芦荟-芒果RTS饮料物理工艺变量的优化

摘要

该芦荟-芒果饮料的主要成分是芒果(75%)，芦荟(25%)和优化糖。在调查过程中，采用3因子法研究了不同时间、温度和TSS水平的影响。最佳配方为时间23分钟，温度76.62℃，TSS为16.5oBrix。结果表明，以芦荟为基础的配方最适合制作芦荟芒果RTS饮料。饮料中芦荟大黄素的含量在生产前后有显著差异。总糖、还原糖、非还原糖、酸度、pH、抗坏血酸、多酚和DPPH的理化评分分别为15.53(g/ml)、2.40(g/ml)、13.13(g/ml)、0.26、3.95、6.23(mg/ml)、0.21 (mg/ml)和40.96(%)。

关键字

芦荟，芒果，RTS饮料，感官属性，理化性质，抗氧化活性

介绍

芦荟作为一种饮料的人类消费最近越来越受欢迎，自2010年以来，芦荟汁的数量几乎翻了一番[1]。消费者越来越受欢迎，这反映在芦荟汁的市场供应从专业商店向主流杂货店和药店的转变[2]。消费者对芦荟饮料的兴趣源于芦荟汁与各种轶事和实验研究支持的健康益处的联系，包括预防或治疗各种肿瘤[3.，4]及关节炎[5]，减少糖尿病的症状[6]增强免疫力[7和降低胆固醇水平[8]。

芦荟(芦荟)被认为是迄今为止鉴定和表征的大约420种芦荟中最具生物活性的。芦荟含有多种生物活性成分，包括维生素、矿物质、多糖、氨基酸、蒽醌类、皂苷、植物甾醇和水杨酸等。一些研究报告认为芦荟具有健康益处，即抗肿瘤，抗糖尿病，降血脂伤口和烧伤愈合活性，溃疡预防，免疫调节和益生元特性[9]。除了控制天然芦荟凝胶和果汁的化学、功能和物理特性外，它的加工仍然是一个主要的挑战。这是由于在不同的气候和加工条件下发生的微生物、机械、酶和结构变化[10，11]。

芦荟大黄素是一种蒽醌，能够抑制或抑制恶性癌细胞的生长，使其具有抗肿瘤特性[12]。

也有报道，芦荟提取物具有抗菌活性，从革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌病原体。Barbaloin(也称为芦荟素)是芦荟大黄素蒽酮的c -糖苷，定位于芦荟植物的外皮，据报道，芦荟植物干燥叶渗出物中高达30%的成分为Barbaloin，并被认为是抵御食草动物的防御机制的一部分[13]。

芒果(Mangifera籼(L.)属麻心科。芒果被认为是一种极好的食用水果。它是碳水化合物、维生素A和抗坏血酸的丰富来源。这些酚类化合物具有强大的抗氧化活性，在人体营养中发挥重要作用，作为预防氧化应激引起的几种疾病的药物，以其抗氧化、抗诱变、抗炎和抗癌特性保护身体组织免受氧化应激的影响。14]。除水果外，据报道芒果果肉还具有抗结石和清除自由基的特性，可以减少脂质过氧化，增强抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)对抗异丙肾上腺素[15]。

目前的饮食情况需要探索在常见食品中加入新成分的可能性，而不是开发新的食品[16]。虽然芒果富含营养和药用成分，但作为一种未充分利用的水果作物，芒果的加工过程可以忽略不计。因此，规范芒果浆与芦荟凝胶的合适配比，对制备优质的混合RTS具有重要意义。这可能是一个更好的主意，以普及芒果和芦荟。

采用响应面法(RSM)对芦荟芒果RTS饮料的生产工艺进行了优化。为了获得最佳的芦荟芒果RTS饮料的感官和功能知觉，对预测值和实际值进行了验证。较早前，RSM被用于优化食品生产中的各种参数，以达到期望的质量[17]。

