富含β-胡萝卜素鸡尾酒奶茶的工艺优化

刘聪熠，陈泳琪，张可慧，何嘉樑，刘颖钧，马路凯，刘袆帆

（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东 广州 510000）

β-胡萝卜素是一种天然抗氧化剂，在抗癌、预防心血管疾病、白内障及抗氧化上有显著的功能[1]。膳食中丰富的β-胡萝卜素会减少人们对太阳的敏感度，有针对性地补充β-胡萝卜素，会使日晒所引起的皮肤病有所改善[2]。成年人β-胡萝卜素推荐摄入量为每天2.0 mg～3.0 mg，适量的β-胡萝卜素摄入可增强人体体质。

β-胡萝卜素为脂溶性维生素，性质不稳定，易氧化。在植物组织中，β-胡萝卜素主要存在于细胞内，且与纤维素酶、果胶酶等结合在一起，不易被释放出来，增加了人体摄取的难度[3]。从原料到产品再到人体摄入、消化吸收，β-胡萝卜素损失率大，一般的产品难以满足成年人β-胡萝卜素推荐摄入量每天2.0 mg～3.0 mg的需求。Donhowe等[4]概述了β-胡萝卜素的消化和微囊化方法，以提高β-胡萝卜素的稳定性和生物利用率。

本研究采用微波震碎的物理场手段使枸杞中的β-胡萝卜素充分游离于枸杞浆液中，再将富含游离态β-胡萝卜素的枸杞浆液与脂肪含量较高的脂质溶剂混合，提高β-胡萝卜素在产品中的溶解量。同时，通过将富含游离态β-胡萝卜素的枸杞浆液进行包埋，制成微胶囊加入到产品中，提高产品中的β-胡萝卜素含量，并防止β-胡萝卜素氧化和分解。从而制作一系列富含β-胡萝卜素的鸡尾酒奶茶产品，在保证口感的同时，为消费者提供一种有效摄取β-胡萝卜素的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

蓝莓：中国大兴安岭；鹰嘴桃、百香果：广东河源市连平县；柚子：广东梅县；干枸杞：宁夏；茶叶：韶关新丰县；植脂末（T95）、果糖（F55）、伏特加、雪碧：市售。

无水Na2SO4（分析纯）、石油醚（分析纯）、氯化钾（分析纯）、羧甲基淀粉钠（分析纯）、辛烯基琥珀酸酯淀粉：天津大茂化学试剂厂；β-胡萝卜素标准品：四川瑞芬思生物科技有限公司；麦芽糊精：上海麦克林生化科技有限公司。

X0-SM100超声波微波组合反应系统：南京先欧仪器制造有限公司；TU-1900紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；HH-2数显恒温水浴锅：常州澳华仪器有限公司；MYP11-2磁力搅拌器：上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司；AE500S-H 70G数显高速剪切乳化机：苏州江东精密仪器有限公司；雷磁PHS-3C pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；RHB32折光计：广州速为电子科技公司。

1.2 β-胡萝卜素的测定

枸杞清洗后浸泡20 min，过滤，打浆。向浆液中加入果胶酶，利用微波对枸杞进行细胞破壁处理[5]。压榨过滤取汁。准确称取枸杞汁0.5 g于小烧杯中，加入5 g～10 g无水Na2SO4搅匀。转移入研钵中，加入丙酮-石油醚混合液研磨提取，静置。将上层清液转入盛有100 mL5% Na2SO4溶液的分液漏斗中，再于研钵中加入丙酮-石油醚混合液（3∶7，体积比），研磨提取，提取液并入分液漏斗中。反复提取4次～5次，直至提取液无色为止。

将提取液振摇洗涤，弃去下层水溶液，反复用5% Na2SO4溶液洗涤，每次约20 mL，直至下层水溶液清亮为止。将石油醚提取液通过盛有无水Na2SO4的小漏斗滤入容量瓶中。用少量石油醚分数次洗涤分液漏斗和无水Na2SO4层内的色素。洗涤液一并倒入容量瓶中，定容[6]。以石油醚为参比溶液，测样品吸光度值，计算胡萝卜素含量[7]。

式中：X为样品中β-胡萝卜素的含量，mg/kg；C为从标准曲线查得或线性回归分析得到的胡萝卜素含量，μg；M为样品质量，g。

1.3 微波对β-胡萝卜素的影响

加入柠檬酸调整pH值于4.0～5.5区间范围内。加入纤维素酶与果胶酶，后将浆液置于55℃的恒温水浴锅中进行加热1 h。用分光光度计测定待测品中β-胡萝卜素的含量。取2 g混合浆液进行微波萃取，测量滤液吸光值[8]。

1.3.1 微波辅助提取β-胡萝卜素的单因素试验

1.3.1.1 微波处理时间对β-胡萝卜素含量的影响

准确量取相同体积的鸡尾酒奶茶6份，在30℃下，设置微波输出功率为400 W，微波处理次数为4次，微波处理时间分别为 20、30、40、50、60、70 s，重复3次，测量滤液吸光值。以β-胡萝卜素含量为指标，判定效果最佳的微波处理时间。

