不同紫肉甘薯品种饮料加工特性评价

邹 波，吴继军，徐玉娟，唐道邦，房伯平，余元善，肖更生

（1.广东省农科院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东 广州 510610；2. 广东省农科学院作物研究所，广东 广州 510640）

不同紫肉甘薯品种饮料加工特性评价

邹 波1，吴继军1，徐玉娟1，唐道邦1，房伯平2，余元善1，肖更生1

（1.广东省农科院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东 广州 510610；2. 广东省农科学院作物研究所，广东 广州 510640）

对9个广东紫肉甘薯品种饮料在室温贮藏条件下的稳定性进行比较，探讨了不同紫肉甘薯品种饮料的加工特性。结果表明：贮藏期间，各紫肉甘薯品种饮料的pH值、可溶性固形物、总酚含量没有显著变化；广薯11-173、广薯12-87、广薯13-79的沉淀率显著增加，贮藏30 d后分别增加58.6%、105.8%和68.4%，而相对浊度在前15 d急剧下降，说明悬浮稳定性差，适合澄清处理后加工成清汁；广紫薯2号、广紫薯8号、广紫薯9号、广紫薯10号、广薯13-203的沉淀量较少，相对浊度稳定无显著变化，适合浊汁的加工；贮藏期内广紫薯9号饮料色泽变化最小，总色差值ΔE*增加5.70；总酚以广紫薯9号最高，达到150.5 mg/100mL，其次是广紫薯10号和广薯11-173；花色苷的含量以广紫薯10号最高，达到20.5 mg/100mL，其次是广薯11-173和广紫薯9号，适用于功能饮料的开发。

紫肉甘薯饮料；贮藏；稳定性；总酚；花色苷

甘薯（Ipomoea batatasL.）属于旋花科植物，是一种重要的粮食作物，根据世界粮农组织（FAO）统计，2014年我国甘薯产量为7.15× 108t，居世界首位，是我国重要的粮食作物和经济作物［1］。

随着生活水平的提高，甘薯的营养价值和保健功能逐渐得到人们的认可。甘薯不仅含有丰富的淀粉，还含有膳食纤维、胡萝卜素、多酚等功能性成分，曾被世界卫生组织评定为冠军蔬菜［2］。紫肉甘薯除了含有普通甘薯的各种营养成分外，还含有丰富的花色苷［3-4］。现代医学研究表明，紫肉甘薯具有抗氧化、降血脂、增强免疫力、促进肠道蠕动等作用［5-6］。紫肉甘薯环境适应能力强，在我国大多数地区均可种植，且价格低廉［1］，利用紫肉甘薯开发出新型饮料，不仅可以提升紫肉甘薯的经济价值，还具有一定的保健功能，市场前景广阔。

目前我国紫肉甘薯除鲜食外，主要用于全粉加工及色素提取［7］，产品形式单一。日本对紫肉甘薯的研究起步较早，产品涉及面广，产品形式有浓缩汁、酒、饮料等，我国对紫肉甘薯饮料的开发还处于研究阶段，鲜有产品上市［2］。究其原因，主要是紫肉甘薯饮料在加工及贮藏过程中存在分层、沉淀、变色的问题［8-9］。这些问题会直接影响饮料的外观，进而影响产品的可接受度。紫肉甘薯饮料的分层和沉淀现象，主要是由淀粉的老化引起；变色则主要由花色苷、维生素C等物质的氧化以及美拉德褐变引起。我国紫肉甘薯品种繁多，新的品种也不断被培育出来，有研究表明，不同的紫肉甘薯品种，其营养成分也不尽相同［10］，花色苷的结构也存在很大差异［5，11-12］。紫肉甘薯原料品种对饮料的品质有重要影响，因此根据加工的目的选择合适的品种非常重要。尽管关于紫肉甘薯复合饮料的工艺有少量研究，但由于品种各异，工艺的配方也有很大差别［9，13-15］，并不是所有品种都适合饮料加工。迄今为止，对于不同紫肉甘薯品种饮料的加工适应性尚未见文献报道。本试验旨在通过比较不同的紫肉甘薯品种饮料在贮藏期间的稳定性差异，筛选出适合饮料加工的品种，为紫肉甘薯饮料的加工及品种选育提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