材料与方法

芦荟叶采购自瓦拉纳西巴纳拉斯印度大学植物系，统一成熟的尼拉姆芒果采购自当地市场桑德普尔瓦拉纳西。其他原料包括糖、芒果香精、玻璃瓶等亦从本地市场采购。

芦荟-芒果RTS饮料的制备

芦荟叶完好无损，无霉菌/腐病，成熟(3-4年)，以保持所有有效成分的充分浓度。果肉是用传统的手工切片方法取出的，以避免内部的鱼片被黄色汁液污染。在这种方法中，用锋利的刀切掉叶底的下1英寸(附着在植物的大莲座茎上的白色部分)，叶顶的锥形点(2-4英寸)和叶边缘的短而锋利的刺，然后用刀，避开维管束，被引入绿皮以下的粘液层，并除去上皮。底部的外壳也同样被移除，外壳部分，其中大量的粘液仍然附着，被丢弃。这是一个关键问题，因为在这种粘液中发现了最高浓度的潜在有益芦荟成分，因为这一层代表了维管束细胞合成的成分，这些成分是由绿色(含叶绿素)表皮细胞通过阳光诱导的光合作用产生的能量所赋予的。切片操作必须在收获叶子后36小时内完成。将纸浆加热至65±5°C，加热15±5°C min，加热后用手摇加热器将纸浆捣碎。捣碎的果肉用细布过滤得到芦荟汁。

将新鲜、成熟的尼拉姆(Neelam)芒果提取成果肉，然后分别与25%和75%的芦荟和芒果@混合。制备芦荟RTS的工艺流程图见图1．

芦荟-芒果RTS的理化分析

pH值采用电子pH计(Thermo Scientific, 2星)测定，TSS测量采用手持式折光计(英国Bellingham Stanley Ltd.)测定，检测范围:0-32°C，数值表示为°Brix。根据AOAC(1995)方法，用0.1 N NaOH滴定测定各种样品的酸度。采用2,6-二氯酚内酚染料滴定法测定抗坏血酸含量₁₂H₇NCl₂)的建议[18]。用苯酚硫酸-紫外分光光度法测定不同试验的总糖。19]，还原糖采用二硝基水杨酸法测定。用Folin-Ciocalteau法测定总酚含量[20.]。DPPH自由基清除实验基于之前的方法[21]。

色谱条件

HPLC分析采用Symmetry C-18 (4.6 × 250 mm, 5 μm)柱，配置5 μl样品环在线UV检测器。流动相采用梯度法。在290 nm处进行检测。给出了芦荟大黄素甲醇提取物的光谱图。

感官品质的测定

感官质量属性，即颜色和外观，一致性，风味，味道和样品的整体可接受性，由六名法官组成的小组通过Ranganna推荐的方法使用9分的享乐评级测试进行评估。

统计分析

对设计得到的实验数据进行响应面回归分析，采用二阶多项式方程:

其中Yi为预测响应，xi xj为自变量，β₀为偏移项，βi为线性系数，βii为二次系数，βij为相互作用系数。采用方差分析(ANOVA)估计统计参数。采用二阶多项式方程对实验数据进行拟合。采用f检验评价模型方程和模型项的显著性。多项式方程的拟合质量用决定系数(R)表示²)，调整和足够的精度。将拟合的多项式方程表示为三维曲面图，以可视化设计中使用的每个因素的响应与实验水平之间的关系。

验证

采用“点预测法”优化各因素的水平，使其达到最大反应。通过实验验证了不同优化参数组合的最大响应，即最佳TSS含量。

结果与讨论

RTS共混物标准化

在目前的研究中，试验20(20%的混合物含有75%的芒果浆和25%的芦荟凝胶，具有不同的TSS, 0.25%的酸度和70 ppm的SO₂)在感官评估中被认为是制备混合RTS饮料的最佳方法，然而，评委小组给混合饮料的最佳组合打分为8.00 (表1）.类似地，Boghani等人。[22用不同比例的木瓜和芦荟汁制备RTS，发现芦荟汁含量为5%和10%的样品达到最高的享乐分数。我们的研究也与Karanjalker等人的研究非常接近。23他们发现含有70%番石榴花蜜和30%豆浆的配方具有最高的感官得分。

