唐卿雁，廖小琳，杨丽丽，张卉，张笑锁，李永平

（1.云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650201；2.云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心，云南 昆明 650201；3.云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室，云南 昆明 650201；4.云南省绿色食品发展中心，云南 昆明 650224）

蓝莓（Vaccinium spp.）为杜鹃花科越橘属植物[1]，原产于北美的温带至亚热带地区。我国陆续引进适合栽培的优良品种，其中以高丛蓝莓、矮丛蓝莓和兔眼蓝莓为主[2]。2019年全球蓝莓总产量为596 813吨，产量最高的是美国和加拿大[3]。蓝莓成熟时呈蓝紫色，色泽鲜艳、甜酸可口、果肉细腻、风味独特。蓝莓拥有“浆果之王”的美誉，果实中富含营养成分，如碳水化合物、维生素、矿物质等，还含有花青素、黄酮醇及黄烷-3-醇等具有生理活性的物质[4-6]。研究发现生长在高海拔地区的蓝莓可溶性固形物、类黄酮、原花青素和花青素含量更多，且甜度更高[7]。研究表明，蓝莓有抗氧化、延缓衰老、增强人体免疫力、改善视力、预防癌症、降血压、降胆固醇、预防心血管疾病、抗动脉粥样硬化及护肝等功效[8-11]。日常食用蓝莓可以减缓膝关节疼痛和僵硬，同时改善关节灵活性，有助于提高关节炎患者的生活质量[12]。

蓝莓营养丰富，其保健功效日益受到人们的重视，消费潜力巨大。但是因为蓝莓果皮薄，缺少坚硬外皮的保护而易破碎，易受到微生物病菌侵染而腐败变质[13]，从而导致新鲜蓝莓贮藏性差。所以对蓝莓进行精深加工，开发丰富多元的产品，既可减少蓝莓的采后损失，又可提高其附加值。本文以蓝莓为主要原料加工蓝莓果汁饮品，在单因素试验基础上，采用响应面优化分析，对蓝莓原汁添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量、复合稳定剂添加量进行探讨，确定加工工艺和最佳配方，为开发利用蓝莓提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓：云南省昆明市高山蓝莓基地。

黄原胶：山东腾跃食品配料有限公司；卡拉胶：河南万邦化工科技有限公司；羧甲基纤维素钠（carboxymethyl cellulose，CMC）：河南恩苗食品有限公司；海藻酸钠：青岛明月海藻集团有限公司；白砂糖：上海谷欣食品有限公司；柠檬酸：河南万邦化工科技有限公司；抗坏血酸：石药集团维生药业（石家庄）有限公司；果胶酶（初始酶活30 000 IU/g）、纤维素酶（初始酶活10 000 IU/g）：郑州明瑞化工产品有限公司。以上试剂均为食品级。

氯化钾：天津市北联精细化学品开发有限公司；盐酸：重庆川东化工集团有限公司；无水乙酸钠：天津市北辰方正试剂厂。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JM-L80胶体磨：上海诺尼轻工机械有限公司；

Type GYB高压均质机：上海东华高压均质机厂；FE20 pH计：梅特乐-托多仪器（上海）有限公司；UV-2450紫外分光光度计：上海胜斯贸易有限公司；WYT手持式折光仪：成都兴晨光光学仪器有限公司；HPX-9272 ME恒温培养箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 加工工艺及操作要点

