紫山药、春砂仁养胃饮料工艺开发及风味物质研究

程金生，陈楚茹，彭蕴琳，王浩丞，严咏彤，蔡汉侨

（韶关学院 英东食品学院，广东 韶关 512005）

紫山药又名脚板薯、长芋、参薯、紫淮山等，是薯蓣科植物薯蓣根茎部位. 现代研究表明，紫山药富含花青素、薯蓣皂苷元、胆碱、粘多糖、尿囊素等功能成分［1］；其中，花青素等成分还具有良好的抗氧化、抗肿瘤、降血糖、免疫增强和调脂作用［2］.

春砂仁是阳春砂的果实，属于姜科植物，是广东阳春特产，中国国家地理标志产品［3］. 春砂仁干制品一般味辛性温，有助于治疗腹泻、胃部饱胀、呕吐腹胀等消化不良疾病，能有效地袪湿醒脾，开胃温脾，还能理气安胎、纳气归肾. 春砂仁的治疗和保健功能在于袪湿和健脾胃两个主要方面，很多民间做法是直接用新鲜春砂仁煲猪肚制备养胃药膳佳肴［4］.

紫糯米又称黑糯米、血糯米、长寿米，是水稻的一个品种，因其丰富的营养和药用价值而被称为“黑珍珠”［5］. 经常食用紫糯米对青年早生白发、妇女产后体质虚弱、老人病后体质不足以及小孩贫血等等都有很好的滋补作用［6］. 同时，紫糯米具有开胃、健脾、明目功效.

紫山药饮料是紫山药开发的主要产品之一，是一种适合大规模生产的紫山药深加工产品；其优点是利润高、使用方便、营养价值较高［7］. 紫山药饮料主要有：全浆型、酶解型、提取型、固体饮料、发酵饮料等［8］. 随着国民经济的不断增长，消费者对生活水平需要越来越高，市面上的食品和饮品不再局限于解决平时的口腹之欲，食品和饮品的外观、口感、营养也变得尤为重要［9］.

本文研发了一种紫山药春砂仁养胃饮料的工艺，同时对其风味物质进行了研究，利用此工艺生产的饮料风味口感俱佳，为紫山药复合发酵饮料的研发和工业化生产提供了一定的参考价值.

1 材料与方法

1.1 主要仪器

小型高速粉碎机（KC-6020，北京开创同和科技发展有限公司）；电热鼓风干燥箱（101-1，绍兴市严氏风机有限公司）；电子天平（MAX-C602，深圳市无限量衡器有限公司）；高速多功能粉碎机（YB-2000A，浙江永康市速锋工贸有限公司）；气相色谱联用仪（GC-MS）（Agilent 7890A-5975C，津工仪器科技（苏州）有限公司）；恒温水浴锅（HH-6，江苏金坛市金城国盛实验仪器厂）；恒温加热磁力搅拌器（CL-R，杭州齐威仪器有限公司）；立式压力蒸汽灭菌器（SN310C，上海尔迪仪器科技有限公司）；二联平行不锈钢机械搅拌发酵装置（AEJ-20，江苏科海生物工程设备有限公司）；小型高压剪切乳化均质机（JM-80，靖江先科机械设备有限公司）；半自动液体灌装机（GLF-1-1，广州宝川包装机械有限公司）.

1.2 主要材料

紫山药（江西赣州地道赣南特产店）；春砂仁（广东阳江埃得罗旗舰店）；紫糯米（广州乐善坊健康食品有限公司）；无抗生素牛奶（内蒙古伊利实业集团股份有限公司）；保加利亚乳酸杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌（食品级，北京晶晶阳光商贸有限公司）；果葡糖浆、瓜儿豆胶、黄原胶、蔗糖酯（食品级，内蒙古阜丰生物技术有限公司）；柠檬酸（食品级，济南东轩生物工程有限公司）；α-淀粉酶、糖化酶（食品级，山东豫之兴生物科技有限公司）.

1.3 实验方法

1.3.1 紫山药、春砂仁养胃饮料生产工艺流程

1.3.2 发酵母液制备单因素试验

以感官评价为指标，试验了牛奶与浆液比例、混合液发酵温度、混合液发酵时间对饮料发酵母液制备效果的影响.

1.牛奶与浆液比试验

量取处理好的浆液（紫山药粉、春砂仁粉、紫糯米粉3者与水按比例混合、处理、过滤后的滤液），固定混合液发酵温度为42 ℃、发酵时间为5.0 h，牛奶与浆液比例分别按1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6进行试验，发酵结束后过滤得发酵母液，根据感官评价得出牛奶与浆液混合比的较佳水平进行正交优化试验.

