紫背天葵茶饮料的研制

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(1.浙江工业大学海洋学院，食品工程与质量控制研究所,浙江杭州 310014; 2.浙江省农业科学院食品科学研究所,农业部果品产后处理重点实验室,浙江省果蔬保鲜 与加工技术研究重点实验室,中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室,浙江杭州 310021)

紫背天葵(Gynurabicolor)属菊科(Compostitae)三七草属多年生宿根草本植物,是一种药食兼用特色蔬菜[1-2]。营养价值高,富含蛋白质、纤维素、多种维生素及微量元素等。另外,还含有花青素、多酚和黄酮类等功能性物质,具有极强的抗氧化能力,能够有效清除自由基;还具有清热、解毒、降血糖、活血止咳、消炎等功效[3-6]。茶叶中除了含有蛋白质、脂类、糖类、维生素和矿物质等营养成分外,还含有茶多酚、咖啡碱、茶多糖、茶氨酸、茶色素等功能成分,有降血压、降血脂、减肥、杀菌等保健作用[7-10]。

随着人们生活水平的提高,人们对兼具营养与功能的安全保健食品越来越重视。果蔬与茶的复配饮料,既含有丰富的营养物质,又具有功能性物质,深受人们喜爱。目前,以果蔬和茶为原料,已复配成许多果蔬复合茶饮料。如方丹[11]制作的芹菜复合绿茶饮料,富含77.8 mg/L总黄酮、729.6 mg/kg茶多酚,具有良好的保健功效,另外,饮料还保留了芹菜和绿茶原有的香气。李东[12]等研制的五色蔬菜茶饮料中含有胡萝卜、白萝卜等五种蔬菜的营养成分,而且含有独特的蔬菜清香和绿茶香气。特色蔬菜以其特殊的营养价值,越来越受到人们的喜爱,紫背天葵就是其中一种。

本试验以紫背天葵和茶叶为主要原料,对其加工工艺进行研究。分析紫背天葵汁与茶水的配比、白砂糖和柠檬酸的添加量,以及添加稳定剂和均质对紫背天葵茶饮料制备的影响,确定其最佳的均质压力和均质次数，并探究紫背天葵茶饮料的最佳配方,以期研制出口味独特且具有保健功效的饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫背天葵 浙江省嵊州市浙江飞翼生态农业有限公司;绿茶 浙江省绍兴市新昌县大地茶叶有限公司;白砂糖、柠檬酸、卡拉胶、黄原胶、琼脂、魔芋胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠 食品级，浙江多味化工有限公司;芦丁标准品、没食子酸标准品、抗坏血酸标准品 均购于国药集团化学试剂有限公司。

Cintra404紫外-可见分光光度计 澳大利亚GBC公司;PAL-BX/ACID F5手持糖度-酸度一体机 日本ATAGO公司;MICRO 17R台式冷冻离心机 美国Thermo公司;DK-8D电热恒温水槽 上海精宏实验设备有限公司;KQ5200DE数控超声波清洗器 昆山超声仪器有限公司;MLS-3781L-PC高压蒸汽灭菌器 松下健康医疗器械株式会社;TD2102电子天平 梅特勒-托利多仪器上海有限公司;细菌恒温培养箱MIR-253 SANYO Electric Co.,Ltd.;AH100D高压均质机 ATS Engineering Inc;T10 basic ULTRA-TURRAX®高速分散机 德国IKA;BT-90纳米粒度仪 丹东百特仪器有限公司;MJ-WBL2521H搅拌机 广东美的电器股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程 紫背天葵茶饮料的工艺流程如下所示。

新鲜紫背天葵→清洗、挑选→热烫(灭酶)→打浆过滤→紫背天葵汁

茶叶→浸提→过滤→茶水

1.2.2 操作要点 背天葵汁的制作:挑选茎叶完好、无虫害的新鲜紫背天葵,在90 ℃下热烫2 min,热烫完毕后用冷水冷却。将冷却后的紫背天葵,切成2 cm细段,方便打浆;用1∶15 g/mL的料液比加水打浆,四层纱布进行过滤,备用。

