黄果梨饮料加工技术优化及稳定性研究2023-07-28

黄果梨是青海省黄南藏族自治州同仁县的特色果实,其果实硕大呈鹅卵形,色泽金黄、皮薄松软,果实完全成熟自然冷冻后逐渐变成黑褐色。黄果梨果实富含多种营养成分量,其中水分含量为85.75%,氨基酸含量为0.30%,总糖为9.01%,总酸为28.84 g/kg,类胡萝卜素为0.038 g/kg,且含有多种微量元素及矿物质元素。此外,海拔、地理、气候、温度等多种自然因素的影响,致使黄果梨果汁纯正甘甜、营养特别丰富。在化痰利肺、清热解暑、降压止咳、增强免疫力等方面,黄果梨具有独特的医药功能和保健功能,因而极具开发潜力。近两年,受市场影响,青海省黄果梨生产加工也有了较快发展。目前生产加工的黄果梨产品主要为黄果梨果糕、黄果梨酒和黄果梨咀嚼片,产品种类较为单一。

百合花,又名山丹,属于百合科,是药食两用的多年生草本球根植物,富含多糖、蛋白质、无机盐等营养成分,具有美容养颜、宁心安神、润肺止咳补气血的作用,对百合进行加工和调配,可制成酸甜可口、保健性强、稳定性高的百合保健饮料。枸杞,茄科枸杞属植物,也是药食同源的功能保健性食品,具有滋肝补肾、清肝明目、抗炎、抗氧化、抗肿瘤的作用,国内市场添加枸杞的饮料占据饮料总量的份额较少但需求量较大。文章以黄果梨浸膏为主料,加工黄果梨饮品,在单因素试验基础上,采用正交试验优化分析,对黄果梨浸膏添加量、百合浸膏添加量、枸杞浸膏添加量、稳定剂添加量进行探讨,确定加工工艺和最佳配方,为减少黄果梨采后损失、提高其附加值,更好地开发利用黄果梨提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄果梨;枸杞;百合;蔗糖(食品级);无水亚硫酸钠、无水碳酸钠、氢氧化钠(分析纯,);浓硫酸、无水乙醇(分析纯,);酚酞;硝酸铝;葡萄糖;芦丁;苯酚;没食子酸、福林酚。

1.2 仪器与设备

HH-4s数显恒温水浴锅;电热鼓风干燥箱;GW-0.1T电炉;UV-2600紫外可见分光光度计;R-1001VN旋转蒸发仪;ESJ110-48电子天平;GZ10-DR-A1折光仪;H/T16MM台式高速离心机。

1.3 试验方法

1.3.1 黄果梨饮料制备工艺优化

1.3.1. 1 黄果梨饮料制备工艺流程

黄果梨枸杞百合选料→清洗→去核→切碎→煎煮→过滤→浓缩-浸膏→加水稀释→调配(添加稳定剂、防腐剂)→杀菌→灭菌灌装

1.3.1. 2 主要操作步骤

1)原料的预处理:原材料需经过整理,除去杂质,洗净,切碎。

2)煎煮:将原料和水按1∶10的比例煎煮1 h,分别提取3次,然后过滤。

3)浓缩:将上述过滤得到的汁液于45℃进行浓缩得到浸膏,浸膏密度为1.03~1.05。

4)调配:将黄果梨浸膏、百合浸膏、枸杞浸膏分别加入固液体积比1∶2的蒸馏水搅拌使浸膏充分溶解。然后分别取上述浓缩液若干与蔗糖、果胶等按照一定的比例进行调配,并搅拌至完全混合均匀为止。

5)杀菌:将经过调配的黄果梨饮料于85℃进行巴氏灭菌,时间为15 s。

1.3.2 黄果梨饮料制备单因素试验

以黄果梨生产饮料的总数作为计算基准进行,以感官评分作为综合衡量的指标,确定了百合浸膏与枸杞浸膏的添加量、黄果梨浸膏的添加量、蔗糖的添加量3个因素对黄果梨饮料的影响。