表1:响应面法对芦荟RTS的优化与芒果的数据进行统计分析。

参数优化

表2通过数值优化，显示了获得最大感官评价的饮料的最佳工艺参数水平，即颜色和外观，味道，风味，一致性评分和总糖，还原糖，非还原糖，酸度，pH值，维生素C，多酚，DPPH。等高线表明，当饮料以芦荟(25%)、芒果(75%)和添加糖配制时，根据TSS给出了最大颜色和外观(8.1)、味道(7.83)、风味(8.33)、稠度(7.67)分数和总糖(15.53 gml)的预测值^－１)，还原糖(2.4 GML)^－１)，非还原糖(13.13 GML)^－１)，酸度(0.26%)，pH值(3.95)，抗坏血酸(6.23)，总多酚含量(0.21毫克)^－１)， DPPH活性(40.96%)。

表2:芦荟-芒果RTS优化产物的理化性质。

颜色和外观

一些科学家[24]认为产品外观包括产品颜色和外观其他特性，如物理形态(形状、大小和表面纹理)、时间方面的运动等，以及光学特性:反射率、透射率、光泽度等。TSS水平的增加(线性和二次项)显著影响颜色和外观评分，并直接影响芦荟(25%)，芒果(75%)的量。试验9中感官参数得分最低的TSS水平为8.29°Brix，试验6、8、13和16中感官参数得分最高的TSS水平为(表1）.颜色和外观模型的系数估计(表3)表明，时间和TSS的交互作用对一致性有正向影响。这可以从图2一个通过增加时间水平，芦荟-芒果RTS的颜色和外观评分在所有温度时间都迅速增加，高达TSS的7.5%，但在25分钟时发现最大增量，与DuBose等人报道的结果相似。[25]。在统计分析中，颜色和外观可由式(1)得到:

表3:芦荟-芒果RTS中不同含量成分编码因子的全二阶多项式系数模型。

颜色与外观= -13.04 + 0.039 A + 0.289 B + 1.543 C - 0.00239 A*A - 0.002365 B*B - 0.0435 C*C+ 0.00275 A*B - 0.01100 A*C - 0.00050 B*C (1)

A =时间，B =温度，C = TSS

味道

味觉评分受TSS水平增加的显著影响(线性项和二次项)。试验1、4、7、11、13中感官参数得分最低的TSS水平为8.29°Brix，试验1、4、7、11、13中感官参数得分最高的TSS水平为(表1）.颜色和外观模型的系数估计(表2)表明，时间、温度和TSS的交互作用对口感有正向影响(P≤0.05)。这可以从图2 b随着温度水平的降低，芦荟-芒果RTS在所有温度下的味道评分都迅速增加，达到TSS的5.5%，但在87.5℃时增幅最大。

味道

味道评分从6.4到8.8不等(表1）.实验9得分最低，实验13得分最高。实验设计的回归分析表明，二次模型项A²(时间)显著(p<0.05)，温度、TSS正但不显著，说明个体因素可能不影响感官属性，但影响感官属性的是各因素之间的相互作用。图2 c为TSS水平对风味评分的响应面图。TSS水平的风味评分最高(16.7%)。从图中可以看出，随着TSS水平的增加，在各个加热时间水平下，芦荟-芒果RTS的风味感官评分迅速上升，达到TSS的7.5%。曲线在边界附近的急剧收敛说明TSS的增加和加热时间超过一定限度后对感官属性的增加没有贡献。风味分数随总固体含量的增加而增加。

