核桃、花生复合乳饮料开发及稳定性研究

核桃、花生复合乳饮料开发及稳定性研究作者：韩晓江郭耀东汪涛
来源：《湖北农业科学》2020年第14期
摘要：以核桃、花生、脱脂奶粉为原料，研究开发复合饮料，对核桃汁、花生汁、牛奶、蔗糖添加量进行单因素试验，以感官评分为评价指标;在此基础上，选择3个水平进行正交优化及方差分析。

结果表明，核桃汁添加量为15%，花生汁添加量为25%，牛奶添加量为30%，蔗糖添加量为6%，开发复合乳饮料口感最佳，风味较好。

在最佳工艺条件下，选择海藻酸钠、阿拉伯胶、CMC为稳定剂考察复合饮料的稳定性，通过单因素试验、中心组合设计及响应面优化分析确定最佳复合稳定剂，结果表明，海藻酸钠添加量为0.024%、阿拉伯胶添加量为0.015%、CMC添加量为0.028%，沉淀率可降到0.415%。

关键词：核桃汁;花生汁;牛奶;复合乳饮料;响应面优化;稳定剂
中图分类号：TS275.4; ; ; ; ;文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2020）14-0141-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2020.14.028 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Absrtact： Using walnut， peanut and skim milk powder as raw materials to research and develop compound beverages， we firstly used the sensory score as the evaluation index by single factor test on the amount of walnut juice added， peanut milk addition， milk addition and sucrose addition. On this basis， three levels of orthogonal optimization and variance analysis were selected. The results showed that the addition of walnut juice was 15%， the amount of peanut milk added was 25%， the amount of milk added was 30%， and the amount of sucrose was 6%. The beverage tastes best and the flavor was good. Under the optimal conditions， sodium alginate， gum arabic and CMC were selected as stabilizers to investigate the stability of the composite beverage. The single factor test and response surface optimization showed that the amount of sodium alginate was 0.024% and the amount of gum arabic was 0.015%， CMC was 0.028%， the precipitation rate reduced to 0.415%.
Key words： walnut juice; peanut milk;milk; compound milk beverage; response surface optimization; stabilizer
作為“四大干果”之一的核桃，其营养丰富，富含脂肪、蛋白质以及钾、钙、铁、锰等微量元素，其包含人体多种必需氨基酸，不饱和脂肪酸含量也可达90%，具有降血脂，降低患癌症、糖尿病、老年痴呆的患病几率。

花生又名“长生果”，富含蛋白质、脂肪及维生素，具有增强脑细胞发育、增强记忆的功能，对降低胆固醇、预防肿瘤有一定的功效。

脱脂奶粉是将鲜牛奶脱去脂肪再干燥而成，包含除脂肪外牛奶的营养价值，脱脂奶粉尤其对于老年人，大众女性，消化不良的婴儿，高脂症、肥胖症等患者有一定益处。

单一的坚果摄入过多也会造成营养不均衡，使核桃、花生、牛奶等营养价值均衡摄入，开发复合乳饮料的研究较少[1]。

现代人生活对坚果的摄入越来越多，单一的坚果食品已满足不了市场需求，方便快捷、营养丰富的乳饮料更能适合大众要求。

复合乳饮料集中了核桃、花生、牛奶的精华，营养价值相互补充协调，含有的蛋白质、必需脂肪酸、矿物质、维生素及多种微量元素均为人体易吸收且是不可缺少的养分。

本研究主要以核桃汁、花生汁、牛奶为原料，通过单因素试验，正交优化及方差分析，研究开发复合乳饮料。

在最佳条件下，研究稳定剂海藻酸钠、阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠（简称CMC）对复合饮料的稳定效果，通过响应面优化及方差分析优化出最佳复合稳定剂，以期为开发复合乳饮料提供参考。

1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验材料与试剂核桃、花生、脱脂奶粉、蔗糖，购于杨凌市阳光盛世超市;食品级阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠，购于郑州东达化工产品有限公司; 氢氧化钠，购于天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.1.2 试验仪器 HR2864榨汁机（飞利浦公司）;HC-3018R离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）;电子天平（上海市精密科学仪器有限公司）;HH-S恒温水浴锅（江苏金坛市亿通电子有限公司）;GJB300-100高压均质机（常州均质机械有限公司）。

