菱角皮保健饮料的制备研究

黄爱妮，王洪斌，严碧云，严京森，梅大佐

（1.武昌工学院食品与健康研究所，湖北武汉 430065；2.湖北华贵食品有限公司，湖北洪湖 433200）

0 引言

菱是一年生草本浮叶植物，广泛分布于世界各地，在我国多个省份均有分布和栽培。菱角皮是菱果实的外种皮，性味微苦、涩，性凉，具有清热解毒疗疮、涩肠止泻、清化湿热的功效[1-4]。有研究表明，菱角皮中含有生物碱、黄酮、鞣质等化学成分，在药理作用方面，菱角皮中的成分，如没食子酸等具有较强的抗氧化活性及降低血糖等作用[5-8]。在菱角的加工中，菱角皮经常被当作废弃物被丢弃，不仅造成了植物资源的浪费，并且对环境也有一定的污染。

随着生活水平的不断提高，人们对饮料的要求日益增加，而且呈现出多元化的趋势。在当前的社会背景下，人们越来越重视保健，为保健饮料的生产创造了积极的动力，保健饮料的研制已成为了研究的热点[9-13]。目前，国内外对菱角皮的开发利用较少，对菱角皮中的有效成分进行提取，然后将提取的有效成分与白砂糖、柠檬酸等进行复合调配，制备一种具有抗氧化作用的保健饮料，可以为菱角皮的加工利用提供一定的思路，也可以发挥菱角皮中没食子酸、生物碱等成分的保健功能。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菱角皮，湖北华贵食品有限公司提供；白砂糖、柠檬酸、木糖醇、黄原胶、羧甲基纤维素钠，均为食品级。

GM-9070ME型电热鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品；KQ-500DB型超声波清洗器，昆山美美超声仪器有限公司产品；TGL-16G型台式离心机，上海安亭科学仪器厂产品；CYB30-60型高压均质机，上海东华高压均质机厂产品；LS-B50L型高压蒸汽灭菌锅，上海中安医疗器械厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 菱角皮保健饮料制备的工艺路线

菱角皮→清洗→干燥→粉碎→有效成分提取→复合调配→均质→灌装→灭菌→冷却→成品。

1.2.2 菱角皮保健饮料的感官评价方法

从口感、色泽、气味、状态4个方面对制备的菱角皮保健饮料进行感官评分。挑选10名有经验的人员进行感官评分，男女各5人，挑选的10人需身体健康，嗅觉味觉均正常。评定方法采取直接打分法。

菱角皮保健饮料感官评价标准见表1。

表1 菱角皮保健饮料感官评价标准

1.2.3 菱角皮保健饮料沉淀率的测定方法

饮料越稳定，离心后上层溶液越多，则离心后得到的沉淀越少。取调配好的饮料100 mL倒于离心管中，台式离心机以转速4 000 r/min离心10 min，并测定上层溶液体积（V1）。离心沉淀率越低，表明该稳定剂对饮料的稳定效果越好。沉淀率计算见公式 （1）。

式中：Q——离心沉淀率，%；

V——总体积，mL；

V1——上层溶液体积，mL。

1.2.4 菱角皮保健饮料制备条件优化的单因素试验

以菱角皮提取物添加量8%，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.3%，木糖醇的添加量6%，黄原胶添加量0.20%，羧甲基纤维素钠添加量0.20%为初始配比，分别改变菱角皮提取物添加量（6%，7%，8%，9%，10%）、白砂糖添加量（6%，7%，8%，9%，10%）、柠檬酸添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）、木糖醇添加量（4%，5%，6%，7%，8%），通过感官评分确定最佳添加量。

分别改变黄原胶添加量（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）、羧甲基纤维素钠添加量（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%），通过离心沉淀率确定稳定剂黄原胶和羧甲基纤维素钠的最佳添加量。

1.2.5 菱角皮保健饮料制备条件优化的正交试验

在单因素试验的基础上，选择菱角皮提取物添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量、木糖醇添加量4个因素进行正交试验，对菱角皮保健饮料的制备条件进一步优化。

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计/%

2 结果与分析

2.1 菱角皮保健饮料制备条件优化的单因素试验结果

2.1.1 菱角皮提取物添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入6%，7%，8%，9%，10%的菱角皮提取物进行饮料的制备。