广紫薯2号（GZ2）、广紫薯8号（GZ8）、广紫薯9号（GZ9）、广紫薯10号（GZ10）、广紫薯11号（GZ11）、广薯11-173（GS11-173）、广薯12-87（GS12-87）、广薯13-79（GS13-79）和广薯13-203（GS13-203）等9个紫肉甘薯品种由广东省农科院作物研究所提供，收获于2015年12月。

主要试剂：高温α淀粉酶和糖化酶购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；没食子酸购于美国Sigma公司；Folin-Ciocalteu试剂购于上海源叶生物科技有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

主要仪器：RFM3400阿贝折光计（英国Bellingham+Stanley公司），PB-10型pH计（赛多利斯公司），HWS24型电热恒温水浴锅（上海一恒科技有限公司），UV-1800 型分光光度计（日本岛津公司）；Biofuge Stratos Sorvall型台式高速冷冻离心机（美国Thermo Fisher Scientific公司），UltraScan VIS型全自动色差仪（美国HunterLab公司），立式压力蒸汽灭菌锅（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 紫肉甘薯饮料的制备 紫肉甘薯饮料的制备参照郑宁［16］的方法略作修改。紫肉甘薯洗净，沥干表面的水分，去皮，切片（厚度3～4 cm），加入5倍质量的水，煮沸并保持5 min，打浆。紫肉甘薯浆中加入20 U/g的高温α-淀粉酶，于90℃水解1 h，待其冷却至60℃后，加入60 U/g的糖化酶水解90 min，冷却至室温，补充蒸发掉的水，然后用孔径74 μm的滤布过滤，除去大颗粒的不溶物，滤液加热至90℃后灌装至玻璃瓶，于121℃灭菌10 min，即为紫肉甘薯饮料。

1.2.2 霉菌、酵母、菌落总数的测定 霉菌和酵母的检测参照《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》（GB4789.15—2010）进行，菌落总数的测定参照《食品微生物学检验 菌落总数》（GB 4789.2—2010）进行。

1.2.3 可溶性固形物和pH测定 可溶性固形物（TSS）采用阿贝折光计直接测定，pH值采用pH计直接测定。

1.2.4 色差测定 在贮藏期间紫肉甘薯饮料会有不同程度的沉淀产生，取样时将样品摇匀，再采用全自动色差仪测定，色差值以L*（光泽度）、a*（红色/绿色）、b*（黄色/蓝色）表示，总色差△E*计算公式为［17］：

1.2.5 离心沉淀率的测定 紫肉甘薯饮料离心沉淀率的测定参考余元善等［18］的方法略作修改。取紫肉甘薯饮料40 mL，4 200 g离心15 min，轻轻倒去上清液，将离心管倒置放置5 min，然后称量沉淀的质量。样品离心沉淀率SR计算公式为：

式中，SR为离心沉淀率，m1为沉淀物的质量，m2为离心前紫肉甘薯饮料的质量。

1.2.6 相对浊度的测定 取一定量的紫肉甘薯饮料，采用色度仪测定4 200 g离心15 min前后的浊度，相对浊度T计算公式为：

式中，T0和Tc分别为紫肉甘薯饮料离心前后的浊度值。

1.2.7 总酚含量的测定 取紫肉甘薯饮料5 mL，加等体积的盐酸-乙醇（1∶99，V/V）混合均匀，超声提取10 min后5 000 g离心10 min，取上清液用于总酚的测定。总酚的测定参照Folin-Ciocalteu法［19］进行，具体如下：取适当稀释后的样品1 mL，加入2.0 mL Folin-Ciocalteu溶液，漩涡混匀后静置5 min，再加入2.0 mL 10%（M/V）的NaCO3溶液，室温避光反应1 h后，测定760 nm处吸光度。以没食子酸为标准品，绘制标准曲线，样品中总酚的含量以没食子酸当量（GAE）表示。

