红树莓(Rubus idaeus L.)为蔷薇科悬钩子属多年生落叶果树，其果实俗称“覆盆子”、“托盘”、“马林”、“梅子”等[1]，柔嫩多汁，风味独特，香气怡人。红树莓营养丰富，含有鞣花酸、红树莓酮、超氧化物歧化酶(SOD)、氨基丁酸、花青素等多种生物活性成分，具有抗癌、抗菌、抗氧化、美容养颜、防治心血管疾病等保健功效[2-4]，因其突出的抗氧化能力和高总酚含量成为研究的热点[5]。
胡萝卜是公认的保健蔬菜，有地下“小人参”之称[6]，胡萝卜含有丰富的胡萝卜素和维生素以及尼克酸、蛋白质、糖类和矿物质，具有增加皮肤的活性、保护视力、调节血糖、降低体内胆固醇水平、增强免疫力、延缓衰老[7-9]、降低癌症发生率[10]等功效。
红树莓保存期较短，容易变质，为了将营养丰富的红树莓提供给消费者，以其为主要原料的产品就成为了开发利用的重点。本研究以红树莓和胡萝卜为材料，研制出一种集风味和营养成分于一身的复合果蔬汁饮料，为红树莓和胡萝卜的深加工和新型饮料的开发提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
红树莓(秋福) 购于尚志市，鲜果速冻处理后运回实验室冷冻保藏；胡萝卜、白砂糖，市购；黄原胶，内蒙古阜丰有限公司；卡拉胶，郑州超凡化工有限公司；瓜尔豆胶，郑州龙生化工有限公司；耐酸羧甲基纤维素钠(耐酸CMC)、琼脂、明胶、海藻酸钠、蔗糖脂肪酸酯，哈美望试剂公司。
HR1707榨汁机，飞利浦；ALC-210.2电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；DK-S12电热恒温水浴锅，上海森信试验仪器有限公司；220V.AC.1000W电炉，天津市泰斯特仪器有限公司；PB-10 pH计，Sartorius；HC-TP11-10天平，上海精科天平；JA2003电子秤，上海良平仪器仪表有限公司；FA25均质机，上海森信试验仪器有限公司；无菌操作台。
1.2 试验方法
1.2.1 工艺流程
1.2.2 操作要点
(1)红树莓汁的制备：选择粒大饱满、无霉变、无污染的红树莓果实，用清水清洗。将红树莓与水以1∶1的质量比放入榨汁机中破碎，用消毒过的两层纱布过滤，得到红树莓汁备用。
(2)胡萝卜汁的制备：选择市购的无斑点、无霉变、无腐烂和机械损伤的新鲜胡萝卜，用清水清洗干净并去皮。将胡萝卜切成1～2 cm的胡萝卜丁，在沸水中烫漂护色2 min后迅速冷却，将烫漂后的胡萝卜丁与水以1∶1的质量比放入榨汁机中打浆。用消毒过的两层纱布过滤，得到胡萝卜汁备用。
(3)复合果蔬汁的制备：按照试验优化结果添加红树莓汁、胡萝卜汁和预先溶解好的白砂糖、复合稳定剂溶液，混合调配后用均质机进行均质(20 MPa，20 min)。将均质后的复合果蔬汁灌装，采用65 ℃、15 min巴氏灭菌法灭菌[11]，冷却，得到成品。
1.2.3 果蔬汁配方优化试验
选择红树莓汁、胡萝卜汁、白砂糖为复合果蔬汁配方优化试验的单因素，单因素水平设计见表1。初始配方为红树莓汁20%，胡萝卜汁15%，白砂糖3.0%(质量分数)。根据表3的感官评价标准进行感官评价，得出红树莓汁、胡萝卜汁、白砂糖的最佳添加量。
表1 单因素试验因素与水平表
Table 1 Factors and levels of single-factor experiment
在单因素试验的基础上，以红树莓汁添加量，胡萝卜汁添加量，白砂糖添加量为因素，以感官评价为指标进行L9(34)正交试验，确定产品最佳配方。试验因素水平表如表2所示。
表2 正交试验因素与水平表
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment
1.2.4 果蔬汁稳定性研究
1.2.4.1 稳定剂筛选试验
