紅樹莓山藥復合保健飲料的研究

崔 靜，王菲菲，石 能，東 梅，姚江奇，張左勇，張文成，孫漢巨

（合肥工業大學食品科學與工程學院，農產品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥 230009）

紅樹莓（Red raspberry） 又名木莓、托盤、馬林果及覆盆子等，是薔薇科懸鉤子屬落葉灌木，果實為漿果，主要產于我國東北。紅樹莓具有較高的營養價值，含有豐富的礦物元素和維生素，如VC，VP，VB2，鈣、鋅、鐵、鎂等，尤其是VC含量是蘋果的5倍[1-2]。值得一提的是，其所含的樹莓酮、鞣花酸、超氧化物歧化酶（SOD）、黃酮及多酚等功能成分，有助于心血管健康，具有抗氧化、抗衰老、抗炎癥、抗腫瘤及抗輻射等功能[3-6]。因此，紅樹莓是一種能防病、治病的藥用食品。紅樹莓果實柔嫩多汁，含酸量高，且有一種特殊的水果香味，因此主要用來加工制成果汁、果凍及果醬等食品。

由于其果實中含有一定量的果膠物質（0.35%～1.14%），影響出汁率，且易使汁液渾濁，降低果汁的品質。因此，在其加工過程中采用果膠酶酶解，提高出汁率，增加果汁的澄清度[7]。果膠酶是應用于果汁生產的重要酶制劑，可以水解果汁中不同程度酯化及甲酯化的聚半乳糖，使果汁變得清澈透亮，同時改善果汁的過濾效率，進而提高其生產效率和出汁率。此外，果膠酶的處理可以明顯降低果汁非酶褐變的褐變程度，對果汁營養成分的保持十分有利[8]。

山藥又稱薯藥、淮山、薯蕷及白藥子等，為薯蕷科多年生纏繞性藤本薯蕷的干燥根莖，廣泛分布于我國東北、華北、華中及西南等地區。山藥作為藥食同源植物，具有較高的醫用價值和食用價值，不僅含有大量的淀粉、蛋白質、脂肪酸及礦物質元素，還富含多糖、皂苷、類黃酮、尿囊素、糖蛋白、多巴胺及膽堿等功效成分，具有抗氧化、抗衰老、抗突變、抑腫瘤、降血糖、降血脂、免疫調節和改善消化功能等功效。對脾虛久瀉、肺虛咳喘、糖尿病、心腦血管疾病等具有獨特的療效[9-11]。據《本草綱目》記載：“山藥味甘性平，益腎氣，健脾胃，止瀉痢，化痰涎，潤皮毛”。

與其他糖醇比較，木糖醇有較高的能量和甜度，具有防齲齒、改善糖尿病患者病情、清除血酮癥及改善肝功能等功效。由于其能被人體代謝，作為能源供給人體吸收，所以是一種理想的營養性甜味劑。木糖醇具有和蔗糖相似的甜度，但其代謝不同于一般糖類，不需要胰島素促進，能直接通過細胞膜進入組織內部，成為組織的營養，而且還能微量地促進胰島素的分泌，所以木糖醇成為糖尿病患者理想的食糖替代品。此外，木糖醇還可以控制熱量值，穩定和保護營養成分不受破壞，改善飲料的后味、質體和清涼感受[12]。

黃原膠又稱黃膠或漢生膠，是一種自然多糖和重要的生物高聚物，1969年正式被美國FDA批為食品添加劑。黃原膠水溶性好，可以溶于冷水和熱水中，具有高黏度，高耐酸、堿及鹽特性，高耐熱穩定性、懸浮性和觸變性等，在食品工業中常被用作穩定劑、懸浮劑、乳化劑、增稠劑和品質改良劑等。其用于飲料可有效延長果肉飲料中果肉的懸浮時間，提高果汁飲料的穩定性及口味[13]。

紅樹莓和山藥都是具有較大發展潛力的藥食兼用植物，具有很好的市場開發前景。試驗以紅樹莓為主料，山藥及木糖醇為輔料，黃原膠為穩定劑，開發一款適合中老年人、糖尿病患者和高血糖患者的具有抗衰老、抗炎癥及保護心血管等保健功能的復合飲料。

1 材料與設備

紅樹莓、干山藥，市售，果膠酶（活力單位為35 U/g），南寧市龐博生物工程有限公司提供；木糖醇、黃原膠，均為食品級；去離子水。

CP114型電子天平，奧豪斯儀器有限公司產品；JYL-C020型九陽料理機，山東省濟南市九陽股份有限公司產品；HH-2型數顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產品；pHS-3G型pH計，上海雷磁儀器廠產品；TG-16型臺式大容量高速離心機，常州萬合儀器制造有限公司產品；中藥粉碎機，浙江省永康市溪岸五金藥具廠產品；試驗室常用的移液管、燒杯等玻璃器皿。