茶水的制作:茶叶浸提、过滤:茶水比例1∶50 (v/v),浸提两次,保留浸提液,浸提温度为85 ℃,每次浸提时间为4 min,纱布过滤,备用。

紫背天葵汁与茶水的复配:将紫背天葵汁与茶水按一定比例复配,同时添加白砂糖、柠檬酸、复合稳定剂与其混合。

添加稳定剂:称取不同量的稳定剂,先用热的茶水混合,再用高速分散机6000 r/min进行旋转,最后超声20 min使添加剂完全溶解。

均质:将添加白砂糖、柠檬酸、添加剂后的茶饮料在30 MPa均质压力下均质两次。

灭菌:巴氏灭菌,在85 ℃杀菌10～15 min。

1.2.3 复合茶饮料调配工艺研究

1.2.3.1 紫背天葵汁和茶水混合比例的选择 以复合果蔬饮料感官评分为标准,对紫背天葵汁与茶水复配比例进行筛选,在白砂糖添加量为4%、柠檬酸添加量为0.05%时,以紫背天葵汁与茶水的复配比例3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3进行实验。

1.2.3.2 白砂糖添加量的选择 以复合饮料感官评分为标准,对白砂糖的添加量进行筛选,在紫背天葵汁与茶水比例为1∶1、柠檬酸添加量为0.05%时,以白砂糖添加比例2%、3%、4%、5%、6%进行实验。

1.2.3.3 柠檬酸添加量的选择 以复合饮料感官评分为标准,对柠檬酸的添加量进行筛选,在紫背天葵汁与茶水比例为1∶1时、白砂糖添加量为4%时,以柠檬酸添加比例0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%进行实验。

1.2.3.4 调配工艺的正交设计 在单因素实验的基础上采用正交试验优化复合茶饮料最佳调配工艺,由于各因素的相互作用,根据感官评价对影响复合茶饮料色泽口感的茶饮料配比(A)、白砂糖添加量(B)、柠檬酸添加量(C)进行正交。见表1。

表1 正交设计因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 紫背天葵茶饮料的加工工艺研究

1.2.4.1 稳定剂的选择 分别将卡拉胶、黄原胶、琼脂、魔芋胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠6种稳定剂以0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%进行单因素实验,研究各因素不同添加量对紫背天葵茶饮料稳定性的影响,然后进行正交实验。

1.2.4.2 稳定剂正交试验 试验以黄原胶、CMC、海藻酸钠为复合稳定剂对复合饮料的影响,进行正交试验,因素水平表见表2。

表2 复合稳定剂正交设计因素水平表Table 2 Factors and levelsTable of composite stabilizer orthogonal design

1.2.4.3 均质压力的选择 按紫背天葵汁和茶水的比例1∶1(v/v)、白砂糖5%、柠檬酸0.05%;稳定剂黄原胶0.2%、海藻酸钠0.07%、羧甲基纤维素0.08%的条件下调配紫背天葵茶饮料。让其分别在压力0、10、20、30、40、50 MPa的条件下进行均质,通过纳米粒径仪测定粒度大小,确定最优的均质压力。

1.2.4.4 均质次数的选择 按上述条件调配好的紫背天葵茶饮料在压力30 MPa的条件下,分别均质1～5次,通过纳米粒径仪测定粒度大小,确定最优的均质次数。

1.2.5 感官评定 由10 名具有感官评定经验的食品专业研究生组成评定小组。感官评定小组对紫背天葵茶饮料样品进行三次品尝,每个评定成员在评定前要用纯净水漱口，按感官评定标准对其从色泽、味气、滋味三方面对其进行评定并打分,取平均值。采用打分制,满分为100分。感官评定标准见表3。

表3 感官评定标准Table 3 Sensory evaluation criteria

1.2.6 稳定性评价 参考高愿军等[13]方法,取待测样品2 mL于比色皿,在410 nm处测定其吸光度。称取10 mL紫背天葵茶饮料,于4 000 r/min离心15 min,取离心后饮料2 mL,在410 nm处测定吸光度,计算出稳定效率,公式如下所示。

