芡实醋饮料的研制及其抗氧化性研究

戴缘缘,肖陆飞,谢小花,陈 静,张 易

(滁州职业技术学院食品与环境工程学院,安徽滁州 239000)

0 引言

芡实属于补益类药食同源的物品,能提高免疫力、消除自由基、调整肠道功能,对缓解脾胃虚寒、消化不良等有一定的功效[1-2].滁菊是中医界普遍认为的四大名菊之首,具有抗氧化、抗炎、抗菌、降血糖等功效[3-4].芡实经常出现在中药剂中,而滁菊常做茶用,两者在日常饮食中均较为少见.因此,以芡实和滁菊为主要原料开发功能性食品,不仅有利于提高芡实和滁菊的附加值,更有利于发挥两者的保健作用.醋常见于每日饮食,是一种调味品,具有增加食欲、促进消化的功效.随着全民食疗养生意识的提升,保健型食醋开始走进日常生活.目前国内主要的保健醋是果醋,但欧美、日本等已经研制出多种蔬菜醋、谷物醋等,因此我国保健醋市场的花色品种亟需拓展.利用芡实富含淀粉的特点酿醋,并利用芡实和滁菊的保健功效调配醋饮料,是很好的开发醋饮的方向.

本研究以前期试验发酵所得的芡实醋为原料,添加滁菊提取液、赤藓糖醇及白砂糖进行调配,充分利用滁州地产资源进行深加工,打造一款食疗保健醋饮料,并对其体外抗氧化性能进行探究,旨在发扬地产资源优势,丰富保健醋饮品种,也为功能性醋饮的开发提供新的思路.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芡实醋,滁州职业技术学院自制;滁菊,安徽菊泰滁菊草本科技有限公司;白砂糖,江西巧嫂食品有限公司;赤藓糖醇(食品级),南京甘汁园糖业有限公司;壳聚糖(食品级),河南万邦实业有限公司;DPPH、ABTS、抗坏血酸、水杨酸、Tris-HCl、邻苯三酚,安徽酷尔生物工程有限公司;铁氰化钾,天津市北辰方正试剂厂;过硫酸钾,厦门海标科技有限公司;无水乙醇、FeSO4、H2O2等,国药集团化学试剂有限公司;试剂均为国产分析纯.

ZG-TP203型天平,武汉珠恒电子有限公司;HH-2型水浴锅,常州越新仪器制作有限公司;PHS-3E型酸度计、WZS-32型手持糖度仪,上海仪电科学仪器股份有限公司;TGL-16型高速离心机,金坛区西城新瑞仪器厂;754N型紫外可见分光光度计,上海仪电分析仪器有限公司;303-4型恒温培养箱,绍兴市尚城仪器制造有限责任公司.

1.2 试验方法

1.2.1 芡实醋饮料研制流程及要点 ①芡实醋制备.通过前期发酵试验,自制芡实醋,杀菌、粗滤后备用.②滁菊提取液制备.滁菊按照1∶50的质量比加95 ℃热水恒温提取30 min,过滤后备用.③调配、澄清.将芡实醋和滁菊提取液以一定比例混合,同时利用赤藓糖醇和白砂糖调制出一款酸味柔和、甜度适宜的醋饮.添加适量的壳聚糖进行澄清,获得清澈透亮的芡实醋饮料.④杀菌.将饮料装瓶密封后,75 ℃水浴40 min,冷凉后制得芡实醋饮料成品.

1.2.2 芡实醋饮料配方的确定

(1)单因素试验.以模糊综合评价法所获得的评分为指标,考察芡实醋添加量(2%、6%、10%、14%、18%),滁菊提取液添加量(10%、20%、30%、40%、50%),复合甜味剂添加量(2、4、6、8、10 g/100 mL)以及甜味剂比例(赤藓糖醇与白砂糖3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)的改变对芡实醋饮料品质所产生的影响.

(2)正交试验.依据单因素试验结果,选择芡实醋添加量、滁菊提取液添加量、复合甜味剂添加量及甜味剂比例4个因素(见表1)按照L16(45)正交表进行相应试验,分析确定芡实醋饮料最优配方.

1.2.3 芡实醋饮料澄清方案的确定

(1)单因素试验.以透光率作为评价指标,考察壳聚糖添加量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%),处理温度(25、30、35、40、45℃),处理时间(30、50、70、90、110 min)的改变对芡实醋饮料澄清效果所产生的影响.

(2)正交试验.依据单因素试验结果,选择壳聚糖添加量、处理温度与处理时间3个因素(见表2)按照L9(34)正交表进行相应试验,分析确定芡实醋饮料最优澄清参数.

