淮山药饮料的工艺配方优化

陈惠卿，罗 星，庄培荣，谢三都

（1. 闽南科技学院生命科学与化学学院，福建泉州 362332；2. 福建省休闲食品加工应用协同创新中心，福建泉州 362200；3. 泉州轻工职业学院，福建 泉州 362200）

山药（Dioscorea polystachyaTurcz.），又名淮山、怀山药、白山药、薯蓣等，属薯蓣科（Dioscoreaceae） 薯蓣属（DioscoreaL.） 植物，为一年生或多年生缠绕性藤本植物[1-3]，原产我国福建、广东、台湾等省及东南亚一带，是国家卫生部公布的药、食两用植物资源[4]。山药是一种粮、菜、饲、药、能源等兼用的高效经济作物，具有良好的食品、淀粉、饲料、医药、生物能源等工业开发前景，可发展成为一定规模的特色产业[4]。山药富含淀粉、多糖、黏液蛋白、矿物质及其他营养物质，是当前国际上最为重要的十大块根（茎） 类食用植物之一，年产量仅次于马铃薯、甘薯和木薯，是热带及亚热带许多国家和地区人民用以维持生计的主要淀粉类作物。近年来，淮山药研究主要集中在对淮山淀粉的研究[5-6]，对其制品研究主要有淮山饼干[7-8]、戚风蛋糕[9]、馒头[10]、乳酸菌饮料[11]、淮山复合类饮料[12-14]等。

以淮山药为原料，考查淮山药浆添加量、白砂糖添加量、D - 抗坏血酸钠添加量、卡拉胶添加量、羧甲基纤维素钠添加量等对淮山药饮料感官品质的影响，在此基础上，采用正交试验设计优化其工艺配方，有利于为淮山药饮料的制备提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验原料

淮山，安溪中叶种，福建省山格农业综合开发有限公司提供；白砂糖、D - 异抗坏血酸钠、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、异麦芽酮糖醇、山梨糖醇、焦亚硫酸钠，食品级，均为市售。

1.2 试验仪器与设备

HB011 型电子天平，深圳广测检测有限公司产品；ACS-10kg 型电子计重秤，瑞安市英衡电器有限公司产品；C21-RT2163 型家用台式电磁炉，美的集团有限公司产品；JYZ-D525 型九阳打浆机，九阳股份有限公司产品；JM-LB50a 型胶体磨，温州市七星乳品设备厂产品；GJJ 型高压均质泵，郑州玉祥机械设备有限公司产品；Autoclave G13D 型高压灭菌锅，厦门精艺兴业科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 淮山药饮料的制备工艺流程

①山梨糖醇、异麦芽糖醇、白砂糖、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、焦亚硫酸钠→混匀→溶解完全；

②淮山药→挑选→清洗→去皮→切段→预煮→打浆（淮山∶水= 1∶2，D - 异抗坏血酸钠） →淮山药浆；

①+②混合均匀→均质→灌装→封口→高温杀菌→冷却→成品。

1.3.2 操作要点

（1） 淮山药浆的制备。挑选无霉变、无虫洞的新鲜淮山药，削去外皮、清洗、切块、浸入清水中，备用。将去皮、切块的淮山药置于蒸锅中蒸25 min，进行预煮处理。将预煮处理的淮山药加入2 倍量清水，加入适量D - 异抗坏血酸钠，采用打浆机将淮山药打成浆后经过2 道胶体磨后，将淮山药磨成细腻的淮山药浆，备用。

（2） 辅料调配。称取一定量的山梨糖醇、异麦芽酮糖醇、白砂糖、卡拉胶、羧甲基纤维素钠和焦亚硫酸钠等辅料，混合均匀后加一定量蒸馏水，搅拌、打浆、溶解完全，备用。

（3） 淮山药饮料的配制。将淮山药浆搅拌过程中慢慢加入辅料溶液直至完全加入，补足水量，经搅拌均匀后过1 道高压均质机，使物料充分混合、细腻，备用。

（4） 灌装、封口、灭菌、冷却。将高压均质后的淮山药饮料灌入玻璃瓶（四旋瓶） 中，封口后置于高压锅中，于121 ℃条件下灭菌30 min 后，冷却至室温，即为淮山药饮料成品。