1.2.7 粒径大小测定 取待测的饮料2 mL于玻璃皿,放入纳米粒径仪中,测定粒径大小。

1.2.8 贮藏期间的稳定性评价 将制作好的紫背天葵茶饮料分别置于4、10、25、38 ℃贮藏80 d,每10 d取样一次,检测方法同1.2.6。

1.3 营养及微生物指标测定方法

1.3.1 可溶性固形物含量测定(TSS) 参考孟宪军等[14]方法,利用手持糖度-酸度一体机,来测定饮料中的可溶性固形物含量。

1.3.2 总黄酮含量测定 采用分光光度法测定总黄酮含量,略有改动[15]。取紫背天葵茶饮料5.0 mL于25 mL的容量瓶中，然后加入5%亚硝酸钠溶液1.0 mL,放置6 min;加10%硝酸铝溶液1.0 mL,放置6 min;加氢氧化钠溶液10.0 mL,加水定容至刻度线,放置15 min;500 nm的波长处测定吸光值,重复三次,根据标曲方程y=8.5313x+0.005,R2=0.9996,x为芦丁浓度,y为吸光计算含量。

1.3.3 总酚含量测定 参考李巨秀等[16]方法,进行紫背天葵的总酚含量测定。取1 mL紫背天葵茶饮料加入25 mL的具塞试管,加入3 mL福林酚试剂后摇匀静止5 min,分别加入6 mL 7.5%碳酸钠,用蒸馏水定容至25 mL,室温下,暗处静置2 h,在760 nm处测定吸光度,根据标曲方程y=0.005x+0.0179,R2=0.9993,x为没食子酸含量,y为吸光度计算含量。

1.3.4 VC含量测定 采用分光光度计法对冻样紫背天葵进行维生素C(vitamin C,VC)的测定[17]。取0.5 mL紫背天葵茶饮料,依次加入1.5 mL 20 g·L-1TCA溶液、1 mL无水乙醇、0.5 mL 4%磷酸-乙醇溶液、1 mL 5 g·L-1邻菲罗啉-乙醇溶液、0.5 mL 0.3 g·L-1三氯化铁-乙醇溶液,在30 ℃条件下反应60 min,在534 nm波长处测定吸光度,根据标准曲线y=0.0098x+0.0276,R2=0.998,x为抗坏血酸含量,y为吸光度计算含量。

1.3.5 微生物的检测 根据GB 4789.2-2010《食品微生物学检验菌落数测定》测定菌落总数[18];根据GB 4789.3-2010《食品微生物学检验大肠菌群计数》测定大肠菌群;根据GB 4789.4-2010《食品微生物学检验沙门氏菌》测定致病菌;根据GB 4789.15-2010《食品微生物学检验霉菌与酵母计数》进行计数。

1.4 数据处理

数据采用SPSS 18.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 紫背天葵茶饮料配方的确定

2.1.1 复合茶饮料的调配 对于复合茶饮料来说,不同的配比会影响复合茶饮料的色泽、口感、香味等。由表4可以看出,当紫背天葵汁与茶水的比例为1∶1时,复合饮料口味比较合适,综合评分最高。比例大于1∶1时,紫背天葵的气味过大,影响紫背天葵茶饮料的香气;比例不足1∶1时,茶的香味过大,饮料味道略苦,影响复合饮料的整体口味,确定的紫背天葵汁与茶水的比例为1∶1。

表4 紫背天葵汁与茶水的配比对紫背天葵茶饮料的感官品质影响Table 4 Effect of Gynura bicolor and tea ratio on Gynura bicolor tea beverage

2.1.2 白砂糖添加量的确定 在紫背天葵汁与茶水的复配比为1∶1的基础上,通过白砂糖来调节复合茶饮料的甜度,结果如表5。白砂糖的添加量对紫背天葵复合饮料的色泽、香味影响不大,主要影响复合饮料的口味。白砂糖的添加量在4%时,口味适中,综合得分最高。当白砂糖的添加量小于等于3%时,口味变淡,饮料会有略微的苦味;白砂糖添加量大于等于5%时,会导致饮料甜味过大而影响复合茶饮料清新的口味,最终确定白砂糖的最佳添加量为4%。

