苦丁茶牛奶咖啡复合饮料的研制
2020-10-14杨吕清胡慧慧田康永张海德
杨吕清，胡慧慧，田康永，张海德
（海南大学食品科学与工程学院，海南海口570228）
咖啡豆为茜草科（Rubiaceae）咖啡属（Coffea）植物的种子[1]，咖啡豆经烘焙后可制成咖啡，咖啡作为世界上一种重要饮品[2]，在全球范围内，是仅次于石油的第二大交易商品[3]。咖啡中所含的化学物质非常丰富，包括碳水化合物、蛋白质、氨基酸、生物碱、绿原酸、酯类化合物等复杂成分[4]，与可可、茶并称为世界三大饮料，具有提神、助消化、生津止渴、利尿、健胃、醒脑、止血、散热、强身等功效[5-6]，具有令人愉悦的味道和香气[7]，因而受消费者欢迎。
中国的咖啡种植主要集中在云南、海南[8]。作为中国咖啡文化的最早起源地，海南省的咖啡产业正处在加快发展、加速崛起的关键时期[9]，因此，丰富咖啡饮料的市场，满足消费者个性化需求就显得尤为重要。
苦丁茶是冬青科冬青属苦丁茶种常绿乔木，俗称菠萝树、大叶茶和茶丁等[10]。苦丁茶是一种营养丰富的茶制品[11]，含有黄酮、苦丁皂苷、多酚、多糖等成分[12-14]，具有清热消暑、降压减肥、抑癌防癌、抗衰老、活血脉等多种功效[15]，对治疗咽喉炎、口腔炎、高血压、肥胖症、急性肠胃炎等疗效显著[16]。海南是苦丁茶的重要产地，目前全岛已查清的野生苦丁茶树大约500株左右，是目前国内发现野生苦丁茶树数量最多的地区[17]。
牛奶是人们公认的营养丰富的饮品之一，富含蛋白质和矿物质元素，具有镇静安神、抑制肿瘤、促进幼儿大脑发育、美容养颜、全面补充营养等作用[18]。
咖啡和苦丁茶均为海南省特色资源，将咖啡与苦丁茶相结合，将为海南咖啡和苦丁茶打开更大的发展空间，本试验以咖啡，苦丁茶，牛奶为主要原料制成复合型调配饮料，以期制出风味独特，营养丰富的饮品，丰富饮料市场的品种，满足大众需求。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦丁茶：海口柏昌泰贸易有限公司；罗布斯塔咖啡豆：海南省万宁市兴隆热带植物园；纯牛奶：蒙牛有限公司；白砂糖：市售；碳酸氢钠：食品级，昌宏食品添加剂有限公司；硫酸、硫酸铜、甲基红、硫酸钾、硼酸、溴甲酚绿、氢氧化钠、95%乙醇、甲醇、三氯乙酸：分析纯，广州化学试剂厂；咖啡因标准品（纯度98.73%）：成都曼斯特生物科技有限公司。
1.2 仪器
恒温水浴锅（HH-8）：常州澳华仪器有限公司；立式压力蒸汽灭菌器（LDZX-30FBS）：上海申安医疗器械厂；电动磨豆机（600N）：郑州市乐淘卓品商贸有限责任公司；电子天平（FA2104型）：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；高效液相色谱仪（Agilent1260）：安捷伦有限公司；高压均质机（APV-1000）：深圳市荣利丰科技有限公司；快速凯氏定氮仪（K9840）：济南海能仪器有限公司；高速离心机（TG16-WS）：长沙平凡仪器仪表有限公司；阿贝折射仪（BM-2WAJ）：南通润州化工有限公司。
1.3 工艺流程和操作要点
1.3.1 工艺流程
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 苦丁茶提取液的制备
将苦丁茶叶粉碎，苦丁茶粉与水的料液比为1∶33（g/mL），置于恒温水浴锅中于62℃下提取 129 min，4层纱布过滤，离心[19]。
1.3.2.2 咖啡提取液的制备
挑选颗粒饱满，大小均匀的咖啡豆，剔除黑豆、缺豆，于240℃烘焙16 min，冷却后用粉碎机粉碎，过40 目筛，用 90 ℃水冲泡，料液比 1 ∶14（g/mL）[20]，用咖啡滤纸过滤。
1.3.2.3 调配
将苦丁茶提取液、咖啡提取液、牛奶加入到容器里，然后加入白砂糖，搅拌均匀，将0.03%的碳酸氢钠加入到一定量的水中，搅拌，再将其与混合液混匀。
1.3.2.4 均质
均质条件为25 MPa，50℃，重复处理两次。
1.3.2.5 罐装杀菌
将饮料灌装后，121℃下灭菌20 min，冷却至室温（25℃）得成品。