1.2 试验方法
1.2.1 工艺流程①核桃选择→剥壳→浸泡→去皮→磨浆榨汁→过滤→核桃汁;②花生→挑选、清洗→烘烤→去皮→磨浆榨汁→花生汁;③脱脂奶粉冲调、蔗糖、稳定剂。

以上3种混合物调配→均质→灭菌→冷却→成品。

1.2.2 操作要点
1）核桃汁的制备。

选取成熟的核桃，剥壳，去除杂质及发黑的核桃仁，收集饱满的核仁放入含1%NaOH热水溶液中，浸泡5 min，去除核仁皮，并用大量清水清洗3遍，以料液比1∶4（m∶V）磨浆，先以豆浆机粗磨，再以胶体磨细磨，过100目筛过滤待用[2]。

2）花生汁的制备。

选取新鲜，无霉变、无虫蛀的花生，在120 ℃烘烤25 min，去红皮，先以豆浆机粗磨，再以胶体磨细磨，得到花生汁待用[3]。

3）调配。

将得到的核桃汁、花生汁、脱脂牛奶按一定比例混合均匀，加入一定含量的白砂糖，以海藻酸钠为稳定剂，调配至100 mL。

4）均质及杀菌。

采用高压均质机，均值压力为25 MPa，均质温度55 ℃，使悬浮固体小颗粒和脂肪球进一步受压破碎;将调配好的饮料灌装进行商业杀菌，冷却后即为成品[4，5]。

1.3 单因素试验
在花生汁添加量15%、蔗糖添加量6%、牛奶液添加量30%的条件下，分别以核桃汁5%、10%、15%、20%、25%、30%的添加量进行单因素试验;在核桃汁添加量15%、蔗糖添加量6%、牛奶液添加量30%的条件下，分别以花生汁5%、10%、15%、20%、25%、30%的添加量进行单因素试验;在核桃汁添加量15%、花生汁添加量15%、蔗糖添加量6%的条件下，分别以牛奶液10%、20%、30%、40%、50%、60%的添加量进行單因素试验;在核桃汁添加量15%、花生汁添加量15%、牛奶液添加量30%的条件下，分别以蔗糖2%、4%、6%、8%、10%、12%的添加量进行单因素试验。

通过以上单因素试验分别考察核桃汁、花生汁、牛奶液、蔗糖添加量对复合饮料感官评分的影响。

1.4 核桃花生复合饮料正交优化及感官评定
选取正交试验，以核桃汁、花生汁、牛奶液、蔗糖4个因素，每个因素3个水平设计正交试验。

对研究开发的复合饮料由15位经过培训后的老师和学生按照表1对其进行感官评定[6，7]。

1.5 稳定剂单因素试验
在复合饮料添加量最佳工艺条件下，分别以CMC、海藻酸钠、阿拉伯胶3种稳定剂
0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%添加量考察复合饮料的稳定效果。

添加过稳定剂的复合饮料4 ℃静置12 h，4 000 r/min下离心15 min后弃去所有溶液，烘干，准确称取沉淀物质量，利用以下公式计算沉淀率[8，9]。

沉淀率=沉淀质量/离心饮料质量×100% （1）
1.6 复合稳定剂优化复合饮料稳定效果
以单因素试验结果为根据，选择稳定剂最适添加量的10%、20%、30%为低、中、高3个水平，以沉淀率评定为响应值，采用响应面法优化最佳配比，响应面试验因素和水平如表2所示。

2 结果与分析
2.1 不同材料添加量对复合饮料影响的单因素试验
由图1A可以看出，随着核桃汁添加量的增加，感官评分先升高后降低，在核桃汁添加量为15%时，感官评分达到最大值，核桃汁添加主要影响产品的色泽以及口感，添加量较少，色泽评分较低，添加量为20%及以上时，色泽会加深，同时会掩盖其他香味。

