叶黄素核桃乳饮料的研制

汤木果 陈芳 赵存朝 盛军 陶亮 田洋

摘要核桃是一種营养丰富且风味较佳的药食两用资源，具有较好的开发利用前景，随着现代人工作强度的增大及电子产品的频繁使用，经常用眼过度、视力下降。叶黄素具有较强的护眼明目、抗疲劳的作用。本研究以核桃乳为主要原料，通过单因素试验研究核桃乳添加量、叶黄素添加量、全脂奶粉添加量、HBT-A7301稳定剂添加量及白砂糖添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响，结合响应面试验优化确定叶黄素核桃乳饮料最佳工艺，开发一款口感浓郁、营养丰富的健康乳饮料，并评定产品质量。结果表明：叶黄素核桃乳饮料的最佳工艺参数为核桃乳添加量20%、叶黄素添加量40 mg/L、HBT-A7301稳定剂添加量0.35%、白砂糖添加量6.2%、全脂奶粉添加量1.0%。产品呈现乳白色，具有核桃的香气，酸甜适中，组织细腻，品质稳定，风味独特，感官评价达87.16分，其蛋白质含量为3.56%，脂肪含量为1.23%，pH 7.08，可溶性固形物含量为15.10%，30 d 内无沉淀分层，无乳清析出，大肠菌群、菌落总数、霉菌、酵母及致病菌未检出，是一款营养丰富且具有潜在缓解视觉疲劳的健康饮品。本研究可为核桃功能性饮品开发提供一定参考。

关键词核桃乳;叶黄素;功能性饮料;响应面

中图分类号 TS275.4 文献标识码 A  DOI：10.12008/j.issn.1009-2196.2021.12.011

Development of Lutein Walnut Milk Beverage

TANG  Muguo1） CHEN  Fang1） ZHAO  Cunchao1 ，2） SHENG  Jun1 ，3） TAO  Liang1 ，3） TIAN  Yang1 ，3 ，4）

（1 College of Food Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201， China;

2 Yunnan Plateau Characteristic Agricultural Industry Research Institute， Kunming， Yunnan 650201， China;

3 Engineering Research Center for the Development and Utilization of Edible and Medicinal Resources ， Kunming， Yunnan 650201， China;

4 Yunnan Engineering Research Center for Development of Functional Foods from Edible and Food Resources， Kunming， Yunnan 650201， China）

Abstract  Walnut  is  a  nutrient-rich  and  flavorful  resource  for  both  medicine  and  food，  and  has  good development  and utilization prospects. With the  increasing  of work intensity  of modern people  and the frequent use of electronic products， people often overuse their eyes， leading to decline in eyesight. Lutein has  a  strong  effect  on  protecting  eyes  and  resisting  fatigue. Walnut  milk  was  used  as  the  main  raw material to prepare lutein walnut milk beverage. A single factor experiment was conducted to  study thesingle  effects  of  walnut  milk  addition，  lutein  addition，  whole  milk  powder  addition，  HBT-A7301 stabilizer addition and white sugar addition on the lutein walnut milk beverages， and a response surface methodology was then used to optimize the preparation technology for the lutein walnut milk beverage， based on which a healthy milk beverage with full taste and rich nutrition was developed and its quality evaluated. The  results  showed  that  the  optimal  preparation  parameters  for  the  lutein  walnut  milk beverage include 20% walnut pulp， 40 mg ·L-1 lutein， 0.35% HBT-A7301 stabilizer， 6.2% white sugar and 1.0% whole milk powder. The product is milky white and moderately sour and sweet with walnut aroma， fine tissue， stable quality and unique flavor， and has a sensory evaluation score of 87.16， protein content of 3.56%， fat content of 1.23%， and soluble solids content of 15.10% with pH 7.08， no precipitation and delamination within 30 days and no whey precipitation. The coliforms， total number of colonies， molds， yeast  and  pathogenic  bacteria  were  not  detected  in  the  product. This  product  is  a  nutritious  healthy beverage with a potential to relieve eyesight strain. This study can provide reference for the development of walnut functional beverage.