1.3.2. 1 百合浸膏与枸杞浸膏添加量比例的确定

固定黄果梨浸膏添加量30%、蔗糖添加量7%,选取百合浸膏与枸杞浸膏添加量比例1∶0.6,1∶0.8,1∶1.0,1∶1.2和1∶1.4进行单因素试验,以感官评分为考察指标,确定制备黄果梨饮料的最佳百合浸膏与枸杞浸膏的添加量比例。

1.3.2. 2 黄果梨浸膏最佳添加量的确定

固定蔗糖添加量7%、百合浸膏与枸杞浸膏添加量比例1∶1.0,选取黄果梨浸膏添加量20%,25%,30%,35%和40%进行单因素试验,以感官评分为考察指标,确定制备黄果梨饮料的最佳黄果梨浸膏添加量。

1.3.2. 3 蔗糖最佳添加量的确定

固定黄果梨浸膏添加量30%、百合浸膏与枸杞浸膏添加量比例1∶1.0,选取蔗糖添加量5%,6%,7%,8%和9%进行单因素试验,以感官评分为考察指标,确定制备黄果梨饮料的最佳蔗糖添加量。

1.3.3 黄果梨饮料制备正交试验

在单因素试验的研究基础上,以百合浸膏与枸杞浸膏添加量比例(A)、黄果梨浸膏添加量(B)、蔗糖添加量(C)为依据进行L9(33)的正交试验,得到制备黄果梨的最优制备饮料工艺参数。通过感官评分,确定黄果梨饮料的最佳配方。

  

表1 因素水平表 



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1.3.4 感官评价

选择10人对成品的组织状态、口感、风味、色泽等因素进行感官评价,总分为100分。

  

表2 感官评分标准 



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1.3.5 产品稳定性研究

以水溶性果胶作为稳定性试剂,其中添加量分别为0.02%,0.04%,0.06%,0.08%和1.00%,并设置空白对照组,用4 500 r/min的转速离心25 min,以沉淀率为指标来评价黄果梨饮料产品的稳定性,即沉淀率越高,稳定性越差;沉淀率越低,稳定性越好。根据沉淀率确定果胶的最佳添加量。沉淀率按式(1)计算。

式中:R为离心沉淀率,%;m1为样品离心后沉淀物的质量,g;m2为样品离心前的质量,g。

1.3.6 透光率检测方法

取一定量的饮料,离心过滤取上清液(以转速4 000r/min离心20 min)。以蒸馏水作为空白,在510 nm下测饮料透光率[24]。饮料的澄清度以透光率T(%)表示,按式(2)计算。

式中:T为透光率,%;A为吸光度。

1.3.7 理化指标及微生物指标测定

1.3.7. 1 可溶性固形物测定

使用手持式折光仪测定样品中可溶性固形物的含量。

1.3.7. 2 多糖测定

按照参考文献,采用苯酚硫酸法。取0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6 m L 0.1 mg/m L的葡萄糖溶液,然后置于参比试管中,分别加入1.0 m L 5%的苯酚溶液和3 m L的硫酸,振荡依次混合后,置于预热蒸馏炉中并用沸水依次加热10 min,然后冷却至室温后,用试剂空白作为参比溶液,用紫外分光光度计在510 nm处测定黄果梨饮料吸光度,重复3次,取吸光度平均值。样品中多糖含量以质量分数ω计,单位以克每百克(g/100 g)表示,按式(3)计算。

式中:C为样品溶液的葡萄糖的质量,g;D为样品溶液的稀释倍数;f为换算因子;W为样品的质量,g。

1.3.7. 3 总多酚含量的测定

按照参考文献。吸取10 m L滤液于10 m L比色管中,加入2.5 m L福林酚试剂摇匀,加入2.5 m L 15%的Na2CO3溶液,加水定容至刻度,摇匀。在40℃水浴60 min,静置冷却20 min,测定吸光度。根据标准曲线计算待测液中总多酚的浓度,总多酚的含量按式(4)计算。