选用琼脂、明胶、耐酸CMC、海藻酸钠、黄原胶、蔗糖脂肪酸酯、卡拉胶、瓜尔豆胶8种稳定剂进行稳定剂的筛选试验。按照最佳配方制得的复合果蔬汁中分别添加质量分数为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的单一稳定剂，以分层絮状物生成量和沉淀量为考察指标筛选稳定剂。
1.2.4.2 稳定剂复配及添加量的确定
在稳定剂添加总量为0.2%(质量分数)的条件下，将筛选出的4种稳定剂：黄原胶、瓜尔豆胶、耐酸CMC和卡拉胶，每2种为一组，按照质量比1∶1加入复合果蔬汁中。将效果最佳的一组稳定剂进行添加量的筛选，固定稳定剂A添加量为0.1%，稳定剂B水平为0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%，同时做空白试验，以分层絮状物生成量和沉淀量为考察指标确定稳定剂B的最佳添加量。再固定稳定剂B的添加量，稳定剂A水平为0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%，同时做空白试验，确定稳定剂A的最佳添加量。
1.2.4.3 稳定性的测定方法
参考易美君[12]的方法，取100 mL加入稳定剂的复合果蔬汁于150 mL烧杯中，分别在常温下静置24 h和置于100 ℃水浴加热2 h，以复合果蔬汁絮状上浮和沉淀生成量为考察指标，无明显上浮和沉淀物用“无”表示。对所测出的上浮物以及沉淀高度进行比较，并结合稳定剂对复合果蔬汁感官的影响，确定最佳稳定剂。
1.2.5 产品质量指标测定
1.2.5.1 感官评价标准
选择没有特殊喜好的评价员10人(5男5女)，根据感官评价表对果蔬汁各方面指标进行评分，评价指标包括果蔬汁的状态、气味、色泽、风味以及果蔬汁的整体接受度。感官评价表如表3所示。
表3 复合果蔬汁感官评价表
Table 3 Sensory evaluation standard of compound juice
续表3
1.2.5.2 理化指标检验
可溶性固形物的测定参考GB/T 12143—2008[13]；总酸度的测定参考GB/T 12456—2008[14]。
1.2.5.3 微生物指标检验
参照GB/T 4789.21—2003[15]规定的方法检验。
1.3 数据处理与分析
每个试验进行3次重复，数据用平均值±标准差表示。采用Origin 8.5和Minitab 17.1软件对数据进行分析处理并作图。
2 结果与分析
2.1 果蔬汁配方单因素试验
2.1.1 红树莓汁添加量对果蔬汁感官评价的影响
由图1可知，感官评分随红树莓汁添加量的增加表现为先上升后下降的趋势，这是由于红树莓口味偏酸，加入量超过一定量后，使果蔬汁的味道不协调，导致评分下降，由此可知红树莓汁添加量对果蔬汁的感官品质有明显影响。在添加量为20%时感官评分最高，遂确定红树莓汁适宜添加量为20%。
图1 红树莓汁添加量对感官评价的影响
Fig.1 Effects of raspberry juice content on sensory evaluation
2.1.2 胡萝卜汁添加量对果蔬汁感官评价的影响
由图2可知，随着胡萝卜汁的添加量增加，感官评分呈现先上升后下降的趋势，这是由于胡萝卜汁的添加量在小于15%时，可以调节果蔬汁的风味、色泽和组织形态，但加入量大于15%后会导致果蔬汁过于黏稠，胡萝卜自身的特殊味道也会影响整体的感官品质，因此评分降低。由此可知胡萝卜汁添加量对果蔬汁的感官评价有明显的影响。在添加量为15%时感官评分最高，遂确定胡萝卜汁适宜添加量为15%。
图2 胡萝卜汁添加量对感官评价的影响
Fig.2 Effects of carrot juice content on sensory evaluation
2.1.3 白砂糖添加量对果蔬汁感官评价的影响
适当添加白砂糖可以中和果蔬汁的酸味，调节为酸甜可口的味道。由图3可知，随着白砂糖的添加量增加，感官评分先上升到最高点而后不断下降，由此可知白砂糖添加量对果蔬汁的感官品质有明显的影响，在添加量为3%时感官评分最高，遂确定白砂糖适宜添加量为3%。