1.4 苦丁茶牛奶咖啡饮料配方的确定
1.4.1 单因素试验设计
1.4.1.1 咖啡提取液添加量的选择
以苦丁茶为6%，牛奶添加量为10%，白砂糖添加量为5%，选择咖啡提取液添加量为35%、45%、55%、65%、75%来调配饮料，根据复合饮料的感官得分来确定咖啡提取液最佳添加量。
1.4.1.2 苦丁茶提取液添加量的选择
以咖啡提取液添加量为55%，牛奶添加量为10%，白砂糖添加量为5%，选择苦丁茶提取液添加量为2%、4%、6%、8%、10%来调配饮料，根据复合饮料的感官得分来确定苦丁茶提取液最佳添加量。
1.4.1.3 牛奶添加量的选择
以咖啡提取液添加量为55%，苦丁茶提取液添加量为6%，白砂糖添加量为5%，选择牛奶添加量为5%、10%、15%、20%、25%来调配饮料，根据复合饮料的感官得分来确定牛奶最佳添加量。
1.4.1.4 白砂糖添加量的选择
以咖啡提取液添加量为55%，苦丁茶提取液添加量为6%，牛奶添加量为10%，选择白砂糖添加量为2%、3%、4%、5%、6%来调配饮料，根据复合饮料的感官得分来确定白砂糖最佳添加量。
1.4.2 正交试验设计
在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交表进行正交试验，以感官得分作为评价指标，其正交优化试验设计因素水平如表1所示。
表1 正交试验因素水平Table 1 Orthogonal experimental design
1.4.3 饮料的稳定性设计
试验发现，对复合饮料进行高压蒸汽灭菌后，饮料会出现絮凝现象，考虑到原因是杀菌后因为pH值下降，接近或达到饮料中蛋白的等电点，从而导致了凝絮现象，因此需要向饮料中添加酸度调节剂，本试验采用NaHCO3为酸度调节剂，加入量分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%，考察NaHCO3添加量对饮料品质的影响。
1.5 产品技术指标
1.5.1 感官评价方法
根据饮料的感官进行评分，包括饮料的香气（满分20分），色泽（满分30分），滋味（满分30分），组织状态（满分20分），由10名具有食品专业背景的人员进行打分，取平均值作为产品最终得分[21]，感官品质综合评价表见表2。
表2 复合饮料感官评分标准Table 2 Sensory estimation standard of compound beverage
续表2 复合饮料感官评分标准Continue table 2 Sensory estimation standard of compound beverage
1.5.2 理化指标
蛋白质测定：采用自动凯氏定氮仪进行测定；可溶性固形物：采用折射仪法进行测定；咖啡因：采用高效液相色谱法进行测定。
1.5.3 微生物指标
大肠菌群、菌落总数分别按照GB 4789.3-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》和GB 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行测定。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 咖啡提取液添加量对感官得分的影响
咖啡提取液添加量对复合饮料感官得分的影响见图1。
图1 咖啡提取液添加量对复合饮料感官得分的影响Fig.1 Effects of the coffee extract addition on sensory score of compound beverage
由图1可以看出，当咖啡提取液添加量为55%时，感官得分最高，当咖啡提取液添加量小于55%时，咖啡香气和风味明显不足，当咖啡提取液添加量过多时，导致茶香和奶香味被遮盖，因此选用55%为咖啡提取液最佳用量。
2.1.2 苦丁茶提取液添加量对感官得分的影响
苦丁茶提取液添加量对复合饮料感官得分的影响见图2。
图2 苦丁茶提取液添加量对复合饮料感官得分的影响Fig.2 Effects of the Kuding tea extract addition on sensory score of compound beverage
