低糖低热量香蕉醋饮料生产工艺优化

唐婕，朱芷萱，陈智刚，陆韦宇，韦璐，宁恩创*

（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.中华人民共和国南宁海关，广西 南宁 530029；3.广西农业职业技术大学，广西 南宁 530007）

香蕉是我国南方盛产的一种热带水果，含有大量人体所需的活性成分，具有低脂肪高热量的特性，是理想的减肥代餐食品[1-2]。目前我国对于香蕉的深加工技术尚未成熟，香蕉加工产品的产业链尚未发展完全，一些盛产香蕉的地区在旺季时会存在滞销的情况。鉴于此现状，深入研究香蕉深加工技术与加快香蕉加工产品产业链的发展显得尤为重要。香蕉果醋是一种兼具果醋保健功效、香蕉独特风味与营养价值的新型健康食醋[3-4]。香蕉醋产品目前在市面上仍比较少见，目前对香蕉醋的研究包括对其发酵过程中主要成分的变化检测[5]、香气成分的分析[6]、澄清效果的改良[7]、利用香蕉的废脚料[8]进行二次加工、与其他水果复配发酵[9-12]以及酿造方法的开发及优化[13-14]等方面，但关于低糖低热量香蕉醋饮料的开发鲜见报道。而且目前国外对香蕉醋的研究相对匮乏，说明香蕉醋的海外市场亟待开拓，这也为品种多样的香蕉醋酿造生产提供了进入国际市场的机会。

本试验采用赤藓糖醇、甜菊糖苷替代白砂糖作为复配甜味剂，对香蕉醋饮料的配方及澄清条件进行了优化，研制出一款符合大众对低糖低热量要求的香蕉醋新饮品，试验结果有利于开拓香蕉醋在饮料领域的市场和延伸香蕉精深加工的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

广西矮香蕉：市售；香蕉原醋：广西农业职业技术大学自制（参照GB/T 30884—2014《苹果醋饮料》的理化要求）；果胶酶（酶活力≥60 000 U/mL）、抗坏血酸、高纯甜菊糖苷、水溶性壳聚糖、食用明胶（均为食品级）：河南万邦实业有限公司；赤藓糖醇（食品级）：山东三元生物科技股份有限公司；浓盐酸、氢氧化钠、苯酚、浓硫酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TLE204E/02型电子分析天平：托利多仪器（上海）有限公司；DHG-9264A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；HH-S6数显恒温水浴锅、HJ-3控温磁力搅拌器：江苏金怡仪器科技有限公司；3H16RI台式高速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司；SJ-4F pH计、722N型紫外分光光度计、WYT型手持阿贝折光仪：上海仪电科学仪器股份有限公司；WBL2521H榨汁机：广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 香蕉醋饮料调配工艺

香蕉→去皮切块→打浆、护色→果胶酶处理→过滤→离心→香蕉汁→调配→澄清→杀菌→冷却→成品。

1）打浆、护色：打浆时加入香蕉果肉质量的0.5% 的抗环血酸进行护色，以香蕉与纯水的料液比1∶1.5（g/mL）添加纯水进行混合打浆，打浆时间为1 min，称量果浆质量。

2）酶解：添加果浆质量的0.06% 的果胶酶进行酶解，酶解温度为45℃，酶解时间为1.5 h，水浴加热。

3）离心：将滤液置于高速冷冻离心机中离心一定时间，取上清液作为调配的香蕉原汁。

4）调配：取适量的香蕉原汁与香蕉原醋进行混合，加入一定量赤藓糖醇与甜菊糖苷混合液，充分搅拌使各组分混合均匀，得到香蕉醋。

5）澄清：在产品中加入适量澄清剂，并在适宜的温度和时间下进行产品的澄清。

6）杀菌、冷却：将调配好的醋液灌装于玻璃瓶中，封盖，在90℃下灭菌15 min。灭菌完毕后经自然降温至35℃以下即为成品。

1.3.2 香蕉醋饮料最优配方的确定

1.3.2.1 单因素试验

香蕉原醋添加量的确定：固定香蕉汁添加量为18% ，复配甜味剂的添加量为4% ，赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为 1 000∶3，分别添加 5% 、6% 、7% 、8% 、9% 的香蕉原醋，加纯水使体系为100% 。根据感官评价，确定最佳的香蕉原醋添加量。

