紫色马铃薯醋饮料的配方及稳定剂的优化

张佳丽，邬 婷，晋玉潇，郭 帅，窦 露，李东宇，韩育梅

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特 010000）

果醋是以水果制成的具有水果和食醋营养保健功能的酸性饮品[1]。以单一水果为原料生产的果醋饮料作为一种时尚保健饮料，近年来引起人们的广泛重视，形成了比较成熟的生产工艺[2-4]，但以蔬菜为原料生产复合醋饮料的报道不多。近年来，国内外大力提倡利用营养丰富的果蔬资源提高果醋市场的多样性[5]。马铃薯属茄科多年生草本植物，是我国推广的“第四大主粮”[6]，种植面积广、资源丰富。其块茎中包含人体不能合成的各种必需氨基酸在内的18种氨基酸，富含胡萝卜素、膳食纤维、钙、磷、铁、钾，以及VC和VB1等物质，还有大量淀粉，营养组分较为全面[7-9]。近几年来，研究者对苹果醋[10]、猕猴桃果醋[11]、椪柑醋[12]等一系列果醋及果醋饮料进行了充分研究，但对谷薯类醋的研究尚不完善。

紫色马铃薯相比于普通马铃薯含有丰富的花青素，而热量与淀粉含量低于普通马铃薯，其抗氧化活性和抗酸化物的含量高于其他马铃薯[13]。市场上紫色马铃薯醋饮料研究较少。试验以紫色马铃薯为原料，经液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等工艺制得紫色马铃薯醋，并在此基础上研制紫色马铃薯醋饮料，进而对配方及稳定剂进行优化，为后期紫色马铃薯醋饮料的研制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫色马铃薯（黑美人）、糯米，市售；α-淀粉酶（≥3 700 U/g）、糖化酶（≥10 000 U/g），北京奥博星生物技术有限责任公司提供；安琪酿酒高活性干酵母（Saccharomyces cerevisiae Hansen），安琪酵母股份有限公司提供；中科AS1.41醋酸菌（Acetobacter rancensvar.turbidans Frateur），上海佳民酿造食品有限公司提供；其他试剂包括柠檬酸（食品级）、乙醇、蜂蜜（蜜巢）、木糖醇、羧甲基纤维素钠（CMC）、黄原胶、海藻酸钠。

1.2 仪器与设备

GZX-9076型数显鼓风干燥箱，上海博迅实验有限公司医疗设备厂产品；SHZ-88-1型水浴恒温振荡器，上海亚荣生化设备仪器有限公司产品；T6型紫外可见分光光度计，新世纪北京普析通用仪器有限责任公司产品；PL303型电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司产品；PB-10型酸度计，赛多利斯科学仪器有限公司产品；HC-3018型高速离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司产品；FW 100型高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品。

1.3 试验设计与方法

1.3.1 紫色马铃薯醋工艺流程

紫色马铃薯、糯米→清洗→磨粉→加水→液化→糖化→灭菌→酒精发酵→醋酸发酵→紫色马铃薯醋。

1.3.2 紫色马铃薯醋操作要点

试验参考周霞[14]马铃薯液态发酵酿醋工艺，取原料薯粉与辅料以5∶1比例混合，经α-淀粉酶液化、糖化酶糖化后采用高压蒸汽法灭菌，在经灭菌离心的上层清液中加入活化过的酵母进行酒精发酵，最后在酒精发酵后的薯液中加入醋酸菌进行醋酸发酵，制得紫色马铃薯醋，醋酸含量为4.29 g/dL。

1.3.3 紫色马铃薯醋饮料工艺流程

紫色马铃薯醋→调配→紫色马铃薯醋饮料。

1.3.4 紫色马铃薯醋饮料操作要点

完成了初步紫色马铃薯醋的制备之后，进行紫色马铃薯醋饮料的调配，以感官评定为指标，通过单因素试验分别研究了原料醋、木糖醇、蜂蜜对醋饮料口感的影响，并确定了各因素的正交水平，在此基础上进行了L9（34）正交试验（见表1）确定了紫色马铃薯醋饮料口感调配的各成分最适添加量；以离心沉淀率为指标，通过单因素试验，分别研究羧甲基纤维素钠（CMC）、黄原胶、海藻酸钠添加量对醋饮料稳定性的影响，并确定各因素的正交水平，通过进行L9（34）正交试验（见表2）确定紫色马铃薯醋饮料稳定剂最佳复配比例。

