蓝莓花青素保健饮品加工工艺研究

黄涵年，陆梦杰，叶素丹

（浙江经贸职业技术学院应用工程系，浙江 杭州 310018）

蓝莓（Vaccinium spp.）为杜鹃花科越橘属[1]，其果实口感丰富，具独特风味，被称为“浆果之王”[2-3]。蓝莓果实含多种对人体有益的营养成分，除糖、有机酸、VC外，还含有花青素、必需氨基酸及多种微量元素[4-6]，尤其是果实中富含的花青素，其单位含量位居所有果蔬之首[7]，具有保护视力、抗癌、抗病毒、延缓衰老、预防心血管疾病及降血脂等作用[8-11]，被联合国粮农组织列为人类健康食品。但是花青素在自然条件下受光、pH、温度、金属离子等多种因素影响，极不稳定[12-14]。普通的蓝莓果汁虽然口感较好，但由于工艺的影响，其有效花青素含量低，即使是对蓝莓汁进行冷冻或采用真空蒸发法浓缩处理，也会使花青素造成很大的损失[15]。

蓝莓花青素主要存在于果实表皮中[16]，在工业提取生产蓝莓花青素的过程中，蓝莓汁不可避免地作为加工副产物产生，这些蓝莓汁呈深紫色，具蓝莓芳香，含有丰富的营养物质，可经专利的浓缩技术浓缩后形成蓝莓浓缩浆，低温储存较长时间。本研究以蓝莓浓缩浆、花青素为主要原料，优化生产工艺，研发出一款口感好、营养价值高，富含有效花青素的保健饮品。经研发的蓝莓花青素保健饮品花青素含量高且稳定，口感酸甜爽口，颜色呈均匀的紫红色，具有蓝莓特有的气味与滋味。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

蓝莓花青素（纯度约36%）、蓝莓浓缩浆（花青素生产提取副产物，经专利方法浓缩后-20℃储存）均由浙江蓝美股份有限公司提供；白砂糖、柠檬酸、罗汉果甜苷、甜菊糖苷、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、果胶、海藻酸丙二醇酯（PGA）、黄原胶，均为食品级，均购自广东新如荣生物科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

AR224CN型电子天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司；ZD-2型自动电位滴定仪：上海仪电科学仪器股份有限公司；FSH-2A型高速匀浆机：金坛区西城新瑞仪器厂；BS1809-036型粘度计：上海精科实业有限公司；JM-L50型胶体磨：广州恒东机械设备科技有限公司；AH-BASIC型高压均质机：安拓思纳米技术（苏州）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

调配（蓝莓浓缩浆、甜味剂、增稠剂）→匀浆→均质→罐装→灭菌→添加花青素→封盖

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 调配、匀浆

在蓝莓浓缩浆中缓慢加入生产用水、甜味剂、增稠剂，匀浆混合，使产品口感酸甜适中、色泽鲜艳、状态均匀。

1.2.2.2 均质

将调配好的料液过胶体磨后，预热到50℃，使用高压均质机分别在20 MPa和30 MPa下各均质1次，以提高产品的稳定性和口感。

1.2.2.3 罐装、灭菌

将调配好的饮料在无菌环境中以80℃进行灌装并灭菌15 min。

1.2.2.4 花青素的添加

冷却至50℃左右，根据饮料量按比例添加无菌花青素，封盖冷却至室温即得成品。

1.2.3 基础口感优化

由于花青素在pH 3.0～4.0间稳定[17]，且蓝莓浓缩浆pH稳定在3.5左右，即不需要建立新的pH缓冲体系。合理的糖酸比能优化饮品的口感，使用白砂糖和柠檬酸作为甜味剂和酸味剂进行基础口感调配，柠檬酸同时还有护色防腐的作用[18]。

1.2.3.1 基础口感优化单因素试验设计

蓝莓浓缩浆添加量的筛选：白砂糖和柠檬酸的添加量固定为1%和0.15%，蓝莓浓缩浆添加量分别为24%、26%、28%、30%、32%，通过感官评分确定蓝莓浓缩浆的最佳添加量；白砂糖添加量的筛选：蓝莓浓缩浆和柠檬酸的添加量固定为28%和0.15%，白砂糖的添加量分别为1%、3%、5%、7%、9%，通过感官评分来确定白砂糖的最佳添加量；柠檬酸添加量的筛选：蓝莓浓缩浆和白砂糖的添加量固定为28%和1%，柠檬酸添加量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，通过感官评分来确定柠檬酸的最佳添加量。