1.3.1 加工工艺流程

1.3.2 操作要点

1）蓝莓预处理：挑拣新鲜、无病虫害、无腐烂的八成熟蓝莓，清洗干净，去梗沥干水分备用。

2）打浆破碎：打浆时，添加蓝莓质量分数为0.1%的抗坏血酸进行护色[14]，得到蓝莓原浆。

3）酶解：在蓝莓原浆中添加蓝莓质量分数为0.2%的复合酶，其中果胶酶与纤维素酶质量比为3∶1，在45℃～50℃下酶解180 min[15]。

4）调配：按一定配比用温水溶解白砂糖、柠檬酸和稳定剂。

5）均质：将经胶体磨处理后的料液预热到80℃，用高压均质机在压力为20 MPa～30 MPa下进行均质。

6）装瓶：先将玻璃瓶在80℃～100℃水中烫漂15min备用，再将料液装瓶。

7）杀菌：装瓶后在沸水中排气3 min，旋紧瓶盖后，沸水杀菌15 min。

8）冷却：分段冷却至35℃以下，即为成品。

1.4 试验设计

1.4.1 稳定剂选择

分别选用卡拉胶、黄原胶、CMC、海藻酸钠[16]与质量分数为19%的蓝莓汁调配，存放在4℃冰箱48 h后，对成品的组织状态、稳定程度进行感官评定，确定最适稳定剂。

1.4.2 复合稳定剂比例确定

根据稳定剂选择的结果，选择评分最高的两种作为蓝莓果汁饮品的复合稳定剂。复合稳定剂的质量比为 3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3，经感官评定，选择出最适的比例。

1.4.3 单因素试验

在其他加工条件相同的情况下，以蓝莓果汁饮品感官评分为标准，分别探讨不同蓝莓原汁添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量、复合稳定剂添加量对蓝莓果汁饮品的影响，各设置6个水平。蓝莓原汁添加量分别为13%、16%、19%、22%、25%、28%；白砂糖添加量分别为5%、7%、9%、11%、13%、15%；柠檬酸添加量分别为 0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%；复合稳定剂添加量分别为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%。

1.4.4 响应面试验设计

根据响应面Box-Behnken试验设计原理，在单因素试验结果的基础上，以感官评分为响应值，4个显著因子蓝莓原汁添加量A、白砂糖添加量B、柠檬酸添加量C、复合稳定剂添加量D的3个水平进行响应面试验设计，得到二次回归方程，并确定最佳配方参数，试验设计见表1。

表1 响应面因素与水平Table 1 Variables and levels of response surface design

1.4.5 感官评定

产品感官评定由10名感官鉴评人员组成评定小组进行评分，评分标准见表2，由组织状态、色泽、气味、口感4部分组成，共100分，计算平均分，作为产品的最终得分。

表2 蓝莓饮品评定标准Table 2 Evaluation criteria of the blueberry juice beverage

1.5 蓝莓果汁饮品质量指标的测定

1.5.1 可溶性固形物的测定

可溶性固形物使用手持式折光仪测定[17]。

1.5.2 总糖含量测定

采用蒽酮-硫酸比色法测定[18]。标准曲线线性回归方程为 y=0.022 0x-0.060 7（R2=0.999 0）。

1.5.3 总酸含量的测定

吸取10.0 mL蓝莓饮品样液到100 mL容量瓶中，加蒸馏水定容后，取10.0 mL于离心管中，3 000 r/min离心20 min，取上清液，用0.01 mol/L NaOH溶液滴定至pH8.2。测定3次，取平均值，蒸馏水作空白对照[19]。

1.5.4 花色苷含量的测定

采用pH示差法测定。准确吸取2份蓝莓饮品样液各2 mL，分别用pH 1.0缓冲液（0.2 mol/L氯化钾与0.2mol/L盐酸体积比为35∶65）和pH4.5缓冲液（0.2mol/L乙酸钠与0.2 mol/L盐酸体积比为1∶1）稀释至20 mL，混匀，在40℃温度下平衡，pH 1.0时平衡30 min，pH 4.5时平衡20 min。以蓝莓饮品溶液作空白对照，分别在波长510 nm和700 nm条件下测吸光度[20]。测定3次，取平均值。花色苷含量的计算公式如下。

式中：Df为稀释倍数，1；MW为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的摩尔质量，449.2 g/mol；ε为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数，26 900 L/（mol·cm）。

