《食品工业科技》：黑果腺肋花楸果汁饮料研制及其品质与抗氧化性评价- 大数跨境

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《食品工业科技》：黑果腺肋花楸果汁饮料研制及其品质与抗氧化性评价

食品工业科技编辑部

2022-07-13

黑果腺肋花楸果汁饮料研制及其品质与抗氧化性评价

——黑龙江八一农垦大学食品学院

黑龙江省农产品加工工程技术研究中心

黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院

王思溥硕士研究生

牛广财教授

研究背景

黑果腺肋花楸（Aronia melanocarpa（Michx.）Elliott）为蔷薇科腺肋花楸属灌木浆果，又称野樱莓、不老莓，在辽宁、吉林、黑龙江、江苏、浙江等多省种植。黑果腺肋花楸果实富含多酚、膳食纤维、蛋白质、脂肪、有机酸、碳水化合物、维生素和矿物质等多种营养物质，其中，多酚类物质具有非常重要的保健作用。黑果腺肋花楸的生物活性显著，具有良好的抗氧化和抗炎抑菌活性，可以提高人体免疫力，保肝明目，预防糖尿病与心脑血管等疾病。李美兰等连续8周给小鼠投喂浓度为3%的黑果腺肋花楸溶液发现，试验组小鼠肝脏组织中的超氧化物歧化酶（SOD）活力升高，肾脏组织中丙二醛（MDA）含量明显降低，谷胱甘肽（GSH）相对含量增加，说明黑果腺肋花楸具有一定抗氧化性。国家卫生健康委员会于2018年根据《食品安全法》有关规定，将黑果腺肋花楸果实正式列为新食品原料（2018年第10号）。这为该果实作为一种新食品原料提供了法规支持，也为其深度开发奠定了基础。

近年来，国内外对黑果腺肋花楸的栽培、果实成分分析与功能作用的研究较多。尽管该果实有很强的生理活性，但由于其本身具有涩味等原因，大众对黑果腺肋花楸果实的鲜食接受度不高。因此，果实的深加工就显得尤为重要。目前，市场上黑果腺肋花楸主要以果酒为主，其他果汁、果粉、果冻、果酱、果干等产品较少，尚处于起步阶段，而国外黑果腺肋花楸果汁类产品已经商业化。由于黑果腺肋花楸果实中的原花青素等物质，使果汁具有很明显的涩味和收敛性。为解决这一问题，本实验中采用β-环糊精改善原果汁的涩味，辅以蔗糖、柠檬酸等原料，提高产品整体风味，并对其抗氧化活性和主要理化指标进行测定，以期为黑果腺肋花楸新食品原料的开发提供理论依据。

1 单因素实验结果

1.1 黑果腺肋花楸浸提汁用量的选择

黑果腺肋花楸果汁呈诱人的紫黑色，色泽明亮，果香浓郁，能够赋予饮料鲜亮的颜色和良好的风味。黑果腺肋花楸浸提汁用量对感官评分的影响较大，如图1所示，当浸提汁添加量在55%~60%的范围时，所调配饮料的口味、香气、色泽和组织状态等方面的感官特性较好，评分能达到90分左右，这与毛晓峰等研究黑果腺肋花楸蓝莓复合果汁的果汁总添加量54%（黑果腺肋花楸汁22%，蓝莓汁32%）以及刘艳怀等研制的黑果腺肋花楸黑枸杞复合饮料配方中果浆添加量60%（黑果腺肋花楸浆20%，黑枸杞浆40%）的比例范围一致。当浸提汁用量低于50%时，饮料的色泽和风味相对较差，感官评分低于80分；当浸提汁用量高于60%时，虽然饮料的风味较好，但其糖酸比严重失调，评分较低。由此可见，黑果腺肋花楸浸提汁的用量控制在50%~60%较为合适，因此，选择50%、55%、60%三个水平进行正交试验。