1.2.3.2 基础口感优化正交试验设计

以蓝莓浓缩浆添加量（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）为主要影响因素，采用L9(34)正交表进行试验设计，筛选出最佳基础配方。正交试验因素与水平设计见表1。

表1 基础口感正交试验因素水平表Table 1 Orthogonal factors and levels table of basic taste单位：%

1.2.4 代糖添加量筛选

白砂糖长期过量摄入会导致肥胖、加快细胞衰老，增加患糖尿病及各种心血管疾病的风险。在其他配方不变，不影响基础感官口感的前提下采用具保健功能的罗汉果甜苷和甜菊糖苷两种天然甜味剂来代替白砂糖，将两种代糖以1∶1混合复配使用，可降低单种甜味剂带来的回味苦涩感，设置0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%、0.012%为代糖用量梯度。

1.2.5 复配增稠剂筛选

复配增稠剂一般比单一的增稠剂有更好的稳定性与口感[19]。在前期为企业开发增稠剂研究的基础上将黄原胶、果胶、PGA和CMC-Na进行复配，利用L9(34)正交试验得出增稠剂的最佳复配比例。正交试验因素与水平设计见表2。

表2 增稠剂正交试验因素水平表Table 2 Orthogonal factors and levels table of thickeners单位：%

1.2.6 添加蓝莓花青素

花青素对温度极度敏感，且鲜果中的花青素在制成浓缩汁或者在调配过程中均会有损失[15,20-21]，特别是在灭菌过程中尤为明显，因此将该保健饮品以80℃灭菌15 min后再添加蓝莓花青素。有研究表明，补充花青素的剂量越大，对眼睛的保护作用也越强[22-23]，但WHO/FAO组成的食品添加剂联合专家委员会（JECFA）确定的花青素每日允许摄入最大剂量为2.5 mg/kg体重[24]。因此，为保证该保健饮品对青少年的护眼功效，参考常规护眼膳食补充剂使用量（对青少年），蓝莓花青素（花色苷含量36%）添加量为10 mg/mL（保健饮品包装规格为30 mL）。

1.2.7 测定项目与方法

1.2.7.1 蓝莓浓缩浆理化指标

可溶性固形物含量：参照GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》[25]中的方法测定；还原糖含量：参照GB 5009.7—2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》[26]中的直接滴定法测定；蔗糖含量：参照GB 5009.8—2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[27]中的酸水解-莱茵埃农氏法测定；黏度：使用黏度计测定。

1.2.7.2 饮品感官评定

每个指标的确定均采用评分法，由20名经过感官评价培训的人员对基础口感、代糖添加量、复配增稠剂、保健饮品成品进行感官评定，感官评分标准见表3。

表3 蓝莓花青素保健饮品感官评定标准Table 3 Sensory evaluation standards of blueberry anthocyanin health beverage

1.2.7.3 饮品理化性质及花色苷稳定性

可溶性固形物含量、黏度、pH值：依据GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》[25]中规定的方法测定；花青素含量：饮品室温存放，由花色苷含量代替有效花青素含量，依照GB 1886.244—2016《食品安全国家标准食品添加剂 紫甘薯色素》[28]中的花色苷检验方法进行测定（以矢车菊-3-葡萄糖苷计），并分析其稳定性。

1.2.8 数据处理

每组试验平行测定3次，结果取平均值，数据分析由Excel 2013软件完成。

2 结果与分析

2.1 蓝莓浓缩浆的理化指标检测结果

依据国标检测方法对蓝莓浓缩浆中可溶性固形物、还原糖含量（葡糖糖计）、蔗糖含量、黏度进行测定，结果如表4所示。

表4 蓝莓浓缩浆理化指标Table 4 Physicochemical indices of blueberry concentrate

蓝莓浓缩浆为蓝莓花青素提取时所产生副产物，为方便储存及延长保质时间，将其进行浓缩处理。由表4可知，蓝莓浓缩浆中可溶性固形物含量、还原糖含量（以葡萄糖糖计）以及黏度均较高，因此该原料应稀释使用。另外，该蓝莓浓缩浆蔗糖含量低，说明浓缩时未添加蔗糖。

2.2 基础口感的确定

2.2.1 基础口感单因素试验结果

采用单因素试验分别考察蓝莓浓缩浆添加量、白砂糖添加量以及柠檬酸添加量对蓝莓保健饮品基础口感的影响，结果如图1所示。

图1 蓝莓浓缩浆添加量（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）对蓝莓保健饮品基础口感的影响Fig.1 Effects of blueberry concentrate(A),granulated sugar(B)and citric acid(C)additions on the basic taste of blueberry health beverage

