混濁型炮制佛手飲料配方優(yōu)化及穩(wěn)定性研究

胡雨卿，肖雯渲，楊啟財，楊婉媛，宋賢良*

（1.華南農業(yè)大學食品學院，廣東 廣州 510642；2.廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所，廣東 廣州 510507；3.廣東濟公保健食品有限公司，廣東 潮州 515638；4.廣東佳寶集團有限公司，廣東 潮州 510670）

佛手為蕓香科香櫞屬植物佛手的果實，具有疏肝氣、和胃止痛、燥濕化痰的功效，是我國藥食同源的中藥材之一[1-3]。佛手富含多種對人體有益的化學成分，主要包括揮發(fā)油、黃酮類、多糖、氨基酸、礦物質、香豆素類、多酚、蛋白質及維生素等[4-10]，這使得佛手具有多種生物活性功能，例如抗氧化、抗菌、抗癌、抗抑郁、調節(jié)免疫系統(tǒng)、保護心血管等。

佛手的用途十分廣泛，既可作為水果直接食用，又可作為盆景提供觀賞價值，同時佛手還可以深加工成休閑果品和飲料[11-12]。目前，國外對佛手的研究主要集中在佛手精油以及其化學成分，國內對以佛手為原料的深加工食品研究較少，其商品化處理以及深加工技術不夠完善[13]。佛手通過腌制、浸漬、蜜制等加工工藝可制成佛手特色風味的休閑果品。但是佛手含有苦味的檸檬苦素，因此在開發(fā)佛手食品時必須脫除其中的苦味成分[14-15]，而通過特定的方法炮制佛手則能很好地解決其脫苦問題。

在使用蜂蜜和中草藥炮制佛手的加工過程中會產生大量的邊角碎料，形狀不一、大小不等，其成分與形狀規(guī)則的炮制佛手相同，但其在結構、口感、加工利用等方面的性能差別很大。潮汕地區(qū)的人們常將這些邊角碎料用來泡水喝，是一種獨具特色風味的餐前餐后飲品，但市場上還未見有以炮制佛手為原料的飲料產品。本研究以炮制佛手的“邊角料”為原料，通過正交試驗和響應面試驗對炮制佛手混濁型飲料的配方和穩(wěn)定性進行優(yōu)化。通過再次利用實現炮制佛手制品的價值最大化，制成的成品在保證質量的同時很好地保留了炮制佛手的特色風味。此外，經過炮制的佛手脫去了佛手本身帶有的苦味且減少了添加劑的使用，試驗所得最終產品口感細膩溫和，生津止渴，開胃消食，既達到了飲料本身的風味要求，也滿足消費者綠色健康的飲食理念，為佛手飲料的深度開發(fā)提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

炮制佛手：廣東濟公保健食品有限公司；檸檬酸：河南千志商貿有限公司；果葡糖漿：浙江華康藥業(yè)股份有限公司；黃原膠：新疆梅花氨基酸有限公司；海藻酸鈉：盛達生物科技有限公司；瓜爾膠：北京瓜爾潤科技股份有限公司；羅望子膠：鄭州蒼宇食品化工有限公司；羧甲基纖維素鈉：上海申光食用化學品有限公司；羥丙基二淀粉磷酸酯：河南萬邦實業(yè)有限公司。

1.2 儀器及設備

JS81D-200榨汁機：蘇泊爾家電制造有限公司；UV-6100紫外可見分光光度計：深圳市科力易翔儀器設備有限公司；MP523-01型pH計：上海三信儀表廠；S/N10062255手持糖度計：廣州市銘睿電子科技有限公司；SLS-60-70高壓均質機：無錫法姆利科技有限公司；FY50高壓滅菌鍋：濟南好來寶醫(yī)療器材有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

炮制佛手→打漿→研磨→調配→均質→脫氣→罐裝→殺菌。

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 打漿、研磨

將炮制佛手邊角碎料與水以1∶5（質量比）的比例放入打漿機中打漿至無明顯顆粒，再將佛手果漿倒入膠體磨進行研磨（研磨間隙15 mm，研磨時間6 min），將研磨好的佛手果漿收集備用[16]。

