新疆大沙枣果汁饮料的研制

武慧慧，原 林，刘丽燕，刘 军

（新疆大学生命科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐830017）

新疆大沙枣又称大果沙枣（Elaeagnus angustifolia L.），主要分布在塔里木河上游、叶尔羌河及喀什噶尔河流域，具有抗旱、耐贫瘠、耐盐碱等特点，是南疆防沙治沙和生态建设的首选树种[1-3]。在新疆维吾尔民族医学中，沙枣树皮可用于治疗皮肤病，沙枣花可用于制作养蜂和香水，沙枣树胶可用于养护头发。沙枣果实不仅可以直接食用，也可以作为生产果酒、果醋等饮品的原材料[4]。大沙枣的果皮、果肉及种子中均含有黄酮类、多糖类、脂肪、有机酸等活性成分[5]。对新疆大沙枣果实的营养成分进行测定得到其VC含量为7.01～13.9 mg/100 g，总糖含量为41.5%～64.5%，总酸含量为9.53～18.40 g/kg，且含有丰富的矿物质元素，人体所必需的8种氨基酸，以及多糖类、生物碱类、不饱和脂肪酸、酚类、酚酸、萜类等活性物质[6-7]。因其富含多种保健成分，常被用于消化不良、脾胃虚弱等疾病的治疗[8-10]。大沙枣中的多糖类化合物作为中药的主要有效成分，广泛于应用在医疗、保健等方面，被作为广谱免疫促进剂应用于临床治疗中[11]。

随着生活水平的提高，我国果汁饮料的产量也稳定提高，且品种、口味繁多。目前市场已有橙汁、苹果汁、酸枣汁、草莓汁、葡萄汁等各类果汁饮料，营养均衡、无添加、美味健康的果汁饮料更受消费者的青睐[12]。从现有的大沙枣加工及利用现状来看，大沙枣加工的企业多为南疆的小工厂、小作坊，产品多为加了沙枣粉的沙枣馕、沙枣馒头、沙枣糕点等初级加工产品，这类产品技术含量少，产业化加工水平极低，没有应对现代市场发展和大沙枣产业化的根本能力[13-14]，且大沙枣的利用率极低[15]，仅有少部分的沙枣果被食用、药用或初步加工[16]。因此，利用大沙枣开发出一种澄清型果汁饮料，可提高大沙枣的利用率，解决沙枣产业化发展中随着产量的不断增加深加工利用技术缺乏的难题，提高沙枣的经济价值，为大沙枣深加工的研发及产业化生产提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

大沙枣，产自新疆克州和喀什地区。

木瓜蛋白酶，购于上海源叶生物技术公司；白砂糖，广州福正东海食品有限公司；抗坏血酸钠（VC），谷知味生物科技公司。

1.1.2 仪器与设备

JSB30-1电子计重称，上海蒲春计量仪器有限公司；MJ-25PM01B榨汁搅拌机，广东美的精品电器制造有限公司；HH-S2恒温水浴锅，金坛市医疗仪器厂；TDL-6A低速离心机，上海菲恰尔分析仪器有限公司；L5S紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

大沙枣→挑选、清洗→去核、打浆→粗滤→酶解→精滤→调配→灭菌

1.2.2 操作要点

将大沙枣中的霉烂、虫蛀果以及杂质剔除，清洗干净后沥干水分备用。将大沙枣与纯净水按照1∶5（g/mL）的比例浸泡20 min后去核，然后直接用榨汁搅拌机打浆，可避免破碎过程中营养组分受到破坏，尤其减小对维生素的影响[17]。然后将得到的果汁过120目纱布进行粗滤，除去果渣。以原浆液质量为100%，加入适量木瓜蛋白酶来分解果汁中的蛋白质，避免灭菌时蛋白质变性出现沉淀，以达到澄清的目的[18]。酶解后在4 000 r/min条件下离心10 min，过滤去除沉淀，得到澄清液。以澄清液质量为100%，加入适量的白砂糖和VC进行糖酸调配。分装后放入提前预热的水浴锅中进行灭菌（80℃，10 min），然后自然冷却至室温。

1.2.3 新疆大沙枣果汁酶解工艺试验

1.2.3.1 新疆大沙枣果汁酶解工艺单因素试验设计

酶法澄清的效果受酶活性、酶用量、酶解时间、酶解温度、原果汁的种类等因素影响[19]。本研究选用木瓜蛋白酶进行酶解，以果汁透光率为评价指标，选取酶添加量、酶解温度、酶解时间作为考察因素进行单因素试验。

（1）酶解温度的筛选

根据新疆大沙枣果汁的工艺流程，固定酶解时间120 min，酶添加量0.15%，分别在不同酶解温度（35、40、45、50、55、60、65℃）下制备新疆大沙枣果汁，通过透光率筛选适宜的酶解温度。

