桑葚茉莉花复合饮料的工艺优化

马菲菲, 马彭彭, 刘俊杰, 翟立公, 杜传来

(安徽科技学院 食品工程学院,安徽 凤阳 233100)

桑葚又称桑果或桑枣,是桑树结的一种果实[1]。研究表明,桑葚中含有种类丰富的营养成分以及功能性物质,如维生素、有机酸、黄酮、花色苷等,在抗氧化、保护心脏、提高免疫力以及清除自由基等方面发挥重要的作用[2-5]。2002年被列为“药食同源”的食物,有“民间圣果”的美誉[6]。

茉莉花香气持久、颜色明亮,具有止咳化痰、活血散瘀、清热解毒等功效[7-8]。因茉莉花的气味会直接影响饮料的口感及风味,所以常常作为复合型饮料的原料之一。

众所周知,桑葚采收期短,并且贮运困难,人们常常将桑葚制作成果汁,以便于长期储藏,在其中加入一些茉莉花汁可以使饮料酸甜适口,而且具有茉莉花的清香气味,逐渐变成一种人们所喜欢的理想保健饮料[9-10]。中国的果汁型饮料经过多年的发展已经成为饮品行业中重要的一部分,在饮品中添加一些其他成分改变其原有风味,形成一种全新的复合型饮料[11-14]。本试验将采用桑葚及茉莉花为原料,以感官评价为指标,探讨其最佳加工工艺,为进一步创新与开发复合饮料奠定基础,并提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

榨汁机(汉隆机械有限公司);JM-A电子天平(上海精天电子仪器有限公司);LYT-320手持折光仪(上海束句仪器科技有限公司);PHS-3C精密pH计(江苏迅迪仪器科技有限公司);桑葚、茉莉花、蜂蜜、维生素C、黄原胶、芦荟果粒,均为市售食用级。

1.2 试验方法

1.2.1 桑葚汁的制备工艺 原料挑拣、洗净、护色、榨汁、澄清、过滤、灭菌,获得桑葚汁,封存备用。

1.2.2 茉莉花汁的制备工艺 茉莉花除杂、泡汁、过滤,获得茉莉花汁。

1.2.3 桑葚茉莉花复合饮料的制备工艺 在桑葚原汁和茉莉花汁中加入蜂蜜、维生素C、黄原胶、芦荟果粒,混合,均质,灌装,杀菌,冷却,获得成品。

1.2.4 单因素试验 通过预试验,确定桑葚汁与茉莉花汁添加比例以及蜂蜜、维生素C和黄原胶的用量为主要影响因素,将感官评价作为测试的标准,由此来确定响应面因素和水平。桑葚汁与茉莉花汁添加比例的确定：蜂蜜的固定添加量为6%,维生素C为0.05%,黄原胶为0.12%。将桑葚和茉莉花添加比例设置为2∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶2等5个梯度,并根据感官评价标准对制备的产品进行评分。蜂蜜添加量的确定：将桑葚与茉莉花添加比例固定为3∶2,维生素C为0.05%,黄原胶为0.12%,蜂蜜的添加量设置为5个梯度,分别为2%、4%、6%、8%和10%。成品按感官评价标准评分。维生素C添加量的确定：将桑葚与茉莉花添加比例固定为3∶2,蜂蜜为6%,黄原胶为0.12%。同样,维生素C添加量也设置5个梯度,分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%和0.09%,成品按感官评价标准评分。黄原胶添加量的确定：固定桑葚与茉莉花添加比例为3∶2,蜂蜜添加量为6%,维生素C添加量为0.05%。设置5个梯度作为黄原胶的添加量,分别为0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%,成品按感官评价标准评分。

1.2.5 响应面法优化试验设计 采用Design-Expert 8.0.6软件以及Box-Behnken模型的功能,选取桑葚汁与茉莉花汁添加比例(A)、蜂蜜添加量(B)、维生素C添加量(C)等3个对桑葚茉莉花复合饮料制作工艺具有显著影响的因素,采用三因素三水平的响应面工艺优化试验,各因素和水平如表1所示。

