湖北海棠叶饮料产品开发

龚乃超，吕凯波

（武汉工商学院环境与生物工程学院，湖北 武汉 430065）

湖北海棠[学名：Malus hupehensis（Pamp.）Rehder]是蔷薇科苹果属植物，乔木，生长于海拔50 m～2 900 m的山坡或山谷丛林中，资源丰富。海棠叶含有多种生物活性物质，如黄酮类、多酚类、多糖类、蛋白质和多种人体必需的微量元素，且不含咖啡因，具有抗氧化[1]、降血糖[2]、降血脂[3]、雌激素样作用[4]、保肝护肝[5]、抗菌消炎[6]，主要功能成分为以根皮苷为主的黄酮类化合物[7]。

根据《中华草本》及《新华本草纲目》的记载，海棠嫩叶作为茶叶饮用历史悠久，俗名花红茶或三皮罐，是湖北西部地区夏季广为饮用的凉茶饮料，不仅深受当地人喜爱，还行销全国，每年产销百余吨，市场巨大，但是海棠叶加工工艺简单，海棠叶茶产品少，定位低，为了提高海棠叶的附加值，海棠叶茶饮料值得深入研究。

发酵饮料能改进食物的保鲜程度、营养属性（血糖指数下降、氨基酸含量增加、改善矿物质的生物利用度等），改善产品感官属性（风味、色泽等），增加营养保健作用（发酵代谢可生成新物质，以增加营养保健功效）。随着饮料行业的发展，发酵饮料也得到高速发展，由于现代人对营养价值比较看重，人们更青睐带有保健功能的饮料，积极开展发酵茶饮料的研究，不但可以充分利用酵母发酵饮料的优点，也可以发挥出各种茶的不同价值的特点，还有各种营养保健功能，茶发酵饮料有很大的发展前景和巨大经济市场[8-10]。

本文以海棠叶为主要原料，发酵制成低酒精度的海棠叶发酵液，设计饮料的配方，再感官调配，制成海棠叶发酵型饮料，并测定其抗氧化活性物质组成，稳定性及质量标准。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

湖北海棠叶：湖北荆门；安琪酵母菌：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：市售；磷酸氢二钠、亚硝酸钠、硝酸铝、酒石酸钾钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、苯酚（分析纯）：天津市凯通化学试剂有限公司；没食子酸（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；硫酸亚铁（分析纯）：天津市北方天医化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

SPX-100B-D 振荡培养箱：海博讯实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-2D 型超净工作台：苏州净化设备有限公司；SK-1 快速混匀器：金坛市杰瑞尔电器有限公司；722E 型可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 海棠叶成分分析

1）灰分含量测定：炽灼法[11]。

2）水分含量测定：干燥法。

3）总黄酮含量测定：亚硝酸钠-硝酸铝法[12]。

4）多酚含量测定：酒石酸亚铁法[12]。

5）总糖含量测定：蒽酮法[12]。

1.3.2 海棠叶发酵液制备

选择新鲜海棠叶，用蒸馏水泡30 min 后洗净，干燥备用。将净叶粉碎过20 目筛，取1.5 g 海棠叶粉末用95℃～100℃热水烫2min 后迅速冷却至25 ℃，加入10 g白砂糖，加水 100 mL，与（90±5）℃水浴 30 min 来提取海棠叶中活性成分，提取后加水至100 mL，巴氏灭菌后接种0.1 g 酵母，于32 ℃恒温培养箱中发酵48 h，发酵结束过滤得海棠叶发酵液[13]。

1.3.3 海棠叶发酵工艺优化

通过发酵条件单因素试验，以感官评价为指标，分别考察不同的发酵时间（24、48、72、96、120 h）、料液比[0.5∶100、1∶100、1.5∶100、2∶100、2.5∶100（g/mL）]、白砂糖添加量（6%、8%、10%、12%、14%）和酵母添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）对海棠叶发酵液感官的影响。

以发酵时间、料液比、白砂糖添加量和酵母添加量为考察因素，感官评价为指标，设计四因素三水平的正交表，如表1 所示。进行正交试验，得出最佳海棠叶最佳发酵工艺。

表1 海棠叶发酵工艺正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment of crabapple leaf fermentation process