表5 白砂糖添加量对紫背天葵茶饮料的影响Table 5 Effect of sugar addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.3 柠檬酸添加量的确定 柠檬酸的添加量主要影响复合饮料的口味。由表6可知,柠檬酸的添加量在0.05%时,口味适中,酸甜适宜,得分最高。当柠檬酸的添加量<0.03%时,口味很淡;柠檬酸添加量≥0.07%时,会导致饮料酸味过大而影响口味,最终确定柠檬酸的添加量为0.05%。

表6 柠檬酸添加量对紫背天葵茶饮料的影响Table 6 Effect of citric acid addition on Gynura bicolor tea beverage

2.1.4 紫背天葵茶饮料最佳调配工艺的确定 由表7正交实验结果可知,各因素对紫背天葵茶饮料的口感与风味的影响顺序为C>A>B,即柠檬酸的添加量>茶饮料配比>白砂糖的添加量,最佳组合为A2B3C2,对其进行感官评价,感官评分为87分。因此最终确定紫背天葵复合茶饮料的调配工艺即紫背天葵汁与茶水比例1∶1,糖的添加量5%,柠檬酸添加量0.05%。

表7 紫背天葵茶饮料调配工艺正交试验Table 7 Orthogonal test of the deployment process on Gynura bicolor tea beverage

2.2 紫背天葵茶饮料加工工艺的研究

2.2.1 紫背天葵茶饮料稳定性的单因素实验 紫背天葵和茶叶中都含有大量的鞣酸,直接混合的复合饮料稳定性不强,为了预防复合茶饮料沉淀,影响复合饮料品质,所以稳定剂的选择与用量是影响复合茶饮料的主要因素之一[19-20]。用黄原胶、羧甲基纤维素(CMC)、卡拉胶、魔芋胶、琼脂、海藻酸钠等6种稳定剂进行单因素实验。结果如图1,卡拉胶、琼脂、魔芋胶三种稳定剂稳定效果差,添加后使稳定效率低于添加前,而黄原胶、CMC、海藻酸钠3种稳定剂添加效果较好,都优于未添加之前。根据单因素实验的结果同时考虑饮料稳定性和原料的经济条件下选择黄原胶含量为0.2%、CMC 0.05%、海藻酸钠0.1%三种稳定剂进行稳定剂的正交复配试验。

图1 稳定剂对紫背天葵茶饮料稳定效率的影响Fig.1 Effect of stabilizer on stabilization efficiency of Gynura bicolor tea beverage

2.2.2 紫背天葵茶饮料的复合稳定剂正交试验 试验结果见表8,由试验分析的极差可以看出各稳定剂的影响效果A>C>B,即黄原胶>CMC>海藻酸钠。最佳组合为A2B1C3,从饮料的稳定效果以及原料的成本方面进行考虑,最后确定复合稳定剂的配方为黄原胶0.2%、海藻酸钠0.07%、CMC 0.08%。按其组合进行试验,验证实验得到稳定效率为99.95%。添加复合稳定剂的紫背天葵茶饮料的稳定效率都大于90%,都明显大于单一的稳定剂。前人也有相同的研究结果,朱春等[21]荸荠梨复合饮料的加工工艺及稳定性的研究中复合稳定剂配方为黄原胶0.15%、海藻酸钠0.02%、卡拉胶0.02%。易美君等[22]红树莓薏米复合保健饮料的研制及稳定性研究中复合稳定剂配方为0.09%黄原胶和0.03%瓜尔豆胶,都说明复合稳定剂的效果优于单一稳定剂。

2.2.3 均质压力对紫背天葵茶饮料稳定性的影响 室温下,分别在不同均质条件下对紫背天葵茶饮料均质1次,测定其粒径大小。由图2可知,紫背天葵茶饮料的粒径大小随着均质压力的增大而减小。在0～30 MPa的均质压力下,粒径大小下降的比较明显,在大于30 MPa的均质压力下,粒径大小下降的不明显。这主要是因为随着压力的增大,饮料中大分子物质不断细化,与稳定剂的融合程度不断加强,使产品的稳定性持续提高。当均质压力处于一个临界值时,增加均质压力,对其产品的粒径大小影响不大。其均质的效果考虑粒径大小和能耗等问题选择30 MPa作为均质压力,30 MPa均质压力下的粒径大小为4.60 μm。

