大麦若叶酸性含乳饮料的配方优化及抗氧化性研究

刘晶晶，张心茹，袁倩，张玉，周一渊，刘敏

常熟理工学院生物与食品工程学院（常熟 215500）

大麦若叶是指苗高15～30 cm的新鲜大麦嫩茎叶（简称大麦苗）。大麦苗兼具药食两用的作用，自古就有用于医疗治病的案例。《普济方》中记载：唐代戊辰己巳年，药王孙思邈以冬霜大麦叶熬汁治好了疫区的传染性肝病。明代李时珍在《本草纲目》中亦论述，认为“麦苗主治消酒毒暴热，酒疸目黄；又解盅毒，除烦闷，解时疾狂热，退胸隔热，利小肠”[1]。

大麦苗含丰富的蛋白质、酶类、维生素、矿物质、叶绿素等营养成分；维生素中的VC、VE含量较高，可达15.2和6.94 mg/100 g，分别是苹果含量的3.7和3.3倍；微量元素中以K和Ca含量最丰富，其次是Fe、Mg、Zn等元素，Ca含量是牛奶的4倍；膳食纤维含量是普通青菜的50倍；大麦若叶还具有碳水化合物含量低、脂肪含量低、膳食纤维含量高的特点[2-3]。长期食用大麦若叶可以稳定血压、缓解疲劳、预防便秘、提高睡眠质量等[4-6]。

大麦若叶最早是在日本开发成功的[7]，目前，对于大麦若叶中所含的多种营养性成分的调查研究，国内外已经建立了全面科学的检测体系[8]。大麦若叶产品长期销往日韩、北美、澳大利亚等地，我国大麦若叶相关的产品比较少，科研人员对大麦若叶的认识正在逐步深入，并且成功研制出了一系列的大麦若叶相关产品，如麦苗汁营养酸奶[9]、大麦苗面条[10]、麦苗微波蛋糕[11]、大麦苗粉-香菇复合压片[12]、麦绿素韧性饼干[13]等。

试验以奶粉和大麦若叶粉为主要原料，添加甜味剂、酸味剂和乳化稳定剂，调配成均一稳定的大麦若叶酸性含乳饮料并对其抗氧化性进行分析测定。该产品为人们提供了一款集大麦若叶粉和牛奶营养于一体的酸甜可口的含乳饮料，具有广阔的市场前景。

1 材料与设备

1.1 材料与试剂

材料：大麦若叶粉（兴化市盛华食品有限公司）；白砂糖（常州市贯通食品有限公司）；雀巢奶粉（雀巢产品有限公司）；琼脂（福建省绿麒食品胶体有限公司）；CMC（河南协恒生物科技有限公司）；蔗糖酯（柳州爱格富食品科技股份有限公司）；单甘酯（佳力士添加剂海安有限公司）；乳酸（郑州百思特食品添加剂有限公司）。

试剂：DPPH、Tris、无水乙醇、维生素C、过氧化氢、过硫酸钾、氢氧化钠、FeSO4、水杨酸、邻苯三酚、磷酸二氢钾、草酸和盐酸（分析纯，江苏强盛化学试剂有限公司）。

1.2 主要仪器设备

AWH-30电子天平（上海英展机电企业有限公司）；722可见分光光度计（上海佑科仪器仪表有限公司）；F25高剪切均质乳化机（上海弗鲁克科技发展有限公司）；HH-2数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；H1650R台式高速冷冻离心机（长沙百诺克离心机仪器有限公司）；YJGY-70-60高压均质机（天津特斯达有限公司）。

2 试验方法

2.1 工艺流程

2.2 操作要点

1) 混合：将称取好的大麦若叶粉、奶粉于60 ℃水中至完全溶解，乳化稳定剂与白砂糖进行干混，再加水溶解，混合备用。

2) 调酸：称取一定量的乳酸，加水稀释至10倍，将其缓慢加入到上述物料中，并且一边添加一边高剪切乳化，防止产品因为局部骤酸而出现絮凝沉淀，调节产品pH至4.0。

3) 均质：将调配好的物料采用高压均质机在25～30 MPa的压力下均质2次。

4) 杀菌：将均质后的物料装瓶后进行95 ℃加热杀菌10 min，得到大麦若叶酸性含乳饮料。

2.3 配方优化试验

根据GB/T 21732—2008《含乳饮料》[14]的指标规定：含乳饮料中蛋白质的含量要≥1%。从生产成本与经济效益等方面考虑，试验固定奶粉的添加量为4.5%，此时蛋白质含量≥1.1%。

2.3.1 大麦若叶粉添加量的影响

固定奶粉添加量4.5%、白砂糖添加量4%、乳酸添加量0.4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同大麦若叶粉添加量（0.65%，0.70%，0.75%，0.80%和0.85%）对产品品质的影响，由评定小组进行感官评定，确定最佳的大麦若叶粉添加量。