1.2.4 芡实醋饮料抗氧化性 芡实醋饮料总抗氧化能力和DPPH自由基清除率的测定及计算参考文献[5],羟基自由基清除率的测定及计算参考文献[6],超氧阴离子自由基清除率的测定和计算参考文献[7],还原力测定和计算参考文献[8].

1.2.5 芡实醋饮料品质评定方法

(1)感官评价方法.参考模糊综合评价法在各类食品加工配方研究中应用的资料[9-10],结合芡实醋饮料的自身特色,由色泽U1、滋味U2、香气U3和体态U4组成因素集U[11-12],由优V1、良V2、中V3、差V4组成评语集V,具体见表3,由色泽权重0.15、滋味权重0.35、香气权重0.2、体态权重0.3,权重集X={0.15,0.35,0.2,0.3}.10位经培训的食品专业人员对芡实醋饮料的感官评价结果构成模糊矩阵R[13],感官评价结果向量Y是X与R的合成.将感官评价标准里优、良、中、差等次依次赋分90、80、70、60,可获得感官评价最终评分结果.

(2)理化检测方法.酸度参考GB 12456—2021进行测定,pH值利用酸度计直接测定,可溶性固形物含量利用手持糖度计进行直接测定,蛋白质含量参考GB/T 5009.5—2010进行测定.

(3)微生物检测方法.菌体总数、大肠菌群、致病菌等测定均参照相应国标进行.

(4)透光率测定方法.将加入壳聚糖澄清后的芡实醋饮料在6 000 r/min转速下离心处理10 min,弃去沉淀,在620 nm处测定透光率.

1.2.6 数据处理方法 利用Excel进行试验数据处理并绘制相应图表.

2 结果与分析

2.1 芡实醋饮料配方试验

2.1.1 单因素试验分析

(1)芡实醋添加量.以芡实醋添加量2%为例,说明模糊综合评价感官评分计算方法,其余评分按同样方法计算.10位品评人员对饮料感官评价的结果构成模糊矩阵R1,则模糊综合评价结果向量Y1为:

感官评分=0.03×90+0.24×80+0.135×70+0.595×60=67.05

由图1中感官评分分析得出,当芡实醋添加量太少时,醋饮料味道寡淡,甜味过重,没有醋饮料的特征风味,口感不佳.但芡实醋添加量太多时,芡实醋的刺激味就显得尤为突出,甜酸比例同样不适宜,口感滋味都较冲,饮料品质下降.因此,芡实醋添加量选择10%为宜.

图1 芡实醋添加量对饮料品质的影响Fig.1 Effect of the amount of Euryale ferox vinegar on the quality of beverage图2 滁菊提取液添加量对饮料品质的影响Fig.2 Effect of the amount of Chuzhou chrysanthemum extract on the quality of beverage

(2)滁菊提取液添加量.由图2中感官评分分析得出,当滁菊提取液添加量过少时,滁菊的清香味较为淡薄而芡实醋的味道相对突出,饮料整体的香味不够协调,饮料品质不高.而当滁菊提取液添加量过多时,醋味就会在一定程度上被掩盖,没有醋饮料典型的风味和口感.因此,滁菊提取液添加量选择30%为宜.

(3)复合甜味剂添加量.由图3中感官评分分析得出,当复合甜味剂添加量太少时,醋饮料的酸味过分突出,使得饮料的味道比较刺激,没有爽口感.复合甜味剂加的越多,醋饮料整体口感越好,但是当代人能量和营养过剩的问题凸显,从健康和养生的角度,选择复合甜味剂添加量8 g/100 mL为宜.

图3 复合甜味剂添加量对饮料品质的影响Fig.3 Effect of the amount of compound sweetener on the quality of beverage图4 甜味剂比例对饮料品质的影响Fig.4 Effect of the ratio of sweeteners on the quality of beverage

(4)甜味剂比例.由图4中感官评分分析得出,当复合甜味剂中赤藓糖醇的比例较高时,饮料的甜味较淡、酸味为主,滋味不够柔和协调,主要是因为赤藓糖醇甜度较低的原因;当复合甜味剂中白砂糖比例越高时,饮料口感越好,主要是因为蔗糖纯正的甜味赋予饮料良好的滋味,但考虑蔗糖能量较高,兼顾口感和控制能量摄入两个方面,选择甜味剂比例1∶1为宜.

2.1.2 正交试验分析 结合表4和表5中的极差、方差分析可以看出,芡实醋饮料配方的4个因素对饮料感官评分影响的主次顺序依次为:芡实醋添加量(A)、甜味剂比例(D)、复合甜味剂添加量(C)、滁菊提取液添加量(B).其中,芡实醋添加量和甜味剂比例对饮料品质的影响显著.评价芡实醋饮料品质好坏主要是依据感官评分的高低,评分越高品质越好,根据Kj值确定最佳组合为A3B2C4D3.直接分析最优组合也是A3B2C4D3.因此,芡实醋饮料的最佳配方是芡实醋添加量10%、滁菊提取液添加量30%、复合甜味剂添加量9 g/100 mL和甜味剂比例(赤藓糖醇与白砂糖)2∶3.