由图2可知，当苦丁茶提取液添加量6%时，感官得分最高，当苦丁茶提取液添加量低于6%时，茶香和茶味不足，当苦丁茶添加量过多时，导致饮料苦味太重，因此，苦丁茶提取液最佳添加量为6%。
2.1.3 牛奶添加量对感官得分的影响
牛奶添加量对复合饮料感官得分的影响见图3。
图3 牛奶添加量对复合饮料感官得分的影响Fig.3 Effects of the milk addition on sensory score of compound beverage
由图3可以看到，当牛奶添加量为10%时，感官得分最高，当牛奶添加量低于10%时，奶香和奶味不足，饮料色泽较差，当牛奶添加过多时，茶味被遮盖，饮料变得甜腻，因此牛奶最佳添加量为10%。
2.1.4 白砂糖添加量对感官得分的影响
白砂糖添加量对复合饮料感官得分的影响见图4。
图4 白砂糖添加量对复合饮料感官得分的影响Fig.4 Effects of the white sugar addition on sensory score of compound beverage
由图4可知，当白砂糖添加量为5%时，饮料感官得分最高，当白砂糖添加量小于5%时，饮料苦味太重，当白砂糖添加量过多时，饮料太甜，因此，选取白砂糖添加量为5%为最佳添加量。
2.2 正交试验结果
正交试验结果见表3。
表3 正交试验结果Table 3 Orthogonal array experimental results
由表3可知，咖啡提取液、苦丁茶提取液、牛奶、白砂糖对复合饮料的感官品质的影响的主次顺序为牛奶>苦丁茶提取液>咖啡提取液>白砂糖，极差分析法得到的最优组合为A2B2C3D1，由表3直观分析可知，第5组试验感官得分最高为88分，水平组合为A2B2C3D1，与极差分析的结果一致，按照最优工艺再做一次试验进行验证，通过感官评分，其感官得分为89分，与正交试验结果一致。因此，根据试验结果分析可以得到最佳配方组合为A2B2C3D1，即苦丁茶牛奶咖啡饮料的最佳配方为咖啡提取液添加量55%，苦丁茶提取液添加量6%，牛奶添加量15%，白砂糖添加量4%。
2.3 NaHCO3添加量对饮料灭菌后品质的影响
NaHCO3添加量对饮料灭菌后品质的影响见表4。
由表4可知，当NaHCO3添加量为0.03%时，灭菌后饮料品质较好，外观，口感均无明显改变，因此选择向饮料中加入0.03% NaHCO3作为酸度调节剂。
表4 NaHCO3添加量对饮料灭菌后品质的影响Table 4 Effect of the NaHCO3addition on the quality of beverage after sterilization
2.4 产品理化指标结果
复合饮料理化指标检测结果见表5。
表5 复合饮料理化指标检测结果Table 5 Physicochemical ananlysis of compound beverage
由表5可知复合饮料可溶性固形物、蛋白质、咖啡因含量分别为7.50%、0.65%、859.04 mg/kg。复合饮料中蛋白质主要来自于牛奶和咖啡豆，其中0.48%的蛋白质来自于牛奶。复合饮料中咖啡因主要来自于咖啡豆，罗布斯塔咖啡豆中咖啡因含量为1.7%～4.0%[22]，因此饮料中咖啡因的检测结果达到859.04 mg/kg是合理的。
2.5 微生物指标检测结果
复合饮料的微生物测定结果表明，饮料中菌落总数为12 cfu/mL，大肠菌群未检出。符合GB 7101-2015《食品安全国家标准饮料》。
3 结论
通过单因素试验和正交试验，确定复合饮料最佳参数为：咖啡提取液添加量55%，苦丁茶提取液添加量6%，牛奶添加量15%，白砂糖添加量4%，碳酸氢钠添加量0.03%，在最佳参数下进行验证试验，所得产品感官得分为89，与正交试验结果一致，说明结果合理可靠。所得成品饮料可溶性固形物为7.50%，蛋白质0.65%，咖啡因含量为859.04 mg/kg，卫生指标符合国家相关标准。所得制品呈咖奶色，组织形态好，口感细腻，风味独特，具有很好的开发前景。