1.3.2.2 調配

向佛手果漿中加入果葡糖漿和檸檬酸調節(jié)甜度和酸度；加入復合穩(wěn)定劑調節(jié)穩(wěn)定性。

1.3.2.3 均質

用高壓均質機在25 MPa壓力下均質2次，使質地更均勻。

1.3.2.4 脫氣

對滅菌后的飲料用真空脫氣法進行脫氣處理，在1.0 MPa真空度下脫去其中的氣體。

1.3.2.5 殺菌

將均質后的果汁放入水浴鍋滅菌，95℃下保持5 min，冷卻至80℃時罐裝，繼續(xù)冷卻。

1.3.3 混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定劑的篩選

選取果汁飲料生產中常用的6種穩(wěn)定劑（黃原膠、海藻酸鈉、瓜爾膠、羅望子膠、羧甲基纖維素鈉、羥丙基二淀粉磷酸酯）與佛手果漿相配合，對其進行優(yōu)選驗證，篩選出適合混濁型炮制佛手飲料生產的穩(wěn)定劑[17]。

1.3.4 混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定劑配比單因素試驗

根據1.3.3的試驗結果，選取最優(yōu)的3種穩(wěn)定劑進行單因素試驗，固定佛手果漿質量為100 g，各因素水平為海藻酸鈉添加量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%；瓜爾膠添加量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%；羅望子膠添加量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%。通過測定離心沉淀率和感官評分篩選最佳的穩(wěn)定劑添加范圍進行復合配比。

1.3.5 混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定劑配方優(yōu)化正交試驗

根據穩(wěn)定劑單因素試驗結果，采用L9（33）設計進行三因素三水平的正交試驗，以離心沉淀率為指標確定最佳穩(wěn)定劑配比，各因素及水平見表1。

表1 穩(wěn)定劑正交試驗因素水平設計Table 1 Levels of stabilizers for orthogonal test

1.3.6 混濁型炮制佛手飲料配方單因素試驗

固定果葡糖漿添加量6%，檸檬酸添加量0.14%，考察佛手果漿與水質量比（1∶1、1∶2、1∶4、1∶6、1∶8）對感官評分的影響；固定檸檬酸添加量0.14%，佛手果漿與水的比例1∶4，考察果葡糖漿的添加量（2%、4%、6%、8%、10%）對感官評分的影響；固定佛手果漿與水的比例1∶4，果葡糖漿添加量6%，考察檸檬酸的添加量（0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%）感官評分的影響；以確定后續(xù)響應面試驗各因素的水平。

1.3.7 混濁型炮制佛手飲料配方響應面試驗

通過Box-Benhnken中心組合設計原理，結合單因素試驗結果，對各因素進行編碼，以感官評分為指標，采用四因素三水平的分析方法對飲料進行配方優(yōu)化，響應面設計因素與水平見表2。

表2 響應面因素與水平設計Table 2 Factors and levels for response surface design

1.3.8 評價指標的測定

1.3.8.1 可溶性固形物測定

可溶性固形物主要是指可溶性糖類，使用手持糖度計進行測定。

1.3.8.2 pH值測定

取10 mL樣品液用pH計進行pH值的測定。

1.3.8.3 總酸的測定

總酸含量參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中規(guī)定的酸堿滴定法進行測定。

1.3.8.4 還原糖的測定

還原糖含量利用3，5-二硝基水楊酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）法測定[18]。取 7 支 25 mL 容量瓶，分別加入濃度為1 mg/mL的葡萄糖標準液、蒸餾水和DNS試劑，配成不同葡萄糖含量的反應液。搖勻后在沸水浴中準確加熱5 min，取出冷卻至室溫，用蒸餾水定容至25 mL，加塞后顛倒混勻，測量540 nm處吸光值繪制葡萄糖標準曲線。準確量取10 mL樣品液，置于50℃恒溫水浴中保溫20 min，使還原糖浸出。浸出液轉移到50 mL離心管中，于4 000 r/min下離心15 min，取上清液作為還原糖待測液。

