1、【标题】芦荟枸杞蜂蜜保健饮料的开发研究 【作者】王 超 【关键词】芦荟 枸杞 蜂蜜 饮料 最佳配方 【指导老师】李 宇 【专业】生物科学 【正文】引言1.1 课题意义芦荟(aloe)为百合科，属多年生常绿草本植物，主产于热带和亚热带地区1。现代研究证明，芦荟至少含有 140 多种特定功能的高活性成分，如芦荟多糖、蒽醌类化合物、蛋白质、多肽、氨基酸、有机酸、多种微量元素、维生素、多种活性酶及甾类化合物等，具有健胃、美容、抗癌、抗菌、抗肿、降脂、降低血糖、提高免疫与再生作用23。目前，芦荟在食品、医药、日化行业中被广泛应用，世界农粮组织(FAO)已将芦荟确认为“21 世纪的最佳保健品”之一4。枸杞
2、果实具有补肾益精、养肝明目等功能，既是治疗多种疾病的良药，又是滋补健身的高级营养品5。蜂蜜营养丰富，含有大量易被人体吸收的葡糖糖、果糖，还有多种酶类、维生素和矿物质，具有强身健体、健脑、增加血红蛋白、改善心肌功能等功效6。复合饮料的研制为芦荟深加工产品提供了一条综合利用的途径7。芦荟、枸杞和蜂蜜原料简单，成本价格低廉，制成饮料具有一定经济效益和一定的拓展出口外销市场和国内果蔬饮料市场的潜力。芦荟、枸杞、蜂蜜为主要原料制成芦荟枸杞茶、芦荟枸杞饮料复合饮料等保健食品，可望在癌症治疗、老年病防治、多种感染性疾病控制及健身美容保健方面发挥更大作用。芦荟的保健功能逐渐被人们所发现，许多国家开始人工种植芦
3、荟并研究和开发其产品8，开发芦荟保健饮料的前景广阔。1.2 国内外研究现状李勇，巩惠，刘冠（2006 年）指出芦荟酸乳饮料是一种新型的保健饮料。芦荟含特有的芦荟素、芦荟大黄素及多糖蛋白等多种对人体有益的成分，具有杀菌消炎，促进血液循环，调节新陈代谢、防癌及增强人体免疫功能等作用。此饮料以药用植物芦荟和鲜牛奶为主要原料，采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵鲜牛奶，再加入一定比例制好的芦荟颗粒，最后研制出一种风味独特的兼具营养保健与疗效作用的芦荟酸奶9；赵丽莉，田呈瑞（2007 年）提出虽然枸杞的色素比较稳定，但在打浆、均质和杀菌过程中可能发生褐变，所以在枸杞浸泡过程中要加入护色剂10；肖玫，陈连勇
4、，刘彪（2007 年）提出为了改变影响饮料体系的各因素，提高产品的稳定性，需加入微量稳定剂11；廖威，杨春城，钟华锋，杨如钢（2004 年）利用芦荟、党参和麦冬具有协同保健功能的特点，寻找一种科学的研制新型芦荟中药复合保健饮料的方法12；李润国，陈革（2002 年）采用高温瞬时灭菌方法，可保证饮料的风味及卫生要求13；董全，章道明，林岱君，祝宏涛，钟谷鸣（2005 年）经过实验验证芦荟的护色液最佳配比为柠檬酸 0.1%、食盐 0.2%14；感官判定、主成分分析和模糊评判是近代饮料成分的先进判定方法。应用模糊数学方法评价食品的感官质量在我国还不太普遍，因食品的质量多以感官指标检验为主，其感官指标
5、评价标准的本身是模糊的，故从理论上建立一客观模糊性与客观准确性兼备且比较严密的、客观而科学的综合评价模式，其意义尤为重要15。模糊判决最简单的方法是最大隶属度法，只要在推理结论的模糊集合中取隶属度最大的那个元素作为输出量即可。曹冬梅，王淑娟，王静利（2004 年）用模糊评判方法对不同脱腥处理的豆浆感官质量进行了综合评定16；丁松林、罗莉萍（2006 年）综合应用正交试验与感官评判来决定芦荟饮料最佳成分为百合汁 60%，芦芛、芦荟复合汁 40%混合，再进行糖酸调配：蛋白糖为0.16mg/mL、柠檬酸 0.15mg/mL、蜂蜜 0.18mg/mL、最后加 0.2mg/mL 海藻酸钠为固化稳定剂17
