發酵沙棘復合果汁飲料的研制

郭文娟

山西省食品研究所（有限公司）（太原 030024）

沙棘果含有豐富的維生素、有機酸、多糖、黃酮類和酚類等化合物，已檢測出的有200余種[1]，其中VC和VE含量非常高，是其他果品含量的數倍。沙棘能提高人體免疫力，可以預防呼吸系統和消化系統的疾病，用作糖尿病的輔助藥物，還具有抑制腫瘤細胞、降低膽固醇、抗氧化、抗衰老、抗輻射等作用[2-4]。紅棗是鼠李科棗屬植物，含有較多的蛋白質、氨基酸、糖類、有機酸、維生素A、維生素B2、維生素C、維生素P等，以及微量元素鈣、磷、鉀、鐵、鎂、鋁和大量環磷酸腺苷等，其味甘性溫、歸脾胃經，有補中益氣、養血安神、緩和藥性的功能。山楂是薔薇科山楂屬植物，果實中含有豐富的Ca、Mg及維生素C、蛋白質、脂肪、粗纖維、胡蘿卜素、核黃素及多種氨基酸等營養物質，還含有金絲苷、槲皮素、表兒茶素、黃烷聚合物等黃酮類醫藥成分及大量的紅色素、黃色素、果膠和各種有機酸等，有很高的綜合利用價值[4-5]。沙棘、紅棗和山楂都屬于藥食同源食物，含有豐富的黃酮類和酚類化合物，具有很強的生物活性功能，對抗病毒和延緩衰老有明顯的效果。發酵果汁是由乳酸菌、酵母菌等益生菌對果汁的發酵而形成的營養食品，風味獨特，富含多種有機酸，且具有新的營養物質和保健功能[5-6]。將沙棘果汁與紅棗、山楂等果汁復配，經植物乳桿菌發酵后制成發酵果汁飲料，在增加口感的同時，能提升復合發酵飲料功能和效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

沙棘原汁（山西飲領生物科技開發有限公司）；蘋果濃縮汁、紅棗濃縮汁、山楂濃縮汁、果葡糖漿、檸檬酸、黃原膠等食品添加劑（均為食品級，市售）；植物乳桿菌081[丹尼斯克（中國）有限公司]；1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH，合肥博美生物科技有限公司）；H2O2、水楊酸、硫酸亞鐵、無水乙醇、維生素C等（均為分析純，天津大茂化學試劑廠）；總抗氧化能力檢測試劑盒（ABTS法，合肥萊爾生物科技有限公司）。

1.1.2 儀器與設備

數顯式電子折光儀（TD-85，北京金科利達電子科技有限公司）；榨汁機（AUX-20A，奧克斯集團有限公司）；電子天平（YP10002，上海佑科儀器儀表有限公司）；實驗室高速剪切乳化機（A20，上海能共實業有限公司）；水浴鍋（HH-2，國華電器有限公司）。

1.2 工藝流程

原料漿汁→復配混合→發酵→調配→脫氣→均質→灌裝→噴淋殺菌→吹干→燈檢→貼標→包裝→成品→入庫

1.3 發酵飲料單因素試驗

將沙棘復合果汁先進行發酵（發酵條件經前期試驗，確定為菌種添加量0.6%，發酵溫度35 ℃，發酵時間24 h），然后根據工藝流程在高剪切溫度70 ℃、剪切時間15 min、灌裝溫度75 ℃、殺菌溫度90 ℃、殺菌時間20 min的條件下進行單因素試驗，以感官評分為評價指標，分別考察發酵果汁添加量（10%，15%，20%，25%，30%和40%）、復配增稠劑添加量（0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%和0.40%）、糖酸比（12.0，12.5，13.0，13.5，14.0和14.5）對該飲料的感官品質影響。感官評價標準見表1。

表1 感官評價標準

1.4 發酵飲料響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，以發酵果汁添加量（A）、復配增稠劑添加量（B）、糖酸比（C）為主要影響因素，進行響應面優化試驗[6]，以感官評分為評價指標，確定最佳配方。

1.5 指標檢驗方法

1.5.1 可溶性固形物

參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》。

1.5.2 總酸

參照GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》。

1.5.3 黃酮

參照GB/T 19416—2003《山楂汁及其飲料中果汁含量的測定》。

1.5.4 多酚

參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》。

1.5.5 維生素C

參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》。

1.5.6 DPPH自由基清除率

在試管中加入2 mL 0.2 mmol/L的DPPH乙醇溶液及2 mL稀釋后的樣品溶液，混合均勻后在25 ℃條件下，避光放置30 min。用無水乙醇調零，調節波長517 nm，測定其吸光度A1。空白對照以無水乙醇代替樣液，測定吸光度A0，以等體積無水乙醇代替DPPH乙醇溶液，測定吸光度A2[7-9]。按式（1）計算DPPH自由基清除能力。

式中：A0為空白對照液吸光度；A1為樣品測定管吸光度；A2為樣品本底管吸光度。

1.5.7 ABTS自由基清除清除率

參照試劑盒中的說明書方法，ABTS自由基清除能力的標準曲線方程為y=-1.254 7x+1.113 5（R2=0.997 3）。其中，y表示ABTS自由基清除能力，x為吸光度[7-9]。