1.4.1 紅樹莓汁的制取

取在-20 ℃凍藏保存的紅樹莓原料，于30 ℃條件下解凍，除去雜質、果蒂后清洗。將處理后的紅樹莓原料用破碎機破碎至顆粒小于1 mm。將已破碎的紅樹莓與去離子水按照1∶2（m∶V） 的比例混合均勻。在最優的酶解溫度、酶解pH值、酶解時間和果膠酶添加量條件下酶解。然后，將酶解液煮沸30 min滅酶，冷卻至室溫，以轉速3 500 r/min離心10 min。將上清液用600目尼龍布過濾，獲得澄清的紅樹莓汁。

1.4.2 山藥浸提液的制取

將山藥用中藥粉碎機研磨1 min，制成粉末狀。然后，將其與水按1∶2（m∶V） 的比例混合，在95 ℃條件下浸提2 h，每間隔15 min攪拌1次。浸提結束后，將浸提液在室溫下冷卻，用600目的尼龍布過濾，獲得山藥浸提液。

1.4.3 調配

將紅樹莓汁、山藥浸提液、木糖醇及黃原膠按比例混合均勻，依次通過單因素試驗和正交試驗得到飲料的最佳配方。

1.4.4 脫氣

將調配后的飲料采用循環水泵進行脫氣，在0.09 MPa真空度下脫氣5 min[14]。

1.4.5 灌裝

將脫氣后的飲料灌裝至玻璃瓶中，然后封蓋。

1.4.6 殺菌、冷卻

將灌裝的飲料瓶放入95～100 ℃的熱水中，殺菌30 min后取出，在自然條件下冷卻至室溫[15]。

1.5.1 紅樹莓最佳酶解條件的研究

（1） 酶解pH值的研究。取3組各7支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹莓汁，果膠酶添加量為0.30%，調節其酶解pH值分別為2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，在35 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評價指標，考查酶解pH值對紅樹莓出汁率的影響。

（2） 果膠酶添加量的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹莓汁，果膠酶添加量分別為0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，調節其酶解pH值為3.5，在35 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評價指標，考查果膠酶添加量對紅樹莓出汁率的影響。

（3） 酶解溫度的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹莓汁，果膠酶添加量為0.35%，調節其酶解pH值為3.5，分別在25，30，35，40，45 ℃條件下酶解90 min。以出汁率為評價指標，考查酶解溫度對紅樹莓出汁率的影響。

（4） 酶解時間的研究。取3組各5支錐形瓶，分別加入100 mL紅樹莓汁，果膠酶添加量為0.35%，調節其酶解pH值為3.5，在35 ℃條件下分別酶解30，60，90，120，150 min。以出汁率為評價指標，考查酶解時間對紅樹莓出汁率的影響。

1.5.2 紅樹莓酶解的正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選取酶解溫度、酶解pH值、酶解時間和果膠酶添加量4個因素，各取3個水平，對紅樹莓酶解條件進行四因素三水平正交試驗，確定其最優酶解條件。

紅樹莓酶解正交試驗因素與水平設計[16]見表1。

表1 紅樹莓酶解正交試驗因素與水平設計

1.5.3 原輔料添加量的單因素試驗

（1）紅樹莓汁添加量對飲料感官品質的影響。山藥浸提液、木糖醇及黃原膠的添加量分別固定為18%，8%，0.06%；紅樹莓汁的添加量分別為15%，20%，25%，30%，35%，通過感官評價，考查紅樹莓汁添加量對飲料感官品質的影響。

（2） 山藥添加量對飲料感官品質的影響。紅樹莓汁、木糖醇及黃原膠的添加量分別固定為25%，8%，0.06%；山藥浸提液的添加量分別為12%，15%，18%，21%，24%，通過感官評價，考查山藥浸提液添加量對飲料感官品質的影響。

（3） 木糖醇添加量對飲料感官品質的影響。將紅樹莓汁、山藥浸提液及黃原膠的添加量分別固定為25%，18%，0.06%；木糖醇的添加量分別為4%，6%，8%，10%，12%，通過感官評價，考查木糖醇添加量對飲料感官品質的影響。

（4） 黃原膠添加量對飲料感官品質的影響。將紅樹莓汁、山藥浸提液、木糖醇的添加量分別固定在25%，18%，8%，黃原膠的添加量分別為0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.10%，通過感官評價，考查黃原膠添加量對飲料感官品質的影響。

