黑果腺肋花楸果汁饮料研制及其品质与抗氧化性评价

王思溥，朱 丹，宁志雪，朱立斌，牛广财, ，魏文毅，苗欣月

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江省农产品加工工程技术研究中心，黑龙江大庆 163319；3.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，黑龙江大庆 163319）

黑果腺肋花楸（Aronia melanocarpa（Michx.）Elliott）为蔷薇科腺肋花楸属灌木浆果，又称野樱莓、不老莓，在辽宁、吉林、黑龙江、江苏、浙江等多省种植。黑果腺肋花楸果实富含多酚、膳食纤维、蛋白质、脂肪、有机酸、碳水化合物、维生素和矿物质等多种营养物质，其中，多酚类物质具有非常重要的保健作用[1−2]。黑果腺肋花楸的生物活性显著，具有良好的抗氧化和抗炎抑菌活性，可以提高人体免疫力，保肝明目，预防糖尿病与心脑血管等疾病[3−8]。李美兰等[9]连续8周给小鼠投喂浓度为3%的黑果腺肋花楸溶液发现，试验组小鼠肝脏组织中的超氧化物歧化酶（SOD）活力升高，肾脏组织中丙二醛（MDA）含量明显降低，谷胱甘肽（GSH）相对含量增加，说明黑果腺肋花楸具有一定抗氧化性。国家卫生健康委员会于2018年根据《食品安全法》有关规定，将黑果腺肋花楸果实正式列为新食品原料（2018年第10号）[10]。这为该果实作为一种新食品原料提供了法规支持，也为其深度开发奠定了基础。

近年来，国内外对黑果腺肋花楸的栽培、果实成分分析与功能作用的研究较多[11−13]。尽管该果实有很强的生理活性，但由于其本身具有涩味等原因，大众对黑果腺肋花楸果实的鲜食接受度不高。因此，果实的深加工就显得尤为重要。目前，市场上黑果腺肋花楸主要以果酒为主，其他果汁、果粉、果冻、果酱、果干等产品较少[14−15]，尚处于起步阶段，而国外黑果腺肋花楸果汁类产品已经商业化。由于黑果腺肋花楸果实中的原花青素等物质，使果汁具有很明显的涩味和收敛性。为解决这一问题，本实验中采用β-环糊精改善原果汁的涩味，辅以蔗糖、柠檬酸等原料，提高产品整体风味，并对其抗氧化活性和主要理化指标进行测定，以期为黑果腺肋花楸新食品原料的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黑果腺肋花楸果 鲜果，延边黑果科技发展有限公司；柠檬酸 连云港龙泰威食品配料有限公司；果胶酶（40 U/mg）、纤维素酶（30 U/mg） 泰兴一鸣生物制品有限公司；1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；ABTS法总抗氧化能力检测试剂盒 南京建成生物工程研究所；原花青素标准品（UV≥95%） 上海源叶生物科技有限公司；过氧化氢、无水乙醇、水杨酸、硫酸亚铁、磷酸、铁氰化钾、三氯乙酸、β-环糊精、VC、香草醛、无水甲醇等 分析纯，天津大茂化学试剂厂。

WBL1021S打浆机 美的生活电器制造有限公司；恒温水浴锅 天津泰斯特仪器有限公司；WS108型手持糖度计 上海测维光电技术有限责任公司；HY-4T调速振荡器 上海力辰仪器科技有限公司；GYB1003高压均质机 上海东华均质机厂；EX324电子分析天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司；TG16-WS离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；UV-1100紫外可见分光光度计 上海凌析达仪器公司；L-8900全自动氨基酸分析仪 日本日立公司（HITACHI）；pHS-25酸度仪 上海平轩科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 黑果腺肋花楸果汁饮料制备

