正交试验优化慈姑甘蔗汁澄清工艺

吴 珊，蔡 雄，赵 欢，钟 艳，戢得蓉

（四川旅游学院食品学院，四川成都 610100）

慈姑（Sagittaria latifoliais） 为泽泻科一种多年生草本植物，慈姑的地下球茎可食用，为药食同源食材。因其丰富的营养受到关注，鲜慈姑中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、钙、铁、锌、硒等[1]。慈姑现主要以鲜食为主，目前已有人对慈姑饮料的加工方式进行研究[2]，但因慈姑本身味淡，口感不够丰富，将鲜慈姑与马蹄、蜂蜜、百合和莲子结合加工成复合饮料[3]。甘蔗（Saccharum officinarum） 为多年生高大实心草本，主要食用其茎干中的汁液，是制造蔗糖的原料。甘蔗含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸等物质，并含有大量人体必需的微量元素[4]。

为解决慈姑甜味较淡的问题，利用甘蔗甜味醇厚的特点，将两者结合直接榨汁生产饮料，能得到口感好、营养丰富的产品。但因两者含有引起浑浊的成分，易产生沉淀现象，因此澄清工艺必不可少[5]。

试验利用不同的澄清剂对慈姑甘蔗汁进行澄清处理，以透光率为指标，通过正交试验确定最佳澄清工艺，以期为慈姑甘蔗复合饮料的生产提供较优的澄清工艺参数[6-7]。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

新鲜慈姑，产自云南玉溪；新鲜甘蔗，产自广西桂林；黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、瓜尔豆胶，均为食品级。

JYZ-E98 型榨汁机，九阳股份有限公司产品；H2050R 型离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司产品；UV8100 型紫外可见分光光度计，北京莱伯泰科仪器有限公司产品；FA1104N 型电子天平，常州市衡正电子仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

选择新鲜度、成熟度一致，无病虫害、无机械损伤、无腐烂的慈姑，用清水充分洗净后去皮，再切成厚度2 mm 的薄片。将切片放入调配好的护色液中，护色30 min 后榨汁，经300 目尼龙滤袋2 次过滤，再将滤液离心，取上层清液备用。将砍收的甘蔗削除根，用清水洗去甘蔗茎上的全部泥沙、杂质后，在结节处切断，进行水浴预煮（45 ℃/40 min），冷却至室温后经手工去皮、榨汁、过滤及离心处理后得到甘蔗清汁。

将慈姑清汁、甘蔗清汁、蒸馏水三者按照1∶3∶8 比例混合。将混合后的慈姑甘蔗汁按照试验设计进行澄清处理，然后装瓶，于121 ℃下灭菌5 min，冷却后避光保存。

1.2.2 澄清剂的选择

选取黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、瓜尔豆胶作为澄清剂；分别选取质量分数为10%的6 种澄清剂进行初步试验，向调配好的复合饮料中分别添加澄清剂，混匀后于4 ℃下静置2 d，以蒸馏水为参比液，于波长540 nm 处测定透光率。选取效果较好的4 种澄清剂进行下一步试验。

1.2.3 正交试验

在预试验的基础上采用正交试验，以瓜尔豆胶（A）、明胶（B）、羧甲基纤维素钠（C）、壳聚糖（D）为4 个因素，根据预试验结果分别选取3 个水平进行L（93）4正交试验，以确定复合澄清剂最佳组合。

正交试验因素及水平设计见表1。

表1 正交试验因素及水平设计/%

1.3 数据处理

试验数据由Design Expert 8.0.6，Excel 2010，origin 9.2 及 Spass 22.0 处理完成。

2 结果与分析

2.1 不同澄清剂效果比较

不同澄清剂对饮料澄清度的影响见图1。

图1 不同澄清剂对饮料澄清度的影响

由图1 可知，6 种澄清剂对慈姑甘蔗复合饮料都有一定的澄清效果，其中壳聚糖的透光率最大，即澄清效果最好，黄原胶透光率最小，即澄清效果最差。相同条件下的不同澄清剂对慈姑甘蔗复合饮料透光率的影响程度由高到低依次为羧甲基纤维素钠添加量>瓜尔豆胶添加量>壳聚糖添加量> 明胶添加量>海藻酸钠添加量>黄原胶添加量>空白。因此，选择透光率较高的羧甲基纤维素钠、瓜尔豆胶、明胶、壳聚糖4 种澄清剂进行正交试验，以得到澄清效果更佳的复合澄清剂。

2.2 正交试验

在单因素试验的基础上，采用正交试验优化慈姑甘蔗复合饮料复配澄清的工艺。

正交试验因素水平及结果分析见表2。

表2 正交试验因素水平及结果分析

由表2 可知，4 个因素对慈姑甘蔗复合饮料澄清影响的程度由大到小依次为D>C>A>B，即壳聚糖添加量影响最大，其次为羧甲基纤维素钠添加量，再次为瓜尔豆胶添加量，影响最小的是明胶添加量。通过极差分析能够得出最佳工艺组合为A2B3C3D2。因此，确定慈姑甘蔗复合饮料的最佳澄清工艺为A2B3C3D2，即瓜尔豆胶添加量0.04%，明胶添加量0.20%，羧甲基纤维素钠添加量0.25%，壳聚糖添加量0.03%，在此条件的透光率可达88.314%，澄清效果较好。

3 结论

以慈姑甘蔗复合饮料为研究对象，在预试验和正交试验的基础上，以透光率为指标，对慈姑甘蔗汁澄清工艺进行优化。通过优化的最佳复配澄清工艺为瓜尔豆胶添加量0.04%，明胶添加量0.20%，羧甲基纤维素钠添加量0.25%，壳聚糖添加量0.03%，此条件的透光率可达88.314%，澄清效果较好，为慈姑和甘蔗相关饮料的澄清工艺提供了一定的研究基础。