1.5.4 飲料配方的正交試驗

在單因素試驗基礎上，以紅樹莓汁、山藥浸提液、木糖醇和黃原膠的添加量為4個因素，各取3個水平，對飲料進行四因素三水平正交試驗，確定其最優配方。

飲料配方正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 飲料配方正交試驗因素與水平設計/ %

1.5.5 感官評分

評分小組由10人組成，采用100分制評分法，分別從色澤、氣味、組織形態和口感4個方面對飲料進行評分，分數分別為X1，X2，X3和X4，X=X1+X2+X3+X4，取平均值作為最終分數。

感官評價評分標準[17-19]見表3。

表3 感官品質評價標準

2 結果與分析

2.1.1 酶解pH值對紅樹莓出汁率的影響

酶解pH值對紅樹莓出汁率的影響見圖1。

圖1 酶解pH值對紅樹莓出汁率的影響

由圖1可知，隨著酶解pH值的升高，紅樹莓出汁率逐漸升高，在酶解pH值3.0時出汁率最大為57.6%；隨著酶解pH值的進一步升高，出汁率降低。這是因為酶解pH值太低時，抑制了果膠酶的活性，紅樹莓出汁率較低；酶解pH值為2.0～3.0時，酶活力增強，使紅樹莓中的果膠物質得到有效降解，果漿中的聚半乳糖醛酸被水解為小分子的半乳糖醛酸，從而能夠降低果漿黏度、提高出汁率；之后，隨著酶解pH值的進一步增加，遠離果膠酶的最適酶解pH值，該酶的活力降低，出汁率降低。因此，紅樹莓酶解的最佳酶解pH值為3.0。

2.1.2 果膠酶添加量對紅樹莓出汁率的影響

果膠酶添加量對紅樹莓出汁率的影響見圖2。

圖2 果膠酶添加量對紅樹莓出汁率的影響

由圖2可知，隨著果膠酶添加量的增加，出汁率逐漸升高；但當果膠酶添加量達到0.35%以后，紅樹莓的出汁率雖有所增加，但增加的幅度不大。所以，再增加果膠酶添加量會造成資源浪費。綜合考慮，紅樹莓酶解的最佳果膠酶添加量為0.35%。

2.1.3 酶解溫度對紅樹莓出汁率的影響

酶解溫度對紅樹莓出汁率的影響見圖3。

圖3 酶解溫度對紅樹莓出汁率的影響

由圖3可知，隨著酶解溫度的升高，出汁率呈升高趨勢，在30 ℃條件下出汁率最大為63.2%；之后，隨著酶解溫度的進一步升高，出汁率反而減小。從25 ℃開始，隨著酶解溫度的增加，越來越接近該酶的最適溫度，較多的果膠物質被水解，溶液的出汁率逐漸升高；在30 ℃時，該酶的活性最高，果膠物質被充分水解，溶液的出汁率最大；之后，隨著酶解溫度的進一步升高，遠離該酶的最適溫度，酶的活性降低，果膠物質沒有被充分水解，溶液的出汁率下降。因此，紅樹莓酶解的最佳酶解溫度為30 ℃。

2.1.4 酶解時間對紅樹莓出汁率的影響

酶解時間對紅樹莓出汁率的影響見圖4。

圖4 酶解時間對紅樹莓出汁率的影響

由圖4可知，隨著酶解時間的增加，出汁率逐漸升高；但當酶解時間達到120 min以后，紅樹莓出汁率提高緩慢。因此，從獲得較好的出汁率和提高生產效率綜合考慮，紅樹莓的最佳酶解時間為120 min。

通過單因素試驗，確定了紅樹莓酶解的最適條件為果膠酶添加量0.35%，酶解pH值3.0，酶解溫度30 ℃，酶解時間120 min。在此基礎上，采用四因素三水平正交試驗，進一步確定紅樹莓酶解的最佳條件。

紅樹莓酶解正交試驗結果見表4。

表4 紅樹莓酶解正交試驗結果

由表4可知，影響樹莓出汁率的主次因素排列次序為果膠酶添加量＞酶解時間＞酶解溫度＞酶解pH值。2號試驗的出汁率最大為78.10%，其因素水平組合為A1B2C2D2。從極差分析的結果來看，最佳組合為A1B1C2D2。所以，對A1B1C2D2和A1B1C2D2進行驗證試驗，試驗指標不變，最終的出汁率分別為76.8%和78.3%，確定A1B1C2D2為最佳酶解條件，即果膠酶添加量0.35%，酶解溫度30 ℃，酶解pH值3.0，酶解時間120 min。

紅樹莓汁對飲料感官品質的影響見圖5。

當紅樹莓汁添加量低于30%時，飲料的感官品質隨著紅樹莓汁的添加呈上升趨勢；當添加量為30%時，感官評價達到最高為79.6分；之后，感官評價隨著紅樹莓汁添加量的增大呈下降趨勢。從試驗中可知，紅樹莓中含有較多酸性物質，口感較酸，且其具有一種特殊的植物香氣。紅樹莓添加量主要影響飲料的口感和香氣，紅樹莓汁添加量為30%。

