山西特色果品沙棘、紅棗、山楂均為藥食同源食物,集營養、保健、藥用功能于一體。沙棘又名沙棗、酸柳、酸溜溜等,為多年生落葉小喬木或灌木。沙棘果中含有VC、氨基酸、微量元素、黃酮、酚酸類等營養物質及活性成分,其中黃酮有降血壓、降血糖、抗氧化等作用。紅棗富含糖類、蛋白質、膳食纖維、礦物質、維生素等營養物質,還含有酚類、黃酮類等生物活性物質,具有預防心血管疾病、養血安神等功效。山楂含有豐富的蛋白質、碳水化合物、礦物質、維生素等營養物質,還含有三萜類、金絲桃苷、黃酮類物質等功能性成分,具有抗癌、調節心肌功能、擴張血管等功效。危害分析與關鍵控制點(HACCP)是一個國際認可、保證食品免受生物性、化學性及物理性危害的防御體系,是一種將食品質量的管理重點從終產品轉移到生產過程的管理體系。
以沙棘、紅棗、山楂等富含黃酮類物質的果汁為原料,白砂糖、檸檬酸、黃原膠、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)為輔料,研制一款新型的復合果汁飲料。產品研發成功后,將其在山西某生物科技開發有限公司進行成果轉化,為避免生產管理中出現果汁分層、褐變嚴重、風味降低甚至微生物發酵脹罐等質量安全問題,結合HACCP的控制原理,對生產過程中的每道工序進行危害分析評估,確定關鍵控制點及其限值,建立復合果汁飲料生產的質量控制體系。
1 材料與方法
1.1 材料
沙棘果;濃縮紅棗汁、濃縮山楂汁;白砂糖;黃原膠;羧甲基纖維素鈉;一水檸檬酸。
1.2 儀器與設備
電子天平;榨汁機;手持式糖度測定儀;電磁爐;均質乳化機。
1.3 復合飲料生產工藝流程
沙棘凍果→原料驗收→解凍→清洗→揀選→雙道打漿→榨汁→離心→巴氏殺菌→灌裝→沙棘汁→調配→脫氣→均質→灌裝→噴淋殺菌→吹干→燈檢→貼標→包裝→成品
1.4 沙棘復合飲料配方優化單因素試驗
以感官評分為評價指標,固定復合果汁添加量20%、復配穩定劑黃原膠與羧甲基纖維素鈉質量比3︰4,分別考察果汁復配比例(沙棘︰紅棗汁︰山楂汁20︰20︰20,20︰15︰15,20︰10︰15,20︰10︰5和20︰10︰1)、復合穩定劑添加量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%和0.5%)、白砂糖添加量(4%,6%,8%,10%和12%)和甜酸比(16,18,20,22和24)對產品品質的影響,以確定沙棘復合飲料各主要影響因素的適宜水平。
1.5 沙棘復合飲料配方優化正交試驗
在單因素試驗基礎上,以果汁復配比例(A)、復合穩定劑添加量(B)、白砂糖添加量(C)和甜酸比(D)為影響因素,以飲料的感官評分為考察指標,采用正交試驗對復合飲料的配方進行優化。
1.6 感官評價
表1 感官評價標準
成立感官評價小組,男女各5人,對不同配方制得的沙棘、紅棗、山楂復合飲料的色澤、香氣、組織狀態等方面進行綜合評分,總計100分,具體評分標準見表1。
1.7 危害分析
結合HACCP管理體系原則對復合飲料生產加工過程中涉及的生物、化學、物理潛在的危害風險點及影響產品品質關鍵點進行分析。
1.7.1 原輔材料驗收
沙棘果驗收時原果新鮮度、成熟度等質量因素及農藥殘留、重金屬等安全因素對產品品質影響較大。其他輔料,在驗收時需查驗產品檢驗合格證、生產許可證等,按照原輔材料驗收規程,對關鍵指標抽檢合格后方可入廠。驗收合格后及時入庫,做好登記。該過程造成危害的主要因素有沙棘果中混入的雜質、成熟度、新鮮度、霉變腐爛果、農藥重金屬殘留、各原輔料存儲條件。
1.7.2 解凍、清洗、揀選
沙棘凍果在榨汁前需要解凍,解凍溫度過高導致沙棘果汁液流失,溫度過低影響榨汁及出汁率。沙棘果中的主要物理危害包括石塊、枝葉、玻璃碎塊等,因此加大清洗、揀選力度,減少沙棘汁中的雜質,可通過后續離心工藝去除部分雜質。造成危害的主要因素有解凍溫度、解凍時間。
1.7.3 打漿、榨汁、離心
為提高沙棘果的出汁率,采用雙道打漿工藝,需加軟化水進行二次打漿,加水量過高會影響原汁的品質,因此,榨汁過程中需監控沙棘汁可溶性固形物含量不得低于12%。沙棘汁生產過程中采用離心技術去除沙棘汁中的果泥及部分果油,離心參數設計時應滿足生產要求。
1.7.4 沙棘汁殺菌、灌裝
沙棘原汁采用高溫瞬時殺菌工藝,滅菌溫度115~120℃,滅菌時間3~5 s,灌裝后放入冷庫保存備用。造成危害的主要因素有滅菌溫度、滅菌時間及包裝、環境衛生狀況。