香蕉汁添加量的确定：固定香蕉原醋添加量为7% ，复配甜味剂的添加量为4% ，赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为 1 000∶3，分别添加 14% 、16% 、18% 、20% 、22% 的香蕉汁，加纯水使体系为100% 。根据感官评价，确定最佳的香蕉汁添加量。

复配甜味剂添加量的确定：固定香蕉原醋添加量为7% ，香蕉汁添加量为18% ，赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为 1 000∶3，分别按 2% 、3% 、4% 、5% 、6% 的添加量作为复配甜味剂，加纯水使体系为100% 。根据感官评价，确定最佳的复配甜味剂添加量。

赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比的确定：固定香蕉原醋添加量为7% ，香蕉汁添加量为18% ，复配甜味剂的添加量为4% ，分别按照赤藓糖醇与甜菊糖苷以1 000∶1、1 000∶2、1 000∶3、1 000∶4、1 000∶5 的质量比添加甜味剂，加纯水使体系为100% 。根据感官评价，确定最佳的赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比。

1.3.2.2 正交试验

在单因素试验的基础上，选取香蕉原醋添加量、香蕉汁添加量、复配甜味剂添加量和赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比4个因素，进行L9（34）正交试验，以感官评分为考核指标，确定香蕉醋的最佳配方。试验因素水平见表1。

表1 配方试验因素与水平Table 1 Test factors and levels of formula

1.3.2.3 感官评价试验

随机选取经过感官训练的人员（男女各5名），从色泽、气味、滋味、组织状态四方面对产品进行打分，采用总分100分制的综合评分法，去除1个最高分和1个最低分，取平均值作为最终感官评价得分，感官评价标准见表2。

表2 感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria

1.3.3 最优澄清条件的优化

1.3.3.1 单因素试验

壳聚糖添加量的确定：将壳聚糖添加量分别设为0.2% 、0.3% 、0.4% 、0.5% 、0.6% ，澄清温度设为40℃，澄清时间设为60 min，在3 000 r/min离心12 min后取上清液在620 nm处测定其透光率，做3组平行试验。

澄清温度的确定：将温度分别设为30、35、40、45、50℃，壳聚糖添加量设为0.4% ，澄清时间设为60 min，在3 000 r/min离心12 min后取上清液在620 nm处测定其透光率，做3组平行试验。

澄清时间的确定：将时间分别设为 20、40、60、80、100 min，壳聚糖添加量设为0.4% ，澄清温度设为40℃，在3 000 r/min离心12 min后取上清液在620 nm处测定其透光率，做3组平行试验。

1.3.3.2 正交试验

在单因素试验的基础上，选取壳聚糖添加量、澄清温度、澄清时间3个因素，设计L9（33）正交试验，以透光率为考核指标，确定壳聚糖最佳的澄清条件。试验因素水平见表3。

表3 澄清试验因素与水平Table 3 Test factors and levels of clarification

1.3.4 理化指标测定方法

pH值、总酸含量、总糖含量、可溶性固形物含量分别依据 GB 5009.237—2016食品安全国家标准食品pH值的测定、GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》、SN/T 4260—2015《出口植物源食品中粗多糖的测定苯酚-硫酸法》、NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》进行测定。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS数据处理软件进行极差分析与方差分析，数据图表采用Excel制作，结果均以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 香蕉醋饮料最优配方的确定