如图1可见，蓝莓浓缩浆添加量为28%时，饮品感官评分达到最高值（85分）；白砂糖添加量为1%时，饮品感官评分达到最高值（83分）；柠檬酸添加量为0.15%时，饮品感官评分达到最高值（85分）。综合考虑，选择蓝莓浓缩浆添加量26%、28%、30%，白砂糖添加量1%、3%、5%，柠檬酸添加量0.10%、0.15%、0.20%为正交试验水平。

2.2.2 基础口感正交试验结果

以蓝莓浓缩浆添加量（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）为主要影响因素，进行L9(34)正交试验，结果见表5。

表5 基础口感正交试验设计结果分析Table 5 Orthogonal experiment design and results analysis of basic taste

由表5极差分析可知，各因素对感官评分影响大小的排序为A＞B＞C，即蓝莓浓缩浆添加量对感官评分的影响最大，其次是白砂糖添加量，柠檬酸添加量对产品感官评分的影响最小，最优组合为A2B1C2，即蓝莓浓缩浆添加量为28%，白砂糖添加量1%，柠檬酸添加量0.15%，在此配方下饮品的感官评分为90分。

2.3 代糖添加量的确定

利用罗汉果甜苷和甜菊糖苷来代替白砂糖（甜菊糖苷、罗汉果甜苷糖1∶1混合使用），感官评定结果见表6。

表6 代糖使用感官评定结果Table 6 Sensory evaluation results of sugar substitutes additions

如表6所示，代糖的使用量在0.010%（罗汉果甜苷、甜菊糖苷使用量均为0.005%）时，饮品的口感最佳，感官评分最高（85分）。相对使用白砂糖而言，使用代糖后，饮品的感官评分降低。

2.4 复配增稠剂添加量的确定

复配增稠剂具更好的稳定性与口感，将黄原胶、果胶、PGA和CMC-Na进行复配，利用L9(34)正交试验优化复配增稠剂最佳配方，试验结果见表7。

表7 复配增稠剂添加正交试验结果及分析Table 7 Orthogonal experiment design and results analysis of compound thickeners additions

由极差分析可知，各因素对感官评分影响的排序为D＞B＞A＞C，即对饮品感官品质影响的各因素从大到小依次为PGA、黄原胶、果胶、CMC-Na，最优组合为A1B3C1D3，即复配增稠剂中果胶添加量0.005%、黄原胶添加量0.035%、CMC-Na添加量0.005%、PGA添加量0.030%，经验证试验得到产品感官评分为90分。

2.5 蓝莓花青素保健饮品理化性质及花色苷稳定性

参照国标测定蓝莓花青素保健饮品中可溶性固形物、黏度、pH等理化性质，并对饮品中花色苷（花青素）的稳定性进行测定，结果分别如表8～9所示。

表8 蓝莓花青素保健饮品理化指标Table 8 Physicochemical indices of blueberry anthocyanin health beverage

由表8可知，蓝莓花青素保健饮品中可溶性固形物含量为18.5%，黏度为19.61 cp，pH为3.05；由表9可知，蓝莓花青素保健饮品在室温下存放，14 d内pH没有显著变化；7 d内花色苷含量（以矢车菊-3-葡萄糖苷计）由0.184%升高至0.244%，分析原因可能是部分花色苷在放置后溶解更加充分，且在14 d内含量无显著降低，可知蓝莓花青素保健饮品中花色苷（花青素）稳定性良好。

表9 蓝莓花青素保健饮品中花色苷及pH稳定性Table 9 Anthocyanin and pH stability in blueberry anthocyanin health beverage

3 结论

本研究以蓝莓浓缩浆、花青素为主要原料，优化生产工艺，研发出一款口感好、营养价值高，花青素含量高且稳定的保健饮品，其最佳工艺配方为：蓝莓浓缩浆添加量28%，罗汉果甜苷添加量0.005%，甜菊糖苷添加量0.005%，柠檬酸添加量0.15%，增稠剂为果胶0.005%、黄原胶0.035%、CMC-Na 0.005%、PGA 0.030%，花青素添加量10 mg/mL。另外，由于花青素对温度极度敏感，因此采用先灭菌再添加无菌花青素的工艺，以保证饮品中花青素的有效含量。此配方工艺调配出的蓝莓花青素保健饮品色泽诱人，呈现紫红色、均匀，酸甜爽口，具蓝莓特有的气味与滋味，口感醇厚，且饮品中花青素稳定性高。