柿子果汁饮料的配制研究

胡洪超，沈永贤，舒绪刚，蒋旭红，刘展眉

（1.仲恺农业工程学院化工学院，广州 510000；2.广州南洋理工职业学院，广州 510000）

柿子是原产于中国的一种水果，已有3 000多年的栽培历史，根据全国资源调查统计，中国柿子种类繁多，目前已有64个品种［1］。柿子营养价值很高，含有大量胡萝卜素、维生素C、葡萄糖、果糖和钙、磷、铁等矿物质，有“果中圣品”之称。其中柿子所含的糖类和维生素C要比一般水果高出1～2倍；同时柿子中还含有大量的单宁和黄酮类等抗氧化物质，可有效预防动脉硬化及心脑血管等疾病，兼具营养与药用功效。

目前对柿子的开发利用仅表现在制作柿饼、脆柿或柿子干等。由于柿饼、脆柿或柿子干的需求较小，大量的柿子并没有得到充分利用，存在严重浪费的现象。并且因为供给远大于需求，所以柿子的市场售价很低，导致柿子加工产业发展低迷，种植户积极性不高。考虑到柿子中糖分很高，将柿子脱涩制成柿子果汁将能在很大程度上拓展柿子的销路，提高柿子的附加值。市面上柿子果汁饮料很少见，原因在于柿子果汁饮料生产工艺复杂［2，3］，且由于柿单宁的影响，饮料很容易发涩和褐变，严重影响消费者购买的欲望［4］。针对此原因，柿子果汁饮料配方应包括稳定剂、增色剂、护色剂等。稳定剂采用复合稳定剂（RL-100），主要成分为黄原胶［5］、明胶［6］和海藻酸钠［7］；护色剂采用复合抗氧化剂（RL-200），主要成分包括抗坏血酸、异抗坏血酸［8］和天然植酸［9］；增色剂采用叶黄素提取物［10，11］。

本研究以感官评分为综合指标，采用单因素试验确定大豆蛋白粉、增色剂、护色剂、稳定剂等添加剂的用量，其中增色剂与护色剂单因素试验分别以果汁颜色和褐变度为评判标准，最后通过响应面试验分析确定并验证柿子果汁的最佳配方。该配方在保证柿子风味的基础上，解决了柿子果汁易褐变和沉淀的问题。柿子果汁饮料的配制研究能够极大提高柿子在市场中的需求，促进柿子深加工产业的发展。

1 材料与方法

1.1 原料

柿子为新鲜恭城月柿，成熟度在八九成；脱涩剂为大豆蛋白粉，购自秦皇岛金海粮油工业有限公司；复配护色剂为RL-200，购自广州市锐力发展有限公司；增色剂为叶黄素干粉，购自浙江医药股份有限公司；稳定剂为RL-100，购自广州市锐力发展有限公司。以上添加剂均为食品级。

1.2 主要仪器设备

PAL-1糖度计，日本ATAGO（爱拓）股份有限公司；FA2004A分析天平，上海精天电子仪器有限公司；PHD-200A pH计，上海之信仪器有限公司；HDD高压灭菌锅，江阴滨江医疗设备有限公司；LT-FB高压均质机，上海励途超高压设备有限公司；UV5800紫外分光光度计，上海元析仪器有限公司；紫外光灯，实验室自制。

1.3 柿子果汁制作方法

取八九成熟的新鲜恭城月柿，清洗干净后去皮破碎，加入果胶酶、纤维素酶，酶解30 min后过滤，然后在滤液中加入适量大豆蛋白粉，脱涩30 min后过滤，得到初步处理的果汁原液，最后取200 mL果汁原液，加入增色剂、护色剂和稳定剂进行调配，调配后的果汁进行均质、灭菌处理。

1.4 测定方法及感官评价

1.4.1 理化指标 可溶性固形物参照GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》［12］测定；pH使用酸度计测定；单宁含量采取福林-丹尼斯法测定［13］；褐变度采用分光光度法测定［14］。

1.4.2 感官评价 考虑果汁制作工艺和柿子本身的特点，分别从色泽、香气、口感和风味、组织状态4个方面进行感官评价。由20名有品尝经验的志愿者进行评分，根据评分结果确定柿子饮料的最优配方。柿子饮料感官评价标准如表1所示。