6、；王建建，易美华（2000 年）通过主成分分析和感官评判研究芦荟饮料，得出最佳配比芦荟原汁 20%；加入柠檬酸 0.11%；柠檬酸钠 0.011%；-CD 环糊精 0.05%；山梨酸钾 0.05%；乙基麦芽酚 2.5%；蔗糖 10%18；邵伟，熊泽，唐明（2005 年）通过正交试验和对饮料的品尝鉴定，确定了饮料的最佳配比，即白砂糖 12%，黄瓜汁 30%，芦荟汁 10%，Vc0.04%，并提出了该饮料的质量指标，所研制出的芦荟黄瓜复合饮料具有多种保健功能19；罗艳玲，欧任益（2008 年）通过单因素试验确定百合汁制取过程中液化酶糖化酶的最佳用量，并采用正交试验确立复合饮料的最优配方及复合稳定剂
7、的添加量20。1.3 研究内容本文主要研究芦荟枸杞蜂蜜保健饮料，以芦荟、枸杞、蜂蜜等为原料，白砂糖、柠檬酸稳定剂等为辅料，并选择合适的工艺流程，将使用单因素试验、正交试验等试验方法，确定最佳的工艺参数。并通过感观评判和模糊评判判断成品饮料的口感及质量。然后对饮料成品进行理化指标及微生物指标的测定。2 材料与方法2.1 材料与仪器2.1.1 试验所需材料食用芦荟、枸杞、蜂蜜、白砂糖(重百超市购买)。2.1.2 试剂稳定剂 CMC-Na、柠檬酸、0.1000mol/L 的 NaOH 标准溶液、1%酚酞指示剂、1%的草酸溶液、2%的草酸溶液、1%淀粉溶液、6%碘化钾溶液、抗坏血酸标准溶液、蛋白胨、牛
8、肉膏、食盐、琼脂、水、2%的 NaOH 溶液、生理盐水(0.85%NaCl 溶液)。2.1.3 仪器及器皿烧杯、量筒、玻棒、漏斗、纱布、锥形瓶、微量滴定管、吸管（1ml 和 9ml）、培养皿、试管、组织捣碎机、恒温水浴锅、保鲜柜、均质机、电炉、托盘天平、铁架台、恒温箱（361）、高压蒸气灭菌锅、天平、电炉、放大镜、酒精灯、试管架、不锈钢锅。2.2 工艺试验方法2.2.1 工艺流程挑选芦荟清洗去皮榨汁过滤芦荟汁挑选枸杞清洗浸提过滤枸杞汁调配均质灭菌冷却罐装蜂蜜，白砂糖，稳定剂，柠檬酸图 2.1 工艺流程图2.2.2 操作要点如下1 芦荟汁的制备（1）清洗：将芦荟叶清洗干净，要求无泥土、沙石、金属
9、和其它杂质，清洗时尽量不要损伤芦荟叶，以防芦荟叶的汁液流失。（2）去皮：将清洗干净的芦荟叶手工去掉表面青皮。（3）榨汁：将透明肉质放入组织捣碎机内捣碎后，放入恒温水浴锅中加热（80左右）脱气（一般 510min）。（4）过滤：用四层纱布对脱气后的芦荟汁过滤，进行液渣分离。2 枸杞汁的制备（1）取品质优良的干枸杞经清洗、浸泡 510min，取出后用流动清水反复漂洗，入开水锅中汽蒸，然后用组织捣碎机打浆，然后放入很温水浴锅中脱气，条件同上。（2）先用两层纱布对脱气后的枸杞汁进行一次过滤，再用四层纱布对滤液进行二次过滤。3 调配：将压滤所制得的澄清芦荟汁倒入烧杯内，然后按比例加入枸杞汁、蜂蜜、柠檬酸
10、等混合，搅拌使其均匀。4 均质：利用均质机将调配好的混合液进行均质。5 灭菌：在恒温水浴锅内 80100下灭菌 5min，然后取出冷却。6 灌装：灭菌后的饮料用保鲜膜封口，放冰箱保存。2.3 模糊感官评定方法目前采用的食品质量评定方法由于评定人员本身的各种条件不同，所评定的分数往往离散程度较大，很难获得比较一致的结果，因而仅用一个平均数很难准确的表示出某一个指标应得的分数,这样会使评定结果出现较大的误差；此外，如果评定的样品在两个或两个以上，最后的加权平均数出现相同,而又需要排列出它们的名次时，用现行的加权记分法就很难解决。所以选择模糊感官评定方法21。选择感官指标如下表所示：表 2.1 感官
11、指标指标 要 求色泽 具有产品特有的色泽味 无异味，可口宜人型 是均匀而清凉的液体状，无沉淀、无杂质及凝块选择质量域为 U，U=色泽 U1，味 U2，型 U3；评语集 V，V=差 V1，一般 V2，良好 V3，优 V4请食品专业同学和专业教师 10 人，分别对色泽，味，型建立权重集 A，即模糊向量，A=(0.3，0.5，0.2)，并对三个因素作出评价。具体方法如下：设质量域为 U,U=U1，U2，Un；评语集 V，V=V1，V2，Vn；请食品专业同学和专业教师 10 人，分别对评语集建立权重集 A，即模糊向量，A=（X1，X2，Xn）并对质量域中的因素作出评价。表 2.2 第一组综合评判U V