1.2.8 总花色苷的测定 总花色苷的提取与总酚的提取相同。提取液中总花色苷含量采用示差法［20］测定：样品分别用pH1.0的KCl（0.025 mol/L）和pH4.5的CH3COONa（0.4 mol/L）溶液稀释相同的倍数，混匀，室温下避光静置15 min，测定每个样品在510 nm和700 nm波长下的吸光值，样品中总花色苷含量以矢车菊素葡萄糖苷表示，计算公式为：

式中，MW为矢车菊素葡萄糖苷的分子量（449.2 g/mol），DF为样品的稀释倍数，ε为矢车菊素葡萄糖苷的摩尔消光系数（26 900 L/mol·cm）。

试验数据采用SPSS18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 紫肉甘薯饮料贮藏期内微生物的变化

对贮藏期内紫肉甘薯饮料的霉菌、酵母和菌落总数进行检测，结果发现，在30℃贮藏30 d内，均未检测到霉菌和酵母，菌落总数为0，表明经121℃处理10 min后的紫肉甘薯饮料，其微生物指标达到GB 7101—2015规定的商业无菌的要求。

2.2 紫肉甘薯饮料贮藏期内可溶性固形物、pH值的变化

不同紫肉甘薯品种饮料贮藏期内pH值和TSS含量如表1所示。从表1可以看出，不同紫肉甘薯品种饮料的pH值没有显著性差异，均在5.52～5.91之间，且贮藏期间变化不显著。可溶性固形物是评价饮料品质的重要指标之一，一般TSS含量越高，口感越甜。TSS含量最高的品种为广紫薯2号、广紫薯10号和广薯13-203，含量最低的为广紫薯8号。在室温下贮藏30 d，紫肉甘薯饮料的TSS含量变化不显著。

表1 紫肉甘薯饮料贮藏期间pH值和可溶性固形物含量（oBrix）的变化

2.3 紫肉甘薯饮料贮藏期内离心沉淀率和相对浊度的变化

离心沉淀率是衡量饮料贮藏期内稳定性的重要评价指标［18］。从图1可以看出，不同紫肉甘薯品种的饮料具有不同的离心沉淀率，以广紫薯10号的初始离心沉淀率最低。在贮藏期间，紫肉甘薯饮料的离心沉淀率均呈现上升的趋势，其中广薯11-173、广薯12-87和广薯13-79的沉淀率上升很快，贮藏30 d后沉淀率分别上升了58.6%、105.8%和68.4%，其他品种的离心沉淀率上升较为缓慢。由此可见，这3个紫肉甘薯品种可以先做澄清处理再加工成清汁，其他品种则适合加工成浊汁。

图1 紫肉甘薯饮料贮藏期间离心沉淀率的变化

相对浊度的变化是衡量果汁贮藏期内稳定性的另一重要指标，相对浊度的变化越小，表明饮料体系越稳定［21］。不同紫肉甘薯品种饮料的相对浊度如图2所示，广紫薯2号、广紫薯8号、广紫薯9号、广紫薯10号、广薯13-203等品种的相对浊度在贮藏期间没有显著性变化，表明这些品种制备的饮料悬浮稳定性较好，适合浊汁的制备，而广薯11-173、广薯12-87和广薯13-79在贮藏0～15 d急剧下降，其下降幅度分别为65.0%、66.0%和82.3%，表明这3个紫肉甘薯品种适合澄清处理后再加工成清汁。

