苹果玫瑰复合果醋饮料配方优化及营养成分测定

张霁红,康三江,李玉梅,曾朝珍,张海燕

(甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所,甘肃省果蔬贮藏加工技术创新中心,甘肃兰州 730070)

苹果醋兼有醋的酸味和苹果的香味,以其为主料调配而成的苹果醋饮料,酸甜适口,风味清爽。苹果醋中含有丰富的有机酸[1]、氨基酸[2]、酚类物质[3]和矿质元素,具有促进食欲、软化血管、调节血压、减肥降脂等功效[4-5]。

玫瑰是一种药食两用的植物,花色鲜艳,芳香浓郁,富含人体必须的氨基酸、蛋白质、槲皮苷、鞣质、脂肪、挥发油、维生素、色素、黄酮[6]等成分,具有较强的抗氧化活性和自由基清除能力[7-9],可作为功能性食品原料。

目前,国内对于多种果蔬制成的复合型功能性饮料已经有很多的研究和报道,但苹果醋饮料的研究主要集中在单一水果原料的开发,工艺[10]、配方优化,营养物质分析[11]以及检测方法研究[12]等方面。在苹果醋饮料中添加具有美容、养颜功效的药食两用植物玫瑰提取液,制取苹果玫瑰复合保健饮料及开发果醋复合饮料方面研究报道较少。故本文以饮料用苹果醋、玫瑰水提物、苹果浓缩汁为主料,优化配方,生产苹果玫瑰醋复合饮料,并对产品进行理化指标、微生物指标和营养物质的测定,探索玫瑰天然色素、香精、营养物质与苹果醋饮料的互补优化情况,以期为复合苹果醋饮料的开发研制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苹果 甘肃静宁产红富士;玫瑰 甘肃苦水玫瑰;果酒酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae) 安琪酵母股份有限公司;巴氏醋杆菌(Acetobacterpasteurianus) 中国微生物菌种保存中心;饮料用苹果醋(总酸含量≥4%)、玫瑰提取液(可溶性固形物≥2%) 甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所制备提供;蔗糖 市售食品级;浓缩苹果汁(可溶性固形物70%) 甘肃通达果汁有限公司;无水乙醇、氢氧化钠、硫酸锌、盐酸、亚铁氰化钾、甲醇、乙腈异硫氰酸苯酯 均为分析纯,天津市兴复科技发展有限公司;L-苹果酸、柠檬酸、乳酸、乙酸、没食子酸、香草酸、咖啡酸、阿魏酸、儿茶酚、槲皮苷、芦丁 均为标准品,色谱纯(纯度≥99.5%),北京北纳创联生物技术研究院。

BSA224S-CW电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;TGL-16MC冷冻离心机 长沙维尔康湘鹰离心机有限公司;PAL-1数显糖度计 日本爱拓数显糖度计;Agilent 1100高效液相色谱仪 美国安捷伦仪器公司;Rigol L3000高效液相色谱仪 苏州普源精电科技有限公司;AFS-830 双道原子荧光光度计 北京吉天仪器有限公司;ML204型万分之一天平 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;ICAP 6300 ICP电感耦合等离子发射光谱仪 美国热电集团。

1.2 实验方法

操作要点:

饮料用苹果醋制备:选用新鲜完好无腐烂、病虫害的苹果,清洗榨汁,调整果汁可溶性固形物含量至14 °Brix后,接种苹果汁总质量8%的活化果酒酿酒酵母,25 ℃酒精发酵7 d,糖度不再下降时,接种苹果汁总质量10%的巴氏醋杆菌,32 ℃ 醋酸发酵8 d,杀菌、陈酿后得到饮料用苹果醋,总酸含量≥4%。

玫瑰提取液的制备:将玫瑰花蕾粉与水混合(玫瑰花蕾粉的质量和水的体积比为1 g∶40 mL),在80 ℃下提取30 min后过滤,将滤渣在85 ℃下再次提取30 min,将两次提取液混合,得到可溶性固形物含量大于2 °Brix的玫瑰提取液。

调配:饮料用苹果醋、玫瑰提取液、蔗糖、浓缩苹果汁以一定比例在水中混合后,调整总酸含量至3～8 g/L,得到成品。

过滤、杀菌、灌装:采用硅藻土过滤机过滤后,于121 ℃下灭菌10 min,冷却后灌装,制得苹果玫瑰复合果醋饮料。

1.2.2 苹果玫瑰复合果醋饮料配方优化 参考赵敏等[10]的实验结果,选择苹果醋原液添加量、玫瑰提取液添加量、浓缩苹果汁、蔗糖添加量4个因素进行正交实验,以口感、香气、色泽、形态等综合评价为试验指标,因素水平见表1。