12、V1 V2 VnU1 1 2 nU2 1 2 n. Um 1 2 n根据上表，建立模糊矩阵R= 利用加权平均算子模型：B=AR，B=（X10.1，X20.1，Xn0.1）。所得到的模糊综合评判结果仍然是一个模糊向量。考虑到在实际中评判结果是一个清晰的值，另外也为正交实验分析作准备所以还需要对所得模糊向量进行清晰化，经过全面考虑采用模糊向量单值化原则进行清晰，即选用等距的系数C（C=10，20，N10）以及 K，利用 L= bkjC/ bkj 公式计算，使模糊向量 B 成为一个具体的值，其 L 为最终清晰化的结果，K 为待定系数（K=1 或者K=2）目的是控制较大 bj 所起的作用。一般 K 取
13、值 1。L=（10X10.1+20X20.1+N10Xn0.1）/（X10.1+ X20.1+ Xn0.1）。L1 为 1 号实验组的最终得分，在计算 L1 过程中所有计算可用已经编好的程序计算处理。2.4 理化指标检测方法2.4.1 可溶性固形物手持糖度仪测定，测定三次，取平均值。2.4.2 总酸度的测定在试验完成后采用酸碱滴定法（指示剂法）22测定饮料的总酸度。用碱标准溶液滴定试液中的酸，以酚酞为指示剂确定滴定终点，根据等物质的量反应原则，按碱标准溶液消耗的量计算食平中的总酸含量。2.4.3 Vc 含量在试验完成后采用 2，6-二氯靛酚滴定法23测定饮料中的 Vc 含量。染料 2，6二氯靛
14、酚的颜色反应表现两种特性，一是取决于其氧化还原状态，氧化态为深蓝色，还原态变为无色；二是受其介质的酸度影响，在碱性溶液中呈深蓝色，在酸性介质中呈浅红色。用蓝色的碱性染料标准溶液，对含维生素 C 的酸性浸出液进行氧化还原滴定，染料被还原为无色，当到达滴定终点时，多余的染料在酸性介质中则表现为浅红色，由染料用量计算样品中还原型抗坏血酸的含量。2.5 微生物指标检测方法2.5.1 细菌总数测定在试验完成后采用平板计数法24检测饮料中的细菌总数。菌落总数是指 1g 或1ml 检样经过处理，在营养琼脂培养基中，于 37经 24h 培养后，所生长的细菌菌落总数。菌落总数主要作为判定饮料被污染程度的标志，也
15、可以应用这一方法观测细菌在饮料中繁殖的动态，以便对被检验样品进行卫生学评价时提供依据。2.5.2 大肠杆菌群的测定饮料中的大肠杆菌主要来源于粪便的污染。有时饮料中未检出大肠杆菌，不能保证完全没有大肠杆菌，因为大肠杆菌不是一个完美的指示菌。尽管如此，但目前还是常把它作为饮料被粪便污染的指标。在试验完成后采用发酵法25检测饮料中的大肠杆菌群。3 结果与分析3.1 单因素试验阶段3.1.1 芦荟单因素试验芦荟含有丰富的营养成分，是作为饮料的原料之一，选择合适的量对饮料的风味及功能起着决定性的作用，通过单因素试验分析芦荟汁用量对饮料质量的影响。采用 2.2 方法完成表 3.1 试验后，进行 2.3 所
16、示模糊感官评定，根据 3.1 得出 L值：表 3.1 芦荟汁单因素试验试验号 芦荟汁 枸杞汁 蜂蜜 白砂糖 柠檬酸 稳定剂 L 值1 10ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 26.802 20ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 31.303 30ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 30.104 40ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 28.405 50ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 24.30图 3.1 芦荟汁用量与 L 值由上图可以看出，L 值先升高后降低。在 20，30，40ml 时饮料的评分较高，而在20ml 时的