表1 柿子饮料感官评价标准

1.5 单因素试验和响应面试验

1.5.1 单因素试验

1）大豆蛋白粉：在增色剂添加量为0.3‰，护色剂添加量为1.0‰，稳定剂添加量为2.0‰的条件下，分别考察大豆蛋白粉添加量为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%对柿子果汁感官评价的影响。

2）增色剂：在大豆蛋白粉添加量为3.0%，护色剂添加量为1.0‰，稳定剂添加量为2.0‰的条件下，分别考察增色剂添加量为0、0.1‰、0.3‰、0.5‰、0.7‰对柿子果汁颜色的影响。

3）护色剂：在大豆蛋白粉添加量为3.0%，增色剂添加量为0.3‰，稳定剂添加量为2.0‰的条件下，分别考察护色剂添加量为0、0.5‰、1.0‰、1.5‰、2.0‰对柿子果汁褐变度的影响。

4）稳定剂：在大豆蛋白粉添加量为3.0%，增色剂添加量为为0.3‰，护色剂添加量为1.0‰的条件下，分别考察稳定剂添加量为0、1.0‰、2.0‰、3.0‰、4.0‰对柿子果汁感官评价的影响。

1.5.2 响应面试验 采用Design-Expert 12.0软件设计响应面试验并进行方差分析，最后通过验证试验获得柿子饮料的最佳配方，响应面试验因素及水平设计如表2所示。

表2 柿子饮料的最佳配方因素及水平

2 结果与分析

2.1 大豆蛋白添加量对柿子果汁感官评价的影响

柿子自身含有大量的单宁，单宁是造成柿子饮料涩口的主要原因。在柿子清汁中加入大豆分离蛋白，既可以与单宁形成复合的植物多酚类物质沉淀，降低柿子饮料的涩味与减少返涩现象，也可以增加柿子饮料中的蛋白质含量，调节饮用口感。由图1可知，随大豆蛋白粉添加量的增加，感官评价总分呈先上升后下降的趋势，在大豆蛋白粉添加量为2.5%～3.0%时感官评分较高，这是因为在大豆蛋白粉添加量从2.0%增加到3.0%的过程中，柿子饮料中的单宁不断被沉淀，涩味逐渐降低；而在3.0%～4.0%的过程中，单宁被大豆蛋白粉沉淀，饮料的柿子风味逐渐失去，大豆蛋白含量的增加，影响了柿子饮料的口感。因此，后续试验选取的大豆蛋白粉添加量为2.5%～3.5%。

图1 大豆蛋白添加量对柿子果汁感官评价的影响

2.2 增色剂添加量对柿子果汁颜色的影响

由于柿子原浆中含有单宁及其他有色物质，在原浆制作过程中，破碎机释出Fe离子与单宁螯合，且空气使得柿子果汁中单宁氧化，所以柿子果汁原浆呈现红褐色，品相很差。为增加食欲，呈现新鲜柿子清亮的橙黄色，需要添加增色剂。由图2可知，不添加增色剂时，柿子果汁颜色呈红褐色，很难引起食欲；添加0.1‰增色剂后果汁颜色略有改变，但仍较为偏红褐色；0.3‰和0.5‰添加量时果汁颜色较好，其中0.3‰略微偏红，0.5‰略微偏黄；0.7‰添加量时果汁颜色过于黄，难以引起食欲。因此，后续试验选取的增色剂添加量为0.3‰～0.5‰。

图2 增色剂添加量对柿子果汁颜色的影响

2.3 护色剂添加量对柿子果汁褐变度的影响

果汁饮料发生褐变有多方面的原因，包括包装过程中果汁中的残余活性酶，容器中的氧气，加工过程中的金属离子，存放过程中的光照、温度等。由图3可知，随着护色剂添加量的增加，果汁的褐变度呈下降的趋势，当护色剂添加量为1.5‰时，柿子果汁已能有效地减少褐变。但护色剂的添加量并不是越多越好，原因在于一方面作为食品添加剂，国家标准有明确的添加量限制；另一方面护色剂的添加会影响口感和增加成本。因此，后续试验选取护色剂添加量为1.0‰～2.0‰。

图3 护色剂添加量对柿子果汁褐变度的影响

2.4 稳定剂添加量对柿子果汁感官评价的影响

稳定剂能改善饮料的理化性质和组织形态，提高果汁饮料的稳定性，饮用时口感更顺滑。由图4可知，当稳定剂添加量为1.0‰时，感官评价分数最高，口感顺滑，粘稠度适中；当稳定剂用量超过1.0‰之后，感官评价分数显著下降，柿子果汁口感粘稠。原因在于柿子本身属于浆果类，其中含有大量的果胶，少量的稳定剂即能明显改善粘稠度，减少沉淀产生，并能保持较好的口感。因此，后续试验选取稳定剂添加量为0.5‰～1.5‰。