1.5.5 菌落总数的测定

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》的方法进行测定[21]。

1.5.6 大肠菌群测定

参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》的方法进行测定[22]。

1.6 数据处理

采用SPSS19.0软件对数据进行方差分析（P＜0.05），Design-Expert 10进行响应面优化分析。

2 结果与分析

2.1 稳定剂的选择

2.1.1 不同稳定剂对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同的稳定剂对蓝莓果汁饮品的影响见表3。

表3 单一稳定剂对饮品品质的影响Table 3 The effect of single stabilizer on beverage quality

由表3可知，在蓝莓果汁中添加黄原胶后作用效果较好，饮品的黏稠性增加，口感润滑细腻，溶液无沉淀不分层，稳定性增强；CMC和海藻酸钠的作用效果次之，蓝莓果汁饮品的口感欠佳，而添加卡拉胶后，果汁不仅流动性不好，口感还欠佳。因此，选取黄原胶和CMC作为复合稳定剂。

2.1.2 不同质量比复合稳定剂对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同质量比的复合稳定剂对蓝莓果汁饮品的影响见表4。

表4 不同比例复合稳定剂的饮品品质的影响Table 4 Effect of different proportions stabilizers on the quality of beverages

由表4可知，当CMC与黄原胶质量比为1∶3时，果汁过于黏滑，而质量比为3∶1时口感较好，因此选取CMC和黄原胶质量比为3∶1作为复合稳定剂。

2.2 不同蓝莓原汁添加量对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同蓝莓原汁添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响如图1所示。

图1 蓝莓原汁添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响Fig.1 Effect of blueberry juice on sensory evaluation of blueberry juice beverage

由图1可知，随着蓝莓原汁添加量的增加，感官评分逐渐增高，当蓝莓原汁添加量为25%的时，感官评分最高，而增加蓝莓原汁的添加量至28%时，感官评分有所下降。同时考虑到成本问题，因此选取蓝莓原汁添加量19%、22%及25%作为响应面的优化水平。

2.3 不同白砂糖添加量对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同白砂糖添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响如图2所示。

图2 白砂糖添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响Fig.2 Effect of white granulated sugar content on sensory evaluation of blueberry juice beverage

由图2可知，当白砂糖添加量为11%时，感官评分最高，而随着白砂糖添加量的增加，感官评分降低。因此，选取白砂糖添加量9%、11%及13%作为响应面的优化水平。

2.4 不同柠檬酸添加量对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同柠檬酸添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响如图3所示。

由图3可知，当柠檬酸添加量为0.15%时，感官评分最高。而随着柠檬酸添加量的增加，感官评分降低。因此，选取柠檬酸添加量0.10%、0.15%及0.20%作为响应面的优化水平。

2.5 不同复合稳定剂添加量对蓝莓果汁饮品品质的影响

不同复合稳定剂添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响如图4所示。

图3 柠檬酸添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响Fig.3 Effect of citric acid on sensory evaluation of blueberry juice beverage

图4 复合稳定剂添加量对蓝莓果汁饮品感官评分的影响Fig.4 Effect of compound stabilizer on sensory evaluation of blueberry juice beverage

由图4可知，随着复合稳定剂添加量的增加，评分逐渐增高，当添加量为0.10%时，感官评分最高，而增加复合稳定剂的添加量至0.12%时，感官评分下降。因此，选取复合稳定剂添加量0.06%、0.08%及0.10%作为响应面的优化水平。

2.6 响应面优化试验

2.6.1 二次响应面回归模型的建立与分析

响应面试验的结果如表5所示。

表5 响应面试验设计与结果Table 5 The design and results of response surface experiment

续表5 响应面试验设计与结果Continue table 5 The design and results of response surface experiment