17、 L 值最高。3.1.2 枸杞汁单因素试验枸杞是饮料的原料之一，它的量对饮料的风味及功能影响也极为明显。通过单因素试验分析枸杞汁用量对饮料质量的影响。采用 2.2 方法完成表 3.2 试验后，进行 2.3 所示模糊感官评定，得出以 L 值：表 3.2 枸杞汁单因素试验试验号 芦荟汁 枸杞汁 蜂蜜 白砂糖 柠檬酸 稳定剂 L 值1 30ml 10ml 5g 10g 0.2g 0.2g 27.802 30ml 20ml 5g 10g 0.2g 0.2g 30.603 30ml 30ml 5g 10g 0.2g 0.2g 31.504 30ml 40ml 5g 10g 0.2g 0.2g 32.70
18、5 30ml 50ml 5g 10g 0.2g 0.2g 25.30图 3.2 枸杞汁用量与 L 值由上图可以看出，L 值先升高再降低。在 20，30，40ml 时饮料的评分较高，在40ml 时的 L 值最高。3.1.3 蜂蜜单因素试验蜂蜜营养丰富，含有大量易被人体吸收的葡糖糖、果糖，是饮料的原料之一，对饮料的风味及功能都有影响。通过单因素试验分析蜂蜜用量对饮料质量的影响。采用 2.2 方法完成表 3.3 试验后，进行 2.3 所示模糊感官评定，得出 L 值：表 3.3 蜂蜜单因素试验试验号 芦荟汁 枸杞汁 蜂蜜 白砂糖 柠檬酸 稳定剂 L 值1 30ml 30ml 2g 10g 0.2g 0
19、.2g 26.602 30ml 30ml 4g 10g 0.2g 0.2g 29.403 30ml 30ml 6g 10g 0.2g 0.2g 31.504 30ml 30ml 8g 10g 0.2g 0.2g 30.405 30ml 30ml 10g 10g 0.2g 0.2g 28.70图 3.3 蜂蜜用量与 L 值由上图可以看出，L 值先升高再降低。在 4，6，8 时饮料评分较高，在 6g 时的 L值最高。3.1.4 白砂糖单因素试验白砂糖作为一种辅料，对饮料的风味必然有不可忽视的影响。通过单因素试验分析白砂糖用量对饮料质量的影响。采用 2.2 方法完成表 3.4 试验后，进行 2.3
20、所示模糊感官评定，得出 L 值：表 34 白砂糖单因素试验表试验号 芦荟汁 枸杞汁 蜂蜜 白砂糖 柠檬酸 稳定剂 L 值1 30ml 30ml 6g 6g 0.2g 0.2g 27.602 30ml 30ml 6g 7g 0.2g 0.2g 28.903 30ml 30ml 6g 8g 0.2g 0.2g 29.804 30ml 30ml 6g 9g 0.2g 0.2g 30.105 30ml 30ml 6g 10g 0.2g 0.2g 31.50图 3.4 白砂糖用量与 L 值由上图可以看出，白砂糖的 L 值是处于上升趋势，10g 时的 L 值最高。当然 L 值并不会随白糖添加量增加而增加，
21、当白糖量达到一定值的时候，L 值必然会下降。3.2 最佳配方的确定3.2.1 配方设计方法3.2.1.1 选择合适的正交表确定试验因素：根据单因素试验的结果，固定柠檬酸和稳定剂(羧甲基纤维素钠)的量各 0.2g/200ml，芦荟汁、枸杞汁、蜂蜜、白砂糖是四个影响饮料口味的因素，因此确定本试验的试验因素为芦荟汁、枸杞汁、蜂蜜、白砂糖。选取试验水平：根据所查文献与单因素试验的结果，得出在 200ml 的饮料中，芦荟汁与枸杞汁对试验结果影响程度大致相同，故在 200ml 饮料中选取相同的三个水平：20、30、40 单位(ml)。蜂蜜的三个水平：4、6、8 单位(g)。白砂糖的三个水平：8、9、10
