配制型菠萝汁含乳饮料的研究

钟华锋（广西职业技术学院，广西南宁530226）



配制型菠萝汁含乳饮料的研究

钟华锋
（广西职业技术学院，广西南宁530226）

摘要：以菠萝浓缩汁和全脂奶粉为主要原料，通过单因素试验和正交试验，对配制型菠萝汁含乳饮料的配方和稳定性进行研究。研究表明，最佳配方为：菠萝浓缩汁11%、奶粉4.5 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸钠0.06 %、柠檬酸钠0.04%、果胶0.25%、耐酸型羧甲基纤维素钠0.02 %、海藻酸丙二醇酯0.02 %、分子蒸馏单甘脂0.01 %、蔗糖脂肪酸酯0.05%。

关键词：菠萝汁；含乳饮料；配制型；稳定性

菠萝（Ananas comosus）学名凤梨，属凤梨科（Bromeliaceae）凤梨属（Ananas）多年生单子叶常绿草本果树，是热带、亚热带名果之一，其气味芳香，果肉甜脆，含丰富的糖、蛋白质、多种维生素及矿物质。此外，菠萝有健脾益胃，增强食欲，治疗咽炎，胃炎和消化不良等疾病的功效[1]。经相关临床研究表明：菠萝中的菠萝蛋白酶能够抑制肿瘤细胞的生长。菠萝蛋白酶做为蛋白水解酶对心血管疾病的防治是有益的。它能够抑制血小板聚集引起的心脏病发作和中风，缓解心绞痛症状，缓和动脉收缩，加速纤维蛋白原的分解效果[2]。

牛奶是动物（奶牛）乳房中分泌的乳汁，它是一种纯天然的、按其自然属性专供幼仔（犊牛）饮用的食品[3]，牛乳含有高级的脂肪、各种蛋白质，丰富的矿物质，如钙、磷、铁、锌、铜、锰、钼等，特别是含钙多，而且钙、磷比例合理，吸收率高。牛乳的VA和VB含量较高，而胆固醇含量少，并含有能降低血胆固醇的3羟-3甲基戊二酸及乳清酸[4]，是人类每日需要钙和磷的优良给源。钙质是构成人体骨骼和牙齿的材料，缺钙会引起幼儿佝偻病和老年人骨质疏松症，而牛奶中的钙，因与其蛋白质结合而成为利于人体吸收利用的最好形式。所以不论幼儿或老年人饮用牛奶，均可补其钙的不足，防止缺钙所引起的疾病[5]。

本试验充分利用菠萝和牛奶的营养价值与特色，将菠萝和牛奶有机结合，加强对菠萝和牛奶的开发，旨在开发出一种味道独特、营养丰富的果汁含乳饮料，不仅能提高菠萝和牛奶的附加值，加快菠萝及奶牛产业的发展，还能丰富饮料市场的花色品种，为果汁含乳饮料的开发与生产提供思路。

1材料与方法

1.1材料与试剂

1.1.1原料

菠萝浓缩汁60°Bx：北海果香园有限公司；全脂奶粉，蛋白质含量28 %：内蒙古伊利实业集团股份有限公司；白砂糖，一级。

1.1.2试剂

柠檬酸钠：广州化学试剂厂；三聚磷酸钠：广东光华化学厂有限公司；乳酸：广东汕头新宁化工厂；乙基麦芽酚：中外合资上海爱普食品工业有限公司；羧甲基纤维素纳（CMC-Na）：南宁东恒华道生物科技有限公司；果胶：衡州果胶有限公司出品；海藻酸丙二醇酯：广西创建食品有限公司；黄原胶：南宁东恒华道生物科技有限公司；海藻酸钠：青岛大洋海藻工业有限公司；分子蒸馏单甘脂：广州市凯闻食品发展有限公司；蔗糖脂肪酸酯：柳州长远食品配料科技有限公司。