1.2.1.1 工艺流程

1.2.1.2 操作要点 打浆与酶解：对新鲜的黑果腺肋花楸果实进行挑选，剔除腐烂伤病的果实，选择颗粒饱满的作为原料。经除梗、清洗后，按照黑果果实与纯净水1:2的比例添加纯净水，用打浆机破碎成果浆，并进行酶解。纤维素酶与果胶酶的比例为5:4，酶的添加量控制在原料的0.06%左右，于45 ℃恒温水浴条件下，酶解3.5 h[16]；过滤：将酶解后的黑果果浆在60目绢布下进行过滤，滤去果渣后，得到黑果腺肋花楸浸提汁备用；调配：将白砂糖溶解于纯净水中，加热溶化，过滤后制成60%的蔗糖糖浆；柠檬酸、β-环糊精分别配成2%的柠檬酸溶液和1%的β-环糊精，并按照配方剂量将这些辅料添加至黑果腺肋花楸浸提汁中，加入纯净水后混合均匀，调配制成黑果腺肋花楸果汁饮料；均质与脱气：使用高压均质机将经过调配的饮料进行均质，在25 MPa下均质10 min[17]，然后于0.05 MPa的真空条件下脱气15 min；灌装与杀菌：将均质脱气后的饮料灌装到灭菌的玻璃瓶中并封盖，在85 ℃下杀菌30 min，冷却至室温后得到黑果腺肋花楸果汁饮料成品。

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 黑果腺肋花楸浸提汁用量对饮料感官评分的影响 在蔗糖糖浆添加量为10%，柠檬酸添加量2%，β-环糊精添加量4%的条件下，考察黑果腺肋花楸浸提汁用量（45%、50%、55%、60%、65%）对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分的影响。

1.2.2.2 蔗糖糖浆添加量对饮料感官评分的影响在黑果腺肋花楸浸提汁用量为55%，柠檬酸添加量2%，β-环糊精添加量4%的条件下，考察蔗糖糖浆添加量（6%、8%、10%、12%、14%）对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分的影响。

1.2.2.3 柠檬酸添加量对饮料感官评分的影响 在黑果腺肋花楸浸提汁用量为55%，蔗糖糖浆添加量10%，β-环糊精添加量4%的条件下，考察柠檬酸添加量（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分的影响。

1.2.2.4β-环糊精添加量对饮料感官评分的影响 在黑果腺肋花楸浸提汁用量为55%，蔗糖糖浆添加量10%，柠檬酸添加量2%的条件下，考察β-环糊精添加量（2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%）对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分的影响。

1.2.3 正交试验 通过单因素实验确定黑果腺肋花楸浸提汁、蔗糖糖浆、柠檬酸以及β-环糊精四个影响因素的添加量范围，为该黑果腺肋花楸果汁饮料的配方设计四因素三水平L9（34）的正交试验，其因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels table of the orthogonal experiment

1.2.4 指标测定

1.2.4.1 感官指标 随机选择10位经过食品感官评价培训的人员，对调配的饮料进行感官品评，满分100分。根据所调配饮料的口味（40%）、香气（30%）、色泽（15%）、组织状态（15%）四方面因素的综合感官特性，在参考刘艳怀等[18]评分标准的基础上进行修改，依据表2所示的感官评分标准给出相应分数，最终评分取平均值。

表2 黑果腺肋花楸饮料感官评分标准（分）Table 2 Sensory evaluation standard of black chokeberry beverage(scores)

1.2.4.2 理化指标测定 总酸含量测定：参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》的方法测定[19]；可溶性固形物含量测定：参照GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》中折光计法测定[20]；pH：使用酸度计在室温下进行测定；氨基酸测定：采用全自动氨基酸分析仪[21]；原花青素含量的测定：参照徐杰等[16]方法。

1.2.4.3 微生物指标测定 菌落总数检测：参照GB 4789.2-2016规定的方法[22]；大肠菌群检测：参照GB 4789.3-2016规定的方法[23]；沙门氏菌检测：参照GB 4789.4-2016规定的方法[24]；金黄色葡萄球菌检测：参照GB 4789.10-2016规定的方法进行检测[25]。

1.2.4.4 DPPH自由基清除能力的测定 参考文献[26−27]方法，取稀释后的样液2 mL于试管中，加入2 mL 0.2 mmol/L的DPPH乙醇溶液，摇匀，在25 ℃水浴中保温20 min；无水乙醇溶液调零，于517 nm处测定吸光度值A1；用无水乙醇溶液替代样液为空白对照，测其吸光度值A0；然后用无水乙醇代替DPPH乙醇溶液，测定吸光度值A2。按照公式（1）计算。