图3 白砂糖添加量对感官评价的影响
Fig.3 Effects of sugar content on sensory evaluation
2.2 果蔬汁配方优化试验
在单因素试验的基础上，以红树莓汁、胡萝卜汁、白砂糖添加量为因素进行L9(34)正交试验，以感官评分为指标，对复合果蔬汁的配方进行优化，结果如表4所示。
表4 正交试验结果
Table 4 Results of the orthogonal test
续表4
由表4可知，红树莓胡萝卜果蔬汁的最佳配方组合为X2Y1Z3，即：红树莓汁20%，胡萝卜汁10%，白砂糖4.5%。各因素对感官评分的影响由强到弱依次为RX>RY>RZ，即红树莓汁添加量对复合果蔬汁的感官品质影响最大，添加量过少时，红树莓果香气不足，影响产品口感的协调性；添加量过多时，产品颜色暗沉，酸味突出，口感不柔和。其次对产品的感官评价影响较大的是胡萝卜汁添加量，过少时无胡萝卜的特殊风味；过多时胡萝卜的味道掩盖了红树莓的风味。影响最小的是白砂糖的添加量。
为验证正交结果的准确性，根据正交优化结果进行3组平行验证试验。红树莓胡萝卜果蔬汁的感官评分为82.83±2.94，证明X2Y1Z3为最优配方组合。
方差分析结果见表5。由表5可知，红树莓汁添加量对复合果蔬汁的影响极显著(p<0.01)，胡萝卜汁添加量和白砂糖添加量这2个因素对复合果蔬汁的影响显著(p<0.05)。其中红树莓汁添加量的影响最大，胡萝卜汁添加量的影响其次，最后是白砂糖添加量，此结果与正交试验极差分析结果相同。
表5 正交试验结果的方差分析
Table 5 The variance analysis of orthogonal test’s results
注：*表示差异显著(p<0.05)，**表示差异极显著(p<0.01)。F0.05(2,2)=19.00，F0.01(2,2)=99.00。
2.3 果蔬汁稳定性的研究
2.3.1 稳定剂筛选试验
对根据优化配方制得的红树莓胡萝卜果蔬汁进行稳定剂筛选试验，试验结果见表6。
表6 不同稳定剂添加量对稳定性的影响
Table 6 Effect of stabilizers content on stability
续表6
由表6可知，选用琼脂、蔗糖酯或海藻酸钠为单一稳定剂的情况下，初始状态上浮物较多，经过静置和水浴的果蔬汁上浮物明显增多，呈现浑浊状态，可以得出琼脂、蔗糖酯和海藻酸钠对红树莓胡萝卜果蔬汁的稳定性作用均不佳，不应进行稳定剂复配试验。
选用明胶为单一稳定剂的情况下，果蔬汁相对稳定，但颜色整体变深，与加入其他稳定剂的红树莓果蔬汁的颜色有很大差异，可以得出明胶对红树莓胡萝卜果蔬汁的稳定性作用较强，但可能对果蔬汁的成分有较大影响，致使果蔬汁颜色发生较大变化，故不应进行稳定剂复配试验。
选用耐酸CMC为单一稳定剂的情况下，初始状态上浮物较少，经过静置的果蔬汁上浮物和下沉物增多，果蔬汁呈较不稳定的状态，可以得出耐酸CMC对红树莓胡萝卜果蔬汁的稳定性作用并不佳，但经查阅文献，大部分针对红树莓汁或胡萝卜汁的稳定剂复配试验常选用CMC[16]，可能因为耐酸CMC作为单独稳定剂效果不佳，与其他稳定剂复配后更适合红树莓胡萝卜果蔬汁，所以选择耐酸CMC进行稳定剂复配试验。
在选用黄原胶、瓜尔豆胶或卡拉胶作为单一稳定剂的情况下，初始和经过水浴后的果蔬汁无明显上浮和沉淀物，且加入黄原胶或瓜尔豆胶的果蔬汁组织状态较好，整体均一稳定。可以得出黄原胶、瓜尔豆胶和卡拉胶对红树莓胡萝卜果蔬汁的稳定性作用较强，应进行稳定剂复配试验。
2.3.2 稳定剂复配试验
经过对稳定剂单因素试验的筛选，对红树莓胡萝卜果蔬汁稳定性作用较好的稳定剂有黄原胶、瓜尔豆胶、耐酸CMC、卡拉胶4种。每2种按质量比1∶1添加，添加总量为0.2%。试验结果见表7。
表7 稳定剂复配试验结果
Table 7 Results of the stabilizers complex test
