昆仑雪菊核桃乳饮料配方优化及香气成分分析

董庆飞 夷 娜 白冰瑶 李 胜 宋丽军 张 丽*

（1塔里木大学生命科学学院，新疆 阿拉尔843300）

（2阿克苏职业技术学院，新疆 阿克苏843000）

（3南疆特色农产品深加工兵团重点实验室，新疆 阿拉尔843300）

（4克拉玛依市中品田源食品有限公司，新疆 克拉玛依834000）

核桃（Juglans regia L.），又称胡桃，羌桃，属胡桃科植物［1］。现代研究表明，核桃仁含蛋白15%～20%、脂类50%～60%、碳水化合物15%左右；还含有铜、铁、钙等金属元素及多种维生素，脂肪酸以棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸为主，其中不饱和脂肪酸含量达90%以上［2］。此外，核桃仁中还含有谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、燕麦甾醇等甾体类化合物，多酚、黄酮类化合物等多种生物活性物质，是健脑益智、增强细胞活力和预防心血管疾病的天然保健食品，被誉为“万岁子”、“长寿果”［3-5］。雪菊在我国新疆地区产量较高，学名两色金鸡菊（Coreopsis tinctoria）。现代研究表明，昆仑雪菊含有的活性成分高达八类，包括黄酮类、酚酸、脂肪油等，具有降血糖、降血压、降血脂、抗氧化、抗炎和其他功效等［6］。

截止2016 年，新疆核桃种植面积达到35 万公顷，总产量69.28 万吨［7］，是中国仅次于云南的第二大核桃产区。核桃特殊的营养结构成为制约其产品开发的瓶颈［8］，深加工产品种类少，利用程度低，仍处于起步阶段。本文以新疆阿克苏温185核桃为原料，在单因素实验的基础上，采用正交试验优化昆仑雪菊核桃乳饮料的最佳配方，为新疆核桃资源创新利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

温185薄皮核桃采集于新疆阿拉尔市；雪菊花采集于新疆和田市；食盐为市售。柠檬酸、单甘酯、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、黄原胶、小苏打均为食品添加剂，购于上海真唐食品有限公司；硫酸铜、硫酸钾、二氯甲烷、乙醚、石油醚均为分析纯，购于天津市致远化学试剂有限公司。

1.2 仪器设备

电热恒温水浴锅（DZKW-S-6）：北京市光明医疗仪器厂；全自动凯氏定氮仪（KDY9830）：科拓公司；台式离心机（TDL-5-A）：上海安亭科学仪器厂；电热鼓风干燥箱（101-5ARS）：北京市光明医疗仪器厂；阿贝折光仪（SK3088）：上海智电仪器仪表有限公司；电子天平（FA2004N）：上海精密科学仪器有限公司；石墨消解仪（SH220N）：济南海能仪器股份有限公司；气相色谱质谱联用仪（塞默飞-DSQ）：美国赛默飞世尔科技。

1.3 雪菊核桃乳饮料工艺流程和操作要点

1.3.1工艺流程核桃仁→预处理→兑水磨浆→过滤→调配→均质→装瓶→排气→杀菌→冷却→检验→成品

1.3.2操作要点

（1）核桃仁预处理：拣选、去壳。选择核桃仁饱满、干燥新鲜、无发霉变质、颗粒完整的果仁作为原料，去皮，120 ℃烘烤10 min，以增加核桃仁的香味［9］。

（2）兑水磨浆：烘烤后的果仁以1:8（m/v）的水浸泡4 h后打浆2～3次，使颗粒变得细微［10］，过滤得到核桃浆。

（3）雪菊汁的制备：雪菊以1:10 的料液比在100 ℃下浸提10 min，8层滤布过滤得雪菊汁。

（4）调配：按照配方的比例准确称量食盐、稳定剂，均以固体粉末加入且充分混合。过滤完的核桃浆在80 ℃～100 ℃下煮沸3 min，并不断搅拌。加入10%核桃乳，2%雪菊汁，0.4%食盐，沸腾后得到核桃乳［11］。

（5）均质：调配完成后，为了雪菊核桃乳饮料的口感细腻，避免脂肪颗粒悬浮，提高产品稳定性，用高压均质机在压力35 MPa-50 MPa，温度70 ℃的条件下均质两次。

（6）排气：防止营养物质的氧化和色泽的改变，抑制微生物的生长繁殖，保证产品质量的稳定，110 ℃排气10 min［12］。

（7）杀菌冷却：排气完成后，趁热密封，100 ℃高温灭菌20 min，冷却即得成品。

1.4 实验方法

1.4.1单因素实验

（1）研究核桃乳的添加量（以质量计）对雪菊核桃乳饮料品质影响：雪菊汁的添加量为2%，食盐的添加量为0. 4%的条件下，设置核桃乳的添加量为:5%，10%，15%，20%，25%。