1.2主要仪器和设备

JJ100型电子天平：常熟双杰测试仪器厂；WYT型手持糖量计：泉州光学仪器厂；E-201-C型pH复合电极酸度计：上海精密科学仪器有限公司；YXO SG41 280手提式压力蒸汽灭菌锅：上海华线医用核子仪器有限公司；800型离心沉淀器离心机：上海手术器械厂；JMF100胶体磨：温州市豪龙胶体磨厂；JJ100L/70型均质机：廊坊盛通机械有限公司。

1.3方法

1.3.1配制型菠萝汁含乳饮料工艺流程

1.3.2配制型菠萝汁含乳饮料制作工艺技术操作要点

1）菠萝浓缩汁的稀释：按设定方案称取菠萝浓缩汁于3倍水中，再根据预定方案添加三聚磷酸钠释液和柠檬酸钠释液于菠萝稀释液中，搅拌均匀，冷却至20℃，备用。

2）还原乳制备：按设定方案称取全脂奶粉溶于50℃左右的4倍水中溶解，200目过滤，冷却至20℃，备用。

3）稳定剂的溶解：将称好的各种稳定剂与白砂糖进行干混，加热水加热至完全溶解，冷却至20℃，备用。

4）缓冲盐及乳酸溶液的制备：按设定方案称取三聚磷酸钠、柠檬酸钠、乳酸，分别配成5 %、5 %、20 %的水溶液，备用。

5）调配：先通过单因素试验确定最佳的菠萝浓缩汁、白砂糖、乳酸、三聚磷酸钠、柠檬酸钠使用范围后，再采用正交试验，确定最佳配方。在调配时，应在小于20℃温度下进行[6]，把溶解好的稳定剂缓慢加入还原乳中混匀，再把菠萝果汁稀释液缓慢的加入还原乳中并快速的搅拌均匀，最后把乳酸液缓慢加进去混匀。

6）稳定剂试验：先选用耐酸型羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、果胶、海藻酸丙二醇酯（PGA）、黄原胶、海藻酸钠、分子蒸馏单甘脂、蔗糖脂肪酸酯做单因素试验，选出合适的增稠剂及其用量使用范围，再通过正交试验，确定出最适合饮料的稳定剂配比。

7）均质：将调配好的物料用高压均质机进行均质处理，在20 MPa~25 MPa、65℃~70℃的条件下均质2次备用。

8）杀菌、冷却：将均质后的物料进行灌装，灌装温度在80℃以上，封口后立即进行杀菌，杀菌条件为90℃灭菌20 min，冷却至35℃以下即得成品。

1.4测定方法

1）糖度的测定：折光法。

2）pH的测定：电位法（pH计法）。

3）沉淀率的测定：在刻度离心管中准确加入配置好的饮料10 mL，然后在4 000 r/min离心15 min，平行测定3次，弃去所有溶液，准确称取沉淀物重量，计算出沉淀率[7]。

沉淀率/%=沉淀物质（g）/10 mL饮料重量（g）×100

1.5饮料品质的感官评定

饮料的感官评定包括滋味、气味、组织形态及色泽4个方面，从滋味、气味、组织形态及色泽3方面给含乳饮料进行评分，根据3者的重要性分配分数比例，总分为100分，感官评分标准见表1。

表1感官评分标准Table 1 The standard of sensory evaluation

2结果与讨论

2.1配制型菠萝汁含乳饮料的调配

2.1.1单因素试验

2.1.1.1菠萝浓缩汁用量对饮料质量的影响

菠萝浓缩汁按不同的比例进行添加对含乳饮料的滋味、气味、组织形态及色泽都会有不同的影响。菠萝浓缩汁具有浓郁的菠萝香味，还原乳具有浓郁的牛奶香味，配制型菠萝汁含乳饮料既要突出菠萝的果香味，又要保证有一定的奶香味，这需要通过调整菠萝浓缩汁的添加量来完成。根据国标GB/T 21732-2008《含乳饮料》的指标规定：蛋白质的含量要≥1 %，考虑到生产成本原因，本试验固定奶粉的用量为4.5 %，蛋白质含量≥1.1 %。波萝浓缩汁添加量的试验方案及结果见表2。