1.2 蔗糖糖浆添加量的选择

添加蔗糖能够改善果汁饮料的糖酸比，使其风味协调，酸甜可口。将白砂糖在加热的条件下溶解于纯净水中，配制浓度为60%的蔗糖糖浆，可以使蔗糖溶解均匀，提高饮料的澄清度。从图2中可以看出，当蔗糖糖浆添加量为10%时，饮料整体风味协调，酸甜爽口，感官评分达到90.5分，这与王雪松等在黑果腺肋花楸酵素饮料中6%蔗糖的添加量相一致。但是，当蔗糖量添加过多或过少时，感官评分下降至85分以下，饮料的酸甜比例失调，对感官特性产生不利影响。因此，60%蔗糖糖浆的添加量应控制在8%~12%的范围内，即选择8%、10%、12%三个水平进行正交试验。

1.3 柠檬酸添加量的选择

柠檬酸具有温和爽快的酸味，是一种良好的酸味剂。同时，添加柠檬酸能够调节饮料的pH呈酸性，有利于抑菌和产品的保存。由图3可知，当柠檬酸的添加量在1.5%~2.5%时，所调配的饮料酸味适口，口感清爽，感官评分在87.8~89.8分之间；当添加量高于2.5%时，饮料的酸味过于突出，糖酸比不协调，掩盖了其他的风味；当添加量低于1.5%时，则饮料的口味偏淡，感官评分较低。因此，2%柠檬酸添加范围控制在1.5%~2.5%为宜，要稍低于黑果腺肋花楸蓝莓复合饮料中0.08%的柠檬酸添加量，目的是更好地保持黑果腺肋花楸果汁原有的风味。因此，选择1.5%、2.0%、2.5%三个水平进行正交试验。

1.4 β-环糊精檬添加量的选择

黑果腺肋花楸果汁的涩味较明显，在调配时会很大程度影响饮料的风味。β-环糊精常作为苦味物质的包埋剂，它易溶于水，可以在不影响果汁的营养成分情况下达到掩盖苦味的效果。由图4可知，当β-环糊精的添加量为3%左右时，感官评分可达89.8分，制得的饮料具有较高评分，说明β-环糊精的包埋作用能够有效减轻黑果腺肋花楸浸提汁的苦涩味。但是，当添加量高于4%时，饮料口感不好，感官评分开始下降。因此，β-环糊精的用量范围控制在2%~4%为宜，选择2%、3%、4%三个水平进行正交试验。

2 正交试验结果

对黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分进行正交试验的结果如表3所示，由极差分析的R值可知，对黑果腺肋花楸果汁饮料感官品质影响因素的主次顺序为：A黑果腺肋花楸浸提汁用量>B蔗糖糖浆添加量>C柠檬酸添加量>D β-环糊精添加量。由表4的方差分析结果可知，因素A的差异性显著（P<0.05），其他几个因素的差异性不显著，即黑果腺肋花楸浸提汁用量对该果汁饮料的感官评分影响最大，影响效果最为显著（P<0.05）。根据表3中的k值，可以得到黑果腺肋花楸果汁饮料的最佳配方为A₃B₂C₂D₂‍，即黑果腺肋花楸浸提汁的用量为60%，60%蔗糖糖浆的添加量为10%，2%柠檬酸溶液的添加量2.0%，1% β-环糊精的添加量3.0%。按照此最佳配方进行3次验证性实验，所调配的黑果腺肋花楸果汁饮料感官评分为94.5分。

3 黑果腺肋花楸果汁饮料的品质评价

3.1 感官指标

黑果腺肋花楸果汁饮料的糖酸比例适中，整体风味协调，口感清爽；具有较浓郁的黑果腺肋花楸果实的特征香气，香味协调柔和；色泽明亮均一，呈诱人的紫黑色；组织状态均匀一致。

3.2 主要理化指标

黑果腺肋花楸果汁饮料中浸提汁含量为60%，原花青素含量为258.34 mg/100 g；可溶性固形物≥13%，pH为3.8~4.2。说明饮料的营养成分丰富，营养价值较高，饮料pH低于4.5有利于抑制微生物生长，且常压杀菌就可达到杀菌效果。

