甘蔗龙眼桂花梨百香果复合发酵饮品配方优化

陈永，方小丹，卢珍兰，王强*

（1.广西民族师范学院化学与生物工程学院，广西 崇左 532200；2.广西民族师范学院甘蔗产业链协同创新中心，广西 崇左 532200）

甘蔗、龙眼、桂花梨和百香果皆为广西崇左市的特色水果，在崇左当地种植面大，产量丰富，现已形成颇具规模的民族性水果产业。崇左被誉为“中国糖都”，属甘蔗种植的优势产区，甘蔗种植业现已发展为崇左市的特色产业和支柱产业[1-3]；崇左市大新县作为全国六大龙眼基地县之一，有着“中国龙眼之乡”的美称，所产龙眼品质优良、肉质肥厚、白嫩剔透、鲜嫩爽口、口感清新，深受消费者喜爱[4-8]。桂花梨和百香果均为崇左市的特色畅销水果[9]，当前崇左本地果品生产销售模式更多还停留在“采摘-零售”的层次，果品深加工产业单薄，因此加大果品深加工技术的研究对于推进本地果品产业升级，推动当地农户增收具有重要的现实意义。

近年来，复合水果发酵饮品以其营养健康、风味独特的产品理念在国内不断发展的饮品市场中占有一席之地[10-12]。目前复合水果发酵饮品市场已形成了多种类、多样化的格局，主要有复合发酵型果蔬汁饮品、复合发酵型含乳饮品、复合发酵谷物饮品等[10]。陈永等[13]以甘蔗、龙眼、火龙果、猕猴桃的清汁为主原料，运用正交试验和模糊数学综合评判优化复合发酵饮品工艺配比，试验表明在发酵温度32℃、发酵时间7 d条件下，最佳复配组合：甘蔗、龙眼、火龙果、猕猴桃清汁的添加量分别为25、50、20、12 mL；韦璐等[14]选取香蕉、芒果、六堡茶汤为原料，以佰生优益生菌果蔬酵素中的发酵菌作为菌种，制得酸甜适中，具有香蕉芒果固有浓郁香味的发酵型香蕉复合果汁；伊静等[15]以黄浆水和山楂为原料，结合感官评价和单因素试验以及响应面分析试验设计，优化复合饮料配方，经过预处理、调制、均质和乳酸发酵等工艺，制得酸甜适口，具有地瓜和山楂典型香味的复合发酵功能饮料。

感官雷达剖面分析法是一种结合图形分析与定量分析的综合评判方法，具有在二维平面上直观、简洁、精确、形象地展示多指标变化规律的优点，多用于指标的综合处理和统计分析[16-17]。在食品感官评价方面，目前关于感官雷达剖面分析法应用于产品感官评价的研究较少。

本文以甘蔗清汁、龙眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁为主要原料，采用正交试验法结合感官雷达剖面分析优化工艺配方，研制出一款兼具功能性和独特风味与口感，拥有地域优势的甘蔗龙眼桂花梨百香果复合发酵饮品，旨在为崇左本地主要水果的深加工提供理论参考与技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘蔗、龙眼、桂花梨、百香果：市售。

植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌复合发酵菌种：广西民族师范学院营养与功能食品开发实验室提供。

还原胶、羧甲基纤维钠（sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na）：河北鸿韬生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

QH-1J水果去核机：新沂市精工机械设备厂；SXZ-80榨汁机：佛山市乐狗电子商务有限公司；Scientz-150高压均质机：宁波新芝生物科技有限公司；SX-500高压灭菌器：日本TOMY公司；303A-4恒温培养箱：浙江赛德仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁制备

1.3.1.1 甘蔗清汁制备

选择新鲜、粗细适中、节头少而均匀、无虫害、无发红且无酸败发酵现象的甘蔗，将两端一同切去，洗净中间部分，削蔗皮，然后将甘蔗砍断，去掉甘蔗节，切成小块，通过螺旋压榨机，再经过120目滤布过滤，获得甘蔗清汁。

1.3.1.2 龙眼清汁制备

选择颗粒饱满、成熟、无机械损伤、无病虫害的新鲜龙眼，龙眼洗净后人工剥皮去核，热烫1.5 min，立即冷却至25℃左右，置于榨汁机中打浆，并在50℃的条件下加入0.02%的果胶酶处理40 min，用120目滤布过滤，获得龙眼清汁。