图4 稳定剂添加量对柿子果汁感官评价的影响

2.5 柿子果汁配方响应面试验

2.5.1 响应面试验结果与方差分析 在单因素试验的基础上，选择不同的大豆蛋白（A）、增色剂（B）、护色剂（C）和稳定剂（D）添加量作为试验因素，采用Design-Expert 12.0软件设计响应面试验并进行分析，以确定最佳的饮料配方。响应面试验分析结果如表3所示。

表3 柿子饮料调配正交试验结果

对表3中的试验数据进行回归分析，得到回归方程为：Y=83.20+8.75×A+3.67×B+1.17×C+1.08×D+0×A B+5.5×A C+0.75×A D+3.25×B C+0.75×B D+0.25×C D-5.72×A2-2.85×B2-6.35×C2-8.98×D2。

对试验数据进行方差分析及回归系数的显著性检验，由表4可知，在一次项中，A、B对柿子果汁的线性效应极显著（P＜0.01）；在二次项中，A、C和D的影响均为极显著（P＜0.01），B的影响显著（P＜0.05）；交互作用中，A C影响极显著（P＜0.01），B C影响显著（P＜0.05），A D、B D和C D影响不显著（P＞0.05），A B无交互作用。说明各个因素和感官评分的响应值之间不是单一的线性关系。在整个试验设计的范围内，模型的显著性检测为极显著（P＜0.001），模型的复相关系数为0.952 4，表明此试验模型可以解释近95.24%响应值的变化，说明此模型和实际试验结果的拟合程度良好，试验误差小，失拟项（P=0.089 8）不显著，运用响应面法优化柿子果汁的配方具有一定的可行性。

表4 回归方程方差分析结果

2.5.2 响应面交互作用 响应面图是响应值对各试验因素构成的三维空间曲面图，可直观反映各因素对响应值的影响［15］。等高线的形状可以反映出交互效应的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著［16］。

由图5可知，大豆蛋白粉和护色剂添加量、增色剂和护色剂添加量交互作用的等高线呈椭圆形，交互作用显著；护色剂和稳定剂添加量交互作用等高线接近圆形，交互作用较弱，与表4方差分析结果一致；大豆蛋白粉和增色剂添加量、大豆蛋白粉和稳定剂添加量、增色剂和稳定剂添加量交互作用等高线也呈椭圆形，交互作用应为显著，但在表4方差分析结果中为不显著，可能是因为大豆蛋白粉、增色剂及稳定剂三者之间存在交互作用。

依据响应面分析结果，结合表2中各因素及水平，以感官评分最高为优化目标，对配方进行优化，得到47个优化配方，其中理论最优配方为大豆蛋白粉3.50%、增色剂0.50‰、护色剂1.89‰、稳定剂1.08‰，此条件下柿子果汁的感官评分为91.13。为了验证响应面分析结果的可靠程度，选用以上优化的试验条件进行柿子果汁配制试验，经3次验证试验得到柿子果汁的感官评分为90.67，与模型理论值相对误差0.50%，说明响应面法优化所获参数合理可信，具有实用价值。

2.6 产品理化指标检测结果

对优化工艺配制出来的柿子果汁饮料进行理化指标检测，结果如表6所示。

表6 柿子果汁饮料理化指标检测结果

3 小结

通过柿子果汁的配制研究，一方面保留了柿子本身的风味，另一方面其固有的涩味被脱除。本研究柿子果汁的最优配方为：大豆蛋白粉3.50%、增色剂0.50‰、护色剂1.89‰、稳定剂1.08‰，此条件下柿子果汁的感官评分为91.13，可溶性固形物含量为11.6%、pH为5.5、单宁含量为1.1 mg/L。按上述优选配方调制的饮料呈现出成熟柿子的橙黄色，颜色清亮，无分层，不沉淀，能够防止褐变并稳定保存，口感细腻柔和，甜度适中，具有浓郁柿子风味，有轻微涩感。柿子果汁的研制能够给柿子深加工利用带来新的发展思路和契机，通过此工艺能使柿子这种小众低廉水果获得更大附加值，为国内果汁市场增加新的品类，具有很大的经济价值。