菱角皮提取物添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图1。

图1 菱角皮提取物添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

由图1可知，随着菱角品提取物添加量的逐渐提高，饮料的感官评分先增大后减小。当添加量为9%时，感官综合评分达到最高分85分，该条件下制备的饮料达到了理想状态，口感好、味道佳，颜色为淡黄色并且清澈透亮，状态均匀流动性好。当菱角皮提取物添加量在9%以上时，饮料的浊度增加，口感变差。因此，菱角皮提取物添加量为9%时最佳。

2.1.2 白砂糖添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入6%，7%，8%，9%，10%的白砂糖进行饮料的制备。

白砂糖添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图2。

图2 白砂糖添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

由图2可知，白砂糖添加量为6%～7%时，感官评分呈现增加趋势，当添加量7%时，感官评分为85分，达到最佳，此时饮料的酸甜配比达到了理想状态。之后随着白砂糖添加量进一步增加，感官综合评分逐渐下降，饮料中的甜味盖过了酸味，口感受到影响。因此，白砂糖的最佳添加量为7%。

2.1.3 柠檬酸添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的柠檬酸进行饮料的制备。

柠檬酸添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图3。

图3 柠檬酸添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

由图3可知，当饮料中柠檬酸添加量逐渐增加时，感官评分先增大后减小，由此可知柠檬酸作为饮料的调酸剂应适当添加，不宜添加过多，否则酸甜度比例失调，会使口感变差。当柠檬酸添加量为0.2%时，感官综合评分达到85分，为该组试验最优评分。因此，柠檬酸的最佳添加量为0.2%。

2.1.4 木糖醇添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入4%，5%，6%，7%，8%的木糖醇进行饮料的制备。

木糖醇添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图4。

由图4可知，随着木糖醇添加量的增加，饮料的感官评分先增大后减小。当添加6%的木糖醇时，制备出的菱角皮保健饮料感官评分最高，此时饮料口感柔和，酸甜度适宜。因此，木糖醇的最佳添加量为6%。

图4 木糖醇添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

2.1.5 黄原胶添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%的黄原胶进行饮料的制备。

黄原胶添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图5。

图5 黄原胶添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

由图5可知，随着黄原胶添加量的增加，饮料的沉淀率先降低后升高。黄原胶添加量为0.15%时，沉淀率最低为0.9%，说明此时菱角皮保健饮料的稳定性是最好的，状态均一，有良好的流动性。因此，黄原胶的最佳添加量为0.15%。

2.1.6 羧甲基纤维素钠添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

控制其他条件不变，分别加入0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%的羧甲基纤维素钠进行饮料的制备。

羧甲基纤维素钠添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响见图6。

图6 羧甲基纤维素钠添加量对菱角皮保健饮料制备效果的影响

由图6可知，羧甲基纤维素钠添加量在0.10%时，沉淀率最低为1.05%，说明此时菱角皮保健饮料的稳定性是最好的。随着羧甲基纤维素钠添加量增加，沉淀率先降低后升高。因此，羧甲基纤维素钠的最佳添加量为0.10%。

2.2 菱角皮保健饮料制备条件优化的正交试验结果在单因素试验的基础上，采取四因素三水平的

正交试验对菱角皮保健饮料的制备方案进行优化。正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果

对正交试验的结果进行分析可得，影响菱角皮保健饮料制备效果的因素主次顺序依次是白砂糖添加量（B） ＞菱角皮提取物添加量（A） ＞柠檬酸添加量（C）＞木糖醇添加量（D）。菱角皮保健饮料的最佳制备方案为A2B1C2D1，即菱角皮提取物添加量9%，白砂糖添加量6%，柠檬酸添加量0.2%，木糖醇添加量5%。

为了验证正交试验得到的最佳制备条件，在最佳制备方案下进行验证试验，菱角皮保健饮料的感官评分为86分，高于正交试验表中的最佳得分，验证了正交试验设计的正确性。

3 结论

以菱角皮为原料，采用单因素试验及正交试验优化了菱角皮保健饮料的制备方案，得到的最佳制备方案为菱角皮提取物添加量9%，白砂糖添加量6%，柠檬酸添加量0.2%，木糖醇添加量5%，稳定剂黄原胶添加量0.15%，羧甲基纤维素钠添加量0.10%。经过复合调配制得的菱角皮保健饮料颜色为淡黄色，有纯正的菱角风味且有淡淡的香味，口感酸甜适度、细腻顺滑，久置无分层，呈均匀的流体状态。该饮料为菱角的深加工利用提供了一定的数据基础，可以将菱角皮中的有效成分进行利用，同时可以减少菱角加工中的废弃物对环境的污染。