2 結果與分析

對當地采購的原材料進行指標檢測（表2），篩選出適合發酵條件的原料，對將來的標準化生產提供參考數據。

表2 沙棘原汁檢測指標

2.1 發酵飲料單因素試驗

2.1.1 發酵果汁添加量單因素試驗

由圖1可知，發酵果汁添加量逐漸增加時，感官評分先升后降。發酵果汁添加量20%時，產品感官評分最高；發酵果汁添加量低于20%時，產品果香味不足，口感不厚實飽滿，感官評分較低；發酵果汁添加量超過20%時，感官評分逐漸下降，這可能是因為發酵果汁含酸量較高，添加量過高，影響酸產品口感和色澤，會使產品口感偏酸、色澤偏深。因此選擇添加量15%～25%范圍內比較合適。

圖1 發酵果汁添加量對飲料的影響

2.1.2 復配增稠劑添加量單因素試驗

復配增稠劑主要作用是調整飲料流動性、增加穩定性，豐富口感，對產品穩定性有較大影響。由圖2可知，復配增稠劑添加量0.25%時，產品穩定性好，口感順滑，感官評分最高；復配增稠劑添加量＜0.25%時，飲料口感淡薄，有分層現象；添加量＞0.25%時，感官評分呈下降趨勢，主要是飲料黏稠性增大，不清爽，因此選擇添加量0.2%～0.3%范圍內比較適宜。

圖2 復配增稠劑添加量對飲料的影響

2.1.3 糖酸比單因素試驗

糖酸比是反映飲料口感的直接因素。由圖3可知，隨著糖酸比的增加，感官評分先升高后下降，糖酸比13.5時感官評分達到最高值，此時產品酸甜適中，清爽柔順。沙棘果汁屬性偏酸，糖酸比過大，口感偏甜，無法體現沙棘果汁飲料的特色；糖酸比過小，口感偏酸，不適合大口飲用，不易讓人接受。因此，選擇糖酸比12～14為宜。

圖3 糖酸比對飲料的影響

2.2 響應面分析試驗

根據單因素試驗結果，對發酵果汁添加量（A）、復配增稠劑添加量（B）、糖酸比（C）三因素進行響應面試驗。

2.2.1 因素水平表

響應面設計試驗因素水平和編碼見表3。

表3 響應面設計試驗因素水平和編碼

2.2.2 回歸方程擬合及方差分析

由Desing-Expert 7.0統計分析軟件設計出的試驗矩陣及試驗結果如表4所示。對所得數據進行回歸分析，結果見表5。對各因素擬合后得到的回歸方程為Y=83.30+3.12A-0.45B-0.70C-1.40AB-2.45AC+1.10BC+1.15A2-0.50B2-7.85C2。最適發酵條件為發酵果汁添加量25.0%、復配增稠劑添加量0.2%、糖酸比13.23，預測值感官評分為89.5分。由表5可知，因素A（P＜0.01）對試驗有極顯著影響，因素C2（P＜0.05）對試驗有顯著影響。模型回歸擬合方程顯著（P＜0.05），說明該模型與實際擬合良好，試驗方案可靠。失擬項不顯著（P＞0.05），說明所得方程與實際擬合中非正常誤差所占比例較小，可用于試驗結果分析。

表4 響應面試驗設計及結果

表5 回歸模型及方差分析

2.2.3 響應面圖分析

響應面是優化存在多因素影響試驗條件的尋優方法，并畫出響應值與因素變量構成的響應面圖和等高線圖，較直觀分析和解釋各個變量和變量之間對響應值的影響，結果如圖4～圖6所示。結果顯示AB、AC、BC的交互作用對試驗無顯著的影響。

圖4 Y = f（A, B）的響應面立體分析

圖5 Y = f（A, C）的響應面立體分析

圖6 Y = f（B, C）的響應面立體分析

2.2.4 驗證試驗

采用最適條件并根據實際情況調整后進行驗證試驗（發酵果汁添加量25.0%，復配增稠劑添加量0.2%，糖酸比13.5），經過3次平行試驗，結果平均值為89.6分，與預測值相差不大，說明響應面法對沙棘復合果汁發酵飲料研制有指導意義[8]。

2.3 樣品指標測定

對驗證試驗的樣品進行指標檢測，具體數據見表6。通過檢測樣品可溶性固形物和總酸指標，說明樣品口感適中，符合大眾口味；DPPH自由基清除能力可作為天然抗氧化劑抗氧化活性的衡量指標，采用分光光度法對DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除能力進行測定，衡量樣品的抗氧化活性；測定黃酮、多酚和維生素C的含量，說明樣品中含有一定的功能性成分。利用植物乳桿菌發酵復合果汁，產生復雜、穩定的有機酸體系，并提供其他的代謝產物和營養物質。

表6 樣品指標檢測結果

3 結論

試驗應用響應面法對沙棘復合果汁發酵飲料的配方進行優化，結果表明，最優配方為發酵果汁添加量25.0%、復配增稠劑添加量0.2%、糖酸比13.5。根據該配方制得的飲料色澤橙紅、香氣濃郁、酸甜適口、狀態穩定，感官評分89.6分。綜上所述，沙棘飲料具有較好的感官特性，還含有抗氧化物質和功能成分，符合飲料功能化的發展趨勢，具有非常好的市場前景。