表1 响应面因素和水平Table 1 Factors and levels of response surface test

1.2.6 感官评价指标 选出以10人为单位的小组,各成员对桑葚茉莉花复合饮料进行评价,以平均分为参考。具体感官评价标准见表2。

表2 桑葚茉莉花复合饮料的感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of mulberry and jasmine compound beverage

1.2.7 理化指标的测定 pH采用pH计进行测定;可溶性固形物含量采用手持折光仪测定;总酸(以柠檬酸计)按照《食品中总酸的测定》滴定法测定[15];总花青素按照pH值示差法测定[16];总黄酮按照NaNO2-Al(NO3)3比色法测定[17];总酚采用福林酚法测定[18]。

1.3 数据处理

采用Design-Expert 8.0.6软件进行数据分析,使用Origin 2019软件绘图,所有试验重复3次。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 桑葚汁与茉莉花汁添加比例对复合饮料的影响 如图1所示,当添加比例为2∶1时,感官评价较低,随着茉莉花汁的继续添加,添加比例为3∶2时,感官评价最高,为86.7分,此时,饮料的香气协调一致,酸甜适口。当再继续添加茉莉花时,感官评价持续降低,添加比例为1∶2时最低,为80.3分,这是因为过多的茉莉花汁掩盖了桑葚汁的甜味,造成口感的下降。因此,确定2∶1、3∶2和1∶1为最佳比例范围。

图1 桑葚汁与茉莉花汁添加比例对复合饮料的感官影响Fig.1 Sensory effects of the proportion of mulberry juice added to jasmine juice on the compound beverage

2.1.2 蜂蜜添加量对复合饮料的影响 如图2所示,当蜂蜜添加量为2%时,评分最低,为75.6分。此时,饮料没有甜味,口感也不好。当添加量为6%时,为85.5分,分数最高。此时,饮料的甜度适中,口感极佳。添加量在6%之后,分数开始降低。因此,蜂蜜最佳添加量为6%。

图2 蜂蜜添加量对复合饮料的感官影响Fig.2 Sensory effects of honey addition on compound beverages

2.1.3 维生素C添加量对复合饮料的影响 如图3所示,维生素C的添加剂量不同,感官评价变化很大。当添加量为0.09%时,为78.4分,分数最低。此时,该饮料的酸味突出,掩盖了茉莉花汁的香气,且口感较差。当添加量为0.05%时,得分为84.9分,分数最高。此时,饮料的酸甜适宜,具有浓郁的果香,口感非常好。维生素C添加量在0.03%、0.05%和0.07%时,分数明显高于其他水平,因此,选择0.03%、0.05%和0.07%作为维生素C的最佳添加量范围。

图3 维生素C添加量对复合饮料的感官影响Fig.3 Sensory effects of vitamin C addition on compound beverage

2.1.4 黄原胶添加量对复合饮料的影响 黄原胶的影响如图4所示,黄原胶添加量为0.03%时,分数最低,为79.9分。静置分层且有沉淀明显,口感差。当添加量为0.12%时,分数最高,为83.6分。此时,组织状态均匀且拥有极佳的稳定性。添加量在0.03%～0.12%范围内分数有所提高,在0.12%后有所下降。因此黄原胶的最佳添加量为0.12%。

图4 黄原胶添加量对复合饮料的感官影响Fig.4 Sensory effects of xanthan gum addition on compound beverage

2.2 响应面法优化桑葚茉莉花复合饮料制作工艺

2.2.1 响应面设计及方差分析 根据单因素试验数据,选择桑葚汁与茉莉花汁添加比例(A)、蜂蜜的添加量(B)和维生素C的添加量(C)为自变量,感官评价(Y)为因变量进行响应面试验。响应面试验结果如表3所示,方差分析结果如表4所示。

表3 桑葚茉莉花复合饮料响应面试验设计及结果Table 3 Response surface test design and results of mulberry and Jasmine compound beverage