由图1B可以看出，花生汁添加量为20%时感官评分最高，当添加量高于20%及以上时评分下降，可能花生
香味太浓，致使牛奶风味下降。

由图1C可以得出，牛奶添加量为30%时感官得分最高，牛奶香味最佳，添加量低于30%时，乳香味降低，添加量过大会掩盖花生汁的风味。

由图1D可以看出，蔗糖添加量为6%时，复合饮料甜味适中，口感最佳。

2.2 正交试验结果
在单因素试验的基础上，对4个因素3个水平设计正交试验，正交试验设计及感官评分见表3，同时对其进行方差分析和均值响应分析。

由表3可以看出，试验因素对感官评分影响的主次顺序依次是B>C>A>D，花生汁的影响最大，影响最小的是蔗糖，理论上最优组合为
B3C2A2D2。

所以确定复合饮料中核桃汁添加量为15%，花生汁添加量为25%，牛奶添加量为30%，蔗糖添加量为6%。

由复合饮料正交试验方差分析结果（表4）可知，因素A、B、C对复合饮料感官评分的影响均呈显著性，D对复合饮料感官评分不显著。

2.3 稳定剂因素试验结果
由图2可以看出，3种稳定剂对复合饮料的稳定效果呈相同的趋势，总体随着稳定剂添加量的增加，沉淀率呈下降的趋势。

海藻酸钠添加量为0.05%～0.15%时，沉淀率下降速率较快，添加量大于0.20%时，下降缓慢，沉淀率变化不大。

阿拉伯胶添加量为0.05%～0.10%时，沉淀率下降明显，随后沉淀率基本趋于稳定，可能是阿拉伯胶添加量升高后，对乳饮料中的稳定体系造成了破坏。

CMC添加量为0.05%～0.15%时，沉淀率下降较快，对乳饮料稳定体系起到较好的稳定效果，但随着添加量的增加，沉淀率趋于平缓。

综合考虑，选择单一稳定剂时，海藻酸钠最适添加量为0.20%，阿拉伯胶最适添加量为0.10%，CMC最适添加量为
0.15%。

2.4 复合稳定剂响应面优化结果
在单因素试验的基础上，根据响应面试验设计原理，以海藻酸钠添加量（X1）、阿拉伯胶添加量（X2）、CMC添加量（X3）进行3因素3水平的响应面分析，并以感官评分为响应值，结果见表5。

利用Design-Expert 8.0.6软件对数据回归拟合，并进行方差分析。

对数据进行处理得到二次回归方程：Y=0.44-0.50X1-0.069X2-0.061X3+0.03X1X2-
0.023X1X3+0.042X2X3+0.043X12+0.062X22+0.072X32。

由表6可知，回归模型P<0.000 1，模型极显著，说明复合饮料的沉淀率和3个因素之间回归模型显著，模型R2=0.990 9，说明回归方程拟合度好;模型矫正系数R2Adj=0.979 3，说明该模型较好地反映各因素之间的关系。

模型一次项X1、X2、X3，交互项X1X2、X2X3，二次项X12、X22、X32的P均小于0.01，达到极显著水平，交互项X1X3的P小于0.05，达到显著水平。

由模型F可以看出，3个因素对复合饮料稳定性影响的大小顺序为阿拉伯胶添加量（X2）>CMC添加量（X3）>海藻酸钠添加量（X1）。

结果表明，各因素之间并不是呈线性关系，根据Design-Expert软件计算出沉淀率最小
时，海藻酸钠添加量为0.024%、阿拉伯胶添加量为0.015%、CMC添加量為0.028%，此条件
下预测沉淀率可达到0.415%。

为验证优化的可靠性，在优化条件下进行试验验证，实际测得
核桃、花生、脱脂牛奶复合乳饮料的沉淀率为0.421%，与理论预测相差不大，说明回归方程
和实际拟合度较好，响应面优化参数可以应用到该复合饮料。

3 小结
以核桃、花生、脱脂牛奶为原料制备花生核桃复合乳饮料，以组织状态、色泽、风味等感官评定，通过单因素试验及正交优化得到最佳工艺，即核桃汁添加量15%，花生汁添加量25%，牛奶添加量30%，蔗糖添加量6%，在最优工艺条件下，对其进行稳定性研究，通过单因素试验及响应面优化得到复合稳定剂配方，海藻酸钠添加量为0.024%、阿拉伯胶添加量为0.015%、CMC添加量为0.028%，沉淀率可降到0.421%。

参考文献：
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