Keywords  walnut milk ; lutein ; functional beverage ; response surface

核桃（JuglausRegiaL.）又名胡桃、羌桃、万岁子，系胡桃科核桃属植物，是世界四大干果之一，有悠久的栽培历史[1]。核桃具有较高的营养价值，含有15%～20%的优质蛋白[2]，8种必需氨基酸含量合理，其谷氨酸和精氨酸的含量较高[3]，人体消化率可达87%[4]，含有人体必需的多种维生素、微量元素和矿物质等[5]。核桃中不饱合脂肪酸含量较高，达90%，不含胆固醇[6]，具有健脑益智、美容养颜、调节血脂、增强免疫力等多重功效[7]。云南作为我国核桃生产的第一大省，目前核桃种植面积为4230万亩（1公顷=15亩），产量为102万t，产值已达305亿元[8]，种植面积、产量和产值均居全国之首。近年来，核桃产量持续增长，但产品较单一，主要以干果为主，精深加工不足，市场消耗量低，严重制约核桃产业健康发展。

叶黄素别名类胡萝卜素、植物黄体素等，广泛存在于自然界中，是构成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色素的主要组分。研究发现叶黄素能预防蓝光对眼睛视网膜的损伤，具有保护视网膜[9]、缓解视觉疲劳[10-11]、抗氧化[12-13]等生理功能。鉴于叶黄素具有较强的缓解视觉疲劳、改善视觉功能及抗氧化性，已被作为食品添加剂广泛应用于食品、饮料、保健食品、化妆品，甚至婴幼儿食品中[14]。

随着人们健康意识的不断提升，对富含功能组分的食品和饮料的需求也在增加。为满足当前消费者对于“营养、健康、安全”的含乳饮品的追求，开发叶黄素核桃乳饮料，不仅可以丰富饮料制品的产品种类，相较于其他饮料，其健康、营养、风味独特，适合各个年龄阶段人群饮用。目前，国内外已有核桃复合饮料、发酵饮料等的研究，但叶黄素核桃乳饮料的研究未见相关报道。本研究以核桃乳为主要原料，制作一种风味突出、营养全面的功能性饮品，同时添加全脂乳粉，达到动植物蛋白互补。产品既保留了核桃乳的营养物质，也满足了人们對饮品健康、营养的要求，实现了核桃乳资源的合理利用，同时也具有一定商业价值和市场前景。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试材

核桃，大理漾濞核桃有限责任公司;白砂糖，南宁糖业股份有限公司;叶黄素，硕维营养科技有限公司;HBT-A7301复配稳定剂（配料成分单甘脂、蔗糖酯），江苏豪蓓特食品化学有限公司;全脂奶粉，雀巢全脂奶粉有限公司。

1.1.2仪器与设备

YP5001电子分析天平，上海光正医疗仪器有限公司;胶体磨，常州华奥仪器制造有限公司; pHS-3C 雷磁 pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司;DHP-500电热恒温培养箱，北京市永光明医疗仪器有限公司;HJJ-6水浴恒温电动搅拌器，常州华奥仪器制造有限公司;SVJ-358智能商用型搅拌机，北京世纪阳光有限公司;60-6S 高压均质机，上海东华高压均质机厂。