1.3.4 海棠叶饮料配方研究

根据1.3.3 的试验结果，采用最佳发酵工艺制备发酵液，进行饮料配方研究。通过饮料配方单因素试验，以感官评价为指标，分别考察不同的糖添加量（2 %、3%、4%、5%、6%）、柠檬酸添加量（0.01%、0.02%、0.03 %、0.04 %、0.05 %）、β-环糊精添加量（0.02 %、0.04%、0.06%、0.8%、0.10%）对海棠叶发酵饮料感官的影响，调配好的海棠叶发酵饮料于4 ℃冷藏2 d 再进行感官评价。

以白砂糖添加量、柠檬酸添加量和β-环糊精添加量为考察因素，感官评价为指标，设计三因素三水平的正交试验，如表2 所示。得出最佳调配配方。

表2 海棠叶发酵饮料配方正交试验水平因素表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment of crabapple leaf fermented beverage formula

1.3.5 感官评价

根据海棠叶发酵液和饮料的色泽、气味、口感和稳定性等方面的，设计感官评价表，用来对产品进行评分，见表3。参与评价人员100 名，男女各半取其平均值作为最终结果。

表3 感官评分标准Table 3 Sensory evaluation criterion

续表3 感官评分标准Continue table 3 Sensory evaluation criterion

2 结果与分析

2.1 海棠叶组成

按1.3.1 的方法测定海棠叶中灰分，水分，总黄酮，多酚和总糖含量，结果见表4。

表4 海棠叶成分分析Table 4 Composition analysis of crabapple leaf

2.2 海棠叶发酵工艺优化

2.2.1 发酵时间对海棠叶发酵液感官的影响

按1.3.3 的方法，得到发酵时间对海棠叶发酵液感官的影响结果，如图1 所示。

图1 发酵时间对发酵液感官的影响Fig.1 Effects of fermentation time on sensory evaluation of fermentation broth

由图1 可知，在发酵时间超过48 h 以后，感官变差，因为发酵会产生酒精和涩味，发酵时间越长，酒味和涩味更重，对饮料感官影响较大，故发酵时间24 h～48 h 发酵液感官较好。

2.2.2 料液比对海棠叶发酵液感官的影响

按1.3.3 的方法，得到料液比对海棠叶发酵液感官的影响结果，如图2 所示。

图2 料液比对发酵液感官的影响Fig.2 Effects of material-liquid ratio on sensory evaluation of fermentation broth

由图2 可知，海棠叶过少，缺少独有的海棠叶香味，海棠叶过多，涩味较重，口感变差，故料液比在1∶100（g/mL）～2∶100（g/mL）之间发酵液感官较好。

2.2.3 白砂糖添加量对海棠叶发酵工艺的影响

按1.3.3 的方法，得到糖添加量对海棠叶发酵液感官的影响结果，如图3 所示。

图3 糖添加量对发酵液感官的影响Fig.3 Effects of added sugar on sensory evaluation of fermentation broth

由图3 可知，由于大众对甜饮料的喜爱，提高糖添加量，发酵液感官评分相应提高，糖添加量大于12%之后，发酵液甜味过重，且酒精含量会提高，故最佳糖添加量为10%～14%。

2.2.4 酵母添加量对海棠叶发酵工艺的影响

按1.3.3 的方法，得到酵母添加量对海棠叶发酵液感官的影响结果，如图4 所示。

由图4 可知，酵母添加量大于0.15%之后，发酵液苦涩味，并有异味，故最佳酵母添加量为0.05%～0.15%。

2.2.5 海棠叶发酵工艺正交试验结果

根据单因素试验结果，进行正交试验，试验结果见表5 和表6。

由表5 和表6 可知，正交试验极差分析结果和方差分析结果一致，影响因素主次为A＞B＞C＞D，但各因素影响并不显著，即因素主次依次为发酵时间、料液比、糖添加量、酵母添加量，k 值最优为A2B2C3D2，即发酵时间 48 h，料液比 1.5∶100（g/mL），糖添加量 11%，酵母添加量0.15%。

