红甜菜复合饮料的制备工艺研究

张震，刘天骄，崔杰，程大友，代翠红

（1.哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001；2.西安交通大学，西安 710049）

0 引言

红甜菜属于藜科甜菜属，颜色鲜艳，口味甜脆，具有很高的、丰富的营养价值[1]。研究显示，每100 g 红甜菜块根中包括：甜菜红素0.1～0.13 g，蛋白质0.72～1.2 g，糖类6～12 g，脂肪0.1 g，粗纤维2.0～2.3 g，果胶2.0～2.4 g，生物碱128.8 mg，类固醇16.4 mg，类黄酮6.41 mg，萜类化合物115.5 mg，皂角苷0.1～0.2 g，钾0.25 g、钙0.08 g、镁0.08 g、铁0.01 g、磷0.09 g、铜0.08 mg、钠73.6 mg、锰0.86 m、锌0.29 mg，β-胡萝卜素11.64 mg、维生素Bl 0.03 mg、维生素B2 90.05 mg、维生素B 30.35 mg、维生素B6 0.03 mg、维生素A 2.6 µg、维生素C 4.36 mg、维生素E 0.18 mg、维生素K 3.2 µg，泛酸0.151 mg等物质[2-4]。

红甜菜中的许多成分都可在人体内发挥重要作用，其中部分物质还具有特殊的药用价值[5]。红甜菜对于缓解血管紧张程度有一定帮助，可以协助治疗血栓和高血压等与血管有关的疾病[6]，并具有降血糖、降血脂[3,7]等作用。红甜菜中的甜菜红素、酚类化合物等生物活性物质具有较强的抗氧化性，可提高人体免疫能力，保护细胞不被自由基破坏，预防和治疗癌症等疾病[8-10]。红甜菜中的铁、锰、铜对贫血的治疗有一定效果；红甜菜中的碘元素，对于甲状腺肿和防治动脉粥样硬化有着较好的治疗效果，还可提高人的记忆力[5]。甜菜碱还可以显著预防和治疗脂肪肝和肝硬化[11]。红甜菜提取物具有抗菌活性，对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有抑制作用，具有预防食物传染病原微生物生长潜力[12]。红甜菜是世界卫生组织推荐的13种最佳蔬菜之一，美国防癌协会也将红甜菜列入30种有防癌作用的水果和蔬菜之一。

红甜菜可以用来榨汁、做汤菜、果浆和腌制菜，其在欧美国家广受欢迎。但在我国，红甜菜种植面积小，推广宣传度不高，而且红甜菜有一种特有的土腥味，难以被国人接受和认识不深，市场上红甜菜相关产品也鲜少见到。目前我国市面的红甜菜加工产品以甜菜干粉为主，品类单一，消费市场有限；我国市场上只有一些进口的红甜菜汁饮品，但国人对其口味认可度不高，所以销售量较低，且只用红甜菜榨汁，甜菜整体利用程度不高，甜菜中多种对人体有益的成分也会损失。现代文明病很多，人们更注重获取天然食品的营养以改善健康，因此，本研究的主要目的是研制开发出一种具有良好口感和风味且具一定保健功效的红甜菜果肉型复合饮品，为食用红甜菜的推广应用提供新的出路，为我国甜菜产业的发展注入新的力量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：红甜菜根（品种为‘哈工大食甜1号’，本实验室种植）、柠檬（购自中央红小月亮超市）。

试剂：白砂糖（南京甘汁园糖业有限公司）、黄原胶（南京松冠生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

FA2004型电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）、JML-50型胶体磨（上海合驰轻工业装备有限公司）、JYL-C022E 料理机（九阳股份有限公司）、PHS-3E 型pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司）、NDJ-8S粘度计（上海昌吉地质仪器有限公司）等。