应用Design Expert对数据进行回归拟合分析，得到制作条件与感官评分之间的二次多项式模型为感官评分=79.28+2.79A-0.56B+1.33C+0.22D+1.50AB-0.23AC-0.85AD+2.33BC-1.00BD-0.20CD-3.02A2-4.69B2-5.33C2-1.58D2。

方差分析结果见表6。

表6 回归方程系数显著性检验Table 6 Test of significance for regression equation coefficients

续表6 回归方程系数显著性检验Continue table 6 Test of significance for regression equation coefficients

由表6可知，模型P值<0.01，表明模型具有较高的显著性，具有统计学意义，失拟性检验的P=0.196 7大于0.05，表明失拟项不显著，回归模型拟合较好；相关系数R2=0.794 7，说明相关性一般，有79.47%的试验可以用这个模型解释；C.V.%=3.92<10，说明试验的可信度和精确度高。回归方程各项方差分析结果表明，一次项A的P值<0.01，表明它对蓝莓果汁饮品的感官评分影响达到极显著水平，B、C、D的影响不显著；交互项 AB、AC、AD、BC、BD、CD 各 项 的 P 值 均 大 于0.05，表明它们对蓝莓果汁饮品的感官评分不显著，二次项A2的P值<0.05表明它对蓝莓果汁饮品的感官评分有显著影响；B2、C2的P值<0.01，表明它们对蓝莓果汁饮品的感官评分达到了极显著水平。比较F值的大小可知，对蓝莓果汁饮品感官评分影响因素的主效应关系为蓝莓原汁添加量>柠檬酸添加量>白砂糖添加量>复合稳定剂添加量。

2.6.2 响应面及等高线分析

根据二次回归方程模型，制出蓝莓果汁饮品配方参数两两交互作用的三维立体曲面图见图5。

图5 蓝莓果汁饮品配方参数交互项的响应面分析Fig.5 Response surface analysis on interaction terms of blueberry juice beverage formula

由图5可知，蓝莓原汁添加量与白砂糖添加量（AB）、蓝莓原汁添加量与柠檬酸添加量（AC）、蓝莓原汁添加量与复合稳定剂添加量（AD）、白砂糖添加量与柠檬酸添加量（BC）、白砂糖添加量与复合稳定剂添加量（BD）、柠檬酸添加量与稳定剂添加量（CD）的响应面坡度较平缓，表明它们的交互作用对蓝莓果汁饮品感官评分的影响不显著。这与表6的方差分析结果一致。

通过上述响应面试验结果综合分析，得到蓝莓果汁饮品的最佳工艺配方为蓝莓原汁添加量22.88%、白砂糖添加量10.80%、柠檬酸添加量0.15%、复合稳定剂添加量0.10%。按此工艺条件进行3次重复试验，得出感官评分的平均值为79.10，与理论值78.32接近，即实际值与理论值无显著差异。

2.7 产品质量指标

2.7.1 感官评定结果

组织状态：液体均匀，无沉淀；色泽：色泽鲜亮，呈深红色；气味：有蓝莓特有的气味，无异味；滋味：酸甜适中，口感细腻。

2.7.2 理化指标

可溶性固形物含量11%；总糖含量13.53%；总酸含量2.06%；花青素含量4.96 mg/L。

2.7.3 微生物指标

菌落总数≤100个/mL；大肠杆菌群≤30 MPN/mL。

3 结论

以蓝莓为原料，制作蓝莓果汁饮品，并利用单因素试验和响应面分析法，以感官评分作为衡量指标，确定最佳工艺配方为蓝莓原汁添加量22.88%、白砂糖添加量10.80%、柠檬酸添加量0.15%、复合稳定剂（黄原胶和羧甲基纤维素）添加量0.10%，在此条件下制得的蓝莓果汁饮品，其可溶性固形物含量为11%、总糖含量13.53%、总酸含量2.06%、花色苷含量4.96 mg/L。饮品色泽鲜亮，呈深红色，具有蓝莓特有的气味，酸甜适口。