通过6组稳定剂复配试验，可以看出黄原胶和瓜尔豆胶的复配效果最佳，静置和水浴后的上浮物和下沉物的量都在理想范围内，复合果蔬汁无杂质，无下沉，略有上浮，流动性好，整体处于稳定状态，而耐酸CMC和卡拉胶、瓜尔豆胶的复配结果差。因此，稳定剂复配效果最佳的选择是黄原胶和瓜尔豆胶。
2.3.3 稳定剂复配添加量的确定
稳定剂复配添加量试验方案及结果如下(表8、表9、表10、表11)。
表8 瓜尔豆胶与黄原胶添加量对稳定性影响
Table 8 Effect of guar gum and xanthan gum content on stability
表9 复合稳定剂添加量对感官的影响
Table 9 Effect of composite stabilizers content on sensory evaluation
表10 黄原胶与瓜尔豆胶添加量对稳定性影响
Table 10 Effect of xanthan gum and guar gum content on stability
表11 复合稳定剂添加量对感官的影响
Table 11 Effect of composite stabilizers content on sensory evaluation
通过稳定剂复配添加量的确定试验，可以得出在黄原胶的添加量为0.09%、瓜尔豆胶的添加量为0.06%时，红树莓胡萝卜复合果蔬汁的稳定性最佳，果蔬汁整体呈现稳定状态。同时，该稳定剂添加量符合GB 2760—2014[17]标准。因此，确定为最佳稳定剂配方。
2.4 质量指标测定结果
2.4.1 感官指标
色泽：洋红色。
口感：酸甜适口，风味独特，具有红树莓和胡萝卜的混合味道，协调柔和。
组织状态：均匀无沉淀。
气味：具有红树莓的果香和胡萝卜的清新味，香气协调且浓郁，无异味。
2.4.2 理化指标
总酸0.30%～0.40%；可溶性固形物≥11%。
2.4.3 微生物指标
细菌总数≤100 CFU/mL；大肠菌群总数≤3 CFU/mL；致病菌未检出，均符合GB 7101—2015标准。
3 讨论
胡萝卜本身存在焖味而不具备果香，其加工饮品口味远比不上各种果汁，大大减低了其市场占有率[18]。红树莓香气物质种类丰富，试验中采用的秋福树莓含有54种香气物质[19]，酸度为0.62%～4.09%，糖度为2.4%～10.67%[20]，由于酸度高，口感不柔和，开发利用程度不如其他浆果。红树莓作为原料的饮料产品在进行调配时，需要添加糖或其他原料调节口味。试验制得的果蔬汁中，红树莓的丰富果香能够掩盖胡萝卜的不良气味，胡萝卜汁的清淡口味可以缓解红树莓的酸味，同时具有营养保健价值，为合理开发提供一种新思路。
复合果蔬汁含有的果蔬微粒包括多糖、蛋白质、脂类等多种成分，容易形成悬浮液和胶体溶液，必须添加一定量的适合的稳定剂，才能防止复合果蔬汁出现分层、漂浮物和沉淀并维持贮藏期间的稳定。稳定剂应在保证饮料均匀稳定的情况下减少用量，以免影响产品风味和口感。李娜[21]研制的红树莓混浊汁中，添加复合稳定剂最佳组合为羟甲基纤维素钠、黄原胶、琼脂和果胶。姬华[22]等选用沙枣、番茄、胡萝卜为原料加工成复合饮料，添加黄原胶作为稳定剂。原料、品种、工艺的不同，稳定剂的种类和添加量也不同，需要进行试验筛选。
选取稳定剂时常用以沉淀率为指标的离心法或者室温放置以下层沉淀量为指标。试验中进行稳定剂筛选时，由于离心效果不好，絮状物较多，沉淀不易与液体分离，故以饮料常温静置现象和试管加热现象为判断依据[12]，进行稳定剂的选择，得到了理想的试验效果。
4 结论
红树莓胡萝卜复合果蔬汁的最佳工艺配方为，红树莓汁20%、胡萝卜汁10%、白砂糖4.5%、水65.5%；最佳稳定剂配方为，黄原胶0.09%，瓜尔豆胶0.06%。以此配方制得的复合果蔬汁品质稳定，既包含红树莓和胡萝卜的原有营养成分，又具备独特风味和口感，符合现代消费观念和需求，对红树莓和胡萝卜的开发利用有重要意义。
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