1.3 方法

1.3.1 红甜菜复合饮料加工

（1）工艺流程：①红甜菜根→修整清洗→去皮→切块→打浆；②柠檬→清洗→去皮、去籽→切块→打浆；①+②+白砂糖→调配→过胶体磨→灌装、封口杀菌→成品。

（2）操作要点，①修整清洗：选用新鲜、无病虫害和机械损伤的红甜菜根，用清水洗净，去皮切块备用；柠檬清洗干净，去皮去籽，切块备用。②打浆：分别将切好的红甜菜和柠檬加入等质量纯净水放入料理机打浆，得到红甜菜原浆和柠檬原浆。③调配：按照配方在红甜菜原浆中加入柠檬、白糖、稳定剂和纯净水，将配置好的样品搅拌均匀。④过胶体磨：红甜菜复合饮料中含有较多果肉，颗粒较大，对口感和稳定性有一定影响。为了改善饮料的口感，抑制出现分层现象，提高红甜菜复合饮料的稳定性，将红甜菜复合饮料过胶体磨，磨浆30 min降低果肉的粒径。⑤灌装及杀菌：将红甜菜复合饮料进行灌装，100 ℃下灭菌15 min，冷却至室温。

1.3.2 红甜菜复合饮料单因素试验

（1）红甜菜复合饮料基础组分配比对饮料品质的影响：红甜菜复合饮料的基础组分为红甜菜、柠檬和白砂糖。在柠檬含量15%、白砂糖含量10%的添加条件下，研究红甜菜占比10%、15%、20%、25%、30%对饮料感官品质的影响；在红甜菜含量15%、白砂糖含量10%的添加条件下，研究柠檬占比15%、20%、25%、30%、35%对饮料感官品质的影响；在红甜菜含量15%、柠檬含量15%的添加条件下，研究白糖占比5%、10%、15%、20%、25%对饮料感官品质的影响。

（2）黄原胶对红甜菜复合饮料稳定性的影响：红甜菜复合饮料中含有较多果肉，为提高饮料的稳定性、避免出现分层现象，选取黄原胶作为稳定剂，设置0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%共5 个浓度梯度。产品储存7 d，每天测定1次各样品的自然分层比，确定稳定剂的添加剂量。

1.3.3 红甜菜复合饮料基础配方的正交试验

在甜菜含量（10%、15%、20%）、柠檬含量（20%、25%、30%）、白砂糖含量（15%、20%、25%）3 个单因素试验基础上，采用L9（33）正交试验，以感官评分为考查指标，确定红甜菜复合饮料的最佳配方。

1.3.4 红甜菜复合饮料的感官评定

感官评定是评价食品的重要指标，选择10 名有食品感官评定经验的人员对产品进行评价打分，以色泽、气味、状态和口感做指标，具体评分标准见表1。

表1 红甜菜复合饮料感官评定评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of red beet compound beverage

1.3.5 自然分层比

自然分层比是评价稳定性的重要指标，自然分层比越低，说明样品在储存过程中的分层程度越低，稳定性较高。其计算公式[13]如下：

1.3.6 理化与微生物指标检测

（1）可溶性固形物含量的测定：可溶性固形物含量的测定参照B/T12143—2008《饮料通用分析方法》[14]。酸度的测定：酸度的测定使用pH 计，参照张绍阳等人[15]方法。粘度的测定：粘度的测定使用粘度计，参照郎秀杰论文[13]方法。菌落总数测定，方法参照GB 4789.2—2016《食品微生物学检验》[16]。

1.3.7 数据处理

每个试验重复3次，单因素试验利用Microsoft Excel 2010进行数据分析处理和作图，正交试验利用软件SPSS22.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 红甜菜复合饮料基础配方的单因素试验

2.1.1 红甜菜含量对饮料感官评分的影响

红甜菜含量对饮料感官评定的影响如图1A 所示，红甜菜添加量为10%和15%时，饮料感官评分相差不多，分别为82和83分，饮料整体风味较协调。随着红甜菜含量的增加，饮料感官评价得分明显下降。这是由于样品的土腥味会随着红甜菜添加量的提高而愈加明显，难以被辅料遮掩，从而造成味觉和嗅觉上的不适。

图1 红甜菜含量（A）、柠檬含量（B）和白砂糖含量（C）对饮料感官评分的影响Fig.1 Effect of red beet(A),lemon(B)and white sugar(C)content on sensory score of beverage

2.1.2 柠檬含量对饮料感官评分的影响

柠檬含量对饮料感官评定的影响如图1B所示，随着饮料中柠檬含量的提高，饮料的感官评价得分先上升后下降。柠檬含量的增加，会使其对样品中甜菜土腥味的掩盖效果逐渐增强，所以饮料的感官评分提高。当柠檬添加量为25%时，感官评价得分最高，达到87分；当柠檬含量超过25%时，由于柠檬的酸味过于突出，超过了人们可接受的限度，导致其感官评分大幅下降。

