬酸，以混合汁添加比例20%、30%、40%、50%、60%进行5个水平试验。

白砂糖添加比例：以添加40%的杨梅玫瑰茄混合汁（体积比为1.5∶1），柠檬酸0.2%，分别添加白砂糖6%、8%、10%、12%、14%进行5个水平试验。

柠檬酸添加比例：以添加40%的杨梅玫瑰茄混合汁（体积比为1.5∶1），白砂糖10%，分别添加柠檬酸0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%进行5个水平试验。

1.3.7响应面法优化复合饮料

在单因素试验的结果上，以感官评分为响应值，选取杨梅玫瑰茄混合汁添加比例，白砂糖、柠檬酸添加量为自变量，根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理[3-4]进行三因素三水平的组合设计试验，确定复合饮料最佳配给比例。响应面因素水平编码设计见表2。

表2 响应面因素水平编码表Table 2　Factorsand levels of response su rfaceexperiments

1.4抗氧化试验方法

1.4.1对羟自由基（·OH）清除率的测定

分别以杨梅提取汁、玫瑰茄提取汁、复合饮料为羟自由基清除剂，参照刘学明[5]等关于羟自由基清除能力的测定方法研究紫苏叶多糖清除羟自由基的能力。

1.4.2对超氧阴离子自由基（O2-·）清除率的测定

将pH=8.2，浓度为0.05mol/L的Tris-HCL缓冲溶液4.5m L与4.2m L蒸馏水混匀，于25℃水浴中20min后，立即加入0.05mol/L邻苯三酚（已经25℃预热）0.3mL混匀，在4min内，每隔30 s在325 nm波长下测定吸光度，计算邻苯三酚溶液吸光值随时间的变化率A0。再分别将1.0mL的杨梅汁、玫瑰茄花萼浸提汁、复配后饮料各与3.2mL蒸馏水混合，测定邻苯三酚溶液在325 nm处的吸光度，计算其随时间变化率A1，则

式中：A0为空白平均吸光值随时间的变化率；A1为试样的平均吸光值随时间的变化率。

1.4.3对DPPH自由基（DPPH·）清除率的测定

在三只具塞比色管中分别加入杨梅提取汁、玫瑰茄花萼提取汁、复配饮料各2mL，再分别加入8mL的0.1mmol/L的DPPH溶液，加盖混合均匀，在暗处反应20 min后在517 nm处测其吸光度，重复3次，取平均值。

式中：A1为8 m LDPPH+2 m L样品吸光度；A0为8 mLDPPH+2mL无水乙醇的吸光度；A2为2mL样品+8mL无水乙醇的吸光度。

1.4.4复合饮料还原能力的测定

分别杨梅提取汁、玫瑰茄花萼提取汁、复配后饮料为还原剂，采用普鲁士蓝法[6]研究其的还原能力。

2　结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1不同杨梅汁、玫瑰茄汁比例

随着杨梅汁、玫瑰茄汁比例不同，感官值发生了较大变化，当体积比为1.5∶1时，其感官评定值最高，为82.5分，所以后续试验选择杨梅汁与玫瑰茄汁的体积比为1.5∶1为混合汁的混合比例。

2.1.2不同混合汁添加比例对复合饮料感官评分的影响

不同混合汁添加比例对复合饮料感官评分的影响结果见图1。

图1　不同混合汁添加比例对感官评分影响Fig.1　Effectof the added ratio of red bayber ry and Roselle extract on the sensory score

从图1可以看到，随着混合汁添加比例的变化，复合饮料的感官评分值出现了变化，随着比例增加，饮料的香味渐足，口感较丰满，当到达40%～50%之间，其感官值到达较高的值，但随着其比例继续增加，感官评分值却出现略有下降的趋势，这可能与混合汁中玫瑰汁口感略涩、杨梅汁过高不爽口有关。

2.1.3不同白砂糖添加量对复合饮料感官的影响

不同白砂糖添加量对复合饮料感官的影响结果见图2。

图2　不同白砂糖添加量对感官评分值影响Fig.2　Effectof sucrose contenton the sensory score

从图2中可以看到，随着糖量的添加量的不同，复合饮料的感官评分值也发全变化，当糖的添加量为9%时，达到较好的感官评价值，但随着糖继续增加，口感过甜，反而出现不清爽、容易腻的现象。

2.1.4不同柠檬酸添加量对复合饮料感官的影响

不同柠檬酸添加量对复合饮料感官的影响结果见图3。

从图3中可以看到，随着柠檬量的添加量的不同，复合饮料的感官评分值也发全变化，随着添加量增加，糖酸比趋于平衡，当柠檬酸添加量为2%～2.5%时，其糖酸比最为合适，此时口感较好，pH为2.8左右，此时对于饮料的色泽稳定也较为有利，但量继续增加时，饮料的口感出现过酸、发涩的现象，破坏饮料的口感，饮料的感官评份值出现较大的下降。

图3　不同柠檬酸添加量对感官评分值影响Fig.3　Effectof citric acid contenton thesensory score

2.2响应面结果与分析

根据Box-Benhnken设计方案进行响应面试验，所得结果如表3所示。为检验响应模型的有效性，采用Design-Expert软件对模型进行方差分析，所得结果如表4回归模型方差分析所示。

表3　试验设计及其结果Table 3　Experim ental design and results

表4 回归模型方差分析Table 4　Variance analyses for the regression model

2.2.1模型回归拟合

采用Design-Expert8.0.5软件对模型进行方差分析，通过P值检验其显著性，当P<0.05时表明模型显著，说明模型是有效的。由表4可知，方程的模型显著性P<0.05，显著，则模型有意义；失拟差为0.081 12> 0.05，不显著，即模型与试验值的差异较小。模型校正决定系数R2Adj=0.978 7，说明该模型能解释97.87%响应值的变化，仅有总变异大约2.13%不能解释；相关系数R2=0.990 7，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，该模型可以用于分析各因素对杨梅玫瑰茄工艺的影响。