1.3.1.2 微波处理次数对β-胡萝卜素含量的影响

准确量取相同体积的鸡尾酒奶茶6份，在30℃下，设置微波输出功率为400 W，微波处理时间为50 s，微波处理次数分别为 1、2、3、4、5、6 次，重复 3 次，测量滤液吸光值。以β-胡萝卜素含量为指标，判定效果最佳的微波处理次数。

1.3.1.3 微波输出功率对β-胡萝卜素含量的影响

准确量取相同体积的鸡尾酒奶茶6份，在30℃下，设置微波处理时间为50 s，微波处理次数为4次，微波输出功率分别为 300、350、400、450、500、550 W，重复3次，测量滤液吸光值。以β-胡萝卜素含量为指标，判定效果最佳的微波输出功率。

1.3.2 微波辅助提取β-胡萝卜素的正交试验

在单因素试验的基础上取微波功率（A）、微波处理时间（B）、微波处理次数（C）3个因素，再取这3个试验因素中峰值附近的3个水平进行L9（33）正交试验，以β-胡萝卜素含量为指标，得出最佳的微波参数组合。正交方案设计如表1所示。

表1 正交试验因素及水平Table 1 Orthogonal experimental factors and levels

1.4 纳米包埋技术

将改性的天然高分子材料羧甲基淀粉钠、辛烯基琥珀酸酯淀粉与麦芽糊精复配作为壁材，以羧甲基淀粉钠∶辛烯基琥珀酸酯淀粉∶麦芽糊精为10∶20∶5（质量比）加入到60℃～80℃的水中，搅拌，使之溶解。加入抗结剂、防腐剂，使之混合均匀，50℃～70℃保温静置备用。将富含β-胡萝卜素的枸杞浆液加入到植物油中，加入抗氧化剂，在氮气或氩气的环境中，160℃～190℃的条件下油浴3 min～10 min，加入6%硬脂酰乳酸钠（sodium stearyl lactate，SSL）、双乙酰酒石酸单双甘油酯（diacetyl tartaric acid ester of monoglycerides，DATEM）、单甘酯复配作为乳化剂，制得油相。将水相用乳化剂高速剪切乳化，边乳化边缓慢滴加油相，滴加速度为2 mL/min～10 mL/min，转速10 000 r/min～16 000 r/min和5 min～10 min，后再进行19 000 r/min～28 000 r/min和5 min～8 min。将乳化液进行均质，均质压力为30 MPa～50MPa，制得微乳液。将微乳液进行喷雾干燥，喷雾干燥工艺参数为：进风温度190℃，出风温度80℃～90℃，喷雾压力0.2 MPa，进料速度 5 mL/min，制得β-胡萝卜素微胶囊[9-10]。

1.5 枸杞鸡尾酒奶茶加工工艺

取蓝莓/鹰嘴桃/百香果和柚子各40 g、枸杞20 g，水果清洗、碾碎；枸杞清洗，在50℃的水中浸泡20 min，放入榨汁机中打浆。将制得的β-胡萝卜素微胶囊，与打浆处理过的水果浆液混合均匀，加入白砂糖将糖度调到25%。取茶叶2.5 g，清洗后用冷冻到2℃的冰水100 mL泡制2h，滤去茶渣。取40%vol伏特加30 mL、纯净水 20 mL、雪碧 50 mL、奶精 20 g、果糖 10 g，与水果枸杞混合浆液和茶水混合均匀。

1.6 理化性质的测定

预先制作蓝莓枸杞鸡尾酒奶茶、鹰嘴桃枸杞鸡尾酒奶茶和百香果柚子枸杞鸡尾酒奶茶（作为样品组）、鸡尾酒奶茶（作为空白组）、添加β-胡萝卜素鸡尾酒奶茶（作为对照组），对各组样品进行理化性质测定。

用硫酸苯酚法测定糖度[11]；用pH计测定pH值[12]；用折光计测定可溶性固形物含量[13]；用酒精度计测定酒精度[14]。

理化标准：参照国标GB 7101—2015《食品安全国家标准饮料》和GB 2757—2012《食品安全国家标准蒸馏酒及其配制酒》。

1.7 数据分析

利用origin软件对单因素试验数据进行整理，excel2010软件对正交试验数据进行显著性分析，以及对理化性质数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 β-胡萝卜素标准曲线的建立

标准曲线的线性回归方程为C=－0.1095+11.7815A（其中C为浓度，mg/kg；A 为吸光值；R=0.98），可以得出，鸡尾酒奶茶中β-胡萝卜素的含量与吸光度值呈正相关的关系，因此吸光度值的大小可以用来反映鸡尾酒奶茶中β-胡萝卜素含量的高低。

2.2 微波处理单因素试验结果

2.2.1 微波处理时间

不同微波处理时间对β-胡萝卜素的影响见图1。

图1 微波处理时间对β-胡萝卜素的影响Fig.1 Effect of microwave treatment time on β-carotene

由图1可知，在微波处理时间20 s～50 s中，吸光度不断增大，在微波处理时间50 s时达到最大值，说明在50 s时β-胡萝卜素含量最高，可能的原因是50 s后微波破壁程度基本达到最高，β-胡萝卜素充分游离于枸杞浆液中，随着处理时间的增加，β-胡萝卜素与空气和光线接触的时间越长，β-胡萝卜素缓慢氧化分解，吸光度开始缓慢下降[15]，因此本研究最佳微波处理时间为50 s。