1.2方法

1.2.1工艺设计

1.2.1.1工艺流程

去皮核桃仁→清洗及浸泡→磨浆→过滤→核桃乳→辅料（白砂糖、叶黄素等）→混料→定容→调节 pH→预热→均质→灌装→灭菌→低温贮藏→叶黄素核桃乳

1.2.1.2操作要点

（1）清洗及浸泡将去皮核桃仁置于25℃蒸馏水中，浸泡16 h，备用。

（2）磨浆将核桃仁与水1∶1（ V∶V）用搅拌机粗磨至均匀，磨浆时采用60～70℃的热水热磨，目的是钝化脂肪酶;之后再将核桃浆用胶体磨细磨5 min。

（3）混料将白砂糖、叶黄素、HBT-A7301等辅料用70～75℃热水溶解。

（4）调节 pH 用小苏打调节 pH为7～7.5。

（5）预热在75～80℃下加热10 min，过200目筛进行均质。

（6）均质采用二次均质对叶黄素核桃乳进行均质，先在20 MPa 压力下均质5 min;再在40 MPa 的压强下均质10 min。

（7）杀菌在121℃条件下杀菌15 min，既要保证充分杀菌，又不能影响叶黄素核桃乳的质地及风味。

（8）低温贮藏在4℃条件下冷藏，进一步产酸产香，完善叶黄素核桃乳饮料风味和滋味。

1.2.2单因素试验及响应面优化试验

以感官评分为分析指标，考察核桃乳添加量（%）、全脂奶粉添加量（%）、 HBT-A7301稳定剂添加量（%）、白砂糖添加量（%）及叶黄素添加量（mg/L）对叶黄素核桃乳饮料的影响;优化试验以核桃乳添加量（%）、全脂奶粉添加量（%）、 HBT- A7301稳定剂添加量（%）和白砂糖添加量（%）为自变量，以感官评分为响应值，通过响应面试验优化叶黄素核桃乳饮料最佳工艺配方。叶黄素核桃乳饮料优化试验因素与水平如表1所示。

1.2.3产品质量

1.2.3.1感官评定

选择10名专业人士组成评定小组，对叶黄素核桃乳饮料的感官特性进行评估。设定色泽（20分）、组织状态（20分）、滋味（30分）、气味（30分）4个方面进行感官评定。其评分标准见表2。 1.2.3.2产品理化指标测定

（1）常规理化测定蛋白质含量测定参照 GB 5009.5—2016《凯氏定氮法》的方法测定;脂肪含量参照 GB 5009.6—2016《索氏抽提法》的方法测定;可溶性固形物含量参照 GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》的方法测定;pH使用 pH计校准后测量，重复测定3次取平均值;稳定性观察试验对冷藏储存的叶黄素核桃乳饮料样品进行定期感官评定，观察料液的分层及沉淀情况，评定样品是否均一、稳定[15]。

（2）储藏后的微生物指标测定菌落总数、霉菌、酵母、大肠菌群及致病菌的测定：参照 GB/T 21732—2008《食品安全国家标准含乳饮料》中相关方法。

1.2.4数据统计与分析

采用 Excel 2013、SPSS 24对实验数据进行整理及统计分析，利用 Design-Expert 8.0.6进行响应面分析。

2结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1核桃乳添加量对叶黄素核桃乳饮料感官评分的影响

固定其他辅料添加量，考察核桃乳添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响。由图1可知，随着核桃乳添加量的增加，叶黄素核桃乳饮料的感官评分呈先上升后下降趋势，当核桃乳添加量为20%时，感官评分最高，达到87.13分，叶黄素核桃乳饮料呈现的核桃香气浓郁，口感更加细腻，组织状态更加稳定，当核桃乳添加量小于20%时，核桃香味较淡，组织状态不稳定，口感差;当核桃乳添加量大于20%时，核桃香气过于浓郁，组织粗糙，口感较差，影响叶黄素核桃乳饮料整体的味道。因此选择最適核桃乳添量为20%。

2.1.2叶黄素添加量对叶黄素核桃乳饮料感官评分的影响

叶黄素干粉是经过变性淀粉微胶囊化包埋制备的，溶于水有淀粉味，对口感有一定影响[14]。按国标[16]要求，叶黄素在饮料中的最大添加量为0.05 g/kg。刘爱琴等[14]在蓝莓味叶黄素饮料中，180 mL溶液中叶黄素的最大添加量为9mg。本研究在1 L 中添加核桃乳为20%，白砂糖为6.2%，HBT- A7301稳定剂为0.34%及全脂奶粉为1.0%条件下，考察叶黄素添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响。从图2可以看出，随着叶黄素添加量增加，叶黄素核桃乳饮料的感官评分呈先上升后下降趋势，当叶黄素添加量为40 mg/L 时，感官评分最高，达到87.08分，叶黄素核桃乳饮料呈现出的淀粉味不明显，味道柔和，口感细腻;当叶黄素添加量小于40 mg/L 时，无淀粉味，口感差;当叶黄素添加量大于40 mg/L 时，能明显感受到淀粉味，产生不愉快的口感。因此，确定叶黄素最佳添加量为40mg/L。