试验数据进行多元回归拟合，得到感官评分值Y对混合汁添加比例（X1，%）、白砂糖添加比例（X2，%）、柠檬酸添加比例（X3，%）的二次多项回归方程分别为：

式中：混合汁添加比例、白砂糖添加比例、柠檬酸添加比例在分析中均经过线性编码处理，分别对应X1、X2、X3。因此，方程中各项系数绝对值的大小直接反映了各因素对响应值的影响程度，系数的正负反映了影响的方向。由回归方程可知，白砂糖添加比例与柠檬酸添加比例的交互作用和混合汁添加比例的一次项均对感官评分值的影响最大，混合汁添加比例与柠檬酸添加比例的交互作用和白砂糖添加比例的一次项均对感官评分值的影响最小。

2.2.2响应面

通过采用Design-Expert8.0.5软件拟合得到二次回归方程的响应曲面及其等高线见图4和图5。等高线的形状可反映出交互效应的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著，而圆形则与之相反。由图4可知，在白砂糖添加量与混合汁比例的交互作用中，白砂糖添加量与混合汁比例的曲面倾斜度高，即坡度陡，说明二者交互显著，在白砂糖添加比例为11%以上，混合汁比例在30%～46%时，感官综合评分随着白砂糖的添加量增加而升高，超过之后则呈减小的趋势；在白砂糖添加比例为11%以下，混合汁比例的范围逐渐缩减到30%～40%左右，在该范围内感官综合评分仍保持随着白砂糖的添加量增加而升高的趋势。

图4　白砂糖添加比例与混合汁比例对感官评分的影响Fig.4　Effectsof sugar and theadded ratio of red bayberry and Roselleextract on sensory evaluation of beverage

图5　柠檬酸添加比例与白砂糖添加比例对感官评分的影响Fig.5　Effectof sugar and citric acid on sensory evaluation of beverage

有闭合的椭圆或圆表示有最大值，由图5可知，柠檬酸添加比例与白砂糖添加比例的交互作用的图形形状呈长椭圆，说明二者的交互作用及其显著，并且在该区域内有最大值。

2.2.3模型有效性检验

为检验响应模型的有效性，结合回归模型的数学分析结果得到杨梅玫瑰茄饮料的最佳配方为：混合汁比例46.8%，白砂糖添加量11.08%，柠檬酸添加量0.198%，在此条件下复合饮料感官评分为87.241，实际复合饮料感官评分为86.8，两者非常接近，误差在0.5%以内，说明该模型可靠。

2.3抗氧化性试验结果

杨梅玫瑰茄复合饮料抗氧化性试验结果如表5所示。

表5　杨梅玫瑰茄复合饮料抗氧化能力Tab le5　Antioxidant capacity of Red bayberry and Roselle com pound beverage

3　结论与讨论

以杨梅、玫瑰茄为原料，研制具有一定抗氧化功能酸甜可口、色泽诱人的复配饮料，其最佳配比为：杨梅提取汁与玫瑰茄提取汁体积比为1.5∶1，混合汁添加比例为46.8%，白砂糖添加量11.08%，柠檬酸添加量0.198%。复配后的饮料酸甜可口，具有杨梅特有的水果香味以及玫瑰茄香味，同时具有一定的抗氧化能力，改善饮料对人体带来的不健康因素。该饮料对·OH、O2-·、DPPH·的清除率分别为30.8%、21.4%、40.1%，同时有一定的还原能力。

参考文献：

[1] 陈增灿.浙江杨梅生产栽培二十年得失之思考[J].林业科学,2010, 10(5):45-47

[2]李升锋,徐玉娟,刘学铭,等.玫瑰茄浸提工艺条件的研究[J].农产品加工(学刊),2006(7):13-17

[3]欧阳薇,乐龙,王志祥,等.超声波优化栀子苷提取的工艺研究[J].中国药物警戒,2011,8(3):155-157

[4]汪仁官,陈荣召.实验设计与分析[M].北京:中国统计出版社,1998: 595-609

[5]刘明学,牛靖娥,苏忠伟,等.覆盆子多糖提取、结构分析及自由基清除作用研究[J].食品科技,2009,34(7):163-167

[6] 郝旭梅,鲍建才,杨智慧,等.无梗五加叶体外抗氧化活性研究[J].包装与食品机械,2011,29(4):1-5

DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.026

收稿日期：2014-06-25

作者简介：张丽红（1970—），女（汉），副教授，硕士，研究方向：食品工艺研发与分析。

*通信作者

Op tim ization of Compound Beverage Technology of Red Bayberry and Roselle by Response Surface M ethodology and Study on Its Antioxidative Activity

ZHANG Li-hong，WANGWen-cheng*
（Deep Processing ofAgricultural Productsand the Safety of Application Engineering Technology Center in Fujian Universities，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，Fujian，China）

Abstract：With red bayberry，roselle calyx asmain raw material，the compound beverage and its in vitro antioxidantactivity had been studied.On the basisofsingle factorexperiments，the response surfacemethod was used to optimize the compound beverage.The resultswere shown as follows：the added ratio of red bayberry and Roselle extractas46.8%，the added ratio ofsugar as11.08%and the added ratio of citric acid as0.198%.The clearance rateof thehydroxyl free radical（·OH），superoxide radical（O2-·）and DPPH free radicalwere30.8%、21.4%、40.1%，besides，ithad a certain reduction capacity.

Key words：red bayberry；roselle calyx；response surfacemethodology；antioxidative activity