一致性

总可溶性固形物(TSS)的增加对一致性评分有显著影响。感官参数得分最低的试验9和得分最高的试验1、6、8、10、13、16的TSS 8.29 oBrix水平(表1）.一致性模型的系数估计(表2)表明时间、温度和TSS对稠度有正向影响。这可以从图2 d随着温度水平的升高，芦荟-芒果RTS的一致性分数在所有温度下都迅速增加，达到TSS的7.5%，但在87.5℃时增幅最大。在统计分析中，一致性可由式(2)得到:

一致性= -11.45 + 0.095 A + 0.2073 B + 1.659 C- 0.00244 A*A - 0.000963 B*B - 0.04370 C*C - 0.00050 A*B + 0.00200 B*C- 0.00500 B*C (2)

A =时间，B =温度，C = TSS

总糖含量

总可溶性固形物(TSS)对化学分析中产物的总糖含量有显著影响。产品总糖最高，为15.5 g/ml。其中TSS含量为16.7°Brix。而最低总糖量(6.0克^－１)在第2号径被发现。其中TSS为8.29°(表1）.随着TSS含量的增加，总糖含量迅速增加，而随着加热时间的增加，总糖含量的增加非常缓慢或可以忽略。如图所示图3一．在统计分析中，总糖由式(3)可得。芒果果肉中总糖的含量为13.81%，还原糖的含量仅为2.55%，与非还原糖的含量相差10.69%。这与Kansci等人的结果一致。[qh]26]。

总糖= -5.56 - 0.0545 A - 0.0636 B + 2.015 C + 0.00182 A*A + 0.000454 B*B- 0.03516 C*C - 0.000000 A*B + 0.00000 A*C - 0.00000 B*C (3)

A =时间，B =温度，C = TSS

还原糖

总可溶性固形物(TSS)对化学分析中产物的还原糖含量有显著影响。产品还原糖最高，为2.38 g/ml。13where TSS content was 16.7°Brix whereas minimum reducing sugar (0.92 g/ml) was found in Trail no. 9 where TSS was 8.29°Brix.表1还原糖随着TSS含量的增加而迅速增加，而随着加热时间的延长，还原糖的减少非常缓慢或可以忽略。如图所示图3 b．在统计分析中，还原糖可由式(4)求得:

还原糖= -0.793 - 0.0086 A - 0.01001 B + 0.3008 C + 0.000286 A*A + 0.000072 B*B - 0.005078 C*C - 0.000000 A*B + 0.000000 A*C + 0.000000 B*C

A =时间，B =温度，C = TSS(总可溶性固体)

非还糖

总可溶性固形物(TSS)对化学分析中产物的非还原糖含量有显著影响。非还原糖含量最高，为13.12 g/ml。其中TSS含量为16.7°Brix。而非还原糖的最低含量为5.08 mg/ml。其中TSS为8.29°(表1）.TSS对非还原糖的影响迅速，而与温度无交互作用(图3 c）.在统计分析中，非还原糖可由式(5)得到:

非还原糖= -4.77 - 0.0459 A - 0.0536 B + 1.714 C + 0.00153 A*A + 0.000383 B*B - 0.03008 C*C - 0.000000 A*B + 0.00000 A*C + 0.00000 B*C (5)

A =时间，B =温度，C =总可溶性固形物

可滴定酸度

化学分析过程中产物的酸度受温度和总可溶性固形物(TSS)的影响较大。酸度最高的是试验号。12，温度为60°C, TSS为10°白锐度，这也与试验号有关。2和3 (表1）.结果表明，随着温度和TSS的升高，酸度呈下降趋势图4一．在统计分析中，酸度由式(6)可得，芦荟凝胶的酸度为0.10,pH为4.33，结果与[27，芒果果肉的酸度为0.41,pH为3.85，这些结果与[26方程6:

