正交試驗(yàn)法優(yōu)化火龍果黑木耳復(fù)合飲料配方的研究

肖 敏，丁 燕，魏彥梅

（臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

火龍果素有“吉祥果”之稱[1]，屬于高水分、高維生素、高膳食纖維、低糖、低熱、低脂類保健型水果[2-6]，它特有的營養(yǎng)成分既可以加速新陳代謝、防止皮膚氧化、延緩衰老、有效減肥[7]，又可以降血壓、降血脂、潤肺清腸[8]，對(duì)重金屬具有排毒解毒的功效[9]。火龍果營養(yǎng)豐富、美味可口，為健康飲品提供了好的原料選擇。黑木耳（又名黑菜、木耳、云耳），是傳統(tǒng)的“藥食同源”食用菌[10]，有“素中之葷”[11]和“中餐中的黑色瑰寶”[12]之美譽(yù)，具有強(qiáng)大的代謝體內(nèi)有毒物質(zhì)的能力，堪稱人體“清道夫”[13]。黑木耳多糖兼具抗腫瘤、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降糖降脂等多重功能[14-20]，所含黑色素天然安全，具有抗輻射、抗氧化活性，可明顯清除自由基[21-23]，因其藥用價(jià)值顯著已成為功能性飲料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。試驗(yàn)以火龍果與黑木耳為主要原料制備一款風(fēng)味獨(dú)特、健康營養(yǎng)、符合現(xiàn)代人群切實(shí)需求的功能性復(fù)合飲料，擬通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化復(fù)合飲料的配方，從而為黑木耳和火龍果的生產(chǎn)加工及其營養(yǎng)功能的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料中火龍果、黑木耳、白砂糖等均為市售食品級(jí)原料，檸檬酸、海藻酸鈉來自河南匯之全實(shí)業(yè)有限公司。主要儀器設(shè)備有電子分析天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）、榨汁機(jī)（廣州佰輝設(shè)備有限公司）、電磁爐（美的集團(tuán)有限公司）、高壓滅菌鍋（山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司）和均質(zhì)機(jī)（溫州廣宇機(jī)械設(shè)備有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程及操作要點(diǎn) 火龍果黑木耳復(fù)合飲料制作工藝流程如圖1 所示。（1）火龍果汁制備：選用肉質(zhì)飽滿、無病蟲害的新鮮火龍果，清洗干凈后去除外皮，切成大小均勻的塊狀，與純凈水按1 ∶1（kg/L）的比例放入榨汁機(jī)打漿榨汁，用0.02%的抗壞血酸對(duì)火龍果汁進(jìn)行30 min 護(hù)色處理，用4 層紗布進(jìn)行過濾，制得火龍果汁待用。（2）黑木耳汁制備：選用大小均勻的干黑木耳，用35℃左右的自來水浸泡50 min，清洗干凈后放入沸水煮大約3 min，冷卻瀝干水分，切成大小合適的塊狀，和純凈水同時(shí)加入榨汁機(jī)打漿榨汁，木耳的干重∶純凈水為1 ∶60（g/mL）[24]，榨汁后的黑木耳汁液用4 層紗布過濾，制得黑木耳汁。（3）調(diào)配、均質(zhì)、過濾：先將火龍果汁和黑木耳汁按一定的比例進(jìn)行混合，然后加入適量的白砂糖、檸檬酸、海藻酸鈉混合均勻。將調(diào)配好的復(fù)合飲料用4 層濾布過濾2 次，再在20～30 MPa 均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)2 次，均質(zhì)溫度為60℃。（4）灌裝：將玻璃瓶在100℃的沸水中煮15 min 進(jìn)行滅菌，然后將火龍果黑木耳復(fù)合飲料立即倒入滅菌后的玻璃瓶中灌裝。（5）殺菌、冷卻、成品：將灌裝到玻璃瓶中的火龍果黑木耳復(fù)合飲料，置于高壓滅菌鍋中，在121℃的條件下滅菌15 min 后密封，然后快速冷卻，冷卻至室溫后，在瓶身貼上標(biāo)簽，將其放于干燥陰涼處進(jìn)行保存。

圖1 火龍果黑木耳復(fù)合飲料制作工藝流程

1.2.2 單因素試驗(yàn) 以配置100 mL 復(fù)合飲料為基礎(chǔ)，在固定火龍果汁與黑木耳汁配比為2 ∶1、白砂糖加入量10%（質(zhì)量比，下同）、檸檬酸加入量0.10%、海藻酸鈉加入量0.25%的條件下，通過單因素試驗(yàn)研究火龍果汁與黑木耳汁配比（4 ∶1、3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4）、白砂糖加入量（4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%）、檸檬酸加入量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）以及海藻酸鈉加入量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）對(duì)復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)的影響，確定各因素最優(yōu)參數(shù)范圍。