表4 方差分析表Table 4 The table of variance analysis

从表4可以看出,本试验的回归模型非常显著(F=60.61,P<0.01)。由于失拟项P=0.071 6,大于0.05,因此失拟项不显著,能较好地得到和验证试验结果。相关系数R2为0.987 3,校正决定系数RAdj2为0.971 0,则试验数据与预测数据的一致性为97.10%。所以,拟合度具备很高的精准度,能客观地表现各种因素间的关系。二次回归方程为：Y=87.24-0.74A-1.98B-0.94C-1.28AB-0.58AC+2.43BC-3.64A2-4.74B2-3.76C2。

根据表4的方差分析得出：BC对感官评价的影响极显著(P<0.01),AB对感官评价的影响显著(P<0.05)。影响感官评分的单因素顺序为：蜂蜜添加量>维生素C添加量>桑葚汁与茉莉花汁添加比例。回归模型预测的最优工艺是桑葚汁与茉莉花汁比例为1.48,蜂蜜添加量为5.49%,维生素C添加量为0.05%,预测值为87.640 7分。

2.2.2 各因素的交互作用分析 响应面的等高线越接近椭圆形及曲面越陡峭,因素之间的交互作用越显著。如图5～7所示,A与C的交互作用不显著,A与B、B与C的交互作用均显著。

图5 蜂蜜添加量和桑葚汁与茉莉花汁添加比例的相互作用对复合饮料感官评价的响应面图Fig.5 The interaction of honey addition and mulberry juice with jasmine juice addition ratio on the response surface of the composite beverage sensory score

图6 桑葚汁与茉莉花汁添加比例和维生素C添加量的相互作用对复合饮料感官评价的响应面图Fig.6 The response surface chart of the interaction of mulberry juice with jasmine juice addition ratio and vitamin C addition to the sensory score of compound beverages

图7 蜂蜜添加量和维生素C添加量的相互作用对复合饮料感官评价的响应面图Fig.7 The response surface chart of the interaction between honey and vitamin C additions on the sensory score of the compound beverage

2.2.3 验证试验 根据Design-Expert 8.0.6软件得出桑葚茉莉花复合饮料的最优工艺是：桑葚汁与茉莉花汁添加比例为1.48,蜂蜜的添加量为5.49%,维生素C的添加量为0.05%,感官评分预测值为87.640 7分。在实际过程中,为了便于操作,可以对3个主要因素的最佳水平进行修改,桑葚汁与茉莉花汁的添加比例为1.5,即3∶2,蜂蜜添加量为5.5%,维生素C添加量为0.05%。经验证,桑葚茉莉花复合饮料感官评分实测值为87.92分,与期望值相近,表明模型的可靠性很高。

2.3 桑葚茉莉花复合饮料品质分析的测定结果

从表5～6可以看出,饮料的pH为3.64,可溶性固形物含量为10.30%,总酸(以柠檬酸计)含量为2.88 g/kg,总花青素含量为35.26 mg/g,总黄酮含量为1.68 mg/g,总酚含量为4.37 mg/g。本工艺生产的复合饮料色泽佳,桑葚和茉莉花的香气和谐,浓郁醇厚,无其他异味;口感上,味道和谐,酸甜适中;组织均匀,无沉淀和杂质。

表5 桑葚茉莉花复合饮料品质指标Table 5 Mulberry jasmine compound beverage quality index

表6 桑葚茉莉花复合饮料感官评价指标Table 6 Mulberry jasmine composite beverage sensory indicator

3 结论

以桑葚、茉莉花为主要原料,制备复合饮料,根据单因素试验及响应面试验优化得到的最佳工艺为：桑葚汁与茉莉花汁添加比例为3∶2,蜂蜜添加量为5.5%,维生素C添加量为0.05%,黄原胶添加量为0.12%,此时饮料的感官评价可达87.92分。此产品颜色呈紫红色,桑葚与茉莉花的独特气味相交合,口感清爽,无分层现象。在该工艺条件下的产品测得pH为3.64,可溶性固形物含量为10.30%,总酸(以柠檬酸计)的含量为2.88 g/kg,总花青素的含量为35.26 mg/g,总黄酮的含量为1.68 mg/g,总酚的含量为4.37 mg/g。