2.2 芡实醋饮料澄清试验

2.2.1 单因素试验分析

(1)壳聚糖添加量.由图5可以看出,壳聚糖添加量低于0.5%时,饮料的透光率随澄清剂的增加而提高,壳聚糖添加量高于0.5%时,饮料的澄清度反而不断下降.结果表明澄清剂过少时无法达到很好的澄清效果,但壳聚糖添加并非越多越好,过多的壳聚糖会相互结合,也会与饮料体系中的其他大分子营养成分结合,不仅起不到澄清作用还会降低饮料澄清度.因此,壳聚糖添加量选择0.5%为宜.

(2)处理温度.由图6可以看出,澄清剂发挥作用有其适当的温度范围,温度低于35 ℃时,壳聚糖澄清效果随温度的升高而变好,但温度高于35 ℃时,可能是由于壳聚糖的分解而使澄清效果变差,使得饮料的透光率逐渐降低.因此,处理温度选择35 ℃为宜.

(3)处理时间.由图7可以看出,壳聚糖需要一定的时间才能充分发挥其澄清作用,当处理时间由30 min延长到50 min时,透光率显著提高,处理时间继续延长时,透光率缓慢提高,当处理时间超过70 min后,澄清效果逐渐变差,可能是因为壳聚糖在过长的处理时间内相互聚集,降低了整个饮料体系的澄清度.因此,处理时间选择50 min为宜.

图7 处理时间对饮料澄清度的影响Fig.7 Effect of treatment time on the clarification degree of beverage

2.2.2 正交试验分析 结合表6和表7中的极差、方差分析可以看出,3个因素对芡实醋饮料澄清效果影响的主次顺序依次为:壳聚糖添加量(A)、处理温度(B)、处理时间(C).其中,壳聚糖添加量对饮料澄清度影响显著.根据Kj值确定最佳组合为A2B2C2,直接分析最优组合是A2B2C3,将两个方案进行验证试验.经验证发现A2B2C3组合(醋饮料的透光率为93.5%±0.1%)优于A2B2C2组合(醋饮料的透光率为92.8%±0.5%),这可能是因为在一定范围内延长澄清时间有利于大分子物质絮凝沉淀从而有利于澄清效果,因此,芡实醋饮料澄清方案具体为壳聚糖添加量0.5%、处理温度35 ℃、处理时间60 min.

2.3 芡实醋饮料质量指标

2.3.1 感官指标 芡实醋饮料色泽淡黄、有光泽,酸甜适中、爽口、无异味,醋香与菊花香协调、无刺激味,体态澄清、无沉淀、悬浮物.

2.3.2 理化指标 对芡实醋饮料进行理化检测,结果显示总酸含量为0.420 g/100 mL,pH值为3.98,可溶性固形物含量为10.4%.

2.3.3 微生物指标 对芡实醋饮料进行微生物检测,结果显示细菌总数为8 CFU/mL,大肠杆菌为2 MPN/100 mL,酵母菌为6 CFU/mL,霉菌为6 CFU/mL,致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌)均未检出.

2.4 芡实醋饮料抗氧化性分析

对表8中数据进行对照后发现,芡实醋饮料具有良好的体外抗氧化性能.与文献报道的苹果玫瑰醋复合饮料[14]的抗氧化性能相比,两者的DPPH自由基清除能力和羟自由基清除能力相当,但芡实醋饮料的超氧阴离子自由基清除能力明显优于苹果玫瑰醋复合饮料,这可能是因为芡实和滁菊中含有的黄酮、多酚、多糖等活性物质具有一定的抗氧化效果,且活性成分含量不同抗氧化性有所差异.芡实醋饮料可作为功能性饮料进行深入研发,从而充分开发地方资源,提升地产资源价值.

表8 芡实醋饮料抗氧化试验结果Tab.8 The antioxidant test results of Euryale ferox vinegar beverage

3 结论

芡实醋饮料的最佳配方是芡实醋添加量10%、滁菊提取液添加量30%、复合甜味剂添加量9 g/100 mL和甜味剂比例(赤藓糖醇与白砂糖)2∶3.芡实醋饮料澄清方案具体为壳聚糖添加量0.5%、处理温度35 ℃、处理时间60 min.经调配和澄清的芡实醋饮料色泽金黄、酸甜可口、体态透亮,具备较好的抗氧化性能,但芡实醋饮料与其他功能性醋饮料相比抗氧化性能差异原因以及其体内抗氧化效果都有待进一步研究,以便更好的开发和推广地方保健醋饮新产品,服务地方经济、推动醋饮发展.