2.1.1 单因素试验

2.1.1.1 香蕉原醋添加量的确定

香蕉原醋添加量对产品感官评分的影响见图1。

图1 香蕉原醋添加量对产品感官评分的影响Fig.1 Effect of addition amount of raw banana vinegar on sensory evaluation of the product

由图1可知，在香蕉原醋添加量为5% ～7% 时，感官评分呈上升趋势，大于7% 后呈先缓后急的下降趋势，感官评分在添加量为7% 时达到最大值84.7。香蕉原醋是产品醋香味和酸甜味的重要来源，香蕉原醋的添加量会直接影响饮料的风味。在上升区间内，随着香蕉原醋添加量的增加，产品醋香愈烈，酸甜味增强；在下降区间内，随着香蕉原醋内氢离子的积累，产品酸度加重，回味产生令人不悦的刺激性酸味。故选取香蕉原醋添加量7% 为最优水平。

2.1.1.2 香蕉汁添加量的确定

香蕉汁添加量对产品感官评分的影响见图2。

图2 香蕉汁添加量对产品感官评分的影响Fig.2 Effect of addition amount of banana juice on sensory evaluation of the product

由图2可知，在香蕉汁添加量为14% ～18% 时，产品感官评分呈上升趋势，在18% 时有最大值83.3，大于18% 时感官评分开始下降。香蕉汁的加入是产品获得香蕉风味的重要来源。在上升区间内，随着香蕉汁添加量的增加，香蕉果香与醋香彼此均匀融合，得到醋香醇厚、果香四溢的产品，产品的感官评分飞速上升；在下降区间内，香蕉果香显著但醋香寡淡，没有产品应有的醇厚醋香，且随着香蕉汁的过多添加使得产品中香蕉的涩味也愈发明显，造成产品感官评分下降。故选择香蕉汁添加量16% ～20% 为最优水平区间。

复配甜味剂添加量对产品感官评分的影响见图3。

图3 复配甜味剂添加量对产品感官评分的影响Fig.3 Effect of addition amount of compound sweetener on sensory evaluation of the product

由图3可以看出，在复配甜味剂添加量为2% ～5% 时，感官评分不断上升，在5% 时达到最大值84.2，大于5% 后呈缓慢下降趋势。赤藓糖醇与甜菊糖苷的复配加入给产品带来了应有的甜味，使得一部分酸味被中和，一部分香蕉的涩味被掩盖，所得产品酸甜开胃，饮后通体舒畅，令人愉悦。在上升区间内，随着复配甜味剂添加量的增加，产品的酸甜风味得以凸显，口感得以改善，感官评分不断上升，大于5% 后由于复配甜味剂的过量添加使得产品过甜，令人产生不良感官体验，感官评分略微下降。故选取复配甜味剂添加量5% 为最优水平。

2.1.1.4 赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比的确定

赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比对产品感官评分的影响见图4。

图4 赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比对产品感官评分的影响Fig.4 Effect of mass ratio of erythritol to stevioside on sensory evaluation of the product

由图4可以看出，随着赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比的变化，产品感官评分在 1 000∶1～1 000∶3上升较快，从1 000∶3到1 000∶5上升平缓，感官评分总体呈先快后缓的上升趋势。随着赤藓糖醇与甜菊糖苷比例的变化，即随着甜菊糖苷添加量的增多使得产品感官评分持续上升，说明在设计的添加量区间内甜菊糖苷的后苦味能被赤藓糖醇有效的掩盖[15]，甜菊糖苷添加量的增加使得产品甜味增加，整体风味得到进一步改善，感官评分不断上升。故选取赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为 1 000∶3～1 000∶5 为最优水平区间。

2.1.2 配方正交试验结果

选取香蕉原醋添加量（A）、香蕉汁添加量（B）、复配甜味剂添加量（C）、赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比（D）4个因素进行L9（34）正交设计试验，以感官评分作为考核指标，优化香蕉醋饮料配方。L9（34）正交试验结果、方差分析分别见表4、表5。