1.3.1.3 桂花梨清汁制备

挑选新鲜、无损伤、无病虫害的桂花梨，清洗干净，剥皮去核，切成小块，置于榨汁机中进行打浆后用120目滤布过滤，获得桂花梨清汁。

1.3.1.4 百香果清汁制备

挑取形体完整、无病虫害、新鲜完整的百香果，去外表皮，去籽，置于榨汁机中进行打浆后用120目滤布过滤，获得百香果清汁。

1.3.2 技术路线

1.3.3 操作要点

调配：将制备的甘蔗清汁、龙眼清汁、桂花梨清汁、百香果清汁定量复配，并添加0.06%还原胶，0.08%CMC-Na。

均质：将调配果汁预热至65℃～75℃，20 MPa/5 min高压均质2次。

脱气：0.05 MPa真空脱气12 min。

灭菌：脱气后以135℃/4 s超高温瞬时灭菌。

接种、发酵：冷却至42℃左右，接种活化后的乳酸链球菌和植物乳杆菌，于（30±1）℃发酵7 d。

无菌灌装、冷藏：无菌灌装、封盖，于4℃冷藏6 h，使产品口感更加柔顺。

1.3.4 感官描述词汇及定义

通过小组内品评、讨论以及查阅文献[18-20]，确定甘蔗龙眼桂花梨百香果低度复合发酵饮品感官描述词汇及定义见表1。

表1 复合发酵饮品感官描述及定义Table 1 Sensory description and definition of complex fermented beverage

1.3.5 感官评分尺度

低度复合发酵饮品的各感官尺度设置为9个档次，从左往右表示感官特性强度依次增强，5为中等强度指标，复合发酵饮品感官评分尺度见表2。

表2 复合发酵饮品感官评分尺度Table 2 Sensory score scale table of complex fermented beverage

1.3.6 单因素试验

1.3.6.1 甘蔗清汁添加量对感官品质的影响

固定发酵温度（30±1）℃，发酵时间7 d，在添加龙眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的条件下，以甘蔗清汁添加量为变量因素，设计甘蔗清汁添加量分别为5、10、15、20、25 mL，考察甘蔗清汁添加量对复合饮品感官评价的影响。

1.3.6.2 龙眼清汁添加量对感官品质的影响

固定发酵温度（30±1）℃，发酵时间为7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、桂花梨清汁30 mL、百香果清汁15 mL的条件下，以龙眼清汁添加量为变量因素，设计龙眼清汁添加量分别为10、20、30、40、50 mL，考察龙眼清汁添加量对复合饮品感官评价的影响。

1.3.6.3 桂花梨清汁添加量对感官品质的影响

固定发酵温度（30±1）℃，发酵时间为7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龙眼清汁30 mL、百香果清汁15 mL的条件下，以桂花梨清汁添加量为变量因素，设计桂花梨清汁添加量分别为10、20、30、40、50 mL，考察桂花梨清汁添加量对复合饮品感官评价的影响。

1.3.6.4 百香果清汁添加量对感官品质的影响

固定发酵温度（30±1）℃，发酵时间为7 d，在添加甘蔗清汁15 mL、龙眼清汁30 mL、桂花梨清汁30 mL的条件下，以百香果清汁添加量为变量因素，设计百香果清汁添加量分别为5、10、15、20、25 mL，考察百香果清汁添加量对复合饮品感官评价的影响。

1.3.7 正交试验设计

在单因素试验的基础上，为进一步优化工艺条件，以甘蔗清汁、龙眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁的添加量的定量配比，进行L16（45）正交试验，优选最佳的复合发酵饮品配方，试验的因素水平见表3。

表3 L16（45）因素与水平设计Table 3 L16（45）factors and levels design

1.4 数据处理

采用Origin 9.0软件制图，采用DPS v7.05软件进行正交试验设计和试验数据的统计分析。试验均设3次重复，并取平均值。

2 结果与分析

2.1 复合发酵饮品配方单因素试验结果及分析

2.1.1 甘蔗清汁添加量对感官品质的影响

以甘蔗清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图见图1。

图1 以甘蔗清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图Fig.1 Sensory radar profile with sugarcane juice supplemental amount as single factor

甘蔗清汁中含丰富的碳源，非常适合微生物的无氧发酵[21]，发酵成品也保留了甘蔗中的微量元素与营养成分。由图1可知，不同试验组对应的不同添加量的甘蔗清汁在综合风味、色泽、甜度的雷达感官特性强度上存在一定的差异，而透明度和绵延度特征强度值差异不大，说明甘蔗清汁添加量对综合风味、色泽和甜度影响较大，对透明度和绵延度影响较小。当甘蔗清汁添加量为15 mL时，发酵饮品成品甜度适中，特征强度值7.5，综合风味、色泽和透明度以及绵延度的雷达感官特性强度上均显著高于其它试验组，其中综合风味的特征强度值为8.0、绵延度的特征强度值为7.1、色泽的特征强度值为8.1、透明度的特征强度值为8.3，且通过横向对比，其感官雷达剖面图所示面积最大，因此确定甘蔗清添加量在正交试验中的因素水平为12、15、18、21 mL。

2.1.2 龙眼清汁添加量对感官品质的影响

以龙眼清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图见图2。

图2 以龙眼清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图Fig.2 Sensory radar profile with the addition amount of longan clear juice as single factor

龙眼汁液丰富，糖分适中，可以有效地丰富复合发酵饮品的甜味来源。由图2中可知，不同梯度龙眼清汁添加量的复合发酵饮品综合风味特征强度均较强，且在色泽和甜度的雷达感官特性强度上差异明显，而在绵延度、透明度特征强度上均较弱，且差异不大；当龙眼清汁添加量30 mL时，在综合风味和色泽的雷达感官特征强度高于其它添加量，而透明度、甜度感官特征强度值上处于中等强度，但绵延度的特征强度值与其它试验组相比差异微弱，因此确定龙眼清汁添加量在正交试验中的因素水平为25、30、35、40 mL。

