罗汉果花枸杞复合饮料的研制.pdf

农产品加工2023 年第 8 期文章编号：1671-9646（2023）08b-0006-06第 8 期（总第 582 期）农产品加工No.82023 年 8 月Farm Products ProcessingAug.摘要：对罗汉果花枸杞复合饮料进行开发，为罗汉果花和枸杞的进一步开发利用提供依据。以罗汉果花和枸杞原料的利用率为考查指标，通过超声波辅助酶解的方法，进行单因素试验和响应面优化试验来优化原料酶解液的最佳工艺。最后以感官评分作为考查指标，进行饮料配方的确定。结果表明，原料酶解液的最佳工艺参数是枸杞和罗汉果花的质量比 21，料液比 135（gmL），纤维素酶和 茁-葡聚糖酶配比 12.3，pH 值 56，温度 50，浸提 2 h，在此最佳工艺参数下原料的利用率是 60.6%。饮料最佳配方是一定量酶解液加入 5.9%白砂糖、0.04%柠檬酸、0.06%抗坏血酸，在此最佳配方条件下感官评分是 90.1 分。按最佳配方制作的复合饮料色泽红亮透明，含有罗汉果花味和枸杞的醇香，口感酸甜，无沉淀析出。关键词：罗汉果花；枸杞；酶促水解；复合饮料；响应面优化中图分类号：TS275.4文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.08.030（College of Health，Jiangsu Vocational Institute of Commerce，Research and Exploder Center of Food Safety Project ofJiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 211168，China）The compound beverage of Momordica grosvenori flower and Lycium chinensis was developed，in order to providethe basis for the further development and utilization of Momordica grosvenori flower and Lycium chinensis.The utilization rateof raw materials of Momordica grosvenori flower and Lycium chinensis was used as the index，ultrasonic assisted enzymolysiswas used to optimize the enzymolysis process by single factor test and response surface methodology.The results showed thatthe optimum technological parameters of enzymatic hydrolysate were as follows：the ratio of Lycium chinensis and Momordicagrosvenori flower was 21，and the material-liquid ratio was 135（gmL），the ratio of cellulase and 茁-glucanase was12.3，pH 56，and the temperature was 50 for 2 h，under the optimal process parameters，the utilization rate of rawmaterials was 60.6%.The best formula of the beverage was a certain amount of enzymatic hydrolysate added with 5.9%sugar，0.04%citric acid and 0.06%ascorbic acid.The sensory score of the beverage was 90.1.According to the best formula，thecolor of the compound beverage was red，bright and transparent，containing the flower flavor of Momordica grosvenori flowerand aroma of Lycium chinensis.It tasted sweet and sour，without precipitation.Momordica grosvenori flower；Lycium chinensis；enzymatic hydrolysis；compound beverage；response surfacemethodology罗汉果花枸杞复合饮料的研制汪洪涛，郭亚楠（江苏经贸职业技术学院 健康学院，江苏省食品安全工程技术研究开发中心，江苏 南京211168）收稿日期：2022-08-05基金项目：江苏经贸职业技术学院重点课题（JSJM21002）；江苏省大学生创新创业训练计划项目（202112047030Y）；江苏省优秀科技创新团队项目资助（2021）。