表1 正交实验的因素水平Table 1 Factor level of orthogonal test

1.3 测定方法

1.3.1 感官评定 按照正交实验原料配比,制得9组样品。然后邀请10位视觉、嗅觉、味觉良好的专业人员组成感官评价小组,对醋饮料产品口感、香气、形态、色泽进行综合评分,评定标准见表2(满分100分),每组样品的感官评分取平均值。

表2 感官评定标准 Table 2 Standard for sensory evaluation

1.3.2 理化指标检测 饮料中可溶性固形的测定方法:折光计法;总酸测定:根据GB/T 12456-2008[13](酸碱滴定法)规定的方法测定;苹果酸、柠檬酸按GB/T 5009.157[14]规定的方法测定;乳酸按SN/T 2007-2007[15]规定的方法测定;游离矿酸按GB/T 5009.41[16]规定的方法测定。

1.3.3 微生物限量指标检测 参照GB/T 4789[17]中规定的方法测定。

表3 微生物限量指标及检测方法Table 3 Microbial limit indicators and detection methods

1.3.4 营养成分分析

1.3.4.1 氨基酸的测定 参照陈蓉等[18]的柱前衍生-高效液相色谱法测定苹果玫瑰醋中的17种氨基酸含量。取待测样品200 μL以及氨基酸标准品溶液200 μL,分别置于1.5 mL EP管中,每管准确加入正亮氨酸内标溶液20 μL,分别加入三乙胺乙腈溶液200 μL,异硫氰酸苯酯乙腈溶液100 μL,混匀后25 ℃下放置1 h,然后加入正己烷400 μL至离心管,摇晃后放置10 min,取下层溶液,0.45 μm针式过滤器过滤。 采用Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温43 ℃,流动相A为0.1 mol/L 醋酸钠缓冲液∶乙腈(93∶7),流动相B为乙腈∶水(4∶1),进行梯度洗脱,流速1.0 mL/min,检测波长254 nm。

1.3.4.2 单体酚测定 参照李晓娇等[19]的方法略有改动。

a.标准溶液制备:分别称取没食子酸等标准品2.5 mg,配制成4500 mg/L母液,再配制成在5～100 mg/L范围内的7个不同质量浓度梯度的7种单体酚的单个或混合标准溶液,-30 ℃保存备用。

b.样品前处理:取30 mL苹果玫瑰醋复合饮料样品,用NaOH调节pH8.0,正丁醇等量萃取3次,合并有机相,水相用柠檬酸调节pH2.0,同样乙酸乙酯萃取3次,合并所有有机相,氮吹,残渣溶于3 mL色谱甲醇中,置于-20 ℃避光保存,待液相分析用。测定样品前经0.45 μm微孔滤膜过滤。

c.色谱柱:Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流速0.8 mL/min;柱温30 ℃。检测波长280 nm。梯度洗脱:流动相 A,水∶乙酸(98∶2);流动相B,乙腈。

1.3.4.3 矿质元素含量的测定 经硝酸-双氧水消解后,采用火焰光度计测定样品中的金属元素含量。吸取样液2.5 mL,加入聚四氟乙烯消解罐中,加入5 mL浓硝酸,2 mL过氧化氢,微波消解20 min,待溶液澄清后,定容至50 mL,过滤,上机测定各元素含量[20]。

1.4 数据分析

单因素试验每组重复3次,实验结果以平均值±标准差表示,采用SPSS 19.0软件进行方差分析,正交实验采用极差分析。

2 结果与分析

2.1 苹果玫瑰复合果醋饮料配方优化结果

从表4可以看出,影响苹果玫瑰醋复合饮料感官评价的主次因素关系为 C>A>B>D,即蔗糖添加量>苹果醋添加量>玫瑰提取液添加量>浓缩苹果汁添加量。最优组合为A2B2C2D3,即苹果醋原液添加8 mL/100 mL,玫瑰提取液添加20 mL/mL,蔗糖添加5 g/100 mL,浓缩苹果汁添加量3 g/100 mL。通过验证实验,优化后的苹果枣醋复合饮料感官评分为96分。以此工艺配方进行苹果玫瑰醋饮料中试生产,所得产品进一步进行理化指标及营养成分测定。

表4 正交试验结果Table 4 The results of orthogonal test

2.2 苹果玫瑰醋复合饮料理化指标测定结果

根据2.1中所得的较优配方生产苹果玫瑰醋饮料,根据苹果醋饮料国家标准GB/T 30884-2014[21]中理化指标要求对产品进行检测,结果见表5。

表5 各指标含量Table 5 Index content

表5苹果玫瑰醋复合饮料中可溶性固形物、总酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸和游离矿酸测定结果符合国标要求,说明较优工艺配方可用于中试生产并进一步研究。