2.1.3 白砂糖含量对饮料感官评分的影响

白砂糖含量对饮料感官评分的影响如图1C所示，随着饮料中白砂糖含量的增加，饮料的感官评价得分先上升后下降。白砂糖可以和柠檬共同作用掩盖甜菜的土腥味，白砂糖含量的增加会提升饮料的甜度，所以感官评价得分逐步提高。当白砂糖添加量为20%时，评分最高为87分；当白砂糖含量提高至25%时，由于产品口感过甜不被大多数人接受，产品评分降低。

2.2 红甜菜复合饮料基础配方的正交优化

通过单因素试验得出，感官评价得分较高的甜菜含量分别为10%、15%和20%，感官评价得分较高的柠檬含量分别为20%、25%和30%，感官评价得分较高的白砂糖含量分别为15%、20%和25%。选取3个因素的相应3个水平进行正交试验，对饮料的基础配方进行优化，正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果Table 2 Results of orthogonal experiment

由极差分析结果可知，影响饮料感官评分的因素主次顺序为甜菜含量（A）>白砂糖含量（C）>柠檬含量（B），最优水平组合为A1B2C2，即红甜菜10%含量，柠檬含量25%，白砂糖含量20%。

2.3 红甜菜复合饮料稳定剂添加量的确定

黄原胶是一种微生物胞外多糖[17]，溶于水形成凝胶结构，可以增加溶液粘度，常作为增稠剂、稳定剂应用在饮料、调味品等食品领域中[18]。黄原胶添加入红甜菜复合饮料中对饮料稳定性的影响如图2所示。

图2 黄原胶含量对自然分层比的影响Fig.2 Effect of xanthan gum content on natural stratification ratio

在样品储存的过程中，未加入黄原胶和黄原胶添加量为0.05%的样品的自然分层比随着储存时间的延长呈上升趋势。添加黄原胶样品的自然分层比要小于未添加黄原胶样品的自然分层比，说明黄原胶对减小样品分层、提高样品稳定性有着很好的作用。当样品中黄原胶的含量为0.1%、0.15%、0.2%和0.25%时，样品在储存过程中均未出现分层现象，说明饮料的稳定性很好。为减少产品中添加剂的使用量，最终确定黄原胶添加量为0.1%。

2.4 红甜菜复合饮料品质检测

（1）感官指标：色泽：红甜菜复合饮料呈鲜艳的玫红色，富有光泽；风味：酸甜可口、果肉丰富、口感绵润、无异味，具有红甜菜及柠檬的香气，冷藏后饮用，口感更佳；组织状态：乳浊型，允许有少量沉淀。（2）理化指标：可溶性固形物含量为21%，色度2.65（L 值0.38、a 值4.82、b 值1.59），pH 为3.45，粘度为90.87 mPa.s。（3）微生物指标：未检出菌落，符合国标要求。

3 讨论与结论

红甜菜复合饮料中各基本组分的配比对饮料的口感及风味起到了决定性作用，黄原胶的添加确保了产品状态的稳定，进而保证了产品的货架期。通过单因素试验及正交试验，确定了红甜菜复合饮料的最佳配方：红甜菜含量10%、柠檬含量25%、白砂糖含量20%、黄原胶添加量为0.1%。根据最佳配方配制的红甜菜复合饮料色泽明丽、酸甜可口、营养丰富，具有红甜菜和柠檬香气。红甜菜复合饮料的研制为新型红甜菜功能饮料的开发提供了理论基础和试验依据，为红甜菜的深加工和应用推广提供了新的思路。

此红甜菜复合饮料可少量试投放市场，考量人们的认可与需求情况，随着人们生活水平的提高和保健意识的增强，红甜菜复合功能性饮料可能会有一定的发展空间。为此，可将红甜菜复合饮料基础方添加葡萄、红枣等水果蔬菜汁等[19-20]，或与益生菌发酵[21-22]生产红甜菜系列产品，保持食品的风味、营养和天然颜色，以开发多种功能性保健饮品，促进甜菜产业的多元发展。