作者简介：汪洪涛（1973），男，硕士，副教授，研究方向为食品营养与生物技术。罗汉果是我国特有的一种珍贵葫芦科植物，被誉为良药良果1。罗汉果花来自于罗汉果的干雄花，富含黄酮、多酚、精油等活性成分，有抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、清热解毒等功效2。目前，对罗汉果花的研究主要集中在其活性成分的提取和性质研究3、提取液的生理功能研究方面4，对产品的开发应用方面报道较少。枸杞又称枸杞果、枸杞豆、甜菜子等，是茄科植物，也作为药食两用的植物。枸杞味甘、性平，富含蛋白质、脂肪、枸杞素、维 B1、维 B2和钙、铁、磷等营养成分，还富含类黄酮、枸杞多糖、甜菜碱、红色素等有效成分5，具有补肾益精、润肝明目、增强免疫力、抗疲劳、抗辐射、降血糖，降低动脉硬化等功效6。在世界上被公认为抗衰老、抗肿瘤和疾病防治的“神仙果”5。目前，枸杞研究的较多，主要集中在活性成分的提取和产品的开发等方2023 年第 8 期面7-12，但有关枸杞和罗汉果花搭配进行产品的开发暂未见报道。为了进一步开发利用农副产品资源，提高农产品的附加值，丰富市场的健康饮料品种，拟通过将罗汉果花和枸杞搭配，利用两者营养成分和活性成分互补的特点，通过酶促降解原料，提高活性成分的溶出率和原料的利用率，开发出一款富含多种活性成分、适合各种人群饮用的健康型饮料。1材料与方法KQ-500E 型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司产品；FA1004N 型分析天平，上海民桥精密科学仪器有限公司产品；FW100 型高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品；GZX-9140MBE 型数显鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司产品；SHB-III 型循环水多用真空泵，上海比朗文仪器有限公司产品。罗汉果花，购自广西桂林，买回后挑选、清洗、于 60 下烘至恒质量、粉碎过 60 目筛后密封备用；枸杞（干果），购自宁夏中宁，经人工挑选、清洗、于 60 下烘至恒质量、粗粉碎后密封备用；食品级白砂糖，南京甘蔗园糖业有限公司提供；食品级纤维素酶（绿色木酶，1 万 U/g）、茁-葡聚糖酶（食用级，2 万 U/g）、柠檬酸，均为分析纯，南京森贝伽生物科技有限公司提供；抗坏血酸（分析纯），上海展云化工有限公司提供。1.2.1加工工艺（1）工艺流程。原料浸泡酶解抽滤调配均质包装杀菌成品。（2）操作要点。酶解。将枸杞粉和罗汉果花粉按比例复配，按不同料液比、酶配比和酶解时间进行浸提、抽滤，滤液定容后密封冷藏备用。调配。根据最佳的酶解液加入最佳配方的柠檬酸、白砂糖、抗坏血酸搅拌均匀。均质。原料混合搅拌均匀，加热至 65。进行均质处理，均质压力 2025 MPa，均质 2 次。均质后能提高饮料的稳定性，防止分层，使产品口感细腻。杀菌。产品装罐后于 121 下杀菌 10 min 后冷却即得成品。1.2.2原料酶解液的制备（1）原料酶解液制备的基本工艺参数。先将干燥粉碎后的枸杞粉和罗汉果花粉按质量比 11 称取混合至 250 mL 锥形瓶中，按照料液比 130（gmL）加入一定量的蒸馏水，于室温下避光浸泡 12 h，使原料充分吸水。然后在 50 的恒温、pH 值为 56时（加盐酸用精密 pH 值试纸）按照纤维素酶和 茁-葡聚糖酶 11 的质量配比，加入一定量的酶（占原料质量的 0.5%），利用超声辅助酶解 2 h。最后将酶解液用滤纸进行抽滤，滤液定容后密封冷藏备用，滤渣烘干至恒质量后称量，计算原料的利用率。每个样品重复 3 次，取平均值。原料利用率计算见公式（1）：原料的利用率=原料的质量（g）-滤渣的质量（g）原料的质量（g）100%.（1）（2）原料酶解液制备单因素试验。按 1.2.2（1）的方法，以原料的利用率为考查指标，其他条件不变，分别改变枸杞和罗汉果花配比、料液比、纤维素酶和 茁-葡聚糖酶配比及酶解时间等因素来考查各种因素对原料利用率的影响。