玉米秸秆新型饮料研制

张丽媛，姚 笛，阮长青，马 萍，张春芝，牛广财

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

中国农作物秸秆产量大、分布广、种类多，是一种重要的生物质资源，但近年来，一些地区焚烧农作物秸秆现象频发，不仅污染环境、严重威胁交通运输安全，而且还会造成资源浪费。《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》（国办发[2008]105号）将秸秆的利用途径分为秸秆用作肥料、饲料、食用菌基料、燃料和工业原料等。由于不同利用途径所达到的功效、产生的经济效益、社会效益和环境效益等都存在较大差异，并且不同地区农作物秸秆种类与资源分布、政策导向、秸秆收储运发展水平及当地经济发展水平等制约因素也存在较大差异，致使不同区域秸秆综合利用方案的优先发展顺序不同。国家秸秆产业技术创新战略联盟已经在科技部、农业部等六部委的支持下成立，以“创新秸秆理念，促进产业发展”为宗旨，建立产学研体系，开展技术合作，形成合力，为产业规范发展、资源整合起到引领示范作用[1]。

东北是我国的大粮仓，秸秆尤其是玉米秸秆总量大，户均秸秆产量是全国平均水平的3.2倍。2015年，东北地区秸秆综合利用率仅为66.6%，比全国平均水平低13.5%。可以说，东北地区秸秆问题解决了，全国的秸秆综合利用水平也就迈上一个大台阶。如果能够将玉米秸秆利用现代科学技术使其变废为宝，将为农民增加收入，也为解决我国的环境污染提供了助力[2-3]。

试验用水浴法和超声波法提取出玉米秸秆中的多糖，并使用蔗糖和柠檬酸调味，并进行测试，配制出新型饮料，不仅为每年巨大的玉米秸秆提供了处理思路，而且相较于使用玉米饲养牲畜作为农家肥节约时间，相比于直接焚烧节约资源，提高了玉米秸秆的资源利用[4-6]。

1 材料与方法

1.1 设备与材料

KQ-500DE型医用数控超声波清洗器，昆山超声仪器有限公司产品；FA2004N型电子天平，上海精桥精密仪器有限公司产品；手提式高速万能粉碎机，温岭市林大机械有限公司产品；电磁炉；化学分析滤纸，杭州特种纸业有限公司产品；分光光度计；玻璃仪器（具塞试管，容量瓶，吸量管，漏斗，玻璃棒，烧杯若干）；铁架台。

浓硫酸、苯酚、葡萄糖、柠檬酸（食品级），天津市河东区红岩试剂厂提供；蔗糖（食品级）市售；蒸馏水；玉米秸秆，购于当地农民。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

（1）玉米秸秆预处理。选择当年生长成熟的玉米秸秆，挑选品质好的玉米秸秆去叶、清洗、晾干备用。

（2）玉米秸秆的粉碎。将晾干的玉米秸秆剪成适当长度放入粉碎机中粉碎。

（3）热水浸提法提取。将玉米秸秆粉按料液比1∶30加入水搅拌混合得玉米秸秆混合液，然后使用电磁炉在1 900 W条件下水浴40 min。

（4）超声波提取。将水浴后的玉米秸秆混合液于200 W，60℃条件下提取40 min。

（5） 过滤。把提取后的玉米秸秆混合液过滤，将残渣按1∶30加入热蒸馏水后过滤并合并滤液。

（6） 吸光度测定

称取玉米秸秆粉2 g按上述操作进行后浓缩定容至50 mL，取3只试管分别吸取玉米秸秆提取液1 mL，加入6%苯酚溶液1 mL，浓硫酸5 mL，振荡水浴15 min，冷却至室温后，于470 nm波长处测定吸光度，取平均值为提取液的吸光度。

（7）杀菌、冷却。将过滤后的玉米秸秆提取液在100℃条件下水浴10 min，包裹上保鲜膜冷却至室温备用。

（8） 配制饮料。按照玉米秸秆提取液30.0%，35.0%，40.0%；蔗糖2.5%，3.0%，3.5%；柠檬酸0.1%，0.2%，0.3%的添加量配制出玉米秸秆饮料。

（9）感官评定试验。将配制的玉米秸秆饮料分别由15名男生15名女生共30人组成的评定小组进行感官评定试验，得出最佳水平和最优组合。

1.3 标准曲线

精密称取葡萄糖0.5 g于50 mL容量瓶稀释定容，吸取1 mL溶解转移至50 mL容量瓶中并定容，分别吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于具塞试管中，加蒸馏水至1.0 mL，依次加入6%苯酚溶液1 mL，浓硫酸5 mL，振荡、水浴15 min，冷却至室温后，于470 nm波长处测吸光度，绘制葡萄糖的标准曲线。

1.4 正交试验

以玉米秸秆提取液、蔗糖、柠檬酸按一定比例混合，采用L9（34）正交试验，确定玉米秸秆提取液、蔗糖、柠檬酸添加量的最优添加比例。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计/%

1.5 感官评定

玉米秸秆提取液配制饮料的感官评定标准见表2。

表2 玉米秸秆提取液配制饮料的感官评定标准

由15名男生和15名女生组成的30人评定小组对饮料进行口感、香气、色泽、组织状态等项目根据感官评定标准进行打分。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准样液吸光度值测定结果

吸取葡萄糖体积及其含量和标准曲线如下所示，得到回归方程Y=3.178 6X-0.018 5，R2=0.990 7，说明线性关系良好。

葡萄糖吸光度及标准曲线见表3。

2.2 玉米秸秆提取液吸光度结果与分析

将吸光度带入Y=3.178 6X-0.018 5，解得X=0.162 mg。

玉米秸秆提取液吸光度见表4。

表3 葡萄糖吸光度及标准曲线

表4 玉米秸秆提取液吸光度

2.3 正交试验结果与分析

取玉米秸秆提取液、蔗糖和柠檬酸3个因素的适当3个水平进行L9（34）的正交试验，以玉米秸秆饮料的感官评价为指标，按照正交表L9（34）排列进行正交试验。得出添加玉米秸秆提取液、蔗糖、柠檬酸三者比例的最佳组合。

L9（34）正交试验结果与分析见表5。该因素对试验结果影响越大。所以，3个因素对产品感官评分得率影响大小的顺序为柠檬酸添加量＞玉米秸秆提取液添加量＞蔗糖添加量。

表5 L9（34）正交试验结果与分析

由正交试验结果可知最佳配方为A3B2C1，按照最佳因素配方进行最佳水平试验，所得到的产品色泽鲜明、适中，具有特殊的秸秆香气，口感良好、酸甜可口、组织状态均匀，感官评定结果优秀，证明适合作为最佳配方。最佳配方添加量为玉米秸秆提取液添加量40.0%，蔗糖添加量3.0%，柠檬酸添加量0.1%。

3 结论

在玉米秸秆饮料的研制过程中，影响饮料品质的3个因素主次顺序为柠檬酸添加量＞玉米秸秆提取液添加量＞蔗糖添加量。

玉米秸秆饮料的最佳生产配方为玉米秸秆提取液添加量40.0%，蔗糖添加量3.0%，柠檬酸添加量0.1%。所得产品色泽鲜明适中，具有特殊的秸秆香气，酸甜可口，组织状态均匀。