苦荞姜汁咖啡饮料的研制

张淑红，赵梦君，蒋亚丽，高丰衣

商丘师范学院生物与食品学院（商丘 476000）

咖啡虽和茶叶、可可并称为世界三大饮料，但其消费量稳居第一。咖啡和苦荞均为我国云南省的特色资源，将咖啡与苦荞相结合，可为云南咖啡和苦荞打开更大的发展空间。苦荞含有多种化合物，如黄酮、多酚、多糖、皂苷、蛋白质、脂肪酸和微量元素[1]。其中，多糖具有广泛的生理功能，包括降血糖、抗肿瘤、免疫调节、抗氧化和神经保护等功能[2]。经动物试验表明，苦荞水提取物可以通过调节能量代谢和氨基酸代谢的途径，降低糖尿病模型大鼠体内血糖[3]。苦荞饮食还能通过大鼠体内的肠道菌群来降低其血压[4]。咖啡中含有咖啡碱，经糖尿病大鼠模型的动物试验表明，咖啡碱具有防治糖尿病性膀胱病的作用[5]。将苦荞和咖啡结合起来，做成能够降血糖的保健型咖啡，对人类身体健康具有重大意义。生姜化学成分主要包括姜辣素、姜精油和二苯基庚烷。胡许欣等[6]通过建立异食癖呕吐大鼠模型，证实生姜汁、生姜水煎液有显著止呕作用。张旭等[7]通过建立小鼠耳肿胀和小鼠腹膜炎模型，证实生姜水提物具有明显的抗炎、镇痛作用。在将苦荞和咖啡结合的同时，加入生姜汁，以期得到具有降低血糖、改善血压、止呕、抗炎、镇痛等多种保健功能的咖啡饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

咖啡豆（云南，阿拉比卡）；苦荞麦、生姜、牛奶（均为市售）。

1.2 仪器与设备

JE5002GE/02电子台秤（梅特勒-托利多仪器有限公司）；C21-QH2130电磁炉（广东美的生活电器制造有限公司）；MJ-54A高压蒸汽灭菌锅（施都凯仪器设备有限公司）；APPIA 2咖啡机（意大利Nuova simonelli公司）；HN-08均质器（上海汗诺仪器有限公司）；鑫凯驰KC-1000液体灌装机（鑫凯驰包装机械）。

1.3 工艺流程

1.3.1 生姜汁工艺流程

1.4 操作要点

1.4.1 材料预处理

取苦荞麦与水，以1∶10（g/mL）比例在锅中煮沸，煮制时间5 min，煮制后过滤取汁，得苦荞茶备用。生姜用清水将表面清洗干净后削皮，切小块后研磨、过滤，得姜汁备用。选新鲜咖啡豆，经重度烘焙后磨粉，咖啡粉与水以1∶15（g/mL）比例使用挂耳咖啡滤纸袋得咖啡液，浸提咖啡液用水温度为90 ℃。

1.4.2 均质

将苦荞茶、姜汁、咖啡液和牛奶以一定比例混合，均质条件为25 MPa，50 ℃，重复处理2次。

1.4.3 灌装、灭菌

将饮料灌装后，在121 ℃下灭菌20 min，冷却至室温（25 ℃）得成品。

1.5 试验设计

1.5.1 单因素试验

综合考虑苦荞姜汁咖啡饮料加工中的多种因素，主要研究苦荞茶添加量（25，30，35，40和45 mL）、姜汁添加量（3，5，7，9和11 mL）、咖啡液添加量（70，80，90，100和110 mL）、牛奶添加量（50，60，70，80和90 mL）4个单因素之间的配比对苦荞姜汁咖啡饮料感官品质的影响。

1.5.2 正交试验

基于上述单因素试验结果，针对苦荞茶、姜汁、咖啡液和牛奶，设计四因素三水平正交试验，从而确定苦荞姜汁咖啡饮料的最佳配方。具体因素水平编码见表1。

表1 正交试验因素水平表 单位：mL

1.6 产品技术指标

1.6.1 感官评定标准

苦荞姜汁咖啡饮料的感官评价指标包括色泽、气味、滋味、组织状态[8]，由10名从事食品行业的专家组成评价小组，依据GB/T30767—2014《咖啡类饮料》进行感官评价。将苦荞姜汁咖啡饮料置于无色透明容器中，置于亮处观察色泽，并在室温下品尝滋味、嗅其气味，对产品的色泽、气味进行综合评分，取10名人员总分平均值作为最终得分，感官评分标准见表2。

表2 苦荞姜汁咖啡饮料感官评价表

1.6.2 微生物指标

大肠菌群、菌落总数的测定分别参考GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》和GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 苦荞茶添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

咖啡液、姜汁和牛奶的添加量分别为90，7和70 mL，选择苦荞茶添加量25，30，35，40和45 mL调配饮料。由图1可知：苦荞茶添加量25 mL时，苦荞茶味道不明显，口感较差；苦荞茶添加量35～45 mL时，随着添加量增加，苦荞姜汁咖啡饮料的咖啡香味减弱，且颜色变浅；苦荞茶添加量30 mL时，感官评分最高，此时产品整体口感较好、香气协调。