（3）响应面优化试验。在单因素试验的基础上，选择原料比、料液比和酶配比作为试验因素，利用响应面软件进行试验及优化，确定罗汉果花枸杞复合饮料酶解液的最佳工艺。Box-behnken 设计因素与水平设计见表 1。1.2.3复合饮料的研制（1）饮料配方的基本工艺参数。量取一定量的酶解液，以酶解液质量为标准，加入 5%白砂糖，0.04%柠檬酸，0.05%抗坏血酸，按照饮料制备工艺流程操作得到罗汉果花枸杞复合饮料。（2）单因素试验。按 1.2.3（1）的方法，以感官评价为评定指标，其他条件不变，通过改变白砂糖、柠檬酸和抗坏血酸的含量，考查各种因素对饮料风味的影响。（3）响应面优化试验。在单因素试验的基础上，利用响应面软件进行试验及优化，采用感官评分法进行分析和处理，确定罗汉果花枸杞复合饮料的最佳配方。响应面试验因素与水平设计见表 2。1.2.4感官评分标准参照相关茶饮料感官标准，结合该产品的特点，指定了产品感官评分标准。请 10 名不同年龄、性别的学生根据感官评分表进行评分，每个样品重复 3次，最后取评分的平均值。感官评分标准见表 3。1.2.5数据分析与处理试验数据采用 Excel 2010 软件和 Design Expert汪洪涛，等：罗汉果花枸杞复合饮料的研制表 1Box-behnken 设计因素与水平设计水平A 原料比/ggB 料液比/gmL-101121121130135140C 酶配比/gg121314表 2响应面试验因素与水平设计水平A 白砂糖添加量B 柠檬酸添加量-1015670.0250.0400.055C 抗坏血酸添加量0.050.070.09/%7农产品加工2023 年第 8 期8.0 软件进行分析处理。2结果与分析2.1.1原料酶解液制备单因素试验按照 1.2.2 中（2）的方法，其他条件不变，分别改变枸杞与罗汉果花质量比为 41，31，21，11，12，13，14（gg），料液比为 115，120，125，130，135，140，145（gmL），纤维素酶和 茁-葡聚糖酶的质量比为 41，31，21，11，12，13，14（gg），酶解时间为 0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 h 进行单因素试验。枸杞和罗汉果花的质量比对原料利用率的影响见图 1，料液比对原料利用率的影响见图 2，纤维素酶和 茁-葡聚糖酶质量比对原料利用率的影响见图3，酶解时间对原料利用率的影响图 4。表 3感官评分标准项目评分标准感官评分/分外观（满分30 分）比较澄清透明，无沉淀析出比较澄清透明，有轻微浑浊或部分沉淀析出比较澄清透明，有明显的沉淀析出2630202519颜色（满分15 分）橙红色偏红橙红色橙红色偏浅11155104口感（满分40 分）口感柔和，酸甜可口，无涩味略有涩味，偏甜或偏酸有异味，风味平淡3140213020香气（满分15 分）罗汉果花和枸杞的复合香气适宜，不过浓或过淡罗汉果花和枸杞的香味未能很好复配，一方气味较浓或较淡2 种香气都很淡，香气极淡11155104图 4酶解时间对原料利用率的影响图 1枸杞和罗汉果花的质量比对原料利用率的影响图 2料液比对原料利用率的影响图 3纤维素酶和 茁-葡聚糖酶质量比对原料利用率的影响655545352541312111121314音音枸杞与罗汉果花质量比/gg音音音音音504846444240115120125130135140145音音料液比/gmL音音音音音50494847464541312111121314音音纤维素酶配 茁-葡聚糖酶质量比/gg音音音音音47.547.046.546.045.545.00.51.01.52.02.53.03.5音音酶解时间 t/h音音音音音由图 1 可知，随着罗汉果花比例的增加原料利用率在逐渐降低，原因可能是罗汉果花中纤维较多，水解率较低。在枸杞和罗汉果花的质量比为 21 12 原料的利用率降低的非常明显。枸杞比例过高对产品的口感有影响且不利于渣液分离，综合考虑后选取枸杞和罗汉果花的质量比为 21、11，12为响应面试验的试验因素水平；由图 2 可知，随着料液比的增加原料利用率在逐渐提高，在 130 处提高最为明显，随着料液比的继续增加，原料利用率增加变慢。综合考虑后选取料液比为 130、135，140 为响应面试验的试验因素水平；由图 3 可知，随着 茁-葡聚糖酶比例的增加，原料利用率先增加后减少，在 13 处最高，在 13 之后开始降低。故选取纤维素酶和 茁-葡聚糖酶的质量比为 12，13，14 为响应面试验因素的水平；由图 4可知，随着酶水解反应时间的延长，原料利用率先增加后减少在 2 h 时处最大，随着时间不断延长，原料利用率处于相对平稳状态，而且不利于试验的操作，浪费时间。综合考虑后，将 2 h 作为后续试验的酶解时间。