2.发酵温度试验

量取处理好的浆液，固定牛奶与浆液比例为1∶3、发酵时间为5.0 h，发酵温度分别按39、40、41、42、43、44 ℃进行试验，发酵结束过滤得发酵母液，根据感官评价得出混合液发酵温度的较佳水平进行正交优化试验.

3.发酵时间试验

量取处理好的浆液，固定牛奶与浆液比例为1∶3，固定发酵温度为42 ℃，发酵时间分别按3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h进行试验，发酵结束过滤得发酵母液，根据感官评价得出混合液发酵时间的较佳水平进行正交优化试验.

1.3.3 发酵母液制备的正交优化试验

根据牛奶与浆液比、混合液发酵温度、混合液发酵时间这3个影响因素单因素试验结果，按L9（34）设计正交因素水平，进行正交优化试验，采用极差分析法确定最佳发酵母液制备工艺参数，正交设计因素水平如表1.

表1 发酵母液制备正交优化试验的因素水平设计表

1.3.4 饮料稳定剂配比的正交优化试验

总体积以100%计，控制发酵母液为65%、果葡糖浆（甜味剂）为9%、柠檬酸（矫味剂）为0.6%，添加相应配比的稳定剂，以感官评价为指标，研究不同稳定剂配比对发酵饮料制备的影响. 根据瓜儿豆胶、黄原胶、蔗糖酯3个稳定剂单因素的试验结果，按L9（34）设计正交因素水平，进行正交优化试验，采用极差分析法确定最佳稳定剂配比，正交设计因素水平如表2.

表2 饮料稳定剂配比正交优化试验的因素水平设计表

1.3.5 感官评价标准

感管评价标准，见表3.

表3 感官评价标准

1.3.6 风味物质检测

利用GC-MS检测上述饮料成品风味物质.

萃取条件：样品置于60 ℃水浴，500 rpm搅拌20 min，插入活化的萃取针顶空萃取30 min. 萃取针使用前，在进样口250 ℃活化20 min.

GC条件：进样口温度250 ℃，气-质接口温度250 ℃，载气流速1.2 mL·min-1，不分流进样；萃取针在进样口解析20 min后进样.

升温程序：初始50 ℃，保持2 min，以5 ℃·min-1升温到100 ℃保持1 min，然后5 ℃·min-1升温到 180 ℃保持2 min，再10 ℃·min-1升温到250 ℃保持8 min.

MS条件：离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，EI电离70 eV，全扫描50~550 da.

2 结果与讨论

2.1 发酵母液制备优化试验结果

由表4中R值可知，各因素对发酵母液制备工艺的影响主次顺序为：A1＞C1＞B1，即牛奶与浆液比的影响最大，其次是混合液发酵时间，而混合液发酵温度影响最小. 根据正交实验结果确定最佳的发酵母液制备工艺条件为A12B12C13，即牛奶与浆液比例为1∶2、混合液发酵温度为41 ℃、混合液发酵时间为5.0 h.

表4 发酵母液制备工艺优化L9（34）正交试验结果

续表4

2.2 饮料稳定剂配比优化试验结果

由表5中R值可知，各因素对发酵饮料稳定剂配比的影响主次顺序为：A2＞C2＞B2，即瓜儿豆胶的影响最大，其次是蔗糖酯，而黄原胶的影响最小. 根据正交实验结果确定最佳的饮料稳定剂配比工艺条件为A22B22C23，即瓜儿豆胶添加量为0.08%、黄原胶添加量为0.08%、蔗糖酯添加量为0.06%.

表5 饮料稳定剂配比优化L9（34）正交试验结果

2.3 饮料风味物质检测分析

风味物质定性定量分析：基于NIST 11质谱数据库，使用AMDIS软件进行双向检索定性，峰面积百分比值为相对含量；饮料总离子色谱图如图1；共检出40种活性物质，其中30种成分为确定风味物质如表6.

表6 饮料风味物质分析

图1 饮料GC-MS检测总离子色谱图

3 结论

本研究以紫山药、春砂仁、紫糯米等3种药食同源食物为原料，混合饮用纯净水以及无抗生素牛奶，经过单因素实验和正交试验，得出发酵母液制备最佳工艺条件为：牛奶与浆液比例为1∶2、混合液发酵温度为41 ℃、混合液发酵时间为5.0 h；饮料稳定剂最优配比条件为：瓜儿豆胶添加量为0.08%、黄原胶添加量为0.08%、蔗糖酯添加量为0.06%. 该工艺条件下生产的养胃发酵饮料风味口感俱佳；既可以常温保存，也可以低温冷藏保存，未出现分层现象，具有良好的稳定性，为紫山药复合发酵饮料的研发和工业化生产提供了一定的参考价值，具有较好的应用前景.