无糖桑叶提取物咖啡的配方设计研究

夏恩琴，杜沚华，何敏君，林馥丹，贾 青

（广东医科大学 公共卫生学院，广东 东莞 523808）

我国咖啡市场增长迅速，每年增长超过15%。其中，速溶咖啡占据大部分消费份额，然而缺少适应高血糖群体饮用的速溶咖啡，高血糖群体选择的咖啡种类过单一，不能满足此类消费者的需求。

从资料得知，桑叶提取物除了具有抗氧化、抗炎、免疫调节和肝肾保护作用之外，它还具有显著的降低餐后血糖、预防和缓解糖尿病的作用，对慢性退行性病变具有多方位的预防和控制作用[1-4]。其降血糖作用机制之一通过竞争性抑制α-葡萄糖苷酶来减少双糖在体内的水解，从而延缓葡萄糖的吸收，降低餐后血糖[5]。在其工业应用方面，一般采取提取桑叶活性成分后加入食品载体里供人们食用。但是传统的溶剂提取方法并不能完好地提取或保留桑叶中的活性成分，甚至会破坏其活性结构。而使用原生态整片添加的方法，因保藏需经过热加工等处理方法，如烘焙制成桑叶茶叶，或者烘干成粉，其成品的生物活性也会大大衰减[6]。新近发展的食品加工新技术，如冻干加工工艺可以有效保存活性成分，因此试验配方添加的是桑叶提取物冻干粉[7]。同时用木糖醇代替白砂糖，脱脂奶粉代替植脂末，使咖啡的风味得到保留，又更健康[8-9]。工艺配方设计旨在研发适宜高血糖或者糖尿病患者饮用的速溶咖啡，丰富高血糖或者糖尿病人群对咖啡产品的选择。用单因素试验和正交试验的方法，对影响无糖桑叶提取物咖啡滋味的主要原材料咖啡冻干粉、木糖醇、桑叶提取物冻干粉和脱脂奶粉的添加量进行优化，从而得到无糖桑叶提取物咖啡最佳配方[10-16]。

1 材料和方法

1.1 试验材料

后谷冻干速溶咖啡粉，昆明后谷咖啡销售有限公司提供；木糖醇，河南德鑫化工实业有限公司提供；雀巢脱脂奶粉。

桑叶提取物冻干粉，南京泽朗生物科技有限公司提供，符合GB/T 22000—2006/ISO的标准。

1.2 试验设备、器具

电子天平（精度0.01 g）、量筒、样品杯、玻璃杯、滤纸等。

1.3 工艺流程

咖啡粉→木糖醇→桑叶提取物冻干粉→调配→包装→检验→成品。

1.4 操作要点

1.4.1 咖啡粉的选购

选择入口润滑、不涩、无杂味的咖啡粉是试验成功的重要前提。

即溶咖啡袋是加工食品就烘焙和研磨咖啡发展出来的产品，其铝薄材质最大程度地保持咖啡原有香味。拥有易吸湿、容易变质的特点，所以需要避光贮藏于温度不高且干燥的环境。

1.4.2 配方设计

于卫生、干燥且温度合适的条件下进行配方设计。

（1） 单因素优化。对咖啡粉、木糖醇、桑叶提取物冻干粉和脱脂奶粉4种原材料进行单因素试验，设计时，只考虑1种原材料含量为最大影响因素，其他因素尽量保持不变，以确定正交试验设计4种原材料所需添加量。

（2）正交试验。进行正交试验，对无糖桑叶提取物咖啡中的4种主要影响因素进行试验，从而确定添加无糖桑叶提取物咖啡的最佳配方。

1.5 感官评价方法

此部分参考NY/T 289—2012标准制定[5]。组织10名志愿者对产品感官性质做出评价，根据咖啡的色泽（10分），滋味（40分），香味（20分） 和组织状态（30分） 做出测评，得出综合分数。志愿者应符合感官灵敏，具备较好语言表达能力，同时对无糖桑叶提取物速溶咖啡试饮感兴趣的条件。在参与正式的感官评价前，对志愿者进行感官相关理论知识的教学。

（1） 把样品置于统一的洁净白瓷盘中，置于自然光线下，目视、鼻嗅。

（2） 称取15 g无糖桑叶提取物咖啡，然后用200 mL 92℃热水溶解放凉到60℃，再添加桑叶提取物冻干粉溶解充分后口尝。

无糖桑叶提取物咖啡感官评价标准见表1。

1.6 理化指标和微生物指标

根据DBS53/021—2014《食品安全地方标准 速溶咖啡》标准对咖啡的水分、灰分、蛋白质、咖啡因、污染物限量、真菌毒素、致病菌、菌落总数、大肠菌群、霉菌及酵母进行检测[6]。

表1 无糖桑叶提取物咖啡感官评价标准

2 结果与分析

2.1 单因素优化

2.1.1 确定冻干咖啡粉最佳添加量

选择冻干咖啡粉添加量分别为10.5%，11.3%，12.1%，12.9%，其他条件为木糖醇38.5%，桑叶提取物冻干粉5%，脱脂奶粉30.9%水平下进行测试。制作成品冷却后进行感官评价，确定冻干咖啡粉最佳添加量。

冻干咖啡粉添加量对产品品质的影响见表2。

表2 冻干咖啡粉添加量对产品品质的影响

由表2可知，冻干咖啡粉添加量在12.1%时的感官评价分数最高。冻干咖啡粉添加量的多少，主要影响成品的香气和滋味。冻干咖啡粉添加量过少，咖啡香气偏淡；冻干咖啡粉添加过多，会过于苦涩。