式中:X为样品中总多酚的含量,mg/L;c为由标准曲线计算得出的待测液中总多酚的含量,mg/L;10为滤液稀释倍数;η为样品稀释倍。

1.3.7. 4 黄酮含量的测定

按照参考文献。吸取2.0 m L样品溶液,置于25 m L比色管中,用乙醇溶液补充至5.0 m L,加1 m L亚硝酸钠溶液,摇匀,放置6 min,加入1.5 m L硝酸铝溶液,摇匀,放置6 min,加入4 m L氢氧化钠溶液,用乙醇溶液定容至刻度,摇匀,放置15 min用1 cm比色,以相应的不添加硝酸铝溶液的试样液作为空白进行校正,在波长510 nm处测定吸光度,根据标准曲线算出试样溶液的芦丁质量。样品中总黄酮(以芦丁计)的含量ω(mg/100 g)按式(5)计算。

式中:m1为工作曲线上算出试样溶液的总黄酮质量,mg;V为试样的提取体积,m L;V1为测定时吸取试样的体积,m L;M为试样的质量,g。

1.3.7. 5 总酸含量测定

按照参考文献,对样品中总酸含量测定。吸取25 m L饮料至250 m L容量瓶中,定容,摇匀。快速过滤,收集滤液,此为试液。吸取25 m L试液置于250m L烧杯中,加入2~3滴酚酞溶液,并加入0.1 mol/L Na OH标准溶液,滴定至微红色30 s不褪色,在此过程中记录消耗0.1 mol/L Na OH标准溶液的体积。对照试验中用水代替试液做空白试验,并且同样记录消耗0.1mol/L Na OH标准溶液的体积。样品中总酸的含量按式(6)计算。

式中:X为试样中总酸的含量,g/L;c为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mol/L;V0为标定空白时消耗氢氧化钠溶液体积,m L;V1为滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积,m L;V2为吸取样品的体积,m L;75为酒石酸的摩尔质量数,g/mol。

1.3.7. 6 微生物指标

依照GB/T 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行细菌总数测定,以及GB/T 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》测定霉菌和酵母总数,致病菌不得检出,符合食品卫生要求。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 百合浸膏与枸杞浸膏添加量的确定

由图1可知:随着枸杞浸膏添加量比值的增加,感官评分先上升到达一定量后开始下降;当添加量为1∶1.0时,感官评分最高,为83.5分,此时的黄果梨饮料呈浅褐色,颜色均匀一致,香味协调;当百合与枸杞浸膏添加量比例高于1∶0.8时,黄果梨饮料颜色较浅、均匀;当百合与枸杞浸膏添加量比例低于1∶1.2时,随着枸杞浸膏的增加,其对饮料的色泽和口感产生较大的影响,枸杞味过重掩盖了黄果梨的特殊香味,色泽过深。因此选择百合与枸杞浸膏添加量比例1∶1.0最佳。

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图1 百合与枸杞浸膏添加量比例对黄果梨饮料感官评分的影响 


2.1.2 黄果梨浸膏添加量的确定

由图2可知:当黄果梨浸膏添加量在30%时,黄果梨饮料酸甜适中,气味协调均匀,感官评分为79.8分;当黄果梨添加量低于25%时,黄果梨特殊香味寡淡,影响黄果梨饮料的口感;当黄果梨添加量高于35%时,黄果梨饮料过酸,对口感产生较大的影响,色泽较深。因此选择黄果梨浸膏添加量30%最佳。

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图2 黄果梨浸膏添加量对黄果梨饮料感官评分的影响  


2.1.3蔗糖添加量的确定

由图3可知:随着饮料中蔗糖的添加量增多,黄果梨饮料的感官评分呈先升后降的趋势;在黄果梨饮料中蔗糖添加量达到7%时,感官评分最高,为77.6分,此时黄果梨饮料酸甜适中,口感最佳;当蔗糖添加量低于6%时,制作的饮料甜度偏低、无味;当蔗糖的添加量高于8%时,饮料甜味过重,腻口。因此,蔗糖的添加量选取7%。