取25 mL容量瓶，分別加入待測液0.3 mL、DNS試劑1.5mL、蒸餾水1.7mL，加熱、定容、比色等其余操作與制作標準曲線相同，測定還原糖含量，平行操作3次。

1.3.8.5 離心沉淀率的測定

飲料的離心沉淀率測定采用離心法[19]，將按質量比稱量好的穩(wěn)定劑加入到100 g佛手飲料中制成成品，取離心管稱重W1，加入10 g炮制佛手飲料，于3 000 r/min離心10 min，除去上清液，并將離心管倒置5 min脫除殘余液體，稱取管重W2，離心沉淀率計算公式如下。

1.3.8.6 感官評價

隨機邀請食品專業(yè)的5名男生和5名女生組成10人的感官評價小組，分別對佛手飲料的風味、色澤、形態(tài)、口感進行評價。感官評價標準見表3。

表3 炮制佛手飲料感官評價標準Table 3 Sensory evaluation criteria for concocted bergamot beverage

1.4 數據處理

單因素試驗結果用平均值±標準差表示，運用Origin8.5軟件作圖，正交試驗采用IBM SPSS Statistics25進行方差分析、多種比較及顯著性分析，響應面試驗運用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數據進行回歸分析，每組試驗平行操作3次。

2 結果與分析

2.1 混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定性研究

2.1.1 炮制佛手飲料穩(wěn)定劑的篩選

不同穩(wěn)定劑對炮制佛手飲料離心沉淀率的影響如圖1所示。

圖1 不同穩(wěn)定劑對離心沉淀率的影響Fig.1 Influence of different stabilizers on the centrifugal precipitation rate

混濁型飲料的穩(wěn)定性可以用離心沉淀率表示，添加穩(wěn)定劑和高壓均質處理能增加飲料的穩(wěn)定性，使顆粒狀物質穩(wěn)定懸浮在飲料中而不出現沉淀[20-21]。離心沉淀率越低則飲料的穩(wěn)定性越好。由圖1可知，除海藻酸鈉與羅望子膠、海藻酸鈉與瓜爾膠、羥丙基二淀粉磷酸酯與羧甲基纖維素鈉之間無顯著差異外，其他不同穩(wěn)定劑的作用效果均有顯著差異（P＜0.05）。海藻酸鈉、羅望子膠、瓜爾膠這3種穩(wěn)定劑的離心沉淀率較低，對佛手飲料的穩(wěn)定作用較好，因此，選取這3種穩(wěn)定劑做進一步的穩(wěn)定性研究。

2.1.2 海藻酸鈉添加量對炮制佛手飲料穩(wěn)定性影響

海藻酸鈉添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響如圖2所示。

圖2 海藻酸鈉添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響Fig.2 Effect of sodium alginate addition on the centrifugal precipitation rate and sensory score of processed bergamot beverage

當海藻酸鈉添加量由0.02%增加至0.06%時，炮制佛手飲料的離心沉淀率逐漸降低，感官評分逐漸上升，這是由于海藻酸鈉添加量的增加使飲料的黏度上升，抑制了飲料中大分子顆粒沉降，離心沉淀率降低，海藻酸鈉具有較好的流動性，能使飲料口感柔滑，從而使炮制佛手飲料感官評分增高[22]。當海藻酸鈉添加量增加至0.10%時，佛手飲料的離心沉淀率逐漸上升，感官評分下降，這可能時由于過量的海藻酸鈉聚集形成團塊，水合速率降低，從而導致離心沉淀率上升，同時過量的海藻酸鈉使飲料的口感不均勻，感官評分降低。

2.1.3 瓜爾膠添加量對炮制佛手飲料穩(wěn)定性影響

瓜爾膠添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響如圖3所示。

圖3 瓜爾膠添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響Fig.3 Effect of guar gum addition on centrifugal precipitation rate and sensory score of concocted bergamot beverage