（2）研究食盐的添加量（以质量计）对雪菊核桃乳饮料品质影响：核桃乳的添加量为10%，雪菊汁的添加量为2%的条件下，设置食盐的添加量:0. 2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%。

（3）研究雪菊汁的添加量（以质量计）对雪菊核桃乳饮料品质影响：核桃乳的添加量为10%，食盐的添加量为0.4%的条件下，设置雪菊汁的添加量:1%，2%，3%，4%，5%。

1.4.2 正交试验

在单因素实验的基础上，通过正交试验法确定雪菊核桃乳饮料的最佳配方。选用黄原胶、单甘酯、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠组成复合稳定剂，以昆仑雪菊核桃乳饮料的效果为评价指标，确定稳定剂的最佳配比。在单因素实验的基础上，确定以A（核桃乳添加量）、B（食盐添加量）、C（雪菊汁添加量）为条件的三因素三水平的正交试验L9（34），通过感官评分，选择最佳配方，生产工艺优化正交试验因素水平表见表1；稳定剂正交试验因素水平表见表2。

表1 雪菊核桃乳饮料生产工艺优化正交试验因素水平表

表2 复配稳定剂正交试验因素水平表

2 实验内容

2.1理化指标的测定

2.1.1 蛋白质含量的检测

按凯氏定氮法［13］测定。

2.1.2 脂肪含量的检测

参照GB 5009.6—2016［14］测定。

2.1.3 总糖的检测

按直接滴定法测定。

2.1.4 固形物含量的检测

参照GB/T 12143-2008［15］测定。

2.1.5 酚类物质的测定

2.1.5.1 游离态酚类物质测定

参照徐元元等［16］的方法略有改动，准确称取成品饮料1. 00 g，按料液比1:50(m/v)与80% 的丙酮溶液混匀，超声波辅助提取5 min，再3 000 r/min 离心10 min 取上清液，重复提取3 次，收集上清液于45 ℃真空旋转蒸发后用甲醇溶解并定容至50 ml，得自由态酚类提取液(简称自由酚)。

2.1.5.2 结合态酚类物质测定

参照徐元元等的方法略有改动，游离酚提取后的沉淀在BHT 保护下，沉淀1.00 g 按料液比1：3（m/v）加入2 mol/L NaOH 溶液，恒温震荡1 h 后用浓盐酸中和终止反应，加入20 mL 正己烷振荡反应5 min 后在4 000 r/min 离心10 min，弃上清，再加入20 mL 乙酸乙酯振荡5 min 在4 000 r/min 离心6 min 收集上清液，重复3 次。合并上清液于45 ℃旋转蒸发后用甲醇溶解并定容10 mL，得结合态酚类提取液（简称结合酚）。游离态酚类物质与结合态酚类物质均采用福林—酚法［17］测定。总多酚包括游离态酚类物质和结合态酚类物质，即总多酚含量是游离态酚类物质含量和结合态酚类物质含量之和。

2.1.5.3 黄酮物质的测定

准确称取成品饮料2.00 g，置于50 mL 圆底烧瓶中，加入50 mL 70%乙醇，于50 ℃超声辅助提取30 min，冷却后过滤，重复3 次提取，并用提取液洗涤滤渣，合并滤液，定容至100 mL。采用三氯化铝比色法［18］测定。

2.1.6呈香物质的检测

采用二氯甲烷提取法对样品（成品饮料）进行前处理［19］，首先吸取20 mL 样液于50 mL 离心管，并加入20 mL 二氯甲烷溶液和适量氯化钠，混匀后5 000 r/min 离心10 min，离心后吸出上清液过滤，收集滤液，再加入20 mL二氯甲烷，重复操作。合并滤液，蒸发至滤液为1 mL，过滤，收集滤液备用。

采用吕世懂等人的方法［20］，利用塞默飞-DSQ GC-MS 检测雪菊核桃乳饮料中的呈香物质，机器工作条件为：进样量1µL，进样口温度280 ℃，载气为高纯氦气。柱流量1. 5 mL/min；升温程序：初始温度40 ℃，保持1 min，以3 ℃/min 升至180 ℃，保持2 min，再以8 ℃/min升至230 ℃；不分流进样，不分流时间为2 min。离子源温度为280 ℃，传输线温度为280 ℃，转接口温度为280 ℃。

由气质分析得到的质谱数据在工作站中处理，根据质谱匹配度进行核对，然后再从特征离子、相对丰度、实际成分和保留指数等方面进行综合比较，确定其化学成分，同时采用归一化法得到各组分的相对含量。

2.2 雪菊核桃乳饮料的评定标准

聘请10名有感官评定经验的专业人员对雪菊核桃乳的色泽、风味、口感、组织状态等进行综合评价［21，22］。满分为100 分，评分标准见表3。

表3 感官评定表

3 结果分析

3.1 雪菊核桃乳饮料单因素的研究

表4 核桃乳添加量对雪菊核桃乳饮料的影响

由表4 可知：随着核桃乳的添加量逐渐增加，雪菊核桃乳的感官评分越来越高，当核桃乳添加量达到10%时，感官评分最高，随着核桃乳的添加量继续增加，感官评分呈现下降的趋势。