2.2 正交试验结果与分析

由表3的方差分析可看出,对黄果梨饮料的感官评分影响因素从大到小依次为B>A>C,即黄果梨浸膏的添加量对黄果梨饮料影响最大,其次为百合与枸杞浸膏添加量比例,对黄果梨饮料影响最小的为蔗糖添加量。黄果梨饮料制备最佳工艺条件为A2B2C3,即黄果梨浸膏添加量30%,百合与枸杞浸膏添加量比例1∶1.0,蔗糖添加量8%。

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图3 蔗糖添加量对黄果梨饮料感官评分影响   


  

表3 正交试验结果表 



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2.3 产品稳定性研究结果

由图4可知,随着果胶添加量的增加,黄果梨饮料的离心沉淀率随之减小,最后趋于平缓。当稳定剂添加量为0.04%时,离心沉淀率为14.95%;添加量在大于0.04%时,沉淀率逐渐趋于稳定。因此,稳定剂的最佳添加量为0.04%。

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图4 稳定剂剂量对产品稳定性的影响   


2.4 理化指标

由表4可知,黄果梨饮料的透光率、可溶性固形物和菌落总数符合国家标准,制得的饮料澄清透明,色泽均匀。其中多糖含量7.5%,黄酮含量0.315%,总酚含量达0.253%。总酸含量2.63%。

  

表4 理化指标测定结果  



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2.5 黄果梨饮料储藏期内的卫生指标检测

  

表5 6周内黄果梨饮料的各项微生物含量变化  



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由表5可知,在前3周时间内,黄果梨饮料中各项微生物总数均为0,第4周时,检测结果发生变化,其中检出菌落总数3 CFU/m L、霉菌2 CFU/m L、酵母1 CFU/m L,所以判断黄果梨饮料的保质期为21 d。随着储藏时间的增加,菌落总数、霉菌、酵母总数均有所增加。致病菌、大肠杆菌均未检出。卫生指标均符合国家标准。

3 讨论

以黄果梨为主料,百合与枸杞为辅料,制作黄果梨饮料。以感官评分为衡量指标,确定黄果梨浸膏、百合浸膏与枸杞浸膏添加比、蔗糖三个因素的最佳添加量。由于感官评分有很大的主观性,所以评分结果可能存在一定偏差,所以选取多人进行评分,可以大大减小这种偏差,进而使结果更具有可靠性。试验选取10人进行评分,并设计了平行试验,试验结果具有很高的准确性,但是还需进一步优化改进,在试验过程中发现了一些不足并加以解决,同时也存在创新点。百合浸膏中含有淀粉等大分子物质,长时间放置容易沉淀,出现分层,从而影响饮料的口感和澄清度。因此,在制作中加入了一定量的果胶稳定剂从而增加饮料的稳定性,但是长时间放置仍然可能会出现分层现象,因此,还需要进一步的优化和改进。

目前我国饮料类种类繁多,但黄果梨饮料尚未面市,由于青海省黄南藏族自治州同仁县黄果梨丰富的资源优势,且黄果梨具有丰富的营养价值等,应该充分利用其资源,使黄果梨得到高效开发利用。

4 结论

以黄果梨浸膏为主料、百合浸膏与枸杞浸膏为辅料,在试验过程中,采用单因素试验和正交试验确定黄果梨饮料的最佳配方:黄果梨浸膏添加量30%,百合与枸杞浸膏添加量比例1∶1,蔗糖添加量8%。稳定剂的最佳添加量为0.04%。根据上述配方制得的黄果梨饮料,颜色呈浅褐色,口感细腻、甜度适中、组织均一,兼具了黄果梨特殊香味和百合与枸杞的清香,并具有一定的营养作用和保健作用,其市场前景广阔,试验为提升黄果梨精深加工技术水平和综合开发利用提供了一定的参考和理论依据。