表4 配方正交试验结果Table 4 Results of orthogonal test of formula

表5 配方L9（34）正交试验方差分析Table 5Variance analysis of L9（34）orthogonal test of formula

由表4得到理论上的最优配方组合为A2B3C3D2，即香蕉原醋添加量7% 、香蕉汁添加量20% 、复配甜味剂添加量6% 、赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为1 000∶4。由表5可直观分析得到对低糖低热量香蕉醋饮料风味影响程度主次因素：香蕉原醋＞香蕉汁＞复配甜味剂＞赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比，即香蕉原醋对饮料风味的影响最大，其次是香蕉汁、复配甜味剂、赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比。根据表4、表5的结果制作一组此最优工艺下的产品，进行感官评分，得分高达88.3，为所有组合中得分最高组合，产品感官性质最佳，色泽呈金黄色，澄清透亮，无沉淀，流动性好，具有醇厚的醋香与清新的香蕉果香，酸甜开胃，回味绵延爽口，滋味协调，口感醇和细腻。

最优配方中原醋添加量、原汁添加量与猕猴桃果醋[16]、苹果玫瑰复合果醋[17]中的添加量近似，原醋添加量在6% ～10% 的范围内，原汁添加量在10% ～20% 的范围内，复配甜味剂添加量与功能性低糖饮料[18-19]的添加量近似，添加量在5.5% ～6.5% 的范围内，赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为 1 000∶1～1 000∶7。

铁手一下子就把无花果树稳稳地掘到空中，暄腾腾的土稀稀拉拉地落下来。汤翠又是一阵头晕，想吐。哑巴在她耳边呜里哇啦地聒噪着，汤翠勉强睁开眼，顺着哑巴的手看过去。无花果仿佛生在半空中，在

2.2 澄清条件的优化

2.2.1 单因素试验

2.2.1.1 壳聚糖添加量的确定

壳聚糖添加量对产品透光率的影响见图5。

图5 壳聚糖添加量对产品透光率的影响Fig.5 Effect of addition amount of chitosan on transmittance of product

由图5可以看出，在壳聚糖添加量为0.2% ～0.5% ，透光率逐渐上升，并在壳聚糖添加量为0.5% 时，透光率达到最大值93.8% ，在添加量大于0.5% 时透光率下降，下降的原因可能是壳聚糖浓度过大时，壳聚糖与体系内带负电的蛋白质、果胶、纤维素等悬浮微粒过多地结合，形成了絮状悬浊物，壳聚糖浓度过大时也会自我形成胶状物质溶于体系内，从而使体系透光率下降，这与王子涵等[20]用不同壳聚糖浓度澄清黑果腺肋花楸时的发现类似，故选择0.5% 的添加量为最优水平。

2.2.1.2 澄清温度的确定

澄清温度对产品透光率的影响见图6。

图6 澄清温度对产品透光率的影响Fig.6 Effect of clarification temperature on transmittance of the product

由图6看出，随着温度逐步上升，透光率呈先上升后下降的趋势，澄清温度范围在30℃～40℃时，透光率迅速上升，澄清温度为40℃时，透光率达到最大值91.7% ，澄清温度大于40℃时透光率缓慢下降，下降的原因可能为温度过高时壳聚糖在体系内发生分解，从而影响壳聚糖的絮凝澄清作用，使得透光率降低[21]。故选择澄清温度范围在35℃～45℃。

2.2.1.3 澄清时间的确定

澄清时间对产品透光率的影响见图7。

图7 澄清时间对产品透光率的影响Fig.7 Effect of clarification time on transmittance of the product

由图7看出，在澄清时间为20 min～60 min时，透光率呈先急后缓的上升趋势，在60 min时达到透光率最大值92.9% ，大于60 min后透光率呈下降趋势。下降的原因可能是过长的澄清时间使得体系内壳聚糖过多地积累而形成了胶状物质溶于体系内[22]，从而影响澄清效果，降低透光率。故选择澄清时间60 min为最优水平。