图2 均质压力对紫背天葵茶饮料粒径大小的影响Fig.2 Effect of homogeneous pressure on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.2.4 均质次数对紫背天葵茶饮料稳定性的影响 室温下,在30 MPa的均质条件下对紫背天葵茶饮料进行1～5次均质,分别测定其粒径大小。由图3可知,在均质压力30 MPa的条件下,随着均质次数的增加粒径大小减小，说明多次均质的效果好于单次均质的效果。均质两次的茶饮料粒径大小与均质一次的茶饮料粒径大小存在显著差异(p<0.05)。但从均质两次之后,粒径大小下降的不明显,没有显著差异,故从能耗方面考虑,选取均质2次为最佳的均质次数。

图3 均质次数对紫背天葵茶饮料粒径大小的影响Fig.3 Effect of homogeneous times on the particle size of Gynura bicolor tea beverage

2.3 储藏期间紫背天葵茶饮料稳定性的变化

如图4可知,贮藏温度对紫背天葵茶饮料的稳定性有一定的影响,在4、10 ℃在贮藏期间内稳定效率下降的不明显,只有略微下降;贮藏40 d后,4、10 ℃的稳定效率差异不大,贮藏效果好,底部没有沉淀;贮藏80 d后,在4、10 ℃温度下贮藏的紫背天葵茶饮料,未出现分层,贮藏效果好,底部略微有沉淀。在25 ℃下贮藏的紫背天葵茶饮料整体的稳定性也较好,但相较4、10 ℃的储藏温度稳定性略差。在贮藏前40 d,25 ℃下贮藏的紫背天葵茶饮料稳定效率下降的幅度相对较小;在贮藏40 ～80 d的期间紫背天葵茶饮料稳定效率下降的幅度相对较大,这说明饮料贮藏后期稳定效率下降的速率逐渐增大,在贮藏80 d后,同样也未出现分层,贮藏效果较好,底部略微有沉淀。贮藏温度为38 ℃的时候,稳定效率随着贮藏天数的增加而降低,稳定效率下降的速度越来越快,在贮藏到达第40 d时,稳定效率有明显的下降,相比较4、10和25 ℃来说,在38 ℃下紫背天葵茶饮料的贮藏效果较差。

图4 不同储藏温度对紫背天葵茶饮料稳定性的影响Fig.4 Effect of different storage temperature on the stability of Gynura bicolor tea beverage

2.4 紫背天葵茶饮料主要指标评价

按上述工艺条件制备紫背天葵茶饮料,测定其主要理化指标(表9):TSS为5.20%±0.05%(以白砂糖计),总酚为(12.64±0.05) mg/mL,大于150 mg/kg的标准含量,总黄酮为(0.4700±0.0004) μg/mL,VC为(210.16±4.33) μg/mL。另外,测定了紫背天葵茶饮料微生物指标检测结果见表10,菌落总数为10 CFU/mL,酵母菌为3 CFU/mL,霉菌、大肠菌群、致病菌均未检出。符合GB7101-2015中规定的菌落总数<100 CFU/mL、酵母菌<20 CFU/mL、霉菌<20 CFU/mL、大肠菌群<3 MPN/100 mL、致病菌不能检出的标准。饮料的各项微生物指标均在国标的安全检出限内[23]。

表9 饮料理化指标Table 9 Nutritional index of beverage

表10 饮料微生物指标Table 10 Microorganism index of beverage

3 结论

紫背天葵茶饮料的配方为紫背天葵∶茶汁=1∶1、白砂糖添加量为5%、柠檬酸添加量0.05%;复合稳定剂配比为0.2%黄原胶、0.07%海藻酸钠、0.08%羧甲基纤维素;在30 MPa的压力下均质2次。由此工艺得到的紫背天葵茶饮料,是一种黄绿色、质地均匀且具有紫背天葵和茶叶香气的饮料。其中TSS为5.20%±0.05%(以白砂糖计),总酚为(12.64±0.05) mg/mL,总黄酮为(0.4700±0.0004) μg/mL,VC为(210.16±4.33) μg/mL,且微生物指标都符合国家规定。按其工艺条件生产的紫背天葵茶饮料是一款营养高、口味好、受欢迎的饮料。