2.1.2响应面优化试验根据单因素试验结果，按照 1.2.2 中（3）的方法，采用 Box-behnken 试验设计，对原料酶解液工艺进行响应面优化试验。响应面优化试验方案及结果见表 4，原料利用率方差分析见表 5。82023 年第 8 期通过软件 Design Expert 8.0 对表 5 数据进行了回归分析，得出以原料酶解液的原料利用率为响应值的回归方程为：Y1=54.98+6.08A+0.43B-1.20C-0.63AB-0.025AC-0.025BC-1.38A2-1.68B2-0.83C2。一次项 F 值的大小与因素对响应值的影响程度大小成正比8。由表 4 可知，每个因素对原料利用率的影响程度顺序为原料比 酶质量比 料液比。模型 F 值为 17.61，p0.050 0 差异不显著，模型的相关系数R2=0.952 0，表明模型拟合程度较好。变异系数（Coefficient of Variation，C.V）2.45%较小，说明该模型能较好地反映真实的试验值。回归模型中的一次项原料比（A）非常显著，交互项和二次项 A2，C2不显著，说明每个因素对原料利用率的影响不是线性关系13。由响应面软件分析可知原料最佳酶解液工艺参数为原料比 21，料液比 134.73，酶质量比 12.26。在此条件下，复合饮料酶解液的原料利用率为60.1%。考虑到方便实际操作将最佳配方优化为原料质量比 21，料液比 135，酶质量比 12.3，并根据优化后的最佳工艺参数进行了 5 次平行验证试验，结果表明原料利用率平均为 60.6%，与预测值相对偏差为 0.83%，得到的最佳酶解液工艺参数可靠。2.2.1单因素试验结果按 1.2.3 中（2）的方法，其他条件不变，分别改变白砂糖添加量为 3%，4%，5%，6%，7%；柠檬酸添加量为 0.010%，0.025%，0.040%，0.055%，0.060%；抗坏血酸添加量为 0.01%，0.03%，0.05%，0.07%，0.09%进行试验。白砂糖添加量对饮料感官指标的影响见图 5，柠檬酸添加量对饮料感官指标的影响见图 6，抗坏血酸添加量对饮料感官指标的影响见图 7。由图 5 可知，随着白砂糖添加量增加饮料感官评分先增后降，在 6%时感官评分最高。当白砂糖添加量较低时，饮料的味道偏淡有少许苦味；白砂糖添加量过高时饮料味道太甜。因此，选取白砂糖添加量 5%，6%，7%为响应面试验的因素水平。由图 6 可表 4响应面优化试验方案及结果试验号ABY1原料利用率/%1234567891011121314151617010-1100-101-10000-110000001-1-1-10001-11154.760.054.249.356.254.351.743.452.158.345.656.455.352.853.246.859.2C0-10-1101010100-1-100方差来源总和F值p 值显著性自由度均方模型ABCABACBCA2B2C2334.91295.251.4411.521.562.50010-32.50010-37.9911.852.8817.61139.710.685.450.741.18310-31.18310-33.785.611.360.000 50.001 00.435 60.052 20.418 30.973 50.973 50.092 90.049 80.281 0*911111111137.21295.251.4411.521.562.50010-32.50010-37.9911.852.88残差失拟项纯误差总和14.7911.533.27349.70734162.113.840.824.700.084 5不显著注：p 值的大小表明模型及因素的显著性水平。p0.0001 表明差异极显著（*）；p0.001表明差异非常显著（*）；p 白砂糖添加量 柠檬酸添加量。模型 F 值为 10.48，p=0.002 70.05 差异不显著，模型的相关系数R2=0.928 3，表明模型拟合程度较好。变异系数（C.V）2.78%较小，说明该模型能很好的反映真实的试验值。回归模型中的一次项抗坏血酸（C）显著，交互项不显著和二次项 A2非常显著、B2和 C2显著，说明每个因素对原料利用率的影响不是线性关系13。为进一步考查各因素中交互作用对饮料感官评分的影响，用 Design Expert 8.0.6软件绘制三维曲线图（图 8）。响应曲面图是每个试验因素响应值的三维空间曲线图，表面的幅度越大，则表明对试验结果的影响越大14。等高线图的形状可反映出各因素效应强弱的大小，椭圆形这 2 个因素之间的相互作用显著，而圆形则相反15。3 个因素可在选定的范围内均能产生最好的响应值，这表明 3 个因素的试验范围合理有效，能够最佳反映响应值的影响趋势。