根据正交试验结果，以k 值最优条件进行验证试验，其结果高于试验最优，与正交试验结果一致。

图4 酵母添加量对发酵液感官的影响Fig.4 Effects of yeast addition on sensory evaluation of fermentation broth

表5 发酵工艺正交试验结果Table 5 Orthogonal experimental results of fermentation process

表6 正交试验方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment

2.3 海棠叶饮料配方研究结果

2.3.1 糖添加量对海棠叶饮料感官的影响

按1.3.4 的方法，得到糖添加量对海棠叶饮料感官的影响结果，如图5 所示。

图5 糖添加量对饮料感官的影响Fig.5 Effects of added sugar on sensory evaluation of fermented beverage

由图5 可知，发酵后发酵液糖含量下降，适当添加糖可减轻酒味和涩味。当糖添加量在3 %～5 %之间，感官评分较高，继续增加糖度则过于甜腻，感官评分下降。

2.3.2 柠檬酸添加量对海棠叶饮料感官的影响

按1.3.4 的方法，得到柠檬酸添加量对海棠叶饮料感官的影响结果，如图6 所示。

图6 柠檬酸添加量对饮料感官的影响Fig.6 Effects of citric acid addition on sensory evaluation of fermented beverage

柠檬酸可带入酸味，由图6 可知，适度的酸味可提升饮料的口感，但若酸味过重则让人难以接受，也不符合茶饮料的口味，故柠檬酸添加量为0.01%～0.03%为宜。

2.3.3 β-环糊精添加量对感官的影响

按1.3.4 的方法，得到β-环糊精添加量对海棠叶饮料感官的影响结果，如图7 所示。

β-环糊精用于去除饮料中的苦涩味和提高饮料稳定性，β-环糊精添加过多，饮料颜色泛白，不符合茶水的色泽，感官评分降低。而β-环糊精添加过少，则会影响饮料的稳定性，故最佳β-环糊精添加量为0.02%～0.06%。

2.3.4 海棠叶饮料配方正交试验

根据单因素试验结果，进行正交试验，试验结果见表7 和表8。

图7 β-环糊精添加量对饮料感官的影响Fig.7 Effect of β-cyclodextrin addition on sensory evaluation of fermented beverage

表7 饮料配方正交分析结果Table 7 Orthogonal analysis results of fermented beverage formula

表8 正交试验方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiment

由表7 和表8 可知，正交试验极差分析和方差分析结果一致，但各因素影响不显著，结果表明影响因素主次为 C'＞A'＞B'，即影响因素主次依次为 β-环糊精添加量、糖添加量、柠檬酸，最佳饮料配方为A2B3C1与试验最优一致，即白砂糖4%，柠檬酸0.03%，β-环糊精0.02%。

2.4 海棠叶饮料原料成本

饮料原料成本见表9。

表9 饮料原料成本Table 9 Raw material cost of fermented beverage

一瓶容量500 mL 的海棠叶饮料原料成本约为0.97 元，成本低廉。

3 结果与讨论

经试验得出海棠叶发酵的最适工艺为发酵时间48 h，料液比 1.5∶100（g/mL），糖添加量 11%，酵母添加量0.15%；海棠叶饮料的最佳配方为白砂糖4%，柠檬酸0.03%，β-环糊精0.02%，上述最佳条件发酵的饮料感官最佳。

本试验的发酵工艺较为简单，很大程度上保留了海棠叶中的有效成分，饮料可口，酸甜适宜，营养价值高，酒精风味，适合大众饮用，感官评价高。海棠叶容易获取，价格低廉，是属于平民化的一种茶饮料，还具有保健作用。市场对保健饮料接受度较高，目前尚无海棠叶有关保健饮料，且该产品为酒精风味茶饮料，不同于传统茶饮料，适合年轻人饮用。本文研究能提高海棠叶的附加值，每瓶500 mL 饮料原料成本不到1元，成本低廉，营养价值高，发酵海棠叶饮料有广阔前景的。