圖5 紅樹莓汁對飲料感官品質的影響

山藥浸提液對飲料感官品質的影響見圖6。

圖6 山藥浸提液對飲料感官品質的影響

由圖6可知，當山藥浸提液添加量低于15%時，飲料的感官評價隨著浸提液的添加呈升高趨勢；添加量為15%時，感官評價達到最高為78.3分；當添加量高于15%時，感官評價隨著浸提液的添加呈下降趨勢。由于山藥含有大量淀粉、蛋白質及膳食纖維，其浸提液易產生沉淀分層的現象，且口感較粗糙，具有特殊的澀味。故山藥浸提液主要影響飲料的口感及組織形態，山藥浸提液的最佳添加量為15%。

木糖醇對飲料感官品質的影響見圖7。

圖7 木糖醇對飲料感官品質的影響

由圖7可知，隨著木糖醇添加量逐漸增加，飲料的感官評價呈上升趨勢；當添加量為10%時，感官評價達到最高為79.10分；之后，隨著添加量的進一步增加，感官評價呈下降趨勢。木糖醇甜味純正清爽，并且有利于人體腸道益生菌的生長。開始，隨著添加量的逐漸增加，飲料的甜度不斷增加，口感越來越好；添加量達到10%時，為該飲料的最佳糖酸比。所以，木糖醇的最佳添加量為10%。

黃原膠能夠顯著增加體系黏度，使飲料中不溶性成分形成良好的懸浮液，保持液體均勻不分層。為了避免飲料產生沉淀分層，故使用黃原膠作為穩定劑，提高飲料的穩定性及口感。

黃原膠對飲料感官品質的影響見圖8。

圖8 黃原膠對飲料感官品質的影響

由圖8可知，隨著黃原膠添加量逐漸增加，飲料的感官評價呈上升趨勢；當添加量為0.04%時，感官評價達到最高為78.3分；之后，隨著添加量的進一步增加，感官評價呈下降趨勢。當添加量過小時，黃原膠不能夠起到穩定作用，故當添加量小于0.04%時，飲料穩定性較差。所以，黃原膠的最佳添加量為0.04%。

通過單因素試驗，確定了飲料的最佳配方為紅樹莓汁、山藥浸提液、木糖醇和黃原膠的添加量分別為30%，15%，10%，0.04%。在此基礎上，采用四因素三水平正交試驗，進一步確定復合飲料的最佳配方。

飲料配方的正交試驗結果見表5。

表5 飲料配方的正交試驗結果

由表5可知，山藥浸提液、紅樹莓汁、黃原膠

和木糖醇的添加量對復合飲料感官品質影響的主次因素排列順序為山藥浸提液添加量＞紅樹莓汁添加量＞黃原膠添加量＞木糖醇添加量。直接觀察得到的最優組合為A'1B'1C'1D'1，極差分析法得到的最優組合為A'1B'1C'1D'1。即紅樹莓飲料最佳配方為紅樹莓汁添加量25%，山藥浸提液添加量12%，木糖醇添加量8%，黃原膠添加量0.02%。

3 產品品質指標

色澤：淺紅色，顏色均一，色澤誘人；氣味：風味協調柔和，具有紅樹莓和山藥特有的香氣及風味；口感：酸甜適中，口感細膩、味道佳，風味協調一致；組織形態：整體均勻，無沉淀、雜質，無分層現象。

可溶性固形物含量≥10%，總酸度（以檸檬酸計） 0.6%～1.0%。

該復合保健飲料的細菌總數≤100 CFU/mL，大腸菌群≤30 CFU/100 mL，致病菌不得檢出。

4 結論

通過單因素試驗和正交試驗，確定了紅樹莓的最佳酶解條件，即果膠酶添加量0.35%，酶解溫度30 ℃，酶解pH值3.0，酶解時間120 min。在此基礎上，以紅樹莓汁、山藥浸提液及木糖醇為原料，黃原膠為穩定劑，以色澤、氣味、組織形態、口感為感官品質指標，依次采用單因素試驗及四因素三水平正交試驗，確定了飲料的最佳配方，即紅樹莓汁添加量25%，山藥浸提液添加量12%，木糖醇添加量8%，黃原膠添加量0.02%。該紅樹莓山藥復合保健飲料營養豐富、色澤鮮艷、口感極佳。如今，人們生活水平逐步提高，保健意識越來越強，更多消費者關注飲料的養生及保健功能。隨著紅樹莓、山藥的保健功能及其機理研究的深入，具有保健功能的紅樹莓山藥復合飲料勢必受到越來越多消費者的青睞。