2.1.3 HBT-A7301稳定剂添加量对叶黄素核桃乳饮料感官评分的影响

稳定剂能增强核桃乳的稳定性，降低表面张力，从而防止脂肪上浮以达到稳定的状态[17]。在核桃乳添加量为20%，白砂糖添加量为6.2%，叶黄素添加量为40mg/L，及全脂奶粉添加量为1.0%条件下，考察 HBT-A7301稳定剂添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响。由图3可知，随着 HBT-A7301稳定剂添加量的增加，感官评分呈先上升后下降趋势，当 HBT-A7301稳定剂添加量为0.34%，感官评分最高，为86.1分，此时叶黄素核桃乳饮料呈现组织细腻，无凝块，无分层现象，呈均匀液体，口感及稳定性最好;当 HBT-A7301稳定剂添加量过少，出现沉淀分层或脂肪上浮，HBT-A7301稳定剂添加量过多造成口感差。因此，最佳 HBT-A7301稳定剂添加量为0.34%。

2.1.4白砂糖添加量对叶黄素核桃乳饮料感官评分的影响

白砂糖可影响叶黄素核桃乳饮料的流动性、缓解酸度及改善口感。在核桃乳添加量为20%， HBT-A7301稳定剂添加量为0.34%，叶黄素添加量为40 mg/L及全脂奶粉添加量为1.0%条件下，考察白砂糖添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响。由图4可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分呈先上升后下降趋势，当白砂糖添加量为6.2%，感官评分最高，为 86.4分，此时叶黄素核桃乳饮料甜度适中，色泽、风味最佳;当添加量低于6.2%时，酸甜味不足，香味不足，口感偏差，添加量超过6.2%时，口感太甜，并且有少量刺激味产生。因此最佳白砂糖添加量为6.2%。

2.1.5全脂奶粉添加量对叶黄素核桃乳饮料感官评分的影响

全脂奶粉冲调后营养成分可复原，且奶粉中酪蛋白在加工过程中颗粒会变细小、柔软，易于吸收[18]。在核桃乳添加量为20%，HBT-A7301稳定剂添加量为0.34%，叶黄素添加量为40 mg/L，及白砂糖添加量为6.2%条件下，考察全脂奶粉添加量对叶黄素核桃乳饮料的影响。由图5可知，随着全脂奶粉添加量的增加，感官评分呈先上升后下降趋势，当全脂奶粉添加量在1.0%时，叶黄素核桃乳饮料香味协调，有适宜的牛乳香气，色泽均匀，酸甜适中，口感最佳，感官评分最高，可达84.4分;当全脂奶粉添加量过少，香气不足，牛乳味过淡，口感差;当全脂奶粉添加量过多，奶香味太浓，且奶粉味道掩盖了核桃醇厚的气味，影响了整体风味和口感。因此确定全脂奶粉添加量为1.0%。

2.2响应面试验优化结果

2.2.1响应面试验设计及结果分析

在单因素试验基础上，以 HBT-A7301稳定剂添加量（ X1）、白砂糖添加量（ X2）、全脂奶粉添加量（ X3）和核桃乳添加量（ X4）为自变量，以感官评分为响应值，利用响应面进行四因素三水平试验设计，试验方案及结果见表3，方差分析见表4。