2.1.3 桂花梨清汁添加量对感官品质的影响

以桂花梨清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图见图3。

由图3可知，不同梯度的桂花梨清汁的添加量在综合风味和甜度的雷达感官特性强度上具有较大差异，在透明度特征强度值上差异微弱，而在色泽与绵延度的感官特征强度值上呈交错的趋势。当桂花梨清汁添加量30 mL时，在透明度、甜度和绵延度的感官特征值上无明显优势，但在综合风味、色泽的雷达感官特征强度值上明显高于其它添加量，分别为8.6和8.0，可因此确定桂花梨清汁添加量在正交试验中的因素水平为20、25、30、35 mL。

图3 以桂花梨清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图Fig.3 Sensory radar profile of osmanthus pear with pure juice supplementing amount as single factor

2.1.4 百香果清汁添加量对感官品质的影响

以百香果清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图见图4。

图4 以百香果清汁添加量为单因素的感官雷达剖面图Fig.4 Sensory radar profile with the addition amount of passion fruit juice as single factor

百香果清汁的添加可以提高发酵体系的糖酸比，而适宜的糖酸比不仅有利于果汁发酵，并可提高复合发酵饮品的综合感官品质。由图4可知，不同百香果清汁添加量的复合发酵饮品综合风味和甜度的感官雷达特征强度值具有较大差异，而透明度、绵延度、色泽则呈现交错的特征强度值，说明百香果清汁添加量对综合风味和甜度影响较大，对绵延度、透明度和色泽的影响较小。当百香果清汁添加量为15 mL时，在综合风味、色泽、绵延度、透明度的雷达感官特征强度明显高于其它添加量，而甜度的感官特征强度适中，可因此确定百香果清汁添加量在正交试验中的因素水平为9、12、15、18 mL。

2.2 复合发酵饮品调配正交试验结果

为提高饮料的营养与风味，在单因素试验分析的基础上，以甘蔗清汁、龙眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁添加量为因素，以感官评分为指标，采用正交试验优化调配方案，正交试验结果如表4所示。

表4 L16（45）正交试验结果及分析Table 4 L16（45）orthogonal test results and analysis

由表4的极差分析可知，影响饮品感官评分的4个因素主次顺序依次为D＞A＞B＞C，即影响最大的为百香果清汁，其次为甘蔗清汁、龙眼清汁，最后为桂花梨清汁。从试验结果以看出，A3B2C2D3为最优组合，即甘蔗清汁18 mL、龙眼清汁30 mL、桂花梨清汁25 mL、百香果清汁15 mL，此条件下复配发酵得到的低度复合饮品风味独特。

2.3 验证性试验

为确定试验结果的客观性、科学性和有效性，以最佳组合A3B2C2D3定量复配发酵，进行3次重复性验证试验，甘蔗龙眼桂花梨百香果复合饮品平均感官评分为94分，高于正交试验中的任一组。由此证明，此组合是最佳配方组合。

3 讨论与结论

在食品感官质量分析范畴里，感官雷达剖面分析法基于不同的权重域和感官评定论域，运用图形综合评价方法呈现出定量与定性的结合关系，完成感官质量评价指标向综合定量评价指标的非线性转化，具有综合评判的科学性和合理性[22-23]。本试验选择综合风味、透明度、甜度、绵延度、色泽5个复合发酵饮品的理化指标作为评价指标，充分利用感官评价基础，经雷达剖面分析图特征提取，完成感官质量评价指标向综合定量评价指标的非线性转化，结合L16（45）正交试验方案，对甘蔗清汁复合添加龙眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁发酵饮品的生产工艺进行优化改良。结果表明，复合发酵饮品的制备最佳工艺为发酵温度32℃，发酵时间7 d，甘蔗清汁18 mL、龙眼清汁30mL、桂花梨清汁25mL和百香果清汁15mL。在此组合下，定量复配发酵得到的饮品综合感官品质为最佳，饮品色泽均匀一致，兼具风味和营养，且口感清爽顺滑。

目前，以甘蔗为特色原料生产的饮品研究鲜有报道，大部分都将甘蔗汁作为复配果汁的原料之一或用于酿造果酒，本研究筛选甘蔗清汁、龙眼清汁、桂花梨清汁和百香果清汁进行发酵，通过微生物代谢，赋予了复合发酵饮品独特的风味，还提高了其营养功效。开发甘蔗龙眼桂花梨百香果汁低度复合发酵饮品，提高了本地甘蔗、龙眼、桂花梨和百香果的商品价值和经济附加值，也为发酵工艺中碳源的低度复合发酵工艺提供理论依据和技术支持。当前，市场上以甘蔗作为特色原料的产品类型并不多见，并且加工技术的科技含量略低，经济附加值不高。本文关于饮品的发酵过程中微生物在不同阶段的生长状态与微生物菌群结构多样性等方面还有待研究探讨。