22、单位(g)。因为选择的的是四因素三水平，所以选用 L9(34)正交表26表 3.5 L9(34)正交表试验号 因素芦荟汁A 枸杞(10%)B 蜂蜜C 白砂糖D 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 3 3 2 1 2 3 2 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 2 3 2 1 3 3 3 2 13.2.1.2 表头设计正交表，每一列按表一个因素，由于因素间无交互作用，各种因素可以任意，安排到各种列中，据四因素三水平：表 3.6 正交试验设计表试验号 因素芦荟汁A 枸杞汁(10%)B 蜂蜜C 白糖D 20ml 20ml 4g 8g 20ml 30ml 6g 9g 20ml 40ml 8g
23、10g 30ml 20ml 6g 10g 30ml 30ml 8g 8g 30ml 40ml 4g 9g 40ml 20ml 8g 9g 40ml 30ml 4g 10g 40ml 40ml 6g 8g3.2.1.3 正交试验极差分析对正交试验结果采用 2.3 所示模糊感官评定方法计算出 L 值，然后进行极差分析，结果如下表所示表 3.7 正交试验结果分析试验号 因素芦荟汁A 枸杞汁(10%)B 蜂蜜C 白糖D Li 20ml 20ml 4g 8g 25.30 20ml 30ml 6g 9g 32.40 20ml 40ml 8g 10g 35.50 30ml 20ml 6g 10g 28.40
24、 30ml 30ml 8g 8g 22.20 30ml 40ml 4g 9g 29.90 40ml 20ml 8g 9g 27.10 40ml 30ml 4g 10g 29.90 40ml 40ml 6g 8g 27.90Lj1 93.20 80.80 85.10 75.40 Li=258.60Lj2 80.50 84.50 88.70 89.40 Lj3 84.90 93.30 84.80 93.80 Lj1 31.07 26.93 28.37 25.13 Lj2 26.83 28.17 29.57 29.80 Lj3 28.30 31.10 28.27 31.27 Rj 4.24 4.17
25、 1.30 6.13 优水平 A1，B3，C2，D3主次因素 DAB C最优组合 A1B3C2D3经前面多次试验已得出最优组合 A1B3C2D3，也就是芦荟汁 20ml，枸杞汁(10%)40ml，蜂蜜 6g，白砂糖 10g，稳定剂 CMC-Na0.2g，柠檬酸 0.2g。经过正交试验得出此最佳配方，但是它未含在以上正交试验中，为了以上试验的验证，所以做扩大性验证性试验，严格按照同等工艺条件进行，以便减少误差，并且对做出的产品进行分析试验。经过试验验证，得出最佳配方的 L 值为 36.10。3.3 感官指标饮料成品呈黄色浑浊液体，带有芦荟特有的清香以及枸杞、蜂蜜的香气，口感清爽适宜。质地均匀，无
26、明显杂质和沉淀。3.4 理化指标通过 2.5 的测定方法对饮料成品进行测定后，得出以下结果：Vc 含量：0.9656mg/100g总酸度：0.21g/100ml可溶性固形物：9.23%3.5 微生物指标通过 2.6 的测定方法对饮料成品进行测定后，得出以下结果：细菌总数：10 个/ml；大肠杆菌群数：2 个/L；致病菌没有检出。4 结论4.1 以芦荟枸杞蜂蜜为原料制做的复合饮料酸甜适宜，是一种功能型保健饮料。它呈黄色浑浊液体，带有芦荟特有的清香以及枸杞、蜂蜜的香气，口感清爽适宜。质地均匀，无明显杂质和沉淀。4.2 芦荟枸杞蜂蜜保健饮料的最佳配方：在 200ml 饮料中，含芦荟汁 20ml，枸杞汁(10%)40ml，蜂蜜 6g，白砂糖 10g，稳定剂 CMC-Na0.2g，柠檬酸 0.2g。4.3 理化指标：Vc 含量：0.9656mg/100g总酸度：0.21g/100ml可溶性固形物：9.23%4.4 微生物指标：细菌总数80 个/ml大肠杆菌群数3 个/L致病菌没有检出。