當瓜爾膠添加量由0.02%增加至0.04%時，離心沉淀率有顯著差異（P＜0.05），炮制佛手飲料的離心沉淀率降低，穩(wěn)定性增高，當瓜爾膠添加量增加至0.10%時，離心沉淀率略微增高，穩(wěn)定性改變不明顯，當瓜爾膠添加量為0.04%時，飲料的穩(wěn)定性較好。這是因為瓜爾膠與氫鍵的結合能力強，能形成穩(wěn)定的膠體體系，從而抑制飲料中大分子顆粒的沉降[23]。隨著瓜爾膠添加量的增加，佛手飲料的感官評分值不斷升高，當瓜爾膠添加量由0.06%增加至0.08%時，感官評分有顯著性差異，繼續(xù)添加瓜爾膠，感官評分值趨于穩(wěn)定。

2.1.4 羅望子膠添加量對炮制佛手飲料穩(wěn)定性影響

羅望子膠添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響如圖4所示。

圖4 羅望子膠添加量對炮制佛手飲料離心沉淀率和感官評分的影響Fig.4 Influence of tamarind gum addition on centrifugal precipitation rate and sensory score of concocted bergamot beverage

當羅望子膠添加量由0.02%增加至0.06%時，感官評分存在顯著差異（P＜0.05），炮制佛手飲料的離心沉淀率逐漸降低，感官評分逐漸上升，這是由于羅望子膠具有較好的凝膠性、流變性、溶解性和穩(wěn)定性。飲料的穩(wěn)定性提高，口感更加均勻細膩，使感官評分升高。當羅望子膠添加量增加至0.10%時，離心沉淀率升高，感官評分降低，可能是由于過量的羅望子膠使飲料口感過于濃稠而不夠清爽。

2.2 混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定劑配比優(yōu)化正交試驗

混濁型炮制佛手飲料穩(wěn)定性劑配比優(yōu)化正交試驗結果如表4～表5所示。

表4 炮制佛手飲料穩(wěn)定劑配比優(yōu)化正交試驗設計Table 4 Orthogonal test design of processed bergamot beverage stabilizer ratio

表5 離心沉淀率方差分析Table 5 Analysis of variance of centrifugal precipitation rate

由表4、表5的分析結果可知，影響炮制佛手飲料穩(wěn)定性的主次因素：B＞A＞C，即瓜爾膠添加量＞海藻酸鈉添加量＞羅望子膠添加量，經正交試驗分析，穩(wěn)定劑最優(yōu)復配組合為A2B2C3，即海藻酸鈉添加量0.06%、瓜爾膠添加量0.06%、羅望子膠添加量0.08%，此組合下炮制佛手飲料離心沉淀率為63.93%。經驗證試驗此組合下制得的炮制佛手飲料離心沉淀率為61.58%，與模型預測相近。

2.3 混濁型炮制佛手飲料配方單因素試驗

2.3.1 佛手果漿與水質量比對炮制佛手飲料感官評分的影響

佛手果漿與水質量比對炮制佛手飲料感官評分的影響如圖5所示。

圖5 佛手果漿與水質量比對炮制佛手飲料感官評分的影響Fig.5 Effect of bergamot pulp-to-water ratio on the sensory score of processed bergamot beverage

佛手飲料感官評分隨水的添加量的增加先升高后降低，佛手果漿與水的質量比由1∶1改變至1∶6時，各比例間均有顯著性差異（P＜0.05）。當比例為1∶2時感官評分最高。當比例為1∶1時，炮制佛手飲料的酸感和甜味最高，入口時酸味明顯，佛手風味濃郁，但味道過于濃厚而不適合作為飲料銷售。隨著飲料中水添加量的增加，入口酸甜味變淡，口感變柔和，質量比為1∶2時，其味道和香味十分平和，具有佛手特有的味道，又不至于太過濃重，感官評分最高。繼續(xù)添加水，飲料的味道被水稀釋而變得寡淡，導致感官評分降低[24]。