图2 紫肉甘薯饮料贮藏期间相对浊度的变化

2.4 紫肉甘薯饮料贮藏期内色泽的变化

色泽是紫肉甘薯饮料的重要感官指标之一，它对消费者的可接受性具有很大影响。饮料色泽的稳定性可以用L*、a*、b*值和总色差ΔE*的变化表示。L*值越大，色泽越亮；a*＞0表示饮料偏红，a*＜0表示偏绿；b*＞0表示偏黄，b*＜0 表示偏蓝。从表2可以看出，贮藏期间，所有品种的紫肉甘薯饮料的L*值均呈上升趋势，a*值和b*值在前15 d显著下降，之后下降较为缓慢。以上结果表明紫肉甘薯饮料在贮藏期间逐渐变得更亮、更绿、更蓝。总色差ΔE*值表示颜色的总体变化，通常ΔE*＞2时，人在视觉上就能分辨出颜色的差异［22］。从表2可以看出，ΔE*值在贮藏15 d后明显增加，贮藏30 d后的样品总色差值增加速率较小。总体来看，广薯12-87色差值变化最大，其次是广薯13-203，广紫薯9号和广紫薯10号变化较小，说明不同紫肉甘薯品种的饮料，其色泽的稳定性也各不相同，相对于其他品种，广紫薯9号和广紫薯10号的色泽最稳定，可能与不同品种中花色苷、维生素C、还原糖、氨基酸等的含量有关。从颜色的稳定性考虑，广紫薯9号和10号较适合饮料的加工。

2.5 紫肉甘薯饮料贮藏期内总酚和总花色苷的变化

酚类化合物广泛存在于果蔬中，对果蔬制品的色泽、口感都具有重要影响。从图3可以看出，不同紫肉甘薯品种的饮料，其总酚含量不尽相同，其浓度范围为68.4～150.5 mg/100mL，以广紫薯9号的浓度最高，其次为广紫薯10号和广薯11-173。贮藏期内，所有品种的总酚含量均没有显著变化，这可能与测定方法有关。本试验采用Folin-Ciocalteu方法测定总酚含量，基于氧化还原的机理，该方法没有选择性，可以与饮料中的酚类物质、蛋白质、还原糖等发生反应［23］。尽管如此，该方法仍广泛用于果蔬及食品中总酚的测定［24］。

图3 紫肉甘薯饮料贮藏期间总酚的变化

花色苷是一种天然的水溶性色素，属于酚类化合物中的类黄酮类［3，5］，广泛存在于深色果蔬及粮食作物中，赋予其诱人的红色、蓝色、紫色和黑色。不同紫肉甘薯品种的饮料，总花色苷含量为5.9～20.6 mg/100mL，以广紫薯10号的含量最高，其次是广薯11-173和广紫薯9号（图4）。贮藏30 d后，广紫薯9号、10号、广薯11-173 13-79的花色苷含量略有下降，但没有显著性差异，其他品种的花色苷下降明显，其中下降最多的为广薯13-203，其降幅为20.9%。从花色苷的保留率来看，广紫薯9号、10号、广薯13-79的花色苷结构较为稳定，色泽变化相对也较小，适合饮料的加工。

图4 紫肉甘薯饮料贮藏期间总花色苷的变化

3 结论与讨论

近年来，人们的饮食需求结构也发生了巨大变化，对饮料的品质提出了更高的要求，不仅要求具有良好的外观和口感，还要有一定的营养及保健功能。饮料是一种成分复杂且不稳定的体系，在贮藏过程中，固体颗粒或原本水溶性的物质因发生物理化学反应而析出，进一步产生沉淀，同时还原糖、酚类物质及维生素的氧化易导致褐变和褪色，严重影响产品的外观。紫肉甘薯饮料也存在这两方面的问题。有研究表明，紫肉甘薯饮料的沉淀主要由淀粉、果胶、酚类、蛋白质等组成［25］，其中淀粉的老化是引起沉淀的主要原因，为了解决沉淀问题，研究者们采用α-淀粉酶［8］或高温α-淀粉酶［16］水解淀粉，以及在此基础上采用糖化酶［16］对淀粉进一步水解，可在一定程度上改善紫肉甘薯饮料的品质。此外，加入黄原胶、羧甲基纤维素钠［8］、海藻酸钠等［26］稳定剂可有效减少沉淀的生产，改善紫肉甘薯饮料的稳定性。本研究采用高温α-淀粉酶和糖化酶水解淀粉，在贮藏期间紫肉甘薯饮料仍然有沉淀生成，其中广薯11-173、12-87和13-79的沉淀率上升最快，而相对浊度则显著下降，饮料体系逐渐由混浊变为澄清，底部的沉淀逐渐增加。这可能是因为这3个紫肉甘薯品种的淀粉含量高，或不易被酶水解，在加热和贮藏期间，未被水解的淀粉逐渐老化，颗粒粒径随之增大，从而导致沉降。不同紫肉甘薯品种的淀粉含量和结构还有待进一步研究。此外，酚类物质的氧化聚合，以及酚类物质和蛋白质的结合，也可导致饮料中沉淀的生成。