1.7.5 稱料、調配
過程造成危害的主要因素有設備清潔程度、配料溫度、剪切時間、調配好的飲料理化指標是否達標、食品添加劑使用是否合法合規。
1.7.6 脫氣、均質
脫氣工藝可通過去除飲料中的部分氧氣,減少果汁VC等物質的氧化,防止氣泡影響滅菌效果;均質可增強產品的物理穩定性。此過程造成危害的主要因素有設備衛生、脫氣真空度、均質壓力與溫度。
1.7.7 灌裝、噴淋殺菌
灌裝前先對玻璃瓶、瓶蓋進行清洗、消毒。灌裝溫度控制在80℃左右,灌裝后進行噴淋殺菌,殺菌溫度90℃,殺菌時間30 min,冷卻后飲料中心溫度快速降到35℃以下。造成危害的主要因素有灌裝機清洗是否徹底,滅菌、灌裝過程中參數控制是否正常,包裝材料滅菌是否徹底。
2 結果與分析
2.1 單因素試驗結果
2.1.1 果汁復配比例對產品品質的影響
紅棗汁的顏色偏暗,添加量過大會影響產品的色澤,且會掩蓋沙棘的香氣;山楂汁顏色偏暗,口感偏酸,添加量過高會使果汁中總酸含量較高,給產品的穩定性及口感帶來影響。由圖1可知,沙棘、紅棗、山楂復配比例20︰10︰5時感官評分最高,產品色澤為橙黃色,香氣協調。果汁復配比例20︰20︰20時,紅棗、山楂添加比例較高時,產品的色澤偏暗,沙棘的香氣不明顯,感官評分較低。果汁復配比例20︰10︰1時,山楂添加比例較低,山楂的香氣不明顯,產品總體香氣不協調。因此,選擇沙棘、紅棗、山楂復配比例20︰10︰5較為適宜。
圖1 果汁復配比例對產品品質的影響
2.1.2 復合穩定劑對產品品質的影響
圖2 復合穩定劑添加量對產品品質的影響
濁汁型飲料容易出現分層現象,復合穩定劑添加量及種類對產品穩定性的影響較大。復合穩定劑添加量對產品品質的影響結果見圖2。復合穩定劑添加量0.3%時,飲料分布均勻,無分層現象,口感順滑,感官評分最高。復合穩定劑添加量小于0.3%時,飲料殺菌后出現分層現象,產品質量不穩定。復合穩定劑添加量高于0.3%時,飲料無分層現象,但口感比較黏稠,不利口。因此,復合穩定劑的適宜添加量為0.3%。
2.1.3 白砂糖添加量對產品品質的影響
由圖3可知,隨著白砂糖添加量的增加,產品感官評分先上升后趨于平緩。白砂糖添加量低于8%時,產品感官評分較低,這是由于白砂糖添加量過少,飲料甜感不夠飽滿,使得飲料口感寡淡。白砂糖添加量超過8%時,產品感官評分繼續上升,但增幅不大。考慮到生產成本,白砂糖的適宜添加量為8%。
圖3 白砂糖添加量對產品品質的影響
2.1.4 甜酸比對產品品質的影響
甜酸比對產品品質的影響結果見圖4。隨著甜酸比的增加,產品感官評分呈先上升后下降趨勢。甜酸比20時,飲料酸甜適口,感官評分最高。甜酸比小于20時,飲料口感偏酸,不易被人接受。甜酸比超過20時,飲料口感偏甜,酸甜不協調,有甜膩感。因此,適宜的甜酸比為20。
圖4 甜酸比對產品品質的影響
2.2 正交試驗結果
根據單因素試驗結果確定各影響因素的適宜范圍,正交試驗因素水平設計見表2,試驗結果見表3,方差分析結果見表4。
表2 正交試驗因素水平設計
表3 正交試驗結果
由正交試驗結果分析可知,影響復合果汁飲料的因素主次順序為D>A>B>C,即甜酸比>果汁復配比例>復合穩定劑添加量>白砂糖添加量。復合沙棘果汁飲料的最優配方為A2B2C1D3,即果汁復配比例20︰10︰5、復合穩定劑添加量0.30%、白砂糖添加量7%、甜酸比21。按復合沙棘果汁飲料的最優配方進行驗證試驗,感官評分為89.7分,表明此正交試驗得出的最優組合可行。該工藝條件下制備的復合果汁飲料色澤均勻,呈橙黃色,酸甜適口,香氣協調,無分層現象。
表4 正交試驗方差分析
2.3 關鍵控制點的確定、控制措施的制定
復合飲料生產過程中關鍵控制點及其控制方法見表5。根據試驗建立的復合果汁飲料生產過程HACCP質量控制體系指導生產過程,生產出的飲料符合相關質量標準。
表5 復合飲料生產過程中關鍵控制點及其控制方法
3結論
試驗結果表明,復合果汁飲料的最佳配方為果汁復配比例20︰10︰5、復合果汁添加量20%、穩定劑添加量0.3%、白砂糖添加量7%、酸甜比21、復合穩定劑黃原膠與CMC-Na質量比3︰4。在產品的轉化過程中,結合HACCP原理找出生產過程中的CCP,對各CCP進行危害分析,并確定各CCP的控制范圍和控制措施,經驗證,該質量控制體系可有效保障產品質量,同時也利于生產的過程管理。