1.3.5 紫色马铃薯醋饮料口感调配正交试验

对紫色马铃薯醋饮料口感的调配，采用L9（34）正交试验设计，主要以紫色马铃薯醋添加量（15%，20%，25%）、木糖醇添加量（8%，10%，12%）、蜂蜜添加量（3%，6%，9%） 进行正交试验，以表3中的感官评定标准为评定指标，最终确定合适的添加量。

紫色马铃薯醋饮料口感正交试验因素与水平设计见表1。

表1 紫色马铃薯醋饮料口感调配正交试验因素与水平设计/%

1.3.6 紫色马铃薯醋饮料稳定剂正交试验

以羧甲基纤维素钠（CMC）、黄原胶、海藻酸钠添加量为3个因素，以离心沉淀率为指标，对这些稳定剂进行正交试验，设计L9（34）正交试验。

紫色马铃薯醋饮料稳定剂正交试验因素与水平设计见表2。

表2 紫色马铃薯醋饮料稳定剂正交试验因素与水平设计/%

1.4 主要指标测定方法

1.4.1 离心沉淀率的测定[15]

用离心机在3 000 r/min转速下离心10 min，将离心所得的上清液在波长750 nm处测吸光度a，对比离心前的吸光度b。R=a/b，R值越大，说明悬浮粒子在饮料中的沉降速度越小，饮料越稳定。

1.4.2 感官评定标准

参照文献[16]，采用评分测验法，选择评价指标为滋味、形态、色泽、香气4项，感官评分为4项指标评分之和，总分为10分。感官评定请10位有品尝经验、不同性别的专业人员进行评价。根据紫色马铃薯醋饮料的特性，制定感官评分标准。

感官评定见表3。

表3 感官评定

1.4.3 紫色马铃薯花青素含量测定[17]

（1） 样品的测定。称取紫色马铃薯0.5 g，研磨后转移至50 mL容量瓶，用75%无水乙醇定容，于60℃恒温水浴30 min，再以转速3 000 r/min离心5 min，取上层清液，后取其中的2 mL用无水乙醇定容至10 mL，摇匀，用紫外分光光度计在λ=286 nm时测其吸光度，并根据花青素标准曲线换算得出样品中花青素含量。

（2）马铃薯花青素的测定。吸取微量样液用于过滤，所需过滤样液1 mL（相当于鲜马铃薯0.5 g）于50 mL容量瓶中，用75%无水乙醇定容，后取其中的2 mL用无水乙醇定容至10 mL，摇匀，用紫外分光光度计在λ=286 nm时测其吸光度，并根据花青素标准曲线换算得出样品中花青素含量。计算公式如下：

式中：m——根据标准曲线查得原花青素含量，μg；

V2——样品定容的体积，mL；

V1——待测样品液的取样体积，mL；

d——样品溶液的稀释倍数；

G——样品称取的质量，g。

2 结果分析

2.1 紫色马铃薯醋饮料各成分添加量的确定

以紫色马铃薯醋、木糖醇、蜂蜜添加量作为3个因素，以感官评分为指标，选用L9（34）正交试验表，筛选出紫色马铃薯醋饮料口感调配的最佳配比。

紫色马铃薯醋饮料口感调配正交试验结果见表4，紫色马铃薯醋饮料口感调配方差分析见表5。

表4 紫色马铃薯醋饮料口感调配正交试验结果

表5 紫色马铃薯醋饮料口感调配方差分析

由表4与表5可知，影响紫色马铃薯醋饮料口感的主次因素为紫色马铃薯醋添加量＞木糖醇添加量＞蜂蜜添加量。由方差分析可知，紫色马铃薯醋添加量影响极显著（p＜0.01），木糖醇添加量影响显著（p＜0.05），蜂蜜添加量影响不显著 （p＞0.05）。