酸度= 0.71 + 0.0150 A + 0.0178 B - 0.180 C - 0.000473 A*A- 0.000271 B*B + 0.00263 C*C - 0.000047 A*B + 0.00031 A*C+ 0.001455 B*C (6)

A =时间，B =温度，C =总可溶性固形物

pH值

图4 b表明TSS对产品pH值的影响不大。温度对TSS有显著影响。随着时间的增加，直至15 min, pH值下降缓慢，但15 min后，pH值迅速上升。最大pH值出现在试验no.;8(时间23 min, TSS 12.5°白利度)，最小pH值(时间10分钟，TSS 10°Brix)表1．pH值和百分比酸度值与Hernandez等人报告的结果相似。[28式(7):

pH = 9.14 + 0.095 A - 0.1312 B - 0.181 C + 0.00426 A*A + 0.000782 B*B+ 0.00374 C*C - 0.00167 A*B -0.00830 A*C + 0.00335 B*C (7)

A =时间，B =温度，C =总可溶性固形物

总多酚含量

多酚的浓度在加热至18min时略有下降，之后随时间的增加而迅速上升。TSS对多酚浓度的影响非常小，在TSS达到15°白利度之前，多酚浓度下降缓慢，之后多酚浓度随TSS的增加而增加(图4 c）.试验没有。8(时间23分钟。12.5°Brix)多酚浓度最高，为0.97 mg/ml;16(时间10分钟。TSS 15°Brix)多酚浓度最低(0.0487 mg/ml) (表1）.酚类植物化学物质可能有助于这些有益的健康影响，因为许多这些化合物具有抗氧化活性，可以帮助细胞抵抗自由基引起的氧化损伤[29]。

DPPH活动

温度和TSS对DPPH活性的影响较大。随着温度的升高，DPPH活性不断降低。同样，TSS与DPPH活性有直接关系，如图图4 d．试验没有。8号(温度70°C, TSS 12.5°Brix)的DPPH活性最高(31.987%)。15(温度80°C, TSS 10°Brix)作为最低DPPH活性(16%)给出表3RF的抗氧化活性高于荔枝、芒果和龙眼，而WF的抗氧化活性低于番石榴、芒果、木瓜、杨桃和水苹果等热带水果[qh]30.]。然而，草莓的总酚含量[31由于热处理产生的美拉德反应产生的褐变化合物(类黑素)，显示出强大的抗氧化活性[32]。

高效液相色谱法研究

纯芦荟汁和芦荟芒果中芦荟大黄素的HPLC色谱图见图5一个和5 b分别。纯芦荟大黄素的保留时间为3.09 min，芦荟芒果RTS的保留时间为3.06 min。

结论

在芦荟-芒果RTS的20个试验中，优化后的产品组合在色、形(8.1)、味(8.7)、味(8.33)和稠度(7.67)方面的感官评分最好。通过芒果和芦荟的混合，改善了RTS的化学成分。改良后的RTS的营养价值为-糖(15.53%)、酸性(0.26%)、抗坏血酸(6.23 mg/ml)、多酚(0.21 mg/ml)、DPPH(40.66%)和pH 3.95。它含有抗氧化剂，芦荟大黄素和一些酶，提高了RTS的药用性能。芦荟具有抗菌活性，可以延长RTS的保质期。