2.3.2 檸檬酸添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響

檸檬酸添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響如圖6所示。

圖6 檸檬酸添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響Fig.6 Effect of citric acid addition on the sensory score of processed bergamot beverage

炮制佛手飲料的感官評分隨檸檬酸添加量的增加先升高后降低，當檸檬酸的添加量為0.14%時，感官評分值達到最佳，與其他各組均有顯著性差異（P＜0.05）。其原因是酸味劑增加，提高了飲料的風味和口感，平衡了酸甜比例，但檸檬酸添加量過多時，則會導致飲料口感過酸，感官品質變差，評分下降。

2.3.3 果葡糖漿添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響

果葡糖漿添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響如圖7所示。

圖7 果葡糖漿添加量對炮制佛手飲料感官評分的影響Fig.7 Effect of fructose syrup addition on sensory score of concocted bergamot beverage

炮制佛手飲料的感官評分隨果葡糖漿添加量的增加先升高后降低，當果葡糖漿的添加量為4%時，感官評分值最高，與其他各組均有顯著性差異（P＜0.05），這是因為隨著果葡糖漿用量的增加，飲料的風味和口感得到提高；而果葡糖漿用量過多時，口感過甜，掩蓋了佛手本身的香味和口感，使感官評分下降。

2.4 混濁型炮制佛手飲料配方響應面試驗結果

2.4.1 響應面設計結果及分析

在單因素試驗的基礎上，以炮制佛手飲料的感官評分及離心沉淀率為響應值，建立四因素三水平的響應面設計，響應面試驗設計及結果見表6。

表6 響應面試驗設計及結果Table 6 Response surface experimental design and results

使用Design-Expert對感官評分及離心沉淀率進行多元線性回歸方程擬合，得到二次多項回歸方程：感官評分=89.17+1.83A+3.22B-3.38C+0.81D+0.25AB+0.625AC-0.625AD+0.375BC-0.205BD+0.35CD-12.57A2-11.53B2-4.559C2-2.61D2；離心沉淀率=11.61+1.33A-0.717B+0.462 5C+2.35D-4.53AB-0.3875AC-0.92AD-0.25BC+0.694BD+2.37CD+6.18A2+3.34B2+1.09C2+15.76D2。

由回歸方程可知，以感官評分為響應值時，二次項A2、B2、C2、D2的系數均為負值，表明拋物面開口朝下，該模型應存在極大值；以離心沉淀率為響應值時，二次項A2、B2、C2、D2的系數均為正值，該模型存在極小值，因此可得出最優(yōu)工藝配方，具體響應面方差分析結果見表7～表8。

表7 感官評價回歸模型方差分析Table 7 Analysis of variance of regression model for sensory evaluation

表8 離心沉淀率回歸模型方差分析Table 8 Variance analysis of regression models of centrifugal precipitation rate

如表7所示，以感官評分為響應值時，試驗模型P＜0.000 1，失擬項P=0.835 3＞0.05，表示模型極顯著。R2=0.990 3，R2Adj=0.980 6，表明該回歸模型與實際情況擬合良好。由各因素的F值大小可知，4個因素中，對炮制佛手飲料感官評分影響的大小順序：果葡糖漿添加量＞檸檬酸添加量＞佛手果漿與水質量比＞復合穩(wěn)定劑添加量，其中二次項A2、B2、C2、D2對感官評分有極顯著影響，各交互項對感官評分影響不顯著，說明各因素對炮制佛手混濁型飲料感官評分的影響交互作用較弱[25]。如表8所示，以離心沉淀率為響應值時，試驗模型P＜0.000 1，失擬項P=0.539 2＞0.05，表示模型極顯著。R2=0.926 7，R2Adj=0.853 4，表明該回歸模型與實際情況擬合良好。由各因素的F值大小可知，4個因素中，對炮制佛手飲料離心沉淀率影響的大小順序：復合穩(wěn)定劑添加量＞佛手果漿與水質量比＞檸檬酸添加量＞果葡糖漿添加量，其中二次項 A2、B2、D2，交互項CD對離心沉淀率有顯著影響，說明果葡糖漿和復合穩(wěn)定劑對炮制佛手混濁型飲料的離心沉淀率有交互作用[26]。

