一种木姜叶柯乳酸菌饮料的工艺研究

◎ 陈俊杰，邓李缘，高 绵，方 伟,2

（1.怀化学院 生物与食品工程学院，湖南 怀化 418000；2.山地生态食品精深加工湖南省普通高等学校重点实验室，湖南 怀化 418008）

木姜叶柯（Lithocarpus litseifolius（Hance）Chun），又名木姜叶石栎、甜茶、大叶稠子等，为壳斗科柯属常绿阔叶树种[1]，野生资源分布于秦岭南坡以南山区，为山地常绿林的常见树种，价值多样，具有“树上虫草”的美誉[2]。2017 年原国家卫生计生委批准木姜叶柯叶片为新食品原料。现代药理学研究表明，木姜叶柯中的主要有效成分为黄酮类和酚类化合物等，具有降血压、降血糖、抗氧化的功效[3-6]。

乳酸菌饮料因添加了常见的乳酸菌而具有独特的风味，且赋予食品新的营养价值和保健作用，是一类有发展潜力的食品[7-8]。目前，市面上利用药食两用资源制备的乳酸菌饮料主要有红枣富硒乳酸菌饮料、党参乳酸菌饮料、黑枸杞乳酸菌饮料等，其风味独特、口感醇厚、营养价值丰富，充分发挥了乳酸菌饮料的优势[9-11]。利用木姜叶柯这一新型食品原料与乳酸菌结合制备饮料，对丰富乳类饮料市场、提升木姜叶柯的经济价值具有十分重要的意义。

在国家“健康中国2030”战略大背景下，糖尿病、心血管疾病、肥胖等疾病越来越普遍。因此，高甜、低热量、口感好以及绿色健康的饮料受到越来越广泛的关注，木姜叶柯在该领域有着巨大的开发潜力[12-13]。本研究以木姜叶柯为主要原料，制备高甜低热量饮品，对木姜叶柯产品开发进行深入探讨，以期为木姜叶柯产业发展提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

木姜叶柯嫩叶，湖南翱康生物科技有限公司；乳酸菌菌粉，昆山佰生优科技有限公司；木糖醇，南京甘汁园糖业有限公司。

1.2 仪器与设备

FA2204B 电子天平，长沙南北旺实验设备有限公司；LHS-250SC 恒温恒湿培养箱，常州市国旺仪器制造有限公司；Scientz-10N 冷冻干燥机，湖南瑞煜科技发展有限公司；HHS-26 电热恒温水浴锅，怀化科之源化玻仪器有限公司；SW-CJ-1D 无菌操作台，上海秉越电子仪器有限公司

1.3 实验方法

1.3.1 原材料预处理

称取50 g 木姜叶柯嫩叶，洗净沥干水分，放入烧杯中，加入500 mL 水，混合均匀，静置45 min。将烧杯置于电子万用炉上，煮沸后慢火熬煮15 min，2 层纱布过滤，将滤液倒入1 000 mL 烧杯中，滤渣按上述方法分别加入300 mL 和400 mL 水重复实验。将上述所有滤液集中起来用小火熬煮，浓缩至50 mL 浓稠状态（生药含量1 g·mL-1），于4 ℃冰箱下密封冷藏保存。乳酸菌菌粉经发酵后冻干为浅白色粉末，备用。

1.3.2 工艺流程

木姜叶柯乳酸菌饮料的工艺流程为木姜叶柯原液→木糖醇→乳酸菌菌粉→调配→灭菌。

1.3.3 单因素实验

以感官评分为评价标准，在同等基础条件（木姜叶柯原液添加量为2%、木糖醇添加量15 g、乳酸菌菌粉添加量0.36 g ）下分别考察木姜叶柯原液添加量（1%、2%、3%、4%和5%）、木糖醇添加量（12 g、15 g、18 g、21 g 和24 g）、乳酸菌菌粉添加量（0.18 g、0.24 g、0.30 g、0.36 g 和0.42 g）对感官评分的影响。

1.3.4 响应面实验

以单因素实验为基础，选择木姜叶柯原液添加量、木糖醇添加量和乳酸菌菌粉添加量这3 个因子为自变量，以感官评分作为响应值，进行响应面分析，对产品配方进行优化。整合单因素实验所得数据，使用Design-Expert 8.0.6 软件进行实验设计与分析。

自然电场法布置3条剖面，分别为L2、L6、L7，与相应的高密度剖面重合。综合测井及井下电视钻孔3个，分别为L6线的ZK22、ZK24、ZK26。

1.4 感官评价

请10 名食品质量与安全专业人员组成评测组，要求评测员在评测前1 h内及品评过程中不吸烟、不酗酒、不食辛辣等刺激性食物，对饮料的色泽、口感、组织状态和香味4 个方面进行评定，总分为100 分，具体评价标准见表1。

表1 感官评价表

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 木姜叶柯原液添加量对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分的影响

由图1 可知，当其他因素不变时，随着木姜叶柯原液添加量的增多，乳酸菌饮料的感官评分出现了先升后降的情况。木姜叶柯原液添加量为2%时，感官评分最高。引起这一变化的主要原因是木姜叶柯原液可以给予饮料适当的回甜，当其浓度上升时反而会使饮料发苦，影响饮料口感；木姜叶柯原液的添加量还会影响乳酸菌饮料的色泽，当木姜叶柯原液添加量超过2%时，乳酸菌饮料的色泽会由金黄色转变黄褐色。因此，选择木姜叶柯原液添加量为1%、2%和3%。