1.2.3 正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取火龍果汁與黑木耳汁配比、白砂糖加入量、檸檬酸加入量、海藻酸鈉加入量這4 個(gè)因素中比較適宜的3 個(gè)水平設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，通過感官評(píng)分確定最佳工藝配方。

1.3 感官評(píng)定

復(fù)合飲料制作完成后，選擇15 名符合感官評(píng)定要求的人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，對(duì)復(fù)合飲料的組織形態(tài)、色澤、口感和風(fēng)味分析進(jìn)行打分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1，取15 位評(píng)價(jià)人員對(duì)感官評(píng)價(jià)的平均值，作為復(fù)合飲料品質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表1 復(fù)合飲料的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 火龍果汁與黑木耳汁最佳配比 由圖2 可知，隨著火龍果汁與黑木耳汁配比的比例逐漸減小，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)火龍果汁與黑木耳汁的比例為4 ∶1～2 ∶1 時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分逐漸上升，此時(shí)復(fù)合飲料的澀味逐漸被掩蓋，味道變得和諧，口感逐漸變好。當(dāng)火龍果汁與黑木耳汁配比為 2 ∶1 時(shí)，復(fù)合飲料呈紫紅色，帶有清香味，口感清甜滑嫩，風(fēng)味協(xié)調(diào)，此時(shí)感官評(píng)分最高為87.6 分。當(dāng)黑木耳汁與火龍果汁的比例為2 ∶1～1 ∶4 時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分逐漸下降，這是因?yàn)殡S著黑木耳汁的比例增加，黑木耳的澀味變得濃烈，火龍果的清甜味逐漸被掩蓋，口感趨向粗糙，味道逐漸變差。

圖2 火龍果汁與黑木耳汁不同配比對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.2 白砂糖最佳加入量 由圖3 可知，隨著白砂糖加入量逐漸增加，復(fù)合飲料感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)白砂糖加入量為4%～10%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈上升趨勢，說明隨著白砂糖加入量的增加，復(fù)合飲料的酸味逐漸降低，甜味逐漸增加，口感和風(fēng)味變得協(xié)調(diào)。當(dāng)白砂糖加入量為10%時(shí)，復(fù)合飲料酸甜適中，口感適宜，組織狀態(tài)均勻穩(wěn)定，口感細(xì)膩，此時(shí)感官評(píng)分最高為88.6 分。當(dāng)白砂糖的加入量為10%～16%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈下降趨勢，說明隨著白砂糖加入量的增加，復(fù)合飲料的甜度過高，酸甜比例逐漸失調(diào)，口感粘膩，風(fēng)味不夠協(xié)調(diào)。

圖3 白砂糖加入量對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.3 檸檬酸最佳加入量 由圖4 可知，隨著檸檬酸加入量的增加，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)檸檬酸加入量為0.04%～0.10%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈上升趨勢，說明隨著檸檬酸加入量的增加，復(fù)合飲料的風(fēng)味逐漸變好，酸甜比例變得協(xié)調(diào)。當(dāng)檸檬酸加入量為0.10%時(shí)，復(fù)合飲料的酸甜適中，口感豐富，此時(shí)感官評(píng)分最高為86.5 分。當(dāng)檸檬酸的加入量為0.10%～0.16%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈下降趨勢，說明隨著檸檬酸加入量的增加，復(fù)合飲料的酸甜比例逐漸失調(diào)，酸味濃郁，甜味降低，香味逐漸變淡，出現(xiàn)了輕微的刺激味道，影響了復(fù)合飲料的口感。

圖4 檸檬酸加入量對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.4 海藻酸鈉最佳加入量 穩(wěn)定劑具有保持復(fù)合飲料穩(wěn)定不分層、不產(chǎn)生沉淀的功效，同時(shí)還具有增稠的效果，保證制作的飲料口感清爽，長久懸浮穩(wěn)定。由圖5 可知，隨著海藻酸鈉加入量的增加，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)海藻酸鈉加入量為0.10% ～0.25%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈上升趨勢，說明隨著海藻酸鈉加入量的增加，復(fù)合飲料的沉淀和分層現(xiàn)象有所改善，口感逐漸變好。當(dāng)海藻酸鈉加入量為0.25%時(shí)，復(fù)合飲料均勻懸浮，流動(dòng)性好，口感流暢，味道好，此時(shí)感官評(píng)分最高為88.5 分。當(dāng)海藻酸鈉的加入量為0.25%～0.40%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評(píng)分呈下降趨勢，說明隨著海藻酸鈉加入量的增加，復(fù)合飲料的流動(dòng)性變差，溶液過于濃稠，口感不好。

