一种莲藕复合果蔬饮料的工艺研究

周静茹 ，高胜寒 ，张左勇 ， 孙汉巨 ，李延红 ，何述栋，刘和平，郜四羊

（1.合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽合肥 230009；2.安徽四平食品开发有限责任公司，安徽铜陵 244000）

莲藕（Nelumbo nucifera gaertn） 作为一种多年生宿根水生草本植物，在我国各种水生蔬菜中居首要地位，它既是一种蔬菜，又兼有水果特性。近年来，我国莲藕的种植面积不断扩大，产量迅速增加[1]。莲藕集营养与保健于一体，兼有蔬菜和水果二者的特点，营养成分丰富，含碳水化合物30%以上，蛋白质1%，其他矿物质、纤维素等均有较高的含量，尤其是维生素（VC） 的含量高达25 mg/100 g，是胡萝卜含量的2倍，莲藕是生产加工果蔬保健食品的上乘原料，也是现今推崇“医食同源”的最好植物之一[2]。莲藕中因含有较多的淀粉和多糖等胶体物质，制汁时往往存在破碎后浆液黏度高、出浆率低、产品不易澄清等问题[3-4]。生产上常用α-淀粉酶降解淀粉。α-淀粉酶是一种水解酶，以无规则的方式切开淀粉分子内部的α-1,4糖苷键，使淀粉生成糊精、低聚糖等，产物的末端葡萄糖残基经淀粉酶酶解可以降低浆液黏度，达到澄清的目的[5]。试验以莲藕为原料，采用α-淀粉酶处理莲藕浆液，通过单因素试验与正交试验，确定α-淀粉酶的最佳酶解条件，并且研究了以新鲜莲藕、苹果浓缩汁、梨浓缩汁、哈密瓜浓缩汁、白砂糖为主要原料，配以稳定剂进行复合调配，以期为莲藕复合果汁饮料的生产提供依据。

1 材料和方法

1.1 材料

莲藕、白砂糖，购于合肥市家乐福；黄原胶、D-异抗坏血酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、苹果浓缩汁、梨浓缩汁、哈密瓜浓缩汁，均为食品级；中温α-淀粉酶1，北京索莱宝科技有限公司提供（酶活力3 700 U/g）；中温α-淀粉酶2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；高温α-淀粉酶3，江苏锐阳生物科技有限公司提供（酶活力40 000 U/g）。

1.2 仪器

GYB30-60型均质机，上海东华公司产品；HHSY21-Ni型水浴锅，北京长源实验设备厂产品；电子天平，上海方瑞仪科技有限公司产品；JYL-C051型榨汁机，山东九阳公司产品；九阳电磁炉，山东九阳小家电有限公司产品；DELTA 320 pH计，梅特勒-托利多仪器有限公司产品；抽滤机。

1.3 莲藕汁的加工工艺

工艺流程：莲藕→清洗→去藕节→去皮→切片→护色→打浆→淀粉酶水解→灭酶→过滤→调配→均质→灌装→杀菌→成品[6]。

浓缩苹果汁、浓缩梨汁、浓缩哈密瓜汁、白砂糖

1.4 操作要点

1.4.1 原料选择

要求处于乳熟期（终止叶出现后的11～15 d），肉质鲜嫩白脆、皮薄味甜、粗壮肥大、无病害和机械伤[7]。

1.4.2 清洗去皮

洗去莲藕表面的污泥及农药残留，并对莲藕进行切片处理，切片厚度约0.5 cm，使其护色过程更加成功。

1.4.3 护色

将切好的莲藕片立即浸入1%的抗坏血酸溶液中，在55℃的恒温水浴锅中浸泡5 min[8]，防止莲藕颜色变黄。

1.4.4 打浆

藕与水的比例为3∶1较合适，用水量大于这一比例，制品风味较淡且在使用相同剂量的稳定剂后，稳定性较差；用水量小于这一比例，虽然风味浓郁且稳定性好，但有黏口感，不够爽滑[9]。在打浆机中打浆约2 min，得到莲藕粗汁。

1.4.5 酶解、过滤

先将适量淀粉酶用温水溶解，再加入莲藕粗汁中，在一定温度下酶解一定时间后取出，煮沸灭酶后用80目筛过滤。

1.4.6 调配、均质

过滤后的汁液根据口感配方，添加白砂糖、浓缩苹果汁、浓缩梨汁、浓缩哈蜜瓜汁和黄原胶[10]进行复配，在60℃，1.96 MPa的条件下进行均质。

1.4.7 灌装杀菌

将均质后的产品灌装，放入水浴锅中加热，保持水浴锅温度在95℃以上，时间20 min，杀菌完成后，将饮料冷却即得成品[11]。

1.4.8 感官评定

评定小组由8位学生组成，采用10分制分别对饮料的口感、气味及颜色进行评分。

莲藕复合果蔬汁饮料感官评分标准见表1[12]。

表1 莲藕复合果蔬汁饮料感官评分标准

1.5 酶解条件对莲藕出汁率的影响

莲藕中因含有较多的淀粉和多糖，制汁后往往会产生沉淀，因此需要添加淀粉酶，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，从而降低浆液黏度，达到澄清的目的。α-淀粉酶的作用与淀粉酶的种类、添加量、作用pH值、反应温度和时间有关，因此需要对α-淀粉酶的酶解条件进行研究。以莲藕出汁率为指标，确定最佳酶解工艺。公式如下：