2.1.2 木糖醇添加量对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分的影响

由图2 可知，当其他因素不变时，乳酸菌饮料的感官评分随着木糖醇添加量的升高而出现先升后降的现象。木糖醇添加量为18 g 时感官评分最高。添加量超过18 g 时，感官评分明显下降，其主要原因是木糖醇含量对乳酸菌饮料的甜度有很大影响，适量添加木糖醇能赋予乳酸菌饮料适宜的甜度；如果过量添加木糖醇，乳酸菌饮料不仅甜度太高，还会掩盖木姜叶柯的回甜。因此，选择木糖醇添加量为15 g、18 g 和21 g。

图2 木糖醇添加量对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分的影响图

乳酸菌菌粉添加量会影响乳酸菌的生长特性及乳酸菌饮料的黏度和酸度，进而影响乳酸菌饮料的品质[14]。由图3 可知，当其他因素不变时，乳酸菌饮料的感官评分随着乳酸菌菌粉的增加呈先升后降的趋势。乳酸菌菌粉添加量为0.30 g 时感官评分最高。因此，选择乳酸菌菌粉添加量为0.24 g、0.30 g 和0.36 g。

图3 乳酸菌菌粉添加量对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分的影响图

2.2 响应面法优化实验分析

2.2.1 响应面法实验结果

根据单因素试验结果，选择木姜叶柯原液添加量（A）、木糖醇添加量（B）和乳酸菌菌粉添加量（C）为自变量，感官评分为响应值，运用Box-Behnken 生成实验设计因素和水平表格，见表2。响应面设计方案及所得响应结果见表3。

表2 Box-Behnken 实验设计因素与水平表

表3 响应面实验设计及结果表

利用响应面软件Design-Expert 8.0.6 对表3 试验结果进行回归拟合，建立二次模型方程式：感官评分=85.896+2.248A+0.55B-1.409C+2.8AB+1.653AC-1.18BC-11.309A2-6.457B2-9.354C2，模型的方差分析结果见表4。

表4 回归模型方差分析结果表

由表4 可知，p＜0.01 表示模型极显著，失拟项p为0.172 6 ＞0.05，说明试验该模型失拟项不显著。由此可知，试验模型十分显著且拟合度良好，试验回归方程的R2=0.994 9 ＞0.9，因此木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分由木姜叶柯原液添加量、木糖醇添加量和乳酸菌菌粉添加量这三个因素决定的可能性达到99.49%，说明此回归模型充分拟合试验数据，实验值与理论值具有相关性，可以利用此回归方程分析结果，确定木姜叶柯乳酸菌饮料的最佳工艺配方。

F值与因素对试验结果的影响作用成正相关，F值越大，因素对于试验结果的影响作用越大。由表4可知，FA=42.44，FB=2.54，FC=16.66，由此可知，单因素对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分影响大小顺序为木姜叶柯原液添加量＞乳酸菌菌粉添加量＞木糖醇添加量，且木姜叶柯原液添加量（A）、木姜叶柯原液添加量和木糖醇添加量的交互项（AB）、3 个因素的二次项A2、B2、C2都是极显著影响因素（p＜0.01）；乳酸菌菌粉添加量（C）、木姜叶柯原液添加量和乳酸菌菌粉添加量的交互项（AC）、木糖醇添加量和乳酸菌菌粉添加量的交互项（BC）为显著影响因素（p＜0.05），木糖醇添加量（B）影响较小。

2.2.2 响应面交互作用

3D 图可以看出木姜叶柯原液添加量、木糖醇添加量和乳酸菌菌粉添加量这3 个因素各参数之间的相互作用对木姜叶柯乳酸菌饮料感官评价的影响，坡度凸起幅度与两因素之间的交互作用成正相关。由图4、图5、图6 可知，木姜叶柯原液添加量与木糖醇添加量的交互作用、木姜叶柯原液添加量与乳酸菌菌粉添加量的交互作用、木糖醇添加量与乳酸菌菌粉添加量的交互作用均较强，对木姜叶柯乳酸菌饮料的影响达到了显著水平，且AB=0.000 7<0.05，AC=0.011 7<0.05，BC=0.046 3<0.05 均可证明3D 图分析结果。根据分析计算，响应面法优化木姜叶柯乳酸菌饮料工艺条件为木姜叶柯原液添加量2%、木糖醇添加量18 g、乳酸菌菌粉添加量0.3 g。

图4 木姜叶柯原液添加量与木糖醇添加量的交互作用对饮料感官评分的影响图

图5 木姜叶柯原液添加量与乳酸菌菌粉添加量的交互作用对饮料感官评分的影响图

图6 木糖醇添加量与乳酸菌菌粉添加量的交互作用对饮料感官评分的影响图

2.2.3 验证实验

根据2.2.2 中最优工艺条件以及实际实验条件，在木姜叶柯乳酸菌饮料中分别添加木姜叶柯原液2%、木糖醇18 g、乳酸菌菌粉0.3 g 制作3 批样品，进行感官评价，感官评分分别为86.35 分、86.42 分、85.64 分，与相应条件预测值相近。结果表明，数学模型准确可靠，木姜叶柯乳酸菌饮料具有良好的重现性、可行性和可操作性。

3 结论

本文以感官评分为考察指标，采用单因素试验和响应面分析方法优化木姜叶柯乳酸菌饮料的制作工艺。结果表明，影响木姜叶柯乳酸菌饮料感官评分大小的顺序为木姜叶柯原液添加量＞乳酸菌菌粉添加量＞木糖醇添加量。当木姜叶柯原液添加量为2%、木糖醇添加量为18 g、乳酸菌菌粉添加量为0.3 g 时，木姜叶柯乳酸菌饮料的色泽金黄，口感好，组织细腻，为优化木姜叶柯加工工艺、木姜叶柯多样化的开发利用，木姜叶柯产业发展提供了参考依据。