参考文献

1. 饮料行业。行业现状。果汁和果汁饮料，2012。
2. Zegler j，里里外外都很好。成分聚光灯下。Bevindustry。2011;67 - 68
3. De Melo JG，等。巴西用作抗肿瘤药物的药用植物:民族植物学方法。基于Evid的补体替代医学。2011。
4. Kuo PL，等。芦荟大黄素的抗增殖作用是通过p53依赖和p21依赖的人肝癌细胞凋亡途径实现的。生命科学，2002;71:1879-1892。
5. 口服芦荟治疗骨关节炎:综述。[J] .中华护理杂志，2010;15:280-282。
6. 田中M，等。芦荟凝胶中5种植物甾醇抗糖尿病化合物的鉴定。生物医药学报，2006;29:1418-1422。
7. 斯旺特芦荟汁。神奇药水。《印度时报》，2012。
8. Huseini HF，等。芦荟叶凝胶对高脂血症2型糖尿病患者的降糖和降胆固醇作用:一项随机双盲安慰剂对照临床试验植物医学学报。2012;38(2):391 - 391。
9. Hussain SA等。潜在草药和草药保健品:食品应用及其与食品成分的相互作用。[j] .食品科学学报，2015;55:94 -12。
10. Ahlawat KS和Khatkar BS。芦荟制品的加工、食品应用及安全性综述。食品科学与技术，2011;48:525-533。
11. Ramachandra CT和Rao PS.芦荟叶凝胶的制备研究进展。农业科学学报。2008;3:502-510。
12. 汤姆森PDR。草药，第三版，NJ: Thomson PDR。2004; 16 - 20。
13. Gutterman Y, Chauser-Volfson E.外周防御策略:芦荟(百合科)多肉叶部分barbalin含量的变化。中国生物医学工程学报，2000;32(2):391 - 391。
14. 邱A，等。醋栗(葡萄L.)简单酚类物质含量及抗氧化活性。食品化学。2007;102:516-522。
15. [j] .中药制剂DHC-1对实验性心脏和肾脏损伤的抗氧化活性。植物疗法研究。2005;19:216-221。
16. Aleem Zakir MD等。脱脂豆粉掺入对饼干物理、感官及营养特性的影响。食品加工技术[J] . 2012;3:1-4。
17. Kurien V和Mishra HN。用响应面法模拟水牛奶制成的印度酸奶的酸化动力学和结构特性。乳业学报。2008;31(1):394 - 394。
18. 约翰逊BC。维生素测定方法，伯吉斯出版公司，明尼亚波利斯，1948。
19. DuBois M等。糖和有关物质的比色法测定。分析化学。1956;28:350-356。
20. Kaur C和Kapoor HC。一些亚洲植物的抗氧化活性和总酚含量。国际食品科学与技术杂志。2002;37:153-161。
21. Michalska A，等。传统黑麦面包的抗氧化成分及抗氧化性能。农业食品化学。2007; 55:734 - 740。
22. Boghani AH等。即食木瓜芦荟混合饮料的研制与贮藏研究。食品加工技术[J] . 2012;3:1-4。
23. Karanjalker GR，等。豆浆混合富蛋白番石榴花蜜的研制与评价。生物医学工程学报。2013;8:631-634。
24. Hutchings简森-巴顿。食品的颜色和外观。第二版。阿斯彭，盖瑟斯堡，马里兰州，1999。
25. DuBose CN等。着色剂和调味剂对果味饮料和果味蛋糕的鉴别、感知风味强度和享乐强度以及享乐质量的影响。[J] .食品科学，1980;45:1393-1399。
26. Kansci G，等。成熟期对不同品种芒果成分及果酱加工适宜性的影响(Mangifera籼）.中国生物医学工程学报，2003;2:391 - 396。
27. Bozzi A，等。商业的质量和真实性芦荟精华素凝胶粉末。食品化学，2007;03:22-30。
28. Hernandez C，等。芦荟，干旱区植物之芦荟。中国食品科学，2006;26(6):64-70。
29. 等。过滤膜电渗析富集酚类抗氧化剂过程中蔓越莓汁理化参数的演变Sep Purif technology . 2012;87:31-39。
30. Lim YY，等。几种热带水果抗氧化性能的比较研究。食品化学，2007;103:1003-1008。
31. 阿比·K，等等。草莓果肉和瘦果中酚类成分及其抗氧化活性。中国农业科学学报，2005;33(3):444 - 444。
32. 巴巴，等等。微波焙烧对大麦面粉抗氧化和抗癌活性的影响。中国农业科学学报，2016;15;12-19。