紫薯红枣乳饮料研制及抗氧化活性分析

◎张 静，沈 瑶，苟美玲

（1.成都师范学院 化学与生命科学学院，四川 成都 611130；2.特色园艺生物资源开发与利用四川省高等学校重点实验室，四川 成都 611130）

紫薯（Ipomoea batatasL.），又称黑薯，薯肉呈紫色。它含蛋白质、淀粉、纤维素、氨基酸、维生素及多种矿物质成分，且含量也比普通甘薯高[1]，还富含硒元素和花青素，花青素具有较高的抗氧化作用[2]。紫薯还有特殊保健功能，具有降低癌细胞增殖能力与抑制肿瘤形成的功效[3]。红枣，是鼠李科枣属植物枣树的果实[4]，富含蛋白质、脂肪、糖类、B 族维生素、钙、磷、铁和环磷酸腺苷等营养成分，有增强肌力、消除疲劳、扩张血管、改善心肌营养[5]等功能。目前，对于紫薯产品抗氧化性研究主要集中在饮料、酒与酸奶中，紫薯乳饮料抗氧化性分析目前还未见报道。本文以紫薯、红枣为原料，以牛奶、白砂糖为辅料，对紫薯红枣饮料生产配方及其抗氧化性进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料选取新鲜紫薯、红枣、牛奶与白砂糖。柠檬酸、α-淀粉酶、糖化酶为食品级（浙江一诺生物科技有限公司）；DPPH（沃瑞达斯实验试剂耗材）、硫酸铁（成都市科隆化学品有限公司）、水杨酸（成都市科隆化学品有限公司）、过氧化氢（浙江一诺生物科技有限公司）、过硫酸钾（福晨化学试剂有限公司）、ABTS 自由基（合肥巴斯夫生物科技有限公司）、三羟甲基氨基甲烷（浙江一诺生物科技有限公司）、磷酸（天津市科密欧化学试剂有限公司）和邻苯三酚（浙江一诺生物科技有限公司），均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JA303P 分析天平（常州市幸运电子设备有限公司）、UV754 紫外分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）、MJ-WBL2501B榨汁机（美的集团有限公司）、HH-W420 水浴锅（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

紫薯红枣乳饮料制作流程：紫薯汁、红枣汁与鲜牛奶混合→调配→均质→密封→杀菌→冷却→成品。

1.3.2 具体操作

新鲜紫薯去皮切块，蒸煮后以1∶4 加水打浆，加入适量α-淀粉酶与糖化酶于紫薯浆中置于水浴锅中酶解，过滤冷却后得到紫薯汁。无霉变红枣去核，以1∶5 加水煮沸，冲洗蒸煮后以1∶10 加水制成红枣汁。加入紫薯汁、红枣汁、牛奶、0.1%的CMC 稳定剂调配，均质灭菌后冷却得到成品。

1.3.3 单因素试验

选取紫薯汁添加量（45%、50%、55%、60%和65%）、红枣汁添加量（45%、50%、55%、60%和65%）、白砂糖添加量（0%、1%、2%、3%和4%）与柠檬酸添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%）4 个因素，以感官指标为评价指标，分别进行5 组单因素试验。

1.3.4 响应面实验设计

以感官评分为响应值，在单因素试验基础上设计响应面试验，因素水平见表1。

表1 Box-Behnken 响应面实验设计因素水平表

1.3.5 质量指标的测定

（1）感官指标的测定。由12 人组成评价小组，按照表2 进行感官评分。

表2 紫薯红枣乳饮料感官评分表

（2）理化指标与微生物指标。蛋白质测定采用GB/T 5009.5—2016 中第一法凯氏定氮法，菌落总数测定采用GB 4789.2—2016，大肠菌群测定采用GB 4789.3—2016，霉菌测定采用GB 4789.15—2016。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

试验单因素结果如表3所示，随着紫薯汁、红枣汁、白砂糖、柠檬酸添加量的增加，饮料的感官评分均呈现先增加后降低的趋势。紫薯汁添加量在试验组3 时添加量为55%，感官评分最高；红枣汁添加量在试验组4 时感官评分最高，此时添加量为60%；白砂糖添加量与柠檬酸添加量均在试验组2 时感官评分最高，此时其添加量分别为1%与0.2%。

表3 单因素试验结果感官评分表

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验水平及结果

采用响应面试验设计水平及结果见表4，采用Design Exper 对表实验数据进行整理分析，以感官评分为响应值，通过软件分析得到饮料感官评分与自变量的回归模型方程为：Y=84.01+0.205 0A+0.119 2B+0.095 0C-1.87D+0.257 5AB-0.027 5AC+0.315 0AD-0.917 5BC-0.607 5BD-1.08CD-1.65A2-2.43B2-6.10C2-4.70D2。

表4 Box-Behnken 响应面试验设计水平及结果表

2.2.2 响应面方差分析结果

响应面方差分析结果如表5所示。模型F=88.73，P＜0.000 1，表明该模型极显著。失拟项P=0.369 ＞0.05（α=0.05）不显著，说明该模型的拟合度较好。决定系数R2=0.988 9，说明预测值与实际值有很好的相关性，建模成功，可以用此模型分析和预测紫薯红枣乳饮料的最优配方。D 及BC、CD 的交互作用及二次项A²、B²、C²、D²对饮料感官评分影响极显著（P＜0.01）；BD 的交互作用对饮料的感官评分影响显著（P＜0.05）；A、B、C 及BD 的交互作用对饮料的感官评分影响不显著。由四个因素的F值可以推出影响紫薯红枣乳饮料感官评分的大小：D ＞A ＞B ＞C。

表5 响应面方差分析表

2.2.3 响应面验证试验

根据响应面分析得到饮料的最佳配方：紫薯汁、红枣汁、白砂糖与柠檬酸添加量分别为55.234%、20.241%、1.022% 与0.180%，此条件下感官评分84.204。结合实际操作，将最佳配方调整为紫薯汁、红枣汁、白砂糖与柠檬酸添加量分别为55%、20%、1%与0.18%，此条件下进行3 次平行试验，得到感官评分83.68，与预测值相对误差为0.62%＜5%，该试验合理。

2.3 抗氧化能力的测定

为了解饮料的抗氧化活性，测定了饮料对DPPH自由基、羟自由基（•OH）、ABTS+自由基、超氧阴离子自由基O-2·清除率的试验，结果如表6，可以看出按照上述的最优添加配方生产的紫薯红枣乳饮料具有一定的抗氧化活性。

表6 抗氧化能力结果表

2.4 质量指标检测

蛋白质含量为1.52%，菌落总数、大肠菌群、霉菌均未检出，符合国家标准。

3 结论

试验得到紫薯红枣乳饮料最优配方：紫薯汁55%，红枣汁20%，白砂糖1%，柠檬酸0.18%。该配方下饮料呈淡紫色，甜度适口，香气宜人。饮料对DPPH 自由基清除率为27.2%；对羟自由基清除率为53.84%；对ABTS+自由基清除率81.4%，对超氧阴离子自由基O-2·为96.3%，该饮料具有一定的抗氧化活性。饮料理化指标与微生物指标均符合国家标准。