由表4直观分析，A1B2C3条件下的感官评分最高，为9.3分，表4中R值分析得出，A1B2C3为最优条件，故紫色马铃薯醋饮料口感调配的最佳配比为A1B2C3，即紫色马铃薯醋添加量15%，木糖醇添加量10%，蜂蜜添加量1.8%。

2.2 稳定剂配方的确定

2.2.1 单因素试验

（1）羧甲基纤维素钠对紫色马铃薯醋饮料稳定性的影响。

CMC添加量对离心沉淀率的影响见图1。

图1 CMC添加量对离心沉淀率的影响

由图1可知，在紫色马铃薯醋饮料中分别添加0.06%，0.08%，0.10%，0.12%，0.14%的CMC离心沉淀率在0.2%～0.7%变动，当添加量为0.1%时离心沉淀率最大。

（2）黄原胶添加量对紫色马铃薯醋饮料稳定性的影响。

黄原胶添加量对离心沉淀率的影响见图2。

图2 黄原胶添加量对离心沉淀率的影响

由图2可知，在紫色马铃薯醋饮料中分别添加0.03%，0.04%，0.05%，0.06%，0.07%的黄原胶离心沉淀率在0.6%～0.8%变动，当添加量为0.03%时离心沉淀率最大。

（3）海藻酸钠添加量对离心沉淀率的影响。

海藻酸钠添加量对离心沉淀率的影响见图3。

由图3可知，在紫色马铃薯醋饮料中分别添加0.06%，0.08%，0.10%，0.12%，0.14%的海藻酸钠离心沉淀率在0.4%～0.8%变动，当添加量为0.12%时离心沉淀率最大。

2.2.2 正交试验

图3 海藻酸钠添加对离心沉淀率的影响

在单因素试验的基础上，以海藻酸钠、黄原胶、CMC添加量作为3个因素，以离心沉淀率为指标，选用L9（34）正交试验表，筛选出最佳稳定剂复配配方。

稳定剂正交试验结果见表6，稳定剂方差分析见表7。

表6 稳定剂正交试验结果

表7 稳定剂方差分析

由表6和表7分析得出，主次因素为海藻酸钠添加量＞黄原胶添加量＞CMC添加量。CMC添加量影响不显著（p＞0.05），黄原胶的添加量影响显著（p＜0.05），海藻酸钠添加量影响极显著 （p＜0.01）。

由表6直观分析得出，A3B1C2的离心沉淀率最高为0.957%。通过表6中R值分析得出A3B3C1的离心沉淀率最高，由于其不在表中9个条件中，对其进行验证试验测得其离心沉淀率为0.982%，稳定性高于A3B1C2，即稳定剂配方的最优条件为A3B3C1，即CMC添加量0.12%，黄原胶添加量0.02%，海藻酸钠添加量0.10%。

2.3 花青素含量变化

试验测定了制作饮料工艺中原料紫色马铃薯、醋酸发酵后薯液、完成饮料调配后醋饮料中所含花青素的含量，结果表明花青素含量在上述3个阶段分别为7.380 0，4.730 0，0.709 5 mg/g，含量呈下降趋势。这是因为花青素很不稳定，在加工过程中易受温度、pH值、时间等因素影响，最终导致其含量降低。

3个阶段花青素含量见图4。

图4 3个阶段花青素含量

3 结论

（1）以紫色马铃薯醋为原料调配紫色马铃薯醋饮料，紫色马铃薯醋饮料口感调配最佳配方为醋添加量15%，木糖醇添加量10%，蜂蜜添加量1.8%。

（2）紫色马铃薯醋饮料稳定剂最佳添加量为羧甲基纤维素钠（CMC）0.12%，黄原胶0.02%，海藻酸钠0.1%。

（3）花青素在整个试验中因受温度、pH值、时间等因素影响，整体含量呈下降趋势，在终产品中花青素含量保持在70.95 mg/100 g。

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