2.2.2 澄清正交试验结果

选取壳聚糖添加量（A'）、澄清温度（B'）、澄清时间（C'）3个因素做L9（33）正交设计试验，以透光率作为考核指标，优化澄清条件。正交试验结果、L9（33）方差分析分别见表6、表7。

表6 澄清正交试验结果Table 6 Results of orthogonal test of clarification

表7 澄清L9（33）正交试验方差分析Table 7Variance analysis of L9（33）orthogonal test of clarification

由表6得到理论上澄清条件的因素影响主次顺序为 A'＞C'＞B'，最优组合为 A'3B'2C'2，即壳聚糖添加量为0.5% ，澄清温度为40℃，澄清时间为60 min。这一组合与各单因素最优水平组合一致，最大透光率可达93.8% ，产品澄清透明，呈金黄色的色泽，光泽度高，无杂质，醋体外观清爽诱人，悦目协调。

最优澄清组合条件与用壳聚糖澄清黑果腺肋花楸果汁[20]、红枣汁[21]、红树莓果汁[22]、梨汁[23]结果近似，壳聚糖添加量在0.3% ～0.7% ，澄清时间在50 min～70 min，澄清温度在35℃～55℃。

2.3 成品分析

2.3.1 营养成分分析

依据中国食物营养成分表[24]中提供的蛋白质、脂肪、碳水化合物等标准值与换算系数以及营养素参考值，结合香蕉原醋理化指标[6]与香蕉醋饮料产品组分分析，计算出表8所列的产品营养成分。

表8 香蕉醋饮料营养成分Table 8 Nutrients of banana vinegar beverage

由表8可知，香蕉醋产品能量值78 kJ/100 mL≤80 kJ/100 mL，含糖量 4.2 g/100 mL≤5 g/100 mL，满足GB 28050—2011《食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》中的营养声称要求，是一款低糖低能量的饮料。

参照GB/T 30884—2014《苹果醋饮料》对原辅料的要求，在香蕉醋饮料中，香蕉原醋添加量7% ≥5% ，香蕉汁添加量20% ≤30% ；参照GB/T 30884—2014《苹果醋饮料》的理化要求，香蕉醋饮料的总酸含量（以乙酸计）为 3.57 g/kg≥3 g/kg。

甜菊糖苷的使用量0.02% ＜0.035% ，使用量在GB 2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》规定的限量标准范围内，赤藓糖醇的使用量可按照生产需要使用。

2.3.2 产品质量分析

2.3.2.1 理化指标

可溶性固形物：8% ；pH值：3.68；总糖含量：4.38% ；总酸（以乙酸计）：3.57 g/kg。

2.3.2.2 感官指标

按最优工艺配制的香蕉醋饮料色泽呈金黄色，澄清透亮，无沉淀，流动性好，具有醇厚的醋香与清新的香蕉果香，酸甜开胃，回味绵延爽口，滋味协调，口感醇和细腻，营养丰富。

3 结论

通过单因素试验与正交优化试验得到低糖低热量香蕉醋的最佳配方：香蕉原醋添加量7% 、香蕉汁添加量20% 、复配甜味剂添加量6% （赤藓糖醇与甜菊糖苷质量比为1 000∶4），该组合下的产品感官评分高达88.3。产品的最优澄清条件：壳聚糖添加量0.5% 、澄清温度40℃、澄清时间60 min，该组合下的产品透光率高达93.8% 。对产品进行营养成分计算与理化测定可知本产品：含糖量≤5g/100mL，能量值≤80kJ/100mL，符合低糖、低能量的营养声称；香蕉原醋添加量≥5% ，香蕉汁添加量≤30% ，总酸含量≥3 g/kg，符合目前较为完善的苹果醋饮料国家标准中规定的指标范围，由以上配方酿造的低糖低热量香蕉醋色泽金黄，澄清透亮，兼具醋香与香蕉果香，酸甜爽口，滋味协调。