2.3.2 白砂糖添加量的影响

固定奶粉添加量4.5%、大麦若叶粉添加量0.75%、乳酸添加量0.4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同白砂糖添加量（2%，3%，4%，5%和6%）对产品品质的影响，由评定小组进行感官评定，确定最佳的白砂糖添加量。

2.3.3 乳酸添加量的影响

固定奶粉添加量4.5%、大麦若叶粉添加量0.75%、白砂糖添加量4%、CMC添加量0.15%和蔗糖酯添加量0.1%，研究不同乳酸添加量（0.35%，0.40%，0.45%，0.50%和0.55%）对产品品质的影响，由评定小组进行感官评定，确定最佳的乳酸添加量。

2.3.4 复配乳化稳定剂添加量的影响

为提高酸性含乳饮料的稳定性，试验选择复配乳化稳定剂提高产品的组织状态和口感，固定奶粉添加量4.5%、大麦若叶粉添加量0.75%、白砂糖添加量4%、乳酸添加量0.4%，以琼脂添加量（A）、CMC添加量（B）、蔗糖酯添加量（C）和单甘酯添加量（D）为因素进行正交试验，以感官评价和沉淀率为响应值，确定各乳化稳定剂的最佳添加量[15]，因素水平表见表1。

表1 复配乳化稳定剂的因素与水平 单位：%

2.4 抗氧化活性研究

取大麦若叶酸性含乳饮料，与0.2 mg/mL的VC溶液分别稀释至原浓度的5%，25%，50%，75%和100%（即样液体积分数为0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL），作为待测样品进行体外抗氧化试验[16]。

2.4.1 DPPH·清除能力的测定

参照参考文献[17]和[18]进行测定。

2.4.2 对O2-·的清除能力测定

参照参考文献[19]进行测定。

2.4.3 对·OH的清除能力测定

参照参考文献[20]进行测定。

智能设备管理系统一般都由几大模块组成，主要有监控中心、无线功率传感器和信号收发器等，所有模块的构成、运行与应用都有着紧密的联系，属于环环相扣的关系。将智能化设备应用于现代企业管理中，需要在有关设备上安装无线功率传感器，因为要利用无线射频通信功能收集有关数据，在监控需求范围内也将安装监视器，所有信息都将通过信号接收器转发至控制中心，管理者只需要在移动设备上就能实时的查询到有关设备运行的数据。

2.5 产品的感官评分及离心沉淀率测定

2.5.1 感官评分

感官评分由经过一定的感官培训10人组成，大麦若叶酸性含乳饮料的感官评分标准见表2，分别从滋味（30分）、气味（20分）、色泽（20分）与组织状态（30分）四个方面进行评分，分值相加即为最终的感官评分。

表2 大麦若叶酸性含乳饮料感官评定标准

2.5.2 离心沉淀率测定

在离心管中放入约1 g的产品进行称量，然后放入离心机中进行离心，按5 800 r/min离心25 min，离心结束后将上清液倒净，将沉淀进行称量，根据式（1）计算离心沉淀率，每个样品平行3次。

3 结果与分析

3.1 配方优化试验结果

3.1.1 大麦若叶粉添加量对产品品质的影响

由表3可知：当奶粉的添加量固定为4.5%时，大麦若叶粉的添加量会影响大麦若叶含乳饮料的色泽和气味。随着大麦若叶粉的添加量逐渐增加，大麦若叶粉的香味会逐渐掩盖住奶香导致两者比例不协调。当大麦若叶粉的添加量为0.75%时，大麦香和奶香味适当协调，含乳饮料呈现淡绿色，色泽诱人，口感细腻均匀稳定。选择大麦若叶粉的最佳添加量为0.75%。

表3 大麦若叶粉添加量对产品品质的影响

3.1.2 白砂糖添加量对产品品质的影响

表4 白砂糖添加量对产品品质的影响

3.1.3 乳酸添加量对产品品质的影响

由表5可知：随着乳酸添加量的增加，产品的组织状态明显下降，且酸味感越来越强；当乳酸添加量为0.40%时，组织状态稳定，且酸甜适度；当继续添加乳酸时，产品口味偏酸，且会出现少量的絮凝沉淀，产品不稳定，略微分层。选择乳酸的最佳添加量为0.40%。

表5 乳酸添加量对产品品质的的影响

3.1.4 复配乳化稳定剂的试验结果

复配乳化稳定剂的试验结果见表6，感官评分和沉淀率的分析结果见表7和表8。

表6 正交试验结果

表7 感官评分的分析结果

表8 沉淀率分析结果

由表7可知：产品感官评分值越大越好，影响大麦若叶酸性含乳饮料品质的主次因素是B＞A＞D＞C，即CMC添加量＞琼脂添加量＞单甘酯添加量＞蔗糖酯添加量，最佳水平为A3B2C1D1。由表8可知：沉淀率的值越小越好，影响的主次因素是B＞D＞A＞C，即CMC添加量＞单甘酯的添加量＞琼脂添加量＞蔗糖酯的添加量，较优方案为A3B3C1D1。由于以上2种方案在正交试验中没有相应的试验号，需进一步做验证试验，结果见表9。