（2）酶解时间的筛选

根据新疆大沙枣果汁的工艺流程，固定酶解温度50℃，酶添加量0.15%，分别在不同酶解时间（30、60、90、120、150、180、210 min）下制备新疆大沙枣果汁，通过透光率筛选适宜的酶解时间。

（3）酶添加量的筛选

根据新疆大沙枣果汁的工艺流程，固定酶解温度50℃，酶解时间120 min，分别在不同酶添加量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）下制备新疆大沙枣果汁，通过透光率筛选适宜的酶添加量。

1.2.3.2 新疆大沙枣果汁酶解工艺正交试验设计

在单因素试验的基础上，选取酶解温度、酶解时间、酶添加量作为主要影响因素，以透光率为评价指标，采用正交试验设计优化新疆大沙枣果汁酶解工艺参数。试验因素水平见表1。

表1 新疆大沙枣果汁酶解工艺正交试验因素水平表Table 1 Factor level table of orthogonal experiments for enzymolysis of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.4 新疆大沙枣果汁调配、灭菌工艺试验设计

1.2.4.1 新疆大沙枣果汁调配、灭菌工艺单因素试验设计

（1）白砂糖添加量的筛选

将酶解、精滤后得到的澄清大沙枣果汁进行调配、灭菌。按照VC添加量0.20%，灭菌温度85℃，灭菌时间15 min，白砂糖添加量分别为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%，制备新疆大沙枣果汁，通过感官评分及总色度筛选适宜的白砂糖添加量。

（2）VC添加量的筛选

将酶解、精滤后得到的澄清大沙枣果汁进行调配、灭菌。按照白砂糖添加量3.0%，灭菌温度85℃，灭菌时间15 min，VC添加量分别为0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，制备新疆大沙枣果汁，通过感官评分及总色度筛选适宜的VC添加量。

（3）灭菌温度的筛选

将酶解、精滤后得到的澄清大沙枣果汁进行调配、灭菌。按照白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，灭菌时间15 min，灭菌温度分别为75、80、85、90、95℃，制备新疆大沙枣果汁，通过感官评分及总色度筛选适宜的灭菌温度。

（4）灭菌时间的筛选

将酶解、精滤后得到的澄清大沙枣果汁进行调配、灭菌。按照白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，灭菌温度85℃，灭菌时间分别为5、10、15、20、25 min，制备新疆大沙枣果汁，通过感官评分及总色度筛选适宜的灭菌时间。

1.2.4.2 新疆大沙枣果汁调配、灭菌工艺正交试验设计

根据单因素试验的结果，选取白砂糖添加量、VC添加量、灭菌温度和灭菌时间为主要影响因素，以果汁感官评分及总色度为评价指标，采用正交试验设计优化新疆大沙枣果汁调配、灭菌工艺参数。试验因素水平见表2。

表2 新疆大沙枣果汁调配、灭菌正交试验因素水平表Table 2 Factor level table of orthogonal experiments for blending and sterilization of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.5 测定项目与方法

透光率：以蒸馏水为空白，用紫外分光光度计在625 nm下测定[20]；总色度：用紫外分光光度计在520 nm和420 nm波长下分别测定吸光度值，两者之和即为总色度[21]；微生物学指标：根据GB/T 4789.21—2003《食品卫生微生物学检验 冷冻饮品、饮料检验》[22]中的方法进行检验；感官评定：邀请10名经过专门感官培训指导的食品相关专业人员，根据表3的感官评分标准，分别从色泽、滋味与气味、组织状态、有无杂质4个方面对新疆大沙枣果汁进行感官评价[23-24]。

表3 新疆大沙枣果汁感官评分标准Table 3 Sensory scoring standard of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

1.2.6 数据处理

所有试验至少重复3次，结果取平均值。采用SPSS 20.0和GraphPad Prism 8.0.2软件进行数据分析与图表绘制。

2 结果与分析

2.1 新疆大沙枣果汁酶解工艺试验结果

2.1.1 新疆大沙枣果汁酶解工艺单因素试验结果

由图1可以看出：酶解温度为35～50℃时，果汁的透光率呈升高趋势；当酶解温度为55℃时，木瓜蛋白酶受温度影响活性降低，果汁的透光率随之减小。随着酶解温度的继续升高，果汁中原有的蛋白质易变性析出，果汁透光率也因此升高。由于温度越高，生产成本越大，因此选取酶解温度45、50、55℃进行后续正交试验。

图1 酶解温度对果汁透光率的影响Fig.1 Effect of enzymolysis temperature on juice transmittance

由图2可以看出：果汁的透光率在酶解150 min时显著提高（P＜0.05）；酶解超过150 min后，变化不明显，透光率呈现较稳定的状态，此时大分子蛋白质已被木瓜蛋白酶完全分解。因此，选择酶解时间120、150、180 min进行后续正交试验。