圖5 海藻酸鈉加入量對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定火龍果汁與黑木耳汁配比、白砂糖加入量、檸檬酸加入量、海藻酸鈉加入量這4 個(gè)因素中的3 個(gè)較優(yōu)水平，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，其試驗(yàn)因素水平見表2，正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 火龍果黑木耳復(fù)合飲料配方優(yōu)化的正交試驗(yàn)因素及水平

由表3 的極差值（R）可知，4 個(gè)因素對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)的影響由大到小排列依次為A＞B ＞D ＞C，即對(duì)火龍果黑木耳復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)影響最大的因素是火龍果汁與黑木耳汁的配比，其次是白砂糖加入量，第三是海藻酸鈉加入量，第四是檸檬酸加入量。

表3 火龍果黑木耳復(fù)合飲料配方優(yōu)化的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表3 的K 值大小可以得到最佳組合條件為A2B2C1D1，因此得出火龍果黑木耳復(fù)合飲料的最優(yōu)配方為：火龍果汁與黑木耳汁配比為2 ∶1、白砂糖加入量10%、檸檬酸加入量0.08%、海藻酸鈉加入量0.20%。

由表4 可知，火龍果汁與黑木耳汁配比、白砂糖加入量對(duì)復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)的影響顯著，而檸檬酸和海藻酸鈉對(duì)復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)的影響不顯著。

表4 正交試驗(yàn)方差分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果分析得出的最優(yōu)配方組合A2B2C1D1未出現(xiàn)在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的9 組試驗(yàn)中，因此要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證最優(yōu)配方是否可行。結(jié)果顯示，采用A2B2C1D1組合，即：火龍果汁與黑木耳汁配比為2 ∶1、白砂糖加入量10%、檸檬酸加入量0.08%、海藻酸鈉加入量0.20%來制備火龍果黑木耳復(fù)合飲料，其產(chǎn)品的感官得分為89.8 分，比正交試驗(yàn)中得分最高的組合A2B2C3D1（85.6 分）還高4.2 分，這是因?yàn)锳2B2C3D1組合中檸檬酸用量相比A2B2C1D1組合要高，口感會(huì)相對(duì)偏酸，不符合大眾對(duì)復(fù)合飲料酸甜適宜、口感豐富的要求，因此表明正交試驗(yàn)結(jié)果分析得出的最優(yōu)配方A2B2C1D1切實(shí)可行。

3 結(jié)論與討論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化了制作火龍果黑木耳復(fù)合飲料的配方，即：火龍果汁與黑木耳汁配比為2 ∶1、白砂糖加入量10%、檸檬酸加入量0.08%、海藻酸鈉加入量0.20%，在此條件下制得的火龍果黑木耳復(fù)合飲料呈紫紅色，色澤純正均勻，組織狀態(tài)穩(wěn)定，酸甜適宜，口感細(xì)膩，具有火龍果和黑木耳特殊的香氣，品質(zhì)最佳，感官評(píng)分為89.8 分。

在大健康戰(zhàn)略實(shí)施背景下，人們對(duì)食品安全和營養(yǎng)價(jià)值的要求越來越高。火龍果和黑木耳都是具有高營養(yǎng)價(jià)值的健康佳品，且二者的營養(yǎng)價(jià)值具有互補(bǔ)性，例如火龍果中含有豐富的維生素[25]，可以彌補(bǔ)黑木耳中缺乏維生素的不足[14]，再加上二者“抗氧抗衰、美容養(yǎng)顏、降糖降脂、清腸潤肺”等藥用價(jià)值的同質(zhì)性，這2 種原料的結(jié)合必然可將原料的保健功能發(fā)揮到極致。該研究以火龍果和黑木耳為原料制備的新型保健復(fù)合飲料保留了原料特有的營養(yǎng)價(jià)值，在一定程度上豐富了復(fù)合飲料的種類，同時(shí)也為火龍果資源的開發(fā)利用和黑木耳產(chǎn)品的精深加工提供了新的路徑。