3.3 氨基酸含量指标

黑果腺肋花楸果汁饮料氨基酸组成情况如表5所示。由表5可知，该饮料中共检测出16种氨基酸，总量达到374.79 μg/mL，其中，亮氨酸、精氨酸和赖氨酸的含量位居前3位，分别为63.42、49.66和46.28 μg/mL；必需氨基酸含量为179.81 μg/mL，必需氨基酸/总氨基酸（essential amino acid/total amino acids，EAA/TAA）为47.98%，高于蛋白质理想模式（EAA/TAA≈40%），其高于贾晓韩等研究黑果腺肋花楸中必需氨基酸含量占总水解氨基酸的39.57%，这可能与原料本身的差异或工艺流程不同有关；本产品中必需氨基酸/非必需氨基酸（essential amino acid/nonessential amino acid，EAA/NEAA）为92.22%，远高于蛋白质理想模式（EAA/NEAA≥60%），且高于沙棘、树莓等浆果的EAA/NEAA指标，这表明黑果腺肋花楸果汁饮料是理想的蛋白质来源，营养价值较高。此外，黑果腺肋花楸果汁饮料中还包含8种药用氨基酸，占氨基酸总量的60.35%，具有一定的药用价值。其中，含量较高的3种药用氨基酸，例如，亮氨酸能分泌胰岛素和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）降低机体血糖，精氨酸可以通过调节内分泌激素进行免疫调节，增强肌体免疫力，赖氨酸常作为限制性氨基酸，对促进钙吸收起到至关重要的作用。同时，该果汁饮料中富含多种呈味氨基酸，其含量较高，占氨基酸总量的84.16%，不同的呈味氨基酸相互协调，构成了该果汁饮料特有的风味；支链氨基酸有保肝护肝、抑制癌细胞、降低胆固醇等功效，黑果腺肋花楸果汁饮料中的支链氨基酸占氨基酸总量的28.43%。由此可见，该果汁饮料不仅氨基酸种类丰富，而且含量较高，具有重要的医疗保健价值，其开发前景广阔。

3.4 微生物指标

黑果腺肋花楸果汁饮料的菌落总数<100 CFU/mL，大肠杆菌未检出，致病菌未检出。该产品的上述指标，符合GB 7101-2015《食品安全国家标准饮料》中菌落总数<10⁴ CFU/mL的要求。

3.5 抗氧化能力

以4 mg/mL的维生素C溶液作为对照，分别对黑果腺肋花楸果汁饮料产品的DPPH自由基清除能力、羟自由基清除能力、ABTS自由基清除能力以及总还原能力进行测定。由表6可以看出，本研究所制得的黑果腺肋花楸果汁饮料的抗氧化能力虽然不及维生素C，但也具有一定的抗氧化活性，其对DPPH自由基清除率为36.42%，羟自由基清除率为32.58%，对ABTS自由基的清除能力为0.54 mmol/L，总还原能力为0.289。该结果略低于张海平等研究中黑果腺肋花楸鲜榨果汁的DPPH自由基清除能力（52.25%）、羟自由基清除能力（49.69%）和总还原能力（0.372），这可能是由于黑果腺肋花楸鲜果汁中活性成分含量较高，因此其上述抗氧化指标的数值较高，而本研究中是经过调配的饮料，在口感和风味上具有更高的接受度。综上，利用本实验配方调配的黑果腺肋花楸果汁饮料不仅品质较佳，还具有一定程度的抗氧化能力，适宜生产具有保健作用的功能性饮料。

4 结论

本实验以黑果腺肋花楸果实为主要原料，制备了具有营养保健功能的黑果腺肋花楸果汁饮料，并确定其最佳配方：黑果腺肋花楸浸提汁用量为60%，60%蔗糖糖浆添加量10%，2%的柠檬酸添加量2.0%，1% β-环糊精添加量3.0%。在此条件下调配的果汁饮料富含16种氨基酸，总量可达到374.79 μg/mL，具有浓郁的黑果腺肋花楸特征香气，色泽均一明亮，整体风味协调爽口，质地均匀，感官评分可达94.5分。抗氧化活性结果显示：该饮料产品对DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、ABTS自由基清除能力以及总还原能力分别为36.42%、32.58%、0.54 mmol/L和0.289。研制的黑果腺肋花楸果汁饮料具有较高的抗氧化活性，具有广阔的市场前景和开发潜力。