式中：A0—空白吸光度值；A1—样品吸光度值；A2—样品在体系中吸光度值。

1.2.4.5 羟自由基清除能力的测定 参考文献[28]方法，取2 mL样液于试管中，分别加入6 mmol/L H2O2溶液和6 mmol/L FeSO4溶液各2 mL，摇匀后静置10 min，再加入6 mmol/L水杨酸溶液2 mL，摇匀后置于37 ℃保温1 h，于510 nm处测定吸光度值A1；以去离子水为参比溶液，测定其吸光度值A0，再以蒸馏水替代水杨酸溶液，测定其吸光度值A2。按照公式（2）计算。

式中：A0—参比吸光度值；A1—样液吸光度值；A2—样液在体系中吸光度值。

1.2.4.6 ABTS+自由基清除能力的测定 采用总抗氧化能力检测试剂盒测定，参照盒中说明书的方法，根据ABTS+自由基清除能力的标准曲线方程：y=−1.1214x+1.1262（R2=0.9957）进行计算。其中，x表示吸光度值，y为ABTS+自由基清除能力。

1.2.4.7 总还原能力的测定 参考文献[29]方法，取1 mL样液于试管中，加入pH6.6的磷酸缓冲液和1 g/100 mL铁氰化钾溶液各2.5 mL，于50 ℃水浴中保温20 min，再加入10 g/100 mL的三氯乙酸溶液2.5 mL，充分震荡后离心，取2.5 mL上清液，加入蒸馏水和1 g/100 mL的铁氰化钾各2.5 mL，混匀后静置10 min，于700 nm处测定其吸光度（OD）值，OD值越大，反应所测样液的总还原力越强。

1.3 数据处理

本实验采用Excel2010软件和SPSS25.0软件进行作图和统计分析，实验结果均采用平均值±标准差（x¯±s）表示。

2 结果与分析

2.1 黑果腺肋花楸浸提汁用量的选择

黑果腺肋花楸果汁呈诱人的紫黑色，色泽明亮，果香浓郁，能够赋予饮料鲜亮的颜色和良好的风味。黑果腺肋花楸浸提汁用量对感官评分的影响较大，如图1所示，当浸提汁添加量在55%~60%的范围时，所调配饮料的口味、香气、色泽和组织状态等方面的感官特性较好，评分能达到90分左右，这与毛晓峰等[30]研究黑果腺肋花楸蓝莓复合果汁的果汁总添加量54%（黑果腺肋花楸汁22%，蓝莓汁32%）以及刘艳怀等[18]研制的黑果腺肋花楸黑枸杞复合饮料配方中果浆添加量60%（黑果腺肋花楸浆20%，黑枸杞浆40%）的比例范围一致。当浸提汁用量低于50%时，饮料的色泽和风味相对较差，感官评分低于80分；当浸提汁用量高于60%时，虽然饮料的风味较好，但其糖酸比严重失调，评分较低。由此可见，黑果腺肋花楸浸提汁的用量控制在50%~60%较为合适，因此，选择50%、55%、60%三个水平进行正交试验。

图1 黑果腺肋花楸浸提汁用量对饮料感官评分的影响Fig.1 Effect of black chokeberry extract content on sensory score of the beverage

2.2 蔗糖糖浆添加量的选择

添加蔗糖能够改善果汁饮料的糖酸比，使其风味协调，酸甜可口。将白砂糖在加热的条件下溶解于纯净水中，配制浓度为60%的蔗糖糖浆，可以使蔗糖溶解均匀，提高饮料的澄清度。从图2中可以看出，当蔗糖糖浆添加量为10%时，饮料整体风味协调，酸甜爽口，感官评分达到90.5分，这与王雪松等[31]在黑果腺肋花楸酵素饮料中6%蔗糖的添加量相一致。但是，当蔗糖量添加过多或过少时，感官评分下降至85分以下，饮料的酸甜比例失调，对感官特性产生不利影响。因此，60%蔗糖糖浆的添加量应控制在8%~12%的范围内，即选择8%、10%、12%三个水平进行正交试验。

图2 蔗糖糖浆添加量对黑果饮料感官评分的影响Fig.2 Effect of sugar syrup content on sensory score of blackchokeberry beverage