由表9可知：同时从感官评分和沉淀率两个方面考虑，最终得到复配乳化稳定剂的最佳组合A3B2C1D1，即琼脂添加量0.15%、CMC添加量0.1%、蔗糖酯添加量0.05%和单甘酯添加量0.05%，此时大麦若叶酸性含乳饮料的感官评分最高，沉淀率最低，稳定性良好，产品组织状态质地均匀，没有颗粒感，色泽为淡绿色，口感细腻，富有大麦香和乳香味，酸甜适口。

表9 验证试验的结果

3.2 抗氧化活性试验结果

3.2.1 对DPPH自由基的清除能力

由图1可知：0.05，0.25，0.50，0.75及1.00 mL/mL的大麦若叶酸性含乳饮料的DPPH·清除率分别为19.58%，88%，92.85%，94.00%和83.64%，而0.2 mg/mL VC溶液相应体积分数对DPPH·清除能力分别为88.94%，92.85%，91.47%，94.23%和96.77%。大麦若叶酸性含乳饮料和VC溶液随着体积分数的增加，对于DPPH·的清除率都在上升，且在相同的体积分数下，VC溶液对于DPPH·的清除率要高于大麦若叶酸性含乳饮料，在VC体积分数为1.00 mL/mL时，它对DPPH·的清除率高达96.77%。另外通过计算可得大麦若叶酸性含乳饮料的P值=0.177＞0.05，不同浓度之间具有显著性差异。根据线性拟合，测得大麦若叶酸性含乳饮料的IC50=0.21 mL/mL。

图1 大麦若叶酸性含乳饮料与VC溶液对DPPH·清除能力的比较

3.2.2 对O2-·自由基的清除能力

由图2可知：0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL体积分数的大麦若叶酸性含乳饮料对超氧阴离子清除率分别为54.35%，66.16%，68.32%，62.34%和54.07%。随着大麦若叶酸性含乳饮料体积分数的增加，其对超氧阴离子清除能力呈上升趋势，而VC溶液相应体积分数对超氧阴离子清除能力依次为37.46%，72.76%，73.88%，77.98%和62.31%，整体随着体积分数的增加清除能力也在增加，但是上升幅度较小。在相同体积分数对比下，VC溶液对超氧阴离子清除能力明显高于大麦若叶酸性含乳饮料。另外通过计算可得大麦若叶酸性含乳饮料的P值=0.732＞0.05，不同体积分数之间具有显著性差异。根据线性拟合，测得大麦若叶酸性含乳饮料的IC50=0.68 mL/mL。

图2 大麦若叶粉酸性含乳饮料与VC溶液对超氧阴离子清除能力的比较

3.2.3 对羟基自由基（·OH）的清除能力

由图3可知：0.05，0.25，0.50，0.75和1.00 mL/mL体积分数的大麦若叶酸性含乳饮料对羟基自由基清除率分别为19.20%，27.97%，30.33%，47.50%和50.65%。随着大麦若叶酸性含乳饮料体积分数增加，其对羟基自由基清除率也在不断增加。而相应体积分数的VC溶液对羟基自由基清除率分别为20.00%，35.70%，48.23%，50.75%和65.10%，且同体积分数VC溶液对羟基自由基清除率能力高于大麦若叶酸性含乳饮料。通过计算可得大麦若叶酸性含乳饮料的P值=0.06＞0.05，所以不同体积分数之间具有显著性差异。根据线性拟合，测得大麦若叶酸性含乳饮料的IC50=1.23 mL/mL。

图3 大麦若叶粉酸性含乳饮料与VC溶液对羟基自由基清除能力的比较

4 结论

通过单因素试验和正交试验得出大麦若叶酸性含乳饮料的最优配方：奶粉添加量为4.5%，大麦若叶粉添加量为0.75%，白砂糖添加量为4%，乳酸的添加量为0.40%，复配乳化稳定剂的添加量为0.15%琼脂、0.1% CMC、0.05%蔗糖酯和0.05%单甘酯。产品呈淡绿色，组织状态均匀稳定，没有肉眼可见的杂质，口感细腻，酸甜可口，具有大麦若叶天然麦香和牛奶奶香。

抗氧化活性试验表明该饮料对DPPH·、O2-·和·OH有一定的清除能力，其IC50分别为0.21，0.68和1.23 mL/mL，且同体积分数VC对DPPH·、O2-·和·OH的清除率总是高于大麦若叶酸性含乳饮料。