2.1.2 桑叶提取物冻干粉最佳添加量

前一个单因素试验得出冻干咖啡粉12.1%为较佳水平，选择木糖醇分别为33.6%，35.2%，36.8%，38.4%，其他条件为桑叶提取物冻干粉添加量4.8%，脱脂奶粉30.9%水平下进行测试。制作成品冷却后进行感官评价，确定木糖醇最佳添加量。

桑叶提取物冻干粉添加量对混合咖啡品质的影响见表3。

表3 桑叶提取物冻干粉添加量对混合咖啡品质的影响

桑叶提取物作为有功效成分的物质，在这款咖啡生产过程多少会直接影响咖啡的风味和功效成分，添加量太少失去了功效成分的意义，可是添加量太多就会影响到咖啡的滋味，消费者接受程度变低。由表3可知，当桑叶提取物冻干粉添加4.8%时，对咖啡滋味影响不大[7]。

2.1.3 木糖醇添加量对对混合咖啡滋味的影响

前2个单因素试验得出冻干咖啡粉12.1%，桑叶提取物冻干粉添加4.8%为较佳水平。选择木糖醇分别为33.6%，35.2%，36.8%，38.4%，其他条件脱脂奶粉30.9%水平下进行测试。制作成品冷却后进行感官评价，确定木糖醇最佳添加量。

木糖醇添加量对混合咖啡品质的影响见表4。

表4 木糖醇添加量对混合咖啡品质的影响

由表4可知，木糖醇的添加量在35.2%时的感官评价分数最高。该产品意在制作无糖食品，所以用木糖醇代替白砂糖，而木糖醇每人每天的食用量不得超过50 g，否则会出现生理性腹泻，因此要控制添加量[8]。

2.1.4 脱脂奶粉添加量对对混合咖啡滋味的影响

前3个单因素试验得出冻干咖啡粉12.1%，桑叶提取物冻干粉添加4.8%，木糖醇的添加量在35.2%为较佳水平。选择脱脂奶粉分别为29.3%，30.9%，32.5%，34.4%水平进行测试。制作成品冷却后进行感官评价，确定脱脂奶粉最佳添加量。

脱脂奶粉添加量对混合咖啡品质的影响见表5。

表5 脱脂奶粉添加量对混合咖啡品质的影响

脱脂奶粉可以改善咖啡的苦味和酸味，也给咖啡带来顺滑的口感，添加量的多少对咖啡感官风味有一定影响。从表5可以知道，当脱脂奶粉添加量为32.5%时滋味和口感较佳，可以在此基础上根据口味进行调节。

2.2 正交试验

前4个单因素试验中，取4个主要因素设置了各3个适中的水平进行正交试验，以确定此款无糖桑叶提取物速溶咖啡的最佳配方。

正交试验因素与水平设计见表6，添加桑叶提取物无糖速溶咖啡正交试验结果与分析见表7。

表6 正交试验因素与水平设计/%

R为极差，表明因素对结果的影响幅度，R值越大表明该因素对试验结果影响幅度越大。由表7可以知道，每个因素对结果影响的幅度大小顺序为木糖醇添加量＞冻干咖啡粉添加量＞桑叶提取物冻干粉添加量＞脱脂奶粉添加量，得到最佳的配方为木糖醇添加量35.2%，冻干咖啡粉添加量12.1%，桑叶提取物冻干粉添加量4.8%，脱脂奶粉添加量32.5%。

表7 添加桑叶提取物无糖速溶咖啡正交试验结果与分析

参考无糖咖啡热巧饮品的配方为植脂末185 g，奶粉200 g，黄原胶10 g，可可粉100 g，咖啡粉50 g，复合甜味剂450 g（木糖醇270 g，山梨糖醇180 g），咖啡香精5 g[9]。与之相比，此配方不添加植脂末，减低患血管硬化、心脏病和脑血管意外的危险；减少甜味剂的使用量用甜味剂代替传统速溶咖啡中的蔗糖，加入脱脂奶粉使得滋味进一步得到丰富；添加了功效成分桑叶提取物，可适度降低血糖。

2.3 产品的评价和检验

2.3.1 感官评价

色泽：黄色至棕黄色，色泽均匀一致；外观形态：细小不规则块状，无杂质，无黏结现象；气味和滋味：溶解后具有咖啡的芳香及苦味，无异味；参考NY/T 289—201绿色食品咖啡，结果符合标准[5]。

2.3.2 理化检验

水分≤4.5 g/100 g，咖啡因≥1 g/100g，参考DBS53/021—2014速溶咖啡，检测水分和咖啡因含量，结果符合标准[6]。

2.3.3 微生物检验

菌落总数≤1000CUF/g，大肠菌群≤10MPN/100g，霉菌≤20 CUF/g，致病菌不得检出。

参考DBS53/021—2014速溶咖啡，检测菌落总数、大肠菌群、霉菌和致病菌，结果符合标准[6]。

3 结论

以冻干咖啡粉、木糖醇、脱脂奶粉、桑叶提取物冻干粉为主要原料调配的无糖桑叶提取物咖啡，得到了无糖桑叶提取物咖啡最佳配方为冻干咖啡粉添加量12.1%，桑叶提取物冻干粉添加量4.8%，木糖醇添加量35.2%，脱脂奶粉添加量32.5%。此时产品色泽均匀一致，颗粒细小，无杂质，无黏结现象。溶解后具有咖啡的芳香及苦味，无异味。