2.3 柠檬酸添加量的选择

柠檬酸具有温和爽快的酸味，是一种良好的酸味剂。同时，添加柠檬酸能够调节饮料的pH呈酸性，有利于抑菌和产品的保存[32]。由图3可知，当柠檬酸的添加量在1.5%~2.5%时，所调配的饮料酸味适口，口感清爽，感官评分在87.8~89.8分之间；当添加量高于2.5%时，饮料的酸味过于突出，糖酸比不协调，掩盖了其他的风味；当添加量低于1.5%时，则饮料的口味偏淡，感官评分较低。因此，2%柠檬酸添加范围控制在1.5%~2.5%为宜，要稍低于黑果腺肋花楸蓝莓复合饮料中0.08%的柠檬酸添加量[30]，目的是更好地保持黑果腺肋花楸果汁原有的风味。因此，选择1.5%、2.0%、2.5%三个水平进行正交试验。

图3 柠檬酸添加量对黑果饮料感官评分的影响Fig.3 Effect of citric acid content on sensory score of black chokeberry beverage

2.4 β-环糊精添加量的选择

黑果腺肋花楸果汁的涩味较明显，在调配时会很大程度影响饮料的风味。β-环糊精常作为苦味物质的包埋剂，它易溶于水，可以在不影响果汁的营养成分情况下达到掩盖苦味的效果[33]。由图4可知，当β-环糊精的添加量为3%左右时，感官评分可达89.8分，制得的饮料具有较高评分，说明β-环糊精的包埋作用能够有效减轻黑果腺肋花楸浸提汁的苦涩味[34]。但是，当添加量高于4%时，饮料口感不好，感官评分开始下降。因此，β-环糊精的用量范围控制在2%~4%为宜，选择2%、3%、4%三个水平进行正交试验。

图4 β-环糊精添加量对黑果饮料感官评分的影响Fig.4 Effect of β-cyclodextrin content on sensory score of black chokeberry beverage

2.5 正交试验结果

对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分进行正交试验的结果如表3所示，由极差分析的R值可知，对黑果腺肋花楸果汁饮料感官品质影响因素的主次顺序为：A黑果腺肋花楸浸提汁用量>B蔗糖糖浆添加量>C柠檬酸添加量>Dβ-环糊精添加量。由表4的方差分析结果可知，因素A的差异性显著（P<0.05），其他几个因素的差异性不显著，即黑果腺肋花楸浸提汁用量对该果汁饮料的感官评分影响最大，影响效果最为显著（P<0.05）。根据表3中的k值，可以得到黑果腺肋花楸果汁饮料的最佳配方为A3B2C2D2，即黑果腺肋花楸浸提汁的用量为60%，60%蔗糖糖浆的添加量为10%，2%柠檬酸溶液的添加量2.0%，1%β-环糊精的添加量3.0%。按照此最佳配方进行3次验证性实验，所调配的黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分为94.5分。

表3 正交试验结果Table 3 Results of the orthogonal experiment

表4 正交试验方差分析表Table 4 Variance analysis for the orthogonal test

2.6 黑果腺肋花楸果汁饮料的品质评价

2.6.1 感官指标 黑果腺肋花楸果汁饮料的糖酸比例适中，整体风味协调，口感清爽；具有较浓郁的黑果腺肋花楸果实的特征香气，香味协调柔和；色泽明亮均一，呈诱人的紫黑色；组织状态均匀一致。

2.6.2 主要理化指标 黑果腺肋花楸果汁饮料中浸提汁含量为60%，原花青素含量为258.34 mg/100 g；可溶性固形物≥13%，pH为3.8~4.2。说明饮料的营养成分丰富，营养价值较高，饮料pH低于4.5有利于抑制微生物生长，且常压杀菌就可达到杀菌效果。