花色苷赋予了紫肉甘薯饮料紫红的色泽，花色苷的稳定性决定了饮料色泽的稳定性。近年来，国内外均对紫肉甘薯花色苷的结构展开了研究，结果表明，紫肉甘薯花色苷主要由芍药素类和矢车菊素类组成，且大多数以酰基化的形式存在［11-12］，一般酰基化程度越高，结构越稳定。不同品种的紫肉甘薯，其花色苷的结构差异较大［5］。本研究发现，广紫薯9号、广紫薯11号、广薯13-79的花色苷最稳定，在贮藏期间没有显著变化，可以推测这3个紫肉甘薯品种中花色苷的酰基化程度较其他品种的高。

综上所述，不同紫肉甘薯品种制备的饮料，其稳定性有着很大差异，广薯11-173、广薯12-87、广薯13-79的沉降速率快，相对浊度在前15 d急剧下降，体系的悬浮稳定性差，适合先澄清处理再加工成清汁；广紫薯2号、广紫薯8号、广紫薯9号、广紫薯10号、广薯13-203在贮藏期间沉淀率和相对浊度稳定无显著性变化，适合浊汁的加工；广紫薯9号、广紫薯10号和广薯11-173的总酚和花色苷的含量高，适合功能饮料的开发。

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（责任编辑 崔建勋）

Evaluation of processing characteristics of beverage by different purple-fleshed sweetpotato（Ipomoea batatas L.） varieties

ZOU Bo1，WU Ji-jun1，XU Yu-juan1，TANG Dao-bang1，FANG Bo-ping2，YU Yuan-shan1，XIAO Geng-sheng1
（1. Sericultural & Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/ Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China；2. Crop Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China）

In order to understand the effects of raw material varieties on stability of purple-fleshed sweet potato（Ipomoea batatasL.） beverage，nine varisties of purple-fleshed sweetpotatoe were collected from Guangdong Province，and the stability of beverage was compared during the storage at room temperature. The results showed that there were no significant changes in the value of pH，contens of total soluble solid and phenolics. After 30 days，the amount of precipitate of Guangshu No. 11-173，12-87，and 13-79 increased by 58.6%，105.8%，and 68.4%，respectively，while the relative turbidity declined sharply at 15 d，the results indicated that the suspension stability of beverage made from these purple-fleshed sweetpotatoes was poor，and the three cultivars were suitable for makingclear beverage after clarified. Small amout of precipitate and no significant changes in relative turbidity were observed in Guangzishu No. 2，8，9，11，and Guangshu No. 13-203，the results suggested that these cultivars were suitable for cloudy beverage processing. The least change of colour was observed in Guangzishu No. 9，and the total chromatic aberration ΔE* increased 5.70. The highest content of total phenolics was found in Guangzishu No. 9，which reached 150.5 mg/100mL，followed by Guangzishu No. 11 and Guangshu No. 11-173；while the highest content of total anthocyanins was observed in Guangzishu No. 11，which reached 20.5 mg/100mL，followed by Guangshu No. 11-173 and Guangzishu No. 9. The results suggested that the cultivars were suitable for functional beverage processing.

purple-fleshed sweetpotato beverage；storage；stability；total phenolics；anthocyanins

TS215

A

1004-874X（2017）04-0118-07

邹波，吴继军，徐玉娟，等. 不同紫肉甘薯品种饮料加工特性评价［J］.广东农业科学，2017，44（4）：118-124.

2017-02-16

广东省科技计划项目（2015B020202008）；广东省自然科学基金（2015A030312001）；国家自然科学基金（31501541）

邹波（1986-），男，博士，助理研究员，E-mail：skzoubo@163.com

肖更生（1965-），男，硕士，研究员，E-mail：244520460@qq.com