1.3.3 淮山药饮料感官评分标准

感官评定小组由50 名具备感官品评能力的专业技术人员组成，分别以淮山药饮料的色泽、组织状态、气味、滋味等4 个指标进行感官评价。

感官评分标准见表1。

表1 感官评分标准

1.3.4 淮山药饮料配方工艺优化

（1） 淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质的影响。以1 000 mL 水为基准，固定各组分添加量为白砂糖2%，D- 异抗坏血酸钠0.2%，卡拉胶0.2%，羧甲基纤维素钠0.06%，分别添加淮山药浆10%，20%，30%，40%，50%，其余用去离子水补足至100%，根据淮山药饮料感官评分标准表评价淮山浆添加量对淮山药饮料感官品质的影响。

（2） 白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响。以1 000 mL 水为基准，固定各组分添加量为淮山药浆20%，D - 异抗坏血酸钠0.2%，卡拉胶0.2%，羧甲基纤维素钠0.06%，分别添加白砂糖1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，其余用去离子水补足至100%，根据淮山药饮料感官评分标准表评价白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响。

（3） D- 异抗坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响。以1 000 mL 水为基准，固定各组分添加量为淮山药浆20%，白砂糖2%，卡拉胶0.2%，羧甲基纤维素钠0.06%，分别添加D- 异抗坏血酸钠0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，其余用去离子水补足至100%，根据淮山药饮料感官评分标准表评价D - 异坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响。

（4） 卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质的影响。以1 000 mL 水为基准，固定各组分添加量为淮山药浆20%，白砂糖2%，D - 异抗坏血酸钠0.2%，羧甲基纤维素钠0.06%，分别添加卡拉胶0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，其余用去离子水补足至100%，根据淮山药饮料感官评分标准表评价卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质的影响。

（5） 羧甲基纤维素钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响。以1 000 mL 水为基准，固定各组分添加量为淮山药浆20%，白砂糖2%，D - 异抗坏血酸钠0.2%，卡拉胶0.2%，分别添加羧甲基纤维素钠0.04%，0.05%，0.06%，0.07%，0.08%，其余用去离子水补足至100%，根据淮山药饮料感官评分标准表评价白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响。

（6） 淮山药饮料工艺配方的正交试验设计。在单因素试验的基础上，以淮山药饮料感官评分为考查指标，探讨淮山药浆添加量（A）、白砂糖添加量（B）、D- 异抗坏血酸钠添加量（C）、卡拉胶添加量（D）、羧甲基纤维素钠添加量（E） 对淮山药饮料感官品质的影响，采用五因素四水平正交试验设计L16（45）优化淮山药饮料工艺配方。

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计/%

1.3.5 数据处理

采用SPSS 23.0 数据分析软件对变化显著性分析，使用EXCEL 软件对数据进行统计分析并绘制图表。

2 结果与分析

2.1 淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质的影响

淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质的影响见表3。

表3 淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质的影响

由表3 可知，淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质呈极显著性影响，p＜0.01，其感官总分呈先上升后下降的趋势。由于淮山药具有特殊风味，当淮山药浆添加量达到20%时，其感官总分达到最大值为（77.43±0.38） 分，极显著高于其他级别，p＜0.01。因此，淮山药饮料中淮山药浆添加量应选择20%左右。

2.2 白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响

白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响见表4。

表4 白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质的影响

由表4 可知，白砂糖添加量对淮山药饮料感官品质呈极显著性影响，p＜0.01，其感官总分呈先上升后下降的趋势。当白砂糖添加量达到2.0%时，其感官总分达到最大值为（80.52±0.08） 分，显著高于白砂糖添加量为1.5%时淮山药饮料的感官总分，p＜0.05，且极显著高于其他白砂糖添加量时淮山药饮料的感官总分，p＜0.01。因此，淮山药饮料中白砂糖添加量应选择2.0%左右。