2.6.3 氨基酸含量指标 黑果腺肋花楸果汁饮料氨基酸组成情况如表5所示。由表5可知，该饮料中共检测出16种氨基酸，总量达到374.79 μg/mL，其中，亮氨酸、精氨酸和赖氨酸的含量位居前3位，分别为63.42、49.66和46.28 μg/mL；必需氨基酸含量为179.81 μg/mL，必需氨基酸/总氨基酸（essential amino acid/total amino acids，EAA/TAA）为47.98%，高于蛋白质理想模式（EAA/TAA ≈ 40%），其高于贾晓韩等[35]研究黑果腺肋花楸中必需氨基酸含量占总水解氨基酸的39.57%，这可能与原料本身的差异或工艺流程不同有关；本产品中必需氨基酸/非必需氨基酸（essential amino acid/nonessential amino acid，EAA/NEAA）为92.22%，远高于蛋白质理想模式（EAA/NEAA≥60%），且高于沙棘、树莓等浆果的EAA/NEAA指标[36−37]，这表明黑果腺肋花楸果汁饮料是理想的蛋白质来源，营养价值较高。此外，黑果腺肋花楸果汁饮料中还包含8种药用氨基酸，占氨基酸总量的60.35%，具有一定的药用价值。其中，含量较高的3种药用氨基酸，例如，亮氨酸能分泌胰岛素和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）降低机体血糖[38]，精氨酸可以通过调节内分泌激素进行免疫调节，增强肌体免疫力[39]，赖氨酸常作为限制性氨基酸，对促进钙吸收起到至关重要的作用[40]。同时，该果汁饮料中富含多种呈味氨基酸，其含量较高，占氨基酸总量的84.16%，不同的呈味氨基酸相互协调，构成了该果汁饮料特有的风味；支链氨基酸有保肝护肝、抑制癌细胞、降低胆固醇等功效[41]，黑果腺肋花楸果汁饮料中的支链氨基酸占氨基酸总量的28.43%。由此可见，该果汁饮料不仅氨基酸种类丰富，而且含量较高，具有重要的医疗保健价值，其开发前景广阔。

表5 黑果腺肋花楸果汁饮料的氨基酸组成Table 5 Amino acid composition of black chokeberry beverage

2.6.4 微生物指标指标 黑果腺肋花楸果汁饮料的菌落总数<100 CFU/mL，大肠杆菌未检出，致病菌未检出。该产品的上述指标，符合GB 7101-2015《食品安全国家标准 饮料》中菌落总数<104CFU/mL的要求[42]。

2.7 黑果腺肋花楸饮料的抗氧化能力

以4 mg/mL的维生素C溶液作为对照，分别对黑果腺肋花楸果汁饮料产品的DPPH自由基清除能力、羟自由基清除能力、ABTS自由基清除能力以及总还原能力进行测定。由表6可以看出，本研究所制得的黑果腺肋花楸果汁饮料的抗氧化能力虽然不及维生素C，但也具有一定的抗氧化活性，其对DPPH自由基清除率为36.42%，羟自由基清除率为32.58%，对ABTS自由基的清除能力为0.54 mmol/L，总还原能力为0.289。该结果略低于张海平等[43]研究中黑果腺肋花楸鲜榨果汁的DPPH自由基清除能力（52.25%）、羟自由基清除能力（49.69%）和总还原能力（0.372），这可能是由于黑果腺肋花楸鲜果汁中活性成分含量较高，因此其上述抗氧化指标的数值较高，而本研究中是经过调配的饮料，在口感和风味上具有更高的接受度。综上，利用本实验配方调配的黑果腺肋花楸果汁饮料不仅品质较佳，还具有一定程度的抗氧化能力，适宜生产具有保健作用的功能性饮料。

表6 黑果腺肋花楸果汁饮料的抗氧化能力Table 6 Antioxidant capacity of black chokeberry beverage

3 结论

本实验以黑果腺肋花楸果实为主要原料，制备了具有营养保健功能的黑果腺肋花楸果汁饮料，并确定其最佳配方：黑果腺肋花楸浸提汁用量为60%，60%蔗糖糖浆添加量10%，2%的柠檬酸添加量2.0%，1%β-环糊精添加量3.0%。在此条件下调配的果汁饮料富含16种氨基酸，总量可达到374.79 μg/mL，具有浓郁的黑果腺肋花楸特征香气，色泽均一明亮，整体风味协调爽口，质地均匀，感官评分可达94.5分。抗氧化活性结果显示：该饮料产品对DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、ABTS自由基清除能力以及总还原能力分别为36.42%、32.58%、0.54 mmol/L和0.289。研制的黑果腺肋花楸果汁饮料具有较高的抗氧化活性，具有广阔的市场前景和开发潜力。