正交試驗優化慈姑甘蔗汁澄清工藝

吳 珊，蔡 雄，趙 歡，鐘 艷，戢得蓉

（四川旅游學院食品學院，四川成都 610100）

慈姑（Sagittaria latifoliais） 為澤瀉科一種多年生草本植物，慈姑的地下球莖可食用，為藥食同源食材。因其豐富的營養受到關注，鮮慈姑中含有豐富的碳水化合物、蛋白質、鈣、鐵、鋅、硒等[1]。慈姑現主要以鮮食為主，目前已有人對慈姑飲料的加工方式進行研究[2]，但因慈姑本身味淡，口感不夠豐富，將鮮慈姑與馬蹄、蜂蜜、百合和蓮子結合加工成復合飲料[3]。甘蔗（Saccharum officinarum） 為多年生高大實心草本，主要食用其莖干中的汁液，是制造蔗糖的原料。甘蔗含有對人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質、有機酸等物質，并含有大量人體必需的微量元素[4]。

為解決慈姑甜味較淡的問題，利用甘蔗甜味醇厚的特點，將兩者結合直接榨汁生產飲料，能得到口感好、營養豐富的產品。但因兩者含有引起渾濁的成分，易產生沉淀現象，因此澄清工藝必不可少[5]。

試驗利用不同的澄清劑對慈姑甘蔗汁進行澄清處理，以透光率為指標，通過正交試驗確定最佳澄清工藝，以期為慈姑甘蔗復合飲料的生產提供較優的澄清工藝參數[6-7]。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新鮮慈姑，產自云南玉溪；新鮮甘蔗，產自廣西桂林；黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、殼聚糖、明膠、瓜爾豆膠，均為食品級。

JYZ-E98 型榨汁機，九陽股份有限公司產品；H2050R 型離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司產品；UV8100 型紫外可見分光光度計，北京萊伯泰科儀器有限公司產品；FA1104N 型電子天平，常州市衡正電子儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

選擇新鮮度、成熟度一致，無病蟲害、無機械損傷、無腐爛的慈姑，用清水充分洗凈后去皮，再切成厚度2 mm 的薄片。將切片放入調配好的護色液中，護色30 min 后榨汁，經300 目尼龍濾袋2 次過濾，再將濾液離心，取上層清液備用。將砍收的甘蔗削除根，用清水洗去甘蔗莖上的全部泥沙、雜質后，在結節處切斷，進行水浴預煮（45 ℃/40 min），冷卻至室溫后經手工去皮、榨汁、過濾及離心處理后得到甘蔗清汁。

將慈姑清汁、甘蔗清汁、蒸餾水三者按照1∶3∶8 比例混合。將混合后的慈姑甘蔗汁按照試驗設計進行澄清處理，然后裝瓶，于121 ℃下滅菌5 min，冷卻后避光保存。

1.2.2 澄清劑的選擇

選取黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、殼聚糖、明膠、瓜爾豆膠作為澄清劑；分別選取質量分數為10%的6 種澄清劑進行初步試驗，向調配好的復合飲料中分別添加澄清劑，混勻后于4 ℃下靜置2 d，以蒸餾水為參比液，于波長540 nm 處測定透光率。選取效果較好的4 種澄清劑進行下一步試驗。

1.2.3 正交試驗

在預試驗的基礎上采用正交試驗，以瓜爾豆膠（A）、明膠（B）、羧甲基纖維素鈉（C）、殼聚糖（D）為4 個因素，根據預試驗結果分別選取3 個水平進行L（93）4正交試驗，以確定復合澄清劑最佳組合。

正交試驗因素及水平設計見表1。

表1 正交試驗因素及水平設計/%

1.3 數據處理

試驗數據由Design Expert 8.0.6，Excel 2010，origin 9.2 及 Spass 22.0 處理完成。

2 結果與分析

2.1 不同澄清劑效果比較

不同澄清劑對飲料澄清度的影響見圖1。

圖1 不同澄清劑對飲料澄清度的影響

由圖1 可知，6 種澄清劑對慈姑甘蔗復合飲料都有一定的澄清效果，其中殼聚糖的透光率最大，即澄清效果最好，黃原膠透光率最小，即澄清效果最差。相同條件下的不同澄清劑對慈姑甘蔗復合飲料透光率的影響程度由高到低依次為羧甲基纖維素鈉添加量>瓜爾豆膠添加量>殼聚糖添加量> 明膠添加量>海藻酸鈉添加量>黃原膠添加量>空白。因此，選擇透光率較高的羧甲基纖維素鈉、瓜爾豆膠、明膠、殼聚糖4 種澄清劑進行正交試驗，以得到澄清效果更佳的復合澄清劑。

2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗優化慈姑甘蔗復合飲料復配澄清的工藝。

正交試驗因素水平及結果分析見表2。

表2 正交試驗因素水平及結果分析

由表2 可知，4 個因素對慈姑甘蔗復合飲料澄清影響的程度由大到小依次為D>C>A>B，即殼聚糖添加量影響最大，其次為羧甲基纖維素鈉添加量，再次為瓜爾豆膠添加量，影響最小的是明膠添加量。通過極差分析能夠得出最佳工藝組合為A2B3C3D2。因此，確定慈姑甘蔗復合飲料的最佳澄清工藝為A2B3C3D2，即瓜爾豆膠添加量0.04%，明膠添加量0.20%，羧甲基纖維素鈉添加量0.25%，殼聚糖添加量0.03%，在此條件的透光率可達88.314%，澄清效果較好。

3 結論

以慈姑甘蔗復合飲料為研究對象，在預試驗和正交試驗的基礎上，以透光率為指標，對慈姑甘蔗汁澄清工藝進行優化。通過優化的最佳復配澄清工藝為瓜爾豆膠添加量0.04%，明膠添加量0.20%，羧甲基纖維素鈉添加量0.25%，殼聚糖添加量0.03%，此條件的透光率可達88.314%，澄清效果較好，為慈姑和甘蔗相關飲料的澄清工藝提供了一定的研究基礎。