2.2.2 微波处理次数

不同微波处理次数对β-胡萝卜素的影响见图2。

由图2可知，随微波处理次数的增加，枸杞细胞内温度上升细胞膜（壁）破裂，β-胡萝卜素溶出，使吸光度不断增大，在处理次数为4次时吸光度达到最大，之后随着处理次数的增加，吸光度随着处理次数的增加而减少，可能的原因是微波处理次数过多导致温度过高，使β-胡萝卜素分解[8]，因此本研究最佳微波处理次数为4次。

图2 微波处理次数对β-胡萝卜素的影响Fig.2 The effect of microwave treatment times on β-carotene

2.2.3 微波输出功率

不同微波输出功率对β-胡萝卜素的影响见图3。

图3 微波输出功率对β-胡萝卜素的影响Fig.3 The effect of microwave output power on β-carotene

从图3可知，微波输出功率在低于400 W时，吸光度是随着输出功率的增加而增大的，当输出功率为400 W时吸光度最大，之后，吸光度随微波输出功率的增大而有所波动，可能的原因是微波输出功率增大从而增强了分子热效应，使β-胡萝卜素分解[16]。由此可知400 W为最佳微波输出功率。

综合上述各微波辅助提取鸡尾酒奶茶中β-胡萝卜素的单因素试验表明：微波处理时间50 s、微波输出功率400 W、微波处理4次，所得β-胡萝卜素含量最高。在该条件下得β-胡萝卜素含量（以吸光度计）为0.569，与对照值0.118相比，提高β-胡萝卜素含量至13.19 mg/kg。

2.3 微波处理正交试验结果

正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 微波正交试验分析结果Table 2 Analysis results of microwave orthogonal experiment

表3 微波正交试验方差分析结果Table 3 Results of variance analysis of microwave orthogonal test

由表2中β-胡萝卜素含量的R值可以看出，影响β-胡萝卜素含量大小的因素排序为：A>C>B>D。A的影响最大。经过运算可得出每个因素各水平之和K1、K2、K3，综合各因素K值和直观比较，得出理论上β-胡萝卜素含量最大的工艺条件为A1B2C3，即微波功率350 W、微波处理时间50 s、微波处理5次。进行验证试验，测得β-胡萝卜素为18.23 mg/kg，与最优参数组合测得结果相近，可知该参数组合为最优。

由表3显著性分析中的F值和P值可得出，微波功率对β-胡萝卜素的提取有显著影响，微波处理时间和处理次数的F值较小，故两者对提取不具有显著影响。由表2和表3可知，正交试验的极差分析和显著性分析结果相对一致，都是微波功率为主要影响，微波处理时间和处理次数为次要影响。故试验结果表明：组合A1B2C3是最优组合，即微波功率350 W、微波处理时间50 s、微波处理5次。由此参数组合测得的β-胡萝卜素为17.95 mg/kg。

2.4 枸杞鸡尾酒奶茶的理化性质评价

枸杞鸡尾酒奶茶的理化指标见表4。

表4 理化指标测定结果Table 4 Test results of physical and chemical indexes

试验对枸杞鸡尾酒奶茶的糖度、可溶性固形物、pH值、酒精度、甲醇含量和微生物菌落数等依次进行了测定，各项理化指标均符合国标GB7101—2015《食品安全国家标准饮料》和GB2757—2012《食品安全国家标准蒸馏酒及其配制酒》的要求。并且通过感官综合分析，本产品质地均匀，细腻顺滑，闻起来有奶茶的香气和酒味，并伴随少量的枸杞和水果果香，入口香醇，味道和谐，回味持久，在感官方面能被大众所接受并且喜爱。

3 结论

本试验研究选取了β-胡萝卜素浓度为3.63 mg/100 g的宁夏枸杞作为试验材料，通过微波震碎的物理场手段对枸杞中的β-胡萝卜素进行高效富集，微波功率、微波处理时间和微波处理次数对枸杞中游离β-胡萝卜素含量的影响依次做了单因素试验和正交试验。得到的最佳参数组合为：微波功率350 W、微波处理时间50 s、微波处理5次，然后利用纳米包埋技术制成β-胡萝卜素微胶囊并添加在鸡尾酒奶茶，由此测得鸡尾酒奶茶中β-胡萝卜素为17.95 mg/kg。通过乳化和喷雾干燥将枸杞中的β-胡萝卜素微胶囊化，改善β-胡萝卜素保存难、易分解、在人体中转化率低的问题，使最终试验研制出的蓝莓枸杞鸡尾酒奶茶、百香果柚子枸杞鸡尾酒奶茶和鹰嘴桃枸杞鸡尾酒奶茶足以提供人体每天所需摄入的β-胡萝卜素，从而在饮品市场中具有其独特的功效和一定的市场竞争力与消费优势。