表2菠萝浓缩汁用量的试验结果Table 2 Results the amounts of pineapple juice concentrate

由表2结果可知，菠萝浓缩汁的最佳用量为：10%。

2.1.1.2白砂糖用量对饮料质量的影响

菠萝浓缩汁稀释液中含有一定量的糖，通过测定得出菠萝浓缩汁稀释液的糖度为7°Bx，白砂糖用量的对含乳饮料的质量起着重要的作用，不同的消费者对甜味的口感要求不同，更重要的是白砂糖是许多产品的主味，在口感上比其它的甜味剂更好。本试验通过改变白砂糖的添加量，探究白砂糖添加量对饮料感官的影响，结果见表3。

表3白砂糖用量试验结果Table 3 Results the amount of sugar

从消费者对甜味的需要、生产成本及现代保健方面需要的考虑，结合表3的结果得出最适合的白砂糖用量为4 %。

2.1.1.3乳酸用量对饮料质量的影响

在乳饮料的制作中通常用柠檬酸、乳酸、苹果酸混合使用。添加乳酸，可使制品酸味感趋于柔和并提供和奶香味相协调的酸味，在还原乳添加量为20 %的情况下，适宜果奶香型的酸味剂组成（柠檬酸：乳酸：苹果酸）为40∶35∶25[8]。乳酸的酸味柔和、具后酸味，还具有较强的杀菌能力，能够防止杂菌的生长[9]。菠萝果实中有机酸主要由柠檬酸、苹果酸和奎宁酸组成，其中柠檬酸含量最高，占有机酸的64.73 %，苹果酸所占比例为16.60 %[10]，无乳酸，因此在试验中用添加乳酸来调节酸度，乳酸添加量对饮料感官的影响，试验结果见表4。

表4乳酸用量试验结果Table 4 Results the amount of lactic acid

由表4可知，乳酸添加量为0.24 %，pH=4.0效果最佳。

2.1.1.4三聚磷酸钠、柠檬酸钠用量对饮料质量的影响

用乳酸来调节pH时，饮料的酸味较刺激且有一定的涩味。三聚磷酸钠和柠檬酸钠既是一种酸度调节剂，又是一种金属络合剂，两者均具有良好的pH调节及缓冲性能，同时对Ca2+、Mg2+等金属离子也具有良好的络合能力。

在牛乳蛋白中，约80 %蛋白质是以酪蛋白胶体形式存在，酪蛋白胶体中含92 %的蛋白和8 %的无机盐，无机盐主要以磷酸钙为主。酪蛋白不是单一的蛋白质，而是各种酪蛋白以酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶体形式存在的。而在酪蛋白胶体中，主要是由αS1-CN、αS2-CN、β- CN和κ- CN 4种酪蛋白组成，其中除κ- CN外，对钙均敏感，当其与乳中的游离钙相结合时，就会产生凝絮沉淀。酪蛋白胶粒对pH的变化很敏感，当pH降低时，酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐，就逐渐游离出来，也导致最外层的κ- CN的肽键裂开，造成酪蛋白的胶束结构解体，使对钙敏感的其它酪蛋白裸露出来，从而导致酪蛋白之间发生凝聚的现象。

而当加入三聚磷酸钠和柠檬酸钠后，其钠离子使酪蛋白胶体表面电荷增加，水化层增厚，对酪蛋白最外层的κ- CN起保护作用；另一方面，三聚磷酸钠和柠檬酸钠不仅与饮料中的Ca2+、Mg2+等离子形成络合物，降低了饮料中游离Ca2+的有效离子浓度，避免了αS1-CN、αS2-CN、β- CN与游离Ca2+的结合，起到稳定酪蛋白的作用；而且，还会在饮料中形成缓冲作用，形成了缓衡效应，也可缓解了添加乳酸给饮料带来的涩味。因此，在试验中通过加入三聚磷酸钠和柠檬酸钠复合盐，研究其对饮料感官的影响，试验结果见表5。