2.4.2 響應面交互作用分析

復合穩(wěn)定劑添加量和果葡糖漿添加量交互作用對炮制佛手飲料離心沉淀率的影響如圖8所示。

圖8 復合穩(wěn)定劑添加量和果葡糖漿添加量交互作用對炮制佛手飲料離心沉淀率的影響Fig.8 Response surface plot of the effect of the interaction of compound stabilizers and fructose syrup on centrifugal precipitation rate of processed bergamot beverage

由圖8可以看出，當果葡糖漿添加量為4%時，增加炮制復合穩(wěn)定劑的添加量，離心沉淀率先降低后上升，當復合穩(wěn)定劑添加量較低時，離心沉淀率隨著佛手飲料中果葡糖漿添加量的增加變化緩慢，當復合穩(wěn)定劑添加量較高時，離心沉淀率隨果葡糖漿添加量的增加而增加，果葡糖漿添加量與復合穩(wěn)定劑等高線呈橢圓形，響應面坡面陡峭，交互作用顯著。

2.4.3 最優(yōu)配方預測及驗證

利用回歸模型預測得到響應面回歸方程的最優(yōu)解，即A佛手果漿與水質量比、B檸檬酸添加量、C果葡糖漿添加量、D復合穩(wěn)定劑添加量分別為1∶1.8、0.153%、2.76%、0.048%，可達到的理論值為感官評分85.84、離心沉淀率17.32%。為便于實際操作，將最優(yōu)配方調整為佛手果漿與水質量比為1∶2、檸檬酸添加量0.15%、果葡糖漿添加量3%、復合穩(wěn)定劑添加量0.06%，此配方制得的炮制佛手飲料感官評分為86.72分，離心沉淀率為11.5%，與模型預測值相近，表明回歸方程與實際情況擬合良好。此條件下制得的炮制佛手飲料色澤均勻，具有佛手特有的香氣，酸甜適中，口感飽滿，味道協(xié)調柔和。

2.5 混濁型炮制佛手飲料品質指標分析

優(yōu)化工藝制得的炮制佛手混濁型飲料具有佛手特有的氣味，香氣協(xié)調柔和，呈亮褐色，色澤均勻，質地均勻，不分層，黏度適中，流動性好，酸甜適中，口感飽滿，味道協(xié)調柔和?？扇苄怨绦挝锖繛?.33 g/100 mL，還原糖含量為0.14 g/100 mL，總酸含量為0.9 g/mL，pH值為3.1。經過殺菌后的飲料成品經測量菌落總數小于102CFU/mL，符合國家標準GB 4789.2—2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》中對飲料的要求。

3 結論

本研究以炮制過的佛手為原料，通過單因素試驗和正交分析，篩選出3種適合炮制佛手飲料的穩(wěn)定劑并確定最優(yōu)添加量：海藻酸鈉添加量0.06%、瓜爾膠添加量0.06%、羅望子膠添加量0.08%，解決了混濁型飲料易分層的問題。通過響應面分析構建了佛手果漿與水質量比、檸檬酸添加量、果葡糖漿添加量和復合穩(wěn)定劑添加量4個因素和炮制佛手飲料感官評分及離心沉淀率之間的回歸模型，通過此回歸模型預測炮制佛手飲料的最佳配方：佛手果漿∶水質量比為1∶2、檸檬酸添加量0.15%、果葡糖漿添加量3%、復合穩(wěn)定劑添加量0.06%。該工藝條件下制得的炮制佛手飲料色澤均勻，具有佛手特有的香氣，酸甜適中，口感飽滿，味道協(xié)調柔和。