2.3 D - 异抗坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响

D- 异抗坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响见表5。

表5 D - 异抗坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响

由表5 可知，D- 异抗坏血酸钠添加量对淮山药饮料感官品质呈极显著性影响，p＜0.01，其感官总分呈先上升后下降的趋势。当D - 异抗坏血酸钠添加量达到0.20%时，其感官总分达到最大值为（78.90±0.79） 分，显著高于D- 异抗坏血酸钠添加量为0.15%时淮山药饮料的感官总分，p＜0.05，且极显著高于其他D - 异抗坏血酸钠添加量时淮山药饮料的感官总分，p＜0.01。因此，淮山药饮料中D- 异抗坏血酸钠添加量应选择0.20%左右。

2.4 卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质的影响

卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质的影响见表6。

表6 卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质的影响

由表6 可知，卡拉胶添加量对淮山药饮料感官品质呈极显著性影响，p＜0.01，其感官总分呈先上升后下降的趋势。当卡拉胶添加量达到0.20%时，其感官总分达到最大值为（78.07±0.30） 分，极显著高于其他卡拉胶添加量时淮山药饮料的感官总分，p＜0.01。因此，淮山药饮料中卡拉胶添加量应选择0.20%左右。

2.5 羧甲基纤维素钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响

羧甲基纤维素钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响见表7。

表7 羧甲基纤维素钠添加量对淮山药饮料感官品质的影响

由表7 可知，羧甲基纤维素钠添加量对淮山药饮料感官品质呈极显著性影响，p＜0.01，其感官总分呈先上升后下降的趋势。当羧甲基纤维素钠添加量达到0.06%时，其感官总分达到最大值为（78.19±0.44） 分，极显著高于其他羧甲基纤维素钠添加量时淮山药饮料的感官总分，p＜0.01。因此，淮山药饮料中羧甲基纤维素钠添加量应选择0.06%左右。

2.6 淮山药饮料制备工艺优化

淮山药饮料正交试验结果见表8，方差分析见表9。

表8 正交试验结果分析

表9 方差分析

由表8 和表9 可知，比较极差R值及方差分析，各因素对淮山药饮料感官品质影响程度大小顺序为淮山药浆添加量（A） ＞羧甲基纤维素钠添加量（E） ＞卡拉胶添加量（D） ＞白砂糖添加量（B） ＞D- 异抗坏血酸钠添加量（C），在各因素优化水平内，淮山药浆添加量对淮山药饮料感官品质影响极显著，p＜0.01；羧甲基纤维素钠添加量在α=0.10 水平内有显著性影响，p＜0.10。根据极差分析可知，各因素的最优水平组合为A3B3C4D2E2，即淮山药浆添加量为20%，白砂糖添加量为1.75%，D- 抗坏血酸钠添加量为0.21%，卡拉胶添加量为0.2%，羧甲基纤维素钠添加量为0.05%。

2.7 工艺配方验证试验

为进一步验证正交试验所优化配方工艺的有效性，将正交试验最优组合即A3B3C4D2E2与正交试验表中感官评分最高组合即A3B2C4D3E1进行对比验证。

验证试验结果见表10。

表10 验证试验结果

由表10 可知，按正交试验最优组合A3B3C4D2E2所制备的淮山药饮料感官总分为（87.51±0.23） 分，极显著高于按组合A3B2C4D3E1所制备的淮山药饮料感官总分（80.10±0.18） 分，验证了正交试验所优化淮山药饮料工艺配方的有效性，即淮山药饮料的最佳工艺配方为淮山药浆添加量20%，白砂糖添加量1.75%，D- 抗坏血酸钠添加量0.21%，卡拉胶添加量0.2%，羧甲基纤维素钠添加量0.05%，按此工艺配方所制备淮山药饮料感官总分为（87.51±0.23） 分。

3 结论

以淮山药制备淮山药饮料，其淮山药浆添加量、白砂糖添加量、D- 抗坏血酸钠添加量、卡拉胶添加量、羧甲基纤维素钠添加量等对淮山药饮料感官品质的影响极显著，p＜0.01。淮山药饮料的最佳工艺配方为淮山药浆添加量20%，白砂糖添加量1.75%，D-抗坏血酸钠添加量0.21%，卡拉胶添加量0.2%，羧甲基纤维素钠添加量0.05%，按此工艺配方所制备淮山药饮料感官总分为（87.51±0.23） 分。