1.5.1 不同淀粉酶的种类对莲藕出汁率的影响

称取莲藕粗汁100 g，调节pH值至6，分别添加10.0 U/g的中温α-淀粉酶1、中温α-淀粉酶2和高温α-淀粉酶3，酶解温度按照各种酶制剂的最适温度（分别为 90，60，60℃） 保温30 min后取出，将酶解的莲藕汁移入抽滤机中抽滤，将抽滤出的清液称质量，测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶种类。

1.5.2 不同酶添加量对莲藕出汁率的影响

称取莲藕粗汁100 g，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调pH值至 6，分别添加4，6，8，10，12 U/g的α-淀粉酶，于60℃下水浴保温 30 min。将酶解的莲藕汁移入抽滤机中抽滤，将抽滤出的清液称质量，测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶添加量[13]。

1.5.3 不同酶作用pH值对莲藕出汁率的影响

称取莲藕粗汁100 g，添加10 U/g的α-淀粉酶，分别用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调pH值为5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，在60℃水浴中保温30 min。将酶解的莲藕汁移入抽滤机中抽滤，将抽滤出的清液称质量，测定滤液的出汁率，确定淀粉酶最佳的作用pH值。

1.5.4 不同酶处理温度对莲藕出汁率的影响

称取莲藕粗汁100 g，在酶作用pH值6.0条件下添加10 U/g的α-淀粉酶，分别在 40，50，60，70，80℃水浴中保温30 min。将酶解的莲藕汁移入抽滤机中抽滤，将抽滤出的清液称质量，测定滤液的出汁率，确定淀粉酶最佳的处理温度。

1.5.5 不同酶解时间对莲藕出汁率的影响

称取莲藕粗汁100 g，在酶作用pH值6.0条件下添加10 U/g的α-淀粉酶，分别在70℃水浴15，30，45，60，75 min，将酶解的莲藕汁移入抽滤机中抽滤，将抽滤出的清液称质量，测定滤液的出汁率，确定淀粉酶的最佳酶解时间[14]。

2 结果与分析

2.1 酶种类对莲藕出汁率的影响

酶种类对莲藕出汁率的影响见图1。

图1 酶种类对莲藕出汁率的影响

α-淀粉酶能以无规则的方式切开淀粉分子内部的α-1,4糖苷键，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，降低连藕汁黏度，增加水分溶出[15]。试验采用了3种来自不同产地的α-淀粉酶。从图1可以看出，使用中温α-淀粉酶1的莲藕出汁率为78.91%，中温α-淀粉酶2的出汁率为72.29%，高温α-淀粉酶3的出汁率为65.96%，使用中温α-淀粉酶1酶解的莲藕出汁率显著高于其他2种，故中温α-淀粉酶1为最适淀粉酶。

2.2 α-淀粉酶添加量对莲藕出汁率的影响

α-淀粉酶添加量对莲藕出汁率的影响见图2。

图2 α-淀粉酶添加量对莲藕出汁率的影响

从图2可以看出，随着α-淀粉酶添加量的增大，莲藕汁的出汁率整体呈现增长的趋势。在4～6 U/g时，莲藕出汁率随酶添加量增加而显著增加，在6～10 U/g时，莲藕出汁率增长缓慢。当α-淀粉酶添加量大于10 U/g时，其变化速率减缓甚至降低。这是因为，当α-淀粉酶添加量较少、底物较多时，α-淀粉酶酶解能力有限，莲藕出汁率较低；当α-淀粉酶添加量增加，酶与底物的结合量增加，莲藕出汁率也随之增加；当α-淀粉酶添加量饱和时，酶的活性受到抑制，出汁率增长缓慢。在α-淀粉酶添加量为10 U/g时莲藕出汁率最大，为78.25%。故选定α-淀粉酶10 U/g为适宜添加量。

2.3 酶作用pH值对莲藕出汁率的影响

酶作用pH值对莲藕出汁率的影响见图3。

图3 酶作用pH值对莲藕出汁率的影响

由图3可知，酶作用pH值在5.0以下时淀粉酶的活力较弱，随着酶作用pH值增大莲藕出汁率增加，pH值5.5～6.0增长较快，在酶作用pH值为6.0时达到最大。当酶作用pH值大于6.0时出汁率下降较快，接着在酶作用pH值为6.5～7.0时下降缓慢。α-淀粉酶有其最适pH值的范围，偏离此范围会使α-淀粉酶的活性受到抑制，从而降低酶解效果，减少莲藕的出汁率。在酶作用pH值为6.0时莲藕出汁率最大，为84.91%，因此选择α-淀粉酶在pH值6.0的作用效果最好。