从表5可以看出，当三聚磷酸钠和柠檬酸钠以3∶2进行复配，以总量0.10 %为添加量时，即三聚磷酸钠用量为0.06 %和柠檬酸钠用量为0.04 %时，效果最佳。

表5三聚磷酸钠和柠檬酸钠用量试验结果Table 5 Results the amount of sodium tripolyphosphate and sodium citrate

2.1.2正交试验

不同的菠萝浓缩汁、白砂糖、乳酸、三聚磷酸钠与柠檬酸钠的用量对含乳饮料的感官、色泽有很大的影响。各因素之间由于混合同时存在着相互的作用，致使饮料在各感官方面都有一定的变化，所以在单因素试验基础上设计L9（34）正交试验，以感官评分标准评分，确定最佳饮料最佳配方，因素水平表见表6，正交试验结果见表7，方差分析见表8。

表6正交试验因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment

表7正交试验结果Table 7 The results of orthographic experiment

表8正交试验方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test

由表7可知，评分结果最高的是试验2：A1B2C2D2，从各因素极差（R）结果分析可知，各因素对饮料感官质量影响的主次顺序是：菠萝浓缩汁（A）>乳酸（C）>柠檬酸钠和三聚磷酸钠（D）>白砂糖（B），试验的最佳组合为：A1B2C2D2，与正交试验组结果一致，即：当菠萝浓缩汁11 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸钠与柠檬酸钠（3∶2）为0.1 %（三聚磷酸钠0.06 %、柠檬酸钠0.04 %）时，饮料具有最佳的口感和风味。

2.2稳定性试验

2.2.1增稠剂单因素试验

由于乳饮料稳定性差，容易发生分层和沉淀，因此增稠剂在乳饮料生产中是不可缺少的原料之一。增稠剂能提高饮料的黏度，防止蛋白质粒子因重力作用而下沉，能减少游离水分子的含量，防止蛋白质沉淀[11]。在试验中选耐酸型羧甲基纤维素（CMC-Na）、海藻酸丙二醇酯（PGA）、海藻酸钠、果胶、黄原胶果胶做单因素稳定性试验，试验结果如表9。

表9增稠剂单因素试验结果Table 9 The thickening of the single factor experiment results

续表9增稠剂单因素试验结果Continue table 9 The thickening of the single factor experiment results

由表9可知，在果胶、耐酸型羧甲基纤维素钠、海藻酸丙二醇酯、黄原胶、海藻酸钠5种增稠剂中，耐酸型羧甲基纤维素钠的效果最好，果胶的效果次之，海藻酸丙二醇酯第三，海藻酸钠和黄原胶的效果最差。为了确定主要稳定剂和辅助稳定剂及其用量，选用果胶、抗酸性羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、海藻酸钠丙二醇酯（PGA）做进一步复配试验，通过大量试验最后结果显示：以果胶为主要的增稠剂，耐酸型羧甲基纤维素钠和海藻酸丙二醇酯为辅，饮料稳定性效果最好。

2.2.2增稠稳定性正交试验

不同的增稠剂及添加量对饮料稳定性有不同影响，在含乳饮料的实际生产中，往往使用复合胶体增稠剂以便利用胶体间协同增稠作用强化效果以减少增稠剂用量，降低生产成本，同时可以避免单一胶体添加量过大而影响含乳饮料的风味及口感[12]。而增稠剂之间的相互作用也会引起饮料稳定性的变化，特别是蛋白质沉淀的问题，欲获得稳定性良好的果汁乳饮料，必须选用复合稳定剂才能达到该目的。在单因素试验及复配试验的基础上，选择果胶、CMC-Na和PGA作为研究对象，设计稳定性L9（33）正交试验，以沉淀率做为评价，沉淀率越低表明饮料的稳定性越高，增稠稳定性试验因素水平表见表10，正交试验结果见表11，正交试验方差分析见表12。