表5 食盐添加量对雪菊核桃乳饮料的影响

由表5 可知：随着食盐的添加量逐渐增加，雪菊核桃乳的感官评分越来越高，当食盐添加量达到0. 4%时，感官评分最高，随着食盐的添加量继续增加，感官评分呈现下降的趋势。

表6 雪菊汁添加量对雪菊核桃乳饮料的影响

由表6 可知：随着雪菊汁的添加量逐渐增加，雪菊核桃乳的感官评分越来越高，当雪菊添加量达到2%时，感官评分最高，随着雪菊汁的添加量继续增加，感官评分呈现下降的趋势。

3.2 雪菊核桃乳饮料的配方研究

雪菊核桃乳配方L9（34）正交试验结果见表7；稳定剂正交试验结果见表8。

表7 雪菊核桃乳配方L9（34）正交试验

表8 L9（34）复配稳定剂正交试验结果

由表7 可知，比较本实验中的A，B，C，三个因素的R 值的大小，可以看出对雪菊核桃乳饮料感官影响最大的是核桃乳添加量，其次是雪菊汁添加量，最后是食盐添加量，即核桃乳10%，雪菊汁2%，食盐0. 4%，按此组合生产的雪菊核桃乳的评分为90 分，感官效果最佳。

由表8 可知，比较本实验A，B，C，D 四个因素的R 值的大小，可以看出对雪菊核桃乳饮料感官影响最大的是海藻酸钠，其次是黄原胶，接着是单甘酯，最后是羧甲基纤维素钠，即海藻酸钠0. 05%，黄原胶0. 05%，单甘酯0. 15%，羧甲基纤维素钠0. 10%，按此组合生产的雪菊核桃乳的评分为95 分，感官效果最佳。

对最优工艺进行验证试验：得出感官评价为95±1，颜色为乳白色，润滑醇厚，口感细腻，核桃味与雪菊味协调适中，具有典型性。与实验预测值几乎一致，所以可以作为雪菊核桃乳的最优生产工艺。

3.3 理化指标的测定结果

3.3.1理化指标测定结果（见表9）

表9 雪菊核桃乳饮料理化指标测定结果

3.3.2呈香物质测定结果

图1 雪菊核桃乳饮料总离子流色谱图

由图1、表10 可以看出，在雪菊核桃乳饮料中，共检出呈香物质34 种。所检测出的呈香物质占总提取物的31. 55%，从呈香物质的含量以及类别分析，主要为酯类15.39%（12 种）、醛类2.35%（4 种）、醇类1.91%（5 种）、酮类4.83%（3 种）、酸类2.48%（5种）、其他类4. 59%（5 种）。酯类香气成分主要是三乙基磷酸酯带有的水果香味，肉桂酸乙酯具有甜橙和葡萄的香味及底蕴，棕榈酸乙酯呈微弱蜡香、果爵和奶油的香气，异丁酸乙酯用作食品香精的原料，磷酸三乙酯微带水果气味。醛类组分香气成分主要是壬醛具有玫瑰、柑橘等香气，有强的油脂气味。醇类组分香气成分主要是用作香料的金合欢醇。其他类的香气成分主要是呈微弱月桂油香味的月桂酸。其中酚酞二甲酯含量最高，达4.36%。

表10 雪菊核桃乳饮料香气成分

图2 雪菊核桃乳饮料香气成分含量对比

图2 表明，雪菊核桃乳饮料中呈香物质含量由高到低依次为酯类（15. 39%）、酮类（4. 83%）、其他类（4. 59%）、酸类（2. 48%）、醛类（2. 35%）、醇类（1.91%）。呈香物质中起主要作用的是酯类。

4 结论

本实验以核桃为主要原料，研究雪菊核桃乳饮料的加工工艺，并优化其配方。通过单因素试验和正交试验得出雪菊核桃乳饮料的最佳配方（以质量计）为：核桃乳10%，雪菊汁2%，食盐0.4%，最佳稳定剂的配比为海藻酸钠0.05%，黄原胶0.05%，单甘酯0.15%，羧甲基纤维素钠0.10%。核桃磨浆的最佳条件为：核桃与水的比例为1:10，适宜磨浆温度为80 ℃。雪菊汁的最佳条件：雪菊以1:10 的料液比在100 ℃下浸提10 min，过滤得雪菊汁。测定出雪菊核桃乳饮料香气成分34 种（31. 55%），并且通过对比发现酯类含量最高，达15.39%，其次是酮类，醇类含量最低，仅有1.91%。其中酚酞二甲酯含量最高，达4.36%。应用上述工艺与配方制得的雪菊核桃乳饮料风味独特，细腻爽口，组织状态良好，营养丰富，是一种老少皆宜的纯天然复合型保健饮料，具有广阔的市场前景。