结合图1，选取苦荞茶添加量25，30和35 mL进行正交试验。

图1 苦荞茶添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

2.1.2 生姜汁添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

咖啡液添加量90 mL、苦荞茶添加量35 mL、牛奶添加量70 mL，选择生姜汁添加量3，5，7，9和11 mL调配饮料。由图2可知，随着姜汁添加量升高，感官评分也相应地升高。姜汁添加量7 mL时感官评分最高，此时辣味与咖啡香味比较协调，口感最佳，无不良味道产生。姜汁添加量大于7 mL时，其添加量越高，姜汁辣味过于突出，影响口感并且会产生不良余味，因而感官评分反而越低。

图2 生姜汁添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

结合图2，选取姜汁添加量5，7和9 mL进行正交试验。

2.1.3 咖啡液添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

姜汁添加量7 mL、苦荞茶添加量35 mL、牛奶添加量70 mL，选择咖啡液添加量70，80，90，100和110 mL调配饮料。由图3可知，随着咖啡液添加量升高，感官评分也相应升高。咖啡液添加量100 mL时感官评分最高，此时咖啡香味浓郁，口感合适，无不良味道。但咖啡液添加量继续增加时，因咖啡的苦味与酸味过于突出，感官评分反而降低。

结合图3，选取咖啡液添加量95，100和105 mL进行正交试验。

图3 咖啡液添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

2.1.4 牛奶添加量对苦荞姜汁咖啡饮料感官评分的影响

咖啡液添加量90 mL、姜汁添加量7 mL、苦荞茶添加量35 mL，选择牛奶添加量50，60，70，80和90 mL调配饮料。由图4可知，牛奶添加量50 mL时，产品咖啡苦味过于明显。

图4 牛奶添加量对苦荞姜汁咖啡饮料品质的影响

牛奶添加量大于60 mL时，其添加量越高，牛奶味道越突出，越能掩盖咖啡香味与姜汁辣味，因而产品感官评分越低。只有牛奶添加量60 mL时，感官评分最高，此时产品中咖啡的苦味与酸味、姜汁的辣味、牛奶的香味协调一致，口感适宜，无不良余味，颜色最佳。

结合图4，选取牛奶添加量57，60和63 mL进行正交试验。

2.2 正交试验结果分析

在单因素试验的基础上，通过正交试验，其结果见表3。从R值可以看出，各因素对苦荞姜汁咖啡饮料的影响程度为B＞C＞A＞D，其中姜汁最为重要，其次是咖啡，再次是苦荞麦，最后是牛奶。正交试验结果显示，最优水平组合是A3B1C3D2，即当苦荞茶添加量35 mL、姜汁添加量5 mL、咖啡液添加量105 mL、牛奶用量60 mL时，苦荞姜汁咖啡饮料的风味最佳，感官评分为79.90分。但通过选择各因素的最佳水平，确定的理论最优组合为A3B1C1D3，这与实际上的最优组合所需要的工艺条件不同。因此需要进行验证试验。

表3 正交试验结果分析表

经验证试验，理论最优组合A3B1C1D3得到的苦荞姜汁咖啡饮料的感官评分平均值为82.33分，高于正交表内所有试验组。该配方与A3B1C3D2相比，苦荞茶和姜汁的添加量相同，咖啡添加量更少，而牛奶添加量更多，因而获得的饮料在滋味上得分更高，更体现出了饮料的醇厚感。因此，最终选用A3B1C1D3为制作苦荞姜汁咖啡饮料的最佳工艺组合，即苦荞茶添加量35 mL、姜汁添加量5 mL、咖啡液添加量95 mL、牛奶用量63 mL。

2.3 微生物指标检测结果

苦荞姜汁咖啡饮料经121 ℃ 20 mi n灭菌后分别放置7，14，21和28 d，进行微生物检测。饮料中菌落总数为0 CFU/mL，大肠菌群未检出。检测结果符合GB 7101—2015《食品安全国家标准饮料》的相关要求。

3 结论

通过单因素试验及正交试验可知，苦荞茶、姜汁、咖啡液、牛奶的添加量对苦荞姜汁咖啡饮料品质的影响从大到小为姜汁＞咖啡＞苦荞麦＞牛奶。并确定了苦荞姜汁咖啡饮料的最佳配方：苦荞茶35 mL、姜汁5 mL、咖啡液95 mL、牛奶63 mL。以该配方获得的苦荞姜汁咖啡饮料呈褐色，色泽均匀，颜色较好，无分层，无沉淀物，咖啡香味与生姜辛辣味结合融洽，香味明显但不过于突出，品尝后无异味残留，口感醇厚，风味最佳。该功能性饮料现处于试验阶段，若要作为产品推向市场，还需进行动物试验，对饮料开展进一步安全性及功能性检测。