因素交互作用对饮料感官评分的影响见图 8。利用 Design Expert 8.0.6 软件分析得出罗汉果花枸杞复合饮料的最佳配方为白砂糖添加量 5.9%，柠表 6响应面优化试验方案及结果试验号ABY2感官评分/分1234567891011121314151617010-1100-101-10000-110000001-1-1-10001-11189.084.088.584.082.590.082.585.581.581.082.088.090.085.587.583.082.5C0-10-1101010100-1-100方差来源总和F值p 值显著性自由度均方模型ABCABACBCA2B2C2145.0002.5300.50019.5304.0000.0632.25054.95026.05023.50010.4801.6500.33012.7002.6000.0411.46035.74016.95015.2800.002 70.240 30.586 30.009 20.150 80.845 90.265 70.000 60.004 50.005 8*911111111116.1102.5300.50019.5304.0000.0632.25054.95026.05023.500残差失拟项纯误差总和10.7607.5603.200155.760734161.5402.5200.8003.1500.148 3不显著表 7饮料配方试验方差分析（a）白砂糖添加量与柠檬酸添加量对感官评分的影响图 8因素交互作用对饮料感官评分的影响929088868482807.06.56.05.55.00.025 00.032 50.040 00.047 50.055 0（c）柠檬酸添加量与抗坏血酸添加量对感官评分的影响（b）白砂糖添加量与抗坏血酸添加量对感官评分的影响0.050.060.070.080.09929088868482807.06.56.05.55.00.055 00.047 50.040 00.032 50.025 0929088868482800.050.060.070.080.09102023 年第 8 期檬酸添加量 0.04%，抗坏血酸添加量 0.06%。在此最佳配方下复合饮料感官评分为 89.4 分。为了检验响应面优化结果的可靠性进行了 5 次平行验证试验，得到饮料的感官评分平均值为 90.1 分，与预测值有0.78%的相对偏差。结果表明，得到的复合饮料的最佳配方参数可靠。3结论通过优化原料酶解液的工艺参数，从而大大提高了原料利用率。对饮料的配方进行优化后所生产的复合饮料色泽红亮透明，含有罗汉果花淡淡的清香和枸杞的醇香，口感酸甜可口，无沉淀析出。由于该饮料所使用原料罗汉果花和枸杞本身是一种可食用资源，再加上整个生产过程中仅使用水和食品级酶制剂，无任何化学试剂。其他辅助材料都是可食用级别，利用超声波辅助酶法水解原料具有操作简便、能耗低的特点。因此，该饮料的制作工艺简单，具有原料的特有风味，是一款营养丰富、口感纯正的健康饮料，适合各类人群长期饮用。关于饮料中具体的活性成分和卫生指标有待于进一步的试验。参考文献：中国药典委员会.中华人民共和国药典（一部）M.北京：化学工业出版社，2005：188-190.张卓睿，张二连，高辉，等.罗汉果花野菊花菠萝汁复合饮料的研制 J.北华大学学报（自然科学版），2015，16（2）：239-244.卞伟明，刘蓉飞，杨帆.罗汉果花黄酮和多糖的提取与活性研究 J.粮食与油脂，2020，33（10）：121-124.汪洪涛，李清光，薛珂.罗汉果花提取液对鲜切苹果保鲜效果的影响 J.食品工业，2019，40（12）：89-93.任旭桐，崔振华，邱佳，等.枸杞红色素的提取工艺 J.浙江农业科学，2020（11）：2 362-2 365援王结鑫，褚海清，赵雨，等.枸杞多糖的精制工艺优选 J.湖南中医杂志，2021，37（2）：150-153.杜景涛，郑贞，陈骏，等.党参枸杞复合饮料的制备及其抗氧化活性研究 J.保鲜与加工，2021，21（2）：109-115，121.韩晓虎，孙振和，黄嘉欣.猴头菇枸杞复合饮料研制及其运动抗疲劳作用分析 J.中国食用菌，2020，39（9）：223-225，229.刘日斌，钟瑞敏，朱建华，等.黄精山药枸杞复合饮料的研制 J.食品研究与开发，2020，41（19）：140-144.郭晓梦，张一晟，王菁，等.枸杞酒发酵过程中的褐变 J.食品与生物技术学报，2020，39（11）：41-48.贾宗平，苟陶然，俞诗源.枸杞水提液对海洛因视网膜氧化损伤的影响 J.中国细胞生物学学报，2020，42（12）：2 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