2.3 微生物限量指标检测结果

产品微生物限量检测委托甘肃中商食品质量检验检测有限公司进行,检测结果如表6所示,该中试产品苹果玫瑰醋复合饮料中微生物限量指标符合食品卫生要求。

表6 微生物限量指标检测结果 Table 6 Limit index test results of microbial

2.4 苹果玫瑰复合果醋饮料中氨基酸含量

对苹果玫瑰复合果醋饮料、苹果醋饮料中的氨基酸进行测定,结果见表7。

表7 氨基酸含量(μg/mL FW)Table 7 Contents of free amino acid(μg/mL FW)

从表7检测结果中可以看出苹果玫瑰复合果醋饮料较单一苹果醋饮料氨基酸种类丰富,含量较高,且必需氨基酸含量比例较大。苹果玫瑰复合果醋饮料中共检测出16种氨基酸,7种必需氨基酸,单一苹果醋饮料中共检出15种氨基酸,7种必需氨基酸。复合果醋中氨基酸总量为441.47 μg/mL,必需氨基酸总量为273.35 μg/mL,占总氨基酸含量的61.92%;单一苹果醋饮料中氨基酸总量为103.94 μg/mL,必需氨基酸总量为20.88 μg/mL,占总氨基酸含量的20.09%;在复合果醋饮料中异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸的含量较高,分别达到233.10、68.06、47.84 μg/mL。

2.5 苹果玫瑰复合果醋饮料中单体酚类物质含量

对苹果醋复合饮料及苹果醋饮料中的没食子酸、香草酸、咖啡酸、儿茶酚、槲皮苷、芦丁等单体酚类物质进行测定结果如表8。

表8 单体酚含量(μg/mL)Table 8 The content of mono-phenol(μg/mL)

李晓娇等[19]研究指出苹果醋中咖啡酸含量较高,没食子酸含量相对较低,本试验结果显示苹果醋饮料中单体酚类各物质含量均较低,主要是因为苹果醋饮料配制过程中原醋稀释物质浓度降低所致,而苹果玫瑰复合果醋饮料中7种单体酚总量达266.97 μg/mL,物质浓度提高164倍。其中没食子酸含量162.42 μg/mL、香草酸含量97.09 μg/mL,咖啡酸含量3.06 μg/mL,且其它单体酚类物质浓度都比单一苹果醋饮料中高,进一步说明苹果玫瑰复合果醋饮料中单体酚类物质含量丰富。

2.6 苹果醋饮料中矿物质含量的测定

矿质元素是人体必须的常量元素,苹果醋饮料及复合饮料中矿质元素含量结果见表9。

表9 矿质元素含量(μg/mL)Table 9 Content of mineral elements(μg/mL)

表9中实验结果显示:苹果玫瑰醋复合饮料与单一苹果醋饮料相比较矿质元素钙、钾、钠、铁含量差异不显著(P>0.05)。说明在苹果醋饮料调配过程中添加适量的玫瑰提取液并不改变苹果醋饮料中常量元素钙、钾、钠、铁的含量。

3 结论

本实验对苹果玫瑰复合果醋饮料配方进行优化,在L9(34)正交实验基础上得到苹果玫瑰复合果醋饮料的较优配方为苹果醋原液添加 8 mL/100 mL,玫瑰提取液添加20 mL/100 mL,蔗糖添加5 g/100 mL,苹果浓缩汁添加量3 g/100 mL。以该配方生产的苹果玫瑰复合果醋饮料产品,按照GB/T 30884-2014的要求进行理化指标、微生物指标的检测,测定结果显示产品理化指标、微生物指标符合国家标准要求。

与单一苹果醋饮料对比分析,研究结果显示复合苹果醋饮料中氨基酸种类及含量较单一苹果醋丰富,必需氨基酸含量及比例较高。复合果醋饮料中氨基酸总量达到441.47 μg/mL,必需氨基酸总量为273.35 μg/mL,占总氨基酸含量的61.92%。对果醋饮料中的单体酚类物质含量进行分析,结果显示苹果玫瑰复合果醋饮料中单体酚类物质含量较单一苹果醋饮料中物质浓度明显提高,7种单体酚总量达266.97 μg/mL,物质浓度提高164倍。其中没食子酸含量达到162.42 μg/mL、香草酸含量达到97.09 μg/mL,咖啡酸含量达到3.06 μg/mL。对果醋饮料中矿质元素钙、铁、钾、钠含量进行分析,结果显示复合配比工艺并不影响几种矿质元素的含量。以上这些结论可为苹果醋饮料复合加工及新产品开发提供理论依据。本实验研究过程中因受实验条件限制,单体酚种类测定较少,特别是苹果醋中含量较高的绿原酸、根皮苷等物质,将在今后的实验中进一步补充研究。