高压均质对天冬饮料稳定性的影响及其粒径表征

◎ 晏飞利，刘 丹，陈艾萌，吕向阳，吴佳慧，陈 彦，刘 军，涂 坤

（1.四川省内江市农业科学院，四川 内江 641099；2.西南科技大学材料与化学学院，四川 绵阳 621010；3.威远县农业农村局，四川 威远 642450）

天冬，百合科植物天门冬[Asparagus cochinchinensis（Lour）Merr]的干燥块茎，为传统补阴中药，具有养阴润燥、补肺生津的功效，为国家卫计委公布的可用于保健食品的中药材之一[1]。天冬具有悠久的食用历史，天冬药膳、天冬酒、天冬蜜饯等广受欢迎[2]。天冬含有丰富的多糖、皂苷、氨基酸等，具有镇咳祛痰、抗氧化、抗衰老、抗疲劳和降糖等多种药理作用[3-4]。随着我国老年化进程的加快以及亚健康人群的增多，人们对具有保健作用饮料的需求逐渐增大，将天冬开发为健康饮料具有广阔的市场前景，但天冬饮料保存过程中易发生浑浊现象，严重影响产品品质[5-6]。

高压均质可通过剪切力、碰撞效应和空穴爆炸力等综合作用使物料达到超细粉碎的效果，从而形成均匀稳定的体系[7]。高压均质是目前饮料工业常用的加工技术手段。石天琪等[8]采用高压均质优化黄桃果汁的稳定性，结果表明在压力30 MPa，均质温度32 ℃，均质次数3次能达到最佳的稳定效果。王德芝等[9]对灵芝浸提液饮料分别采取静置48 h、2 000 r·min-1离心5 min、加热65 ℃控制18 MPa均质，得到的灵芝饮料稳定性好。本研究对天冬饮料进行高压均质，采用稳定系数表征其稳定效果，筛选出最佳的均质条件，并测定其均质前后的粒径分布，为天冬饮料的开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜天冬，购于恒基种植专业合作社；雪梨采购于当地超市；甜菊糖苷、山梨糖醇、黄原胶和柠檬酸，购于河南万邦化工科技有限公司；APV2000高压均质机，丹麦APV公司；Zetasizer Nano ZS型纳米粒度仪，英国Malvern公司；UV752紫外可见分光光度计，上海佑科仪器仪表有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 天冬雪梨饮料的制备

按照天冬汁20%、雪梨汁5%、甜菊糖苷0.03%、山梨糖醇2%、黄原胶0.05%和柠檬酸0.5%制作天冬饮料。

1.2.2 不同高压均质条件对天冬饮料稳定性的影响

采用稳定系数评价天冬饮料稳定性[8,10]。稳定系数即离心后的浊度与离心前的浊度的比值。天冬饮料的浑浊稳定性可用其离心作用后的吸光度值衡量。稳定系数越大，表明饮料的稳定性越好。准确量取天冬饮料30 mL置于离心管中，用去离子水调零作为参照组，在5 000 r·min-1的转速下，离心8 min，取出静置3 min，用移液管吸取1 mL饮料原液，再用移液管吸取上清液至比色皿，在400 nm波长处测定吸光光度值，计算稳定系数。稳定系数计算公式为：

①一级均质压力对饮料稳定性影响的测定。在二级压力为90 MPa的条件下，分别调节一级压力为 0 MPa、30 MPa、60 MPa、90 MPa、120 MPa和150 MPa将天冬饮料通过高压均质机均质1次，测定其稳定系数。②二级均质压力对饮料稳定性影响的测定。在筛选出的最佳的一级均质压力下，分别调节二级压力为0 MPa、30 MPa、60 MPa、90 MPa、120 MPa和150 MPa将天冬饮料通过高压均质机均质1次，测定其稳定系数。③均质次数对饮料稳定性影响的测定。在最佳的一级及二级均质压力下，分别将天冬饮料均质0次、1次、2次、3次、4次和5次，测定其稳定系数。

1.2.3 高压均质前后饮料粒度变化的测定

取天冬饮料1 mL于样品池，用1 mL蒸馏水调零后，测定其粒径分布。

2 结果与分析

2.1 一级均质压力对稳定系数的影响

由图1可知，当均质压力＜90 MPa时，随着均质压力的升高，稳定系数逐渐增大，90 MPa时稳定系数为0.59±0.09，但超过90 MPa后稳定系数反而下降，因此一级均质压力为90 MPa时，天冬饮料的稳定性最佳。

图1 一级均质压力对天冬稳定系数的影响图

2.2 二级均质压力对稳定系数的影响

在最佳的一级均质压力下，二级均质压力对天冬饮料稳定性的影响见图2，在二级均质压力为60 MPa时，稳定系数达到最大为0.66±0.03，继续增大均质压力，稳定系数呈下降趋势。因此，二级均质压力为60 MPa时，天冬饮料的稳定性最佳。

图2 二级均质压力对天冬稳定系数的影响图

2.3 均质次数对稳定系数的影响

由图3可知，在一级均质压力90 MPa、二级均质压力60 MPa条件下，稳定系数随着均质次数增大而增大，在均质次数为4次时达到最大，稳定系数为0.86±0.02，继续增加均质次数，稳定系数反而下降。因此，均质次数为4次时，天冬饮料的稳定性最佳。

图3 均质次数对天冬稳定系数的影响图

2.4 高压均质对饮料粒度分布的影响

均质前饮料粒径为1 560.2 nm，粒径较大，多分散指数（Polydispersity Index，PDI）为0.348（表1），粒度分布较不均匀（图4）。均质后粒径为509.3 nm，PDI为0.109（表1），粒度分布较均匀（图5）。

表1 高压均质前后天冬饮料的粒径分布表

图4 天冬饮料均质前的粒度分布图

图5 天冬饮料均质后的粒度分布图

3 结论与讨论

目前，常用的改善饮料稳定性的方法有添加稳定剂、增稠剂、复合酶蛋白及高压均质等，但稳定剂、增稠剂及复合酶蛋白的不适宜或过量添加会影响饮料的口感和风味[11,12]。高压均质是一种纯物理的非热加工手段，将高压均质应用于饮料加工，不仅可以最大限度保持饮料的口感和营养成分，而且能增加饮料的渗透性和吸收性，提升饮料质量，延长饮料的货架期[13-14]。

浑浊性饮料，如果汁、蛋白饮料的加工，高压均质压力在15～40 MPa一般能达到较好的效果[10,15]。而对于颗粒较小的饮料体系，可采用更高的均质压力使物料达到纳米级以形成稳定体系，本研究应用的高压均质机具有两级均质效果，最大均质压力可达200 MPa，能最大程度地细化物料。试验结果显示，在一级压力90 MPa、二级压力60 MPa，均质次数为4次时，天冬饮料的稳定系数最大，均质效果最佳。均质前后饮料颗粒径由1 560.2 nm减小到509.3 nm，体系内的颗粒进一步细化，粒度分布也由0.348减小到0.109，粒度分布较均匀。本研究建立的高压均质参数适宜天冬饮料的加工，能使天冬饮料达到较好的稳定效果，为天冬饮料的开发利用奠定了一定科学基础，但要使天冬饮料进入流通，还应建立其质量标准。