图2 酶解时间对果汁透光率的影响Fig.2 Effect of enzymolysis time on juice transmittance

由图3可以看出：在添加木瓜蛋白酶后，果汁透光率显著提高（P＜0.05）。酶添加量为0.10%时，果汁的透光率达到最大值。由于酶本身为蛋白质，随着添加量的增加，果汁的透光率也随之下降。因此，选择酶添加量0.05%、0.10%、0.15%进行后续正交试验。

图3 酶添加量对果汁透光率的影响Fig.3 Effect of enzyme addition on juice transmittance

2.1.2 新疆大沙枣果汁酶解工艺正交试验结果

通过分析酶解正交试验结果（表4）可以看出：因素C（酶添加量）的极差最大，其对透光率的影响最大，其次是因素B（酶解时间），影响最小的是因素A（酶解温度），因此决定试验结果的各因素排序为C＞B＞A，最优组合为A2B2C2，即酶解温度50℃，酶解时间150 min，酶添加量0.10%。按照最优组合进行3次验证试验，样品的平均透光率为92.8%。

表4 新疆大沙枣果汁酶解正交试验结果Table 4 Results of orthogonal experiments for enzymolysis of Xinjiang Elaeagnus angustifolia L.juice

2.2 新疆大沙枣果汁调配、灭菌试验结果

2.2.1 新疆大沙枣果汁调配、灭菌单因素试验结果

由图4和图5可知：白砂糖和VC的添加量对产品的感官评分有明显影响。当白砂糖添加量为3.0%，VC添加量为0.20%时，大沙枣果汁酸甜适口，感官评分最高。当白砂糖添加量为4.0%，VC添加量为0.30%时，果汁的总色度均显著降低（P＜0.05），且感官评分也明显降低。因此，选择白砂糖添加量2.0%、3.0%、4.0%，VC添加量0.15%、0.20%、0.25%进行后续正交试验。

图4 白砂糖添加量对大沙枣果汁感官评分和总色度的影响Fig.4 Effect of white sugar content on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

图5 VC添加量对大沙枣果汁感官评分和总色度的影响Fig.5 Effect of VC addition on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

由图6可知：灭菌温度为85℃时，果汁感官评分达到最大值。当灭菌温度大于85℃时，果汁的感官评分无显著变化，且随着灭菌温度的升高，果汁的总色度也增加。因此，选择灭菌温度为75、80、85℃进行后续正交试验。

图6 灭菌温度对大沙枣果汁感官评分和总色度的影响Fig.6 Effect of sterilization temperature on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

由图7可知：灭菌时间对果汁的感官评分无显著影响。当灭菌时间为15 min时，果汁的感官评分最高。果汁总色度则随着灭菌时间的延长而升高，在灭菌15 min后无显著变化。因此，选择灭菌时间5、10、15 min进行后续正交试验。

图7 灭菌时间对大沙枣果汁感官评分和总色度的影响Fig.7 Effect of sterilization time on sensory score and total chromaticity of Elaeagnus angustifolia L.juice

2.2.2 新疆大沙枣果汁调配、灭菌正交试验结果

以感官评分为评价指标时，其分值越高越好。由表5可知：因素E的极差最大，说明VC添加量对大沙枣果汁饮料感官品质的影响最大，其次依次为白砂糖添加量、灭菌温度、灭菌时间，即各因素对感官评分影响的排序为E＞D＞F＞G，最优组合为D2E2F2G2。以总色度为评价指标时，总色度越小越好，因素D的极差最大，说明白砂糖添加量对大沙枣果汁饮料品质的影响最大，其次为灭菌时间、VC添加量、灭菌温度，即各因素对试验结果影响的排序为D＞G＞E＞F，最优组合为D3E2F2G1。此时优先考虑感官评分，因此新疆大沙枣果汁的最优工艺组合为D2E2F2G2，即白砂糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，灭菌温度80℃，灭菌时间10 min。按照最优工艺进行3次验证试验，样品的平均感官评分为89.1分，总色度平均值为1.610 2。

表5 新疆大沙枣果汁调配、灭菌正交试验结果表Table 5 Results of orthogonal test for blending and sterilization of Elaeagnus angustifolia L.juice

2.3 新疆大沙枣果汁微生物检验结果

GB7101—2015《食品安全国家标准 饮料》[25]中规定细菌总数≤100 CFU/mL，大肠菌群≤1 CFU/mL，致病菌不得检出。经检测，新疆大沙枣果汁饮料中菌落总数为48 CFU/mL，大肠杆菌和沙门氏菌未检出，产品符合国标。

3 结论

通过单因素试验和正交试验，确定了大沙枣果汁酶解的最优工艺条件为：酶解温度50℃，酶解时间150 min，酶添加量0.10%。调配、灭菌最优条件为：糖添加量3.0%，VC添加量0.20%，灭菌温度80℃，灭菌时间10 min。此工艺条件下制备的新疆大沙枣果汁饮料色泽透亮鲜明，酸甜适口，微生物指标符合国标要求，安全健康，简单易行，有利于产业化。