利用 Design-Expert8.0.6软件对各因素进行多元回归拟合，得到二次多元回归方程：

Y=85.80+2.33X1+1.25X2-1.25X3+6.17X4-2.00X1X2+0.25X1X3+1.25X1X4-0.25X2X3-    0.50X2X4+0.25X3X4-8.15X12-6.78X22-7.02X32-7.15X42

由表4方差分析可知，拟合二次多项式模型的 p<0.0001<0.01，表明拟合二次多项式模型显著;失拟性检验 F值=0.79， p=0.6543>0.05，失拟项不显著，说明模型可以接受，即表明所选叶黄素核桃乳饮料感官评分拟合二次多项式可用于预测设定的参数，即可用于评估叶黄素核桃乳饮料的感官评分。模型的确定系数 R2=0.9490，说明该模型具有较高的拟合及预测精度。由回归系数显著性表明，在所取因素水平范围内，各因素对叶黄素核桃乳饮料感官评分影响的顺序为核桃乳添加量（ X4）>HBT-A7301稳定剂添加量（ X1）>白砂糖添加量（ X2）>全脂奶粉添加量（ X3）。  2.2.2最佳条件的确定和回归模型的验证

根据回归方程，通过响应面法得到最优叶黄素核桃乳饮料工艺条件为 HBT-A7301稳定剂添加量、白砂糖白砂糖、全脂奶粉、核桃乳添加量分别为0.348%、6.221%、0.99%、22.6%。在此优化条件下，叶黄素核桃乳感官评分达到87.23分。考虑到实际操作情况，最佳配方条件为 HBT-A7301稳定剂、白砂糖、全脂奶粉、核桃乳添加量分别为0.35%、6.2%、1.0%、20%。经过重复验证后得到的叶黄素核桃乳饮料的感官评分为87.16分，与理论值接近。表明用响应面法优化得到的叶黄素核桃乳饮料配方工艺参数准确可靠。

2.3叶黄素核桃乳饮料的理化指标测定

由表5可知，制备的叶黄素核桃乳饮料蛋白质含量为3.56%，与市面上的乳饮料相比，高于大部分饮料蛋白质含量，是一种高蛋白的乳饮料，脂肪含量为1.23%，远远超过普通饮料，由于核桃中具有较高的不饱脂肪酸，能净化血液，清除血管壁杂质，消耗体内积蓄的饱和脂肪[19]，容易被人体消化吸收，不易在体内形成脂肪堆积导致身体发胖[20]，对人体有较高的营养价值。pH 7.08，可溶性固形物含量为15.10%，与王亚男[21]研究的桑葚山葡萄复合饮料相比 （可溶性固形物含量为14.38%），可溶性固形物含量略高，30 d 内无沉淀分层，叶黄素核桃乳饮料中大肠菌群、菌落总数、霉菌、酵母及致病菌未检出，符合国家标准。与其他饮料相比，叶黄素核桃乳饮料蛋白质含量高、更易消化、吸收，具备一定功能，是口感浓郁、酸甜可口且营养丰富的功能性饮料，满足了不同消费群体的需求。

3结论

通过单因素和响应面优化试验确定叶黄素核桃乳饮料的最佳配方：核桃乳添加量为20%、叶黄素添加量为40 mg/L、HBT-A7301稳定剂添加量为0.35%、白砂糖添加量为6.2%、全脂奶粉添加量为1.0%。在此条件下，叶黄素核桃乳饮料的感官评价得分为87.16分，产品色泽呈现乳白色，香气浓郁，酸甜适中，组织细腻，品质稳定，其蛋白质含量3.56%，脂肪含量为1.23%，pH 7.08，可溶性固形物含量为 15.10%， 30 d 内无沉淀分层，无乳清析出，大肠菌群、菌落总数、霉菌、酵母及致病菌未检出，开发的叶黄素核桃乳饮料既保存核桃乳的风味和营养价值，又具有潜在缓解视觉疲劳、护眼的功能特性，因此叶黄素核桃乳是一款具有一定市场前景的核桃乳新产品。

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（编辑排版：龙娅丽）