2.4 酶处理温度对莲藕出汁率的影响

酶处理温度对莲藕出汁率的影响见图4。

淀粉吸收过量水分糊化形成以直链淀粉溶液为连续相和以支链淀粉颗粒或团块为分散相的多相体系，莲藕淀粉的糊化温度在63.5～74.7℃[16]。由图4可以看出，莲藕的出汁率随淀粉酶酶解温度升高而逐渐增加，当淀粉酶的水解温度70℃，莲藕出汁率最高，与莲藕淀粉的糊化温度一致。由于温度过高可能导致酶失活，当酶处理温度大于70℃时，莲藕出汁率随着酶处理温度增加而降低，选择莲藕汁的最佳酶处理温度为70℃。

图4 酶处理温度对莲藕出汁率的影响

2.5 酶解时间对莲藕出汁率的影响

酶解时间对莲藕出汁率的影响见图5。

图5 酶解时间对莲藕出汁率的影响

由图5可以看出，随着酶解时间的延长，莲藕出汁率总体呈现上升的趋势。在小于30 min时，莲藕出汁率较低且增长缓慢；在30～45 min时，莲藕出汁率随着时间延长显著增长；45 min以后，莲藕出汁率趋于平缓。由于酶解需要一定的时间，时间过短，反应没有完全进行，出汁率较低；当酶解时间延长，出汁率增加不大是因为酶解程度的加深，酶可作用位点减少，莲藕出汁率增加不明显[17]。所以，选择莲藕汁的最佳酶解时间为45 min。

2.6 淀粉酶酶解条件的优化

从单因素试验可知，α-淀粉酶添加量、酶作用pH值、酶处理温度及酶解时间对淀粉酶的酶解作用均会产生不同程度的影响。选用四因素三水平L9（34）正交试验确定淀粉酶作用最佳工艺[18]。

α-淀粉酶酶解条件正交试验见表2。

由表2可知，最优水平组合为A2B2C3D3。按极差表示各因素影响的主次顺序为A＞B＞C＞D，即α-淀粉酶添加量的影响最大，酶解时间的影响最小。根据正交试验结果，确定α-淀粉酶制备莲藕汁的最佳工艺条件为α-淀粉酶添加量10 U/g，酶处理温度75℃，酶解时间50 min，酶作用pH值6.0。

2.7 莲藕复合果蔬饮料的调配

2.7.1 莲藕汁添加量的单因素试验

莲藕汁添加量的单因素试验见图6。

如图6所示为莲藕汁单因素试验，莲藕汁为变量，梯度变化分别为40%，50%，60%，70%，80%；白砂糖为6%[19]。根据感官评分（10分制） 结果，评分为1组6.40分，2组6.96分，3组8.04分，4组8.84分，5组7.86分。因此，当莲藕汁添加量70%时为最佳添加量。

图6 莲藕汁添加量的单因素试验

2.7.2 白砂糖添加量的单因素试验

白砂糖添加量的单因素试验见图7。

图7 白砂糖添加量的单因素试验

如图7所示为白砂糖单因素试验，白砂糖为变量，梯度变化分别为2%，4%，6%，8%，10%，莲藕汁为70%。根据感官评分（10分制） 结果，评分为1组7.38分，2组8.60分，3组6.94分，4组6.12分，5组3.50分。因此，当白砂糖添加量4%时为最佳添加量。

2.7.3 莲藕复合果蔬饮料的正交试验

莲藕复合果蔬饮料调配的正交试验见表3。

由表3可知，最优水平组合为A'2B'2C'3D'1。按极差表示各因素影响的主次顺序为 B'＞A'＞D'＞C'，即苹果浓缩汁添加量的影响最大，哈密瓜浓缩汁添加量的影响最小。根据正交试验结果，确定莲藕汁复合饮料的最优配方为莲藕汁添加量70%，白砂糖添加量3%，梨浓缩汁添加量2%，苹果浓缩汁添加量2%，哈密瓜浓缩汁添加量2%。

表3 莲藕复合果蔬饮料调配的正交试验

3 结论

生产上常用α-淀粉酶酶解淀粉，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，且产物的末端葡萄糖残基经淀粉酶酶解可以降低浆液黏度，从而达到澄清的目的。试验通过研究不同α-淀粉酶酶解条件对莲藕出汁率的影响，得到莲藕汁的最佳酶处理工艺条件为α-淀粉酶添加量10 U/g，酶处理温度75℃，酶解时间50 min，酶作用pH值6.0，最终莲藕的出汁率为78.53%。有效解决了莲藕中因含有较多的淀粉和多糖等胶体物质，制汁时往往存在着浆液黏度高、出浆率低、产品不易澄清等问题。另外，依次通过单因素试验与正交试验，确定了莲藕汁复合饮料的最优配方为莲藕汁添加量70%，白砂糖添加量3%，梨浓缩汁添加量2%，苹果浓缩汁添加量2%，哈密瓜浓缩汁添加量2%。