表10正交试验因素水平表Table 10 Factors and levels of orthogonal experiment

表11正交试验结果Table 11 The results of orthographic experiment

表12正交试验方差分析Table 12 Variance analysis of orthogonal test

由表12结果可知，沉淀率最小的试验组为试验号8：A3B2C1，即果胶用量为0.25 %，CMC-Na用量为0.04 %，PGA用量为0.02 %有最小的沉淀率。而由各因素极差（R）结果分析可知，各增稠剂对饮料影响的主次顺序依次是：果胶（A）> PGA（C）> CMC-Na（B），增稠剂用量的最佳水平组合为：A3B1C1。由于极差分析结果A3B1C1与正交试验组结果A3B2C1不同，需做验证试验确定最优配方，试验结果见表13。

表13验证试验对比Table 13 The comparison of verification test

由表13可知，方案A3B1C1调配出的饮料具有很好的稳定性。最终确定最佳稳定配方为方案A3B1C1，即：即：果胶用量为0.25 %、CMC-Na 0.02 %、PGA用量为0.02 %时稳定效果最佳。

2.2.3乳化稳定性试验

乳化剂是食品行业中常用的食品添加剂。它一方面在原料混合、融合等加工过程中起乳化、分散、润滑和稳定作用，另一方面起着提高食品品质和稳定性的作用[13]。不同的乳化剂与蛋白质、脂肪的作用效果不同。为了提高乳化效果，一般选用2～3种乳化剂混合使用，以提高饮料的乳化稳定效果。在确定增稠剂的使用品种及数量后，选用分子蒸馏单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯两种乳化剂进行，经试验后得出乳化剂的最佳的用量是单甘脂为0.01 %，蔗糖酯为0.05 %。

3　结论

由上述试验可知，当以菠萝浓缩汁11 %、奶粉4.5 %、白砂糖4 %、乳酸0.24 %、三聚磷酸钠0.06 %、柠檬酸钠0.04 %进行调配时，即可得到口感、风味、色泽皆佳的菠萝汁含乳饮料。在保证口感和风味的前提下添加果胶0.25 %、羧甲基纤维素钠0.02 %、海藻酸丙二醇酯0.02 %、分子蒸馏单甘脂0.01 %、蔗糖脂肪酸酯0.05 %，作为复合稳定剂可获得良好的稳定性和乳化效果。配制型菠萝汁含乳饮料酸甜适宜、口感细腻饱满、乳黄色、质地均匀、无分层、无涩味、既有菠萝香味又有牛奶香味，是一款老少适宜的果汁乳饮料。

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Study on the Preparation of the Milk Beverage Containing Pineapple Juice

ZHONG Hua-feng
（Guangxi Vocational and Technical College，Nanning 530226，Guangxi，China）

Abstract：In concentrated pineapple juice and whole milk powder as the main raw material，through single factor tested and orthogonal tested，the formulation and stability of the milk beverage containing the pineapple juice were studied.Research has shown that the best formula：pineapple concentrated juice 11 %，milk powder 4.5 %，sugar 4 %，lactic acid 0.24 %，sodium tripolyphosphate 0.06 %，sodium citrate 0.04 %，pectin0.25 %，acid type sodium carboxymethyl cellulose 0.02 %，propylene glycol alginate 0.02 %，glycerol monostearate 0.01 %，sucrose fatty of acid esters 0.05 %.

Key words：pineapple juice；containing milk beverage；formulated type；stability

收稿日期：2014-05-24

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.020

作者简介：钟华锋（1970—），男（汉），副教授，本科，主要从事食品加工和质量安全控制方面的研究。