黃大蘇，熊文惠，劉子圓，*

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；2.廣東順大食品調(diào)料有限公司，廣東潮州200070）

咖啡濃縮液常溫化保存研究

黃大蘇1，2，熊文惠1，劉子圓1，*

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；2.廣東順大食品調(diào)料有限公司，廣東潮州200070）

為降低冷凍咖啡濃縮塊儲(chǔ)存成本和運(yùn)輸成本，將其由冷凍保存，改為常溫保存。利用添加適量的小蘇打或β-環(huán)狀糊精、黃原膠的混合穩(wěn)定劑來(lái)降低咖啡濃縮液中形成的沉淀。發(fā)現(xiàn)添加0.05%小蘇打、0.01%黃原膠和0.03%β-環(huán)狀糊精的混合穩(wěn)定劑時(shí)咖啡濃縮液的穩(wěn)定性較好；通過(guò)檢測(cè)25、40、55℃3個(gè)溫度下長(zhǎng)期保存咖啡濃縮液的穩(wěn)定性，最終確定25℃為最佳保存溫度。

咖啡濃縮液；小蘇打；保存溫度；β-環(huán)狀糊精；穩(wěn)定性

咖啡是茜草科（Rubiaceae）咖啡屬（Coffea）多年生常綠灌木或小喬木，原產(chǎn)于非洲中北部，現(xiàn)已廣泛種植在拉丁美洲、非洲、亞洲、大洋洲等熱帶及亞熱帶地區(qū)。目前已超過(guò)70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)種植咖啡?？Х鹊姆N類達(dá)90多個(gè)，栽培較多的主要有阿拉比卡咖啡（Coffea Arabica）和羅伯斯塔咖啡（Coffea Robusta）、利比里亞咖啡（Coffea Liberica）[1]。

咖啡與可可、茶被稱為世界三大飲料，咖啡是三者中產(chǎn)銷量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值均居首位的熱帶經(jīng)濟(jì)作物?？Х犬a(chǎn)品在美國(guó)銷量最大，其次德國(guó)、巴西、法國(guó)、日本等。全世界喝咖啡的人數(shù)超過(guò)15億，目前年消費(fèi)超過(guò)900萬(wàn)噸，消費(fèi)量在逐年增加。中國(guó)咖啡消費(fèi)市場(chǎng)每年市場(chǎng)增長(zhǎng)速度為15%左右，而國(guó)際市場(chǎng)每年增長(zhǎng)速度僅為2%。故咖啡的市場(chǎng)還有很大的潛力。

咖啡具有提神醒腦和抗氧化等多種作用[2]。是世界上流行廣泛的飲料之一[1]，咖啡中的咖啡堿能刺激神經(jīng)系統(tǒng)，提高大腦記憶和識(shí)別能力[3]，促進(jìn)胰島素的分泌并降低糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

以咖啡濃縮液為主要原料，咖啡濃縮液中含咖啡因、丹寧酸、脂肪、蛋白質(zhì)、糖、纖維、礦物質(zhì)等；其外觀為褐色液體，香醇的咖啡味，口味純正，無(wú)異味。沖泡后口感香醇濃厚，入口后甘甜。與其他食物相較，只有酸、甜、苦、咸4種液化滋味[5]；其理化指標(biāo)：咖啡因≥5 000 mg/kg，可溶性固形物含量為（11±0.5）Brix，pH值為5.5±0.5?？Х葷饪s液通常以冷凍方式保存，在常溫下其芳香物質(zhì)容易揮發(fā)而損失，因在萃取過(guò)程中產(chǎn)生大量的水溶性纖維等而導(dǎo)致沉淀，咖啡濃縮液在酸性環(huán)境下，風(fēng)味物質(zhì)加速分解，其中丹寧酸（綠原酸）會(huì)逐漸分解成焦梧酸至風(fēng)味變差。故在論文設(shè)計(jì)中為確?？Х葷饪s液的穩(wěn)定，添加小蘇打調(diào)整咖啡濃縮液非過(guò)酸，提高其pH值；添加β-環(huán)狀糊精，可與咖啡濃縮液中的風(fēng)味物質(zhì)形成包結(jié)復(fù)合物，使風(fēng)味物質(zhì)穩(wěn)定地存在咖啡濃縮液中[6]；黃原膠對(duì)咖啡濃縮液中因研磨和萃取而產(chǎn)生的極細(xì)粉不溶性粉末具有良好的懸浮作用。黃原膠溶膠分子能形成超結(jié)合帶狀的螺旋共聚體，構(gòu)成脆弱的類似膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以能夠支持固體小顆粒的形態(tài)，具有高懸浮能力。

通過(guò)對(duì)穩(wěn)定劑的組合復(fù)配試驗(yàn)提高其穩(wěn)定性，并根據(jù)不同的溫度保存試驗(yàn)確定其最佳的常溫保存溫度。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

咖啡濃縮液：上海根萊食品有限公司；小蘇打、黃原膠、β-環(huán)狀糊精：汕頭市鴻鰲食用化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PL4002電子天平、AL204分析天平、MS32001LE電子天平、FE20KPH計(jì)：德國(guó)梅特勒-托利多公司；冰箱：德國(guó)羅伯特·博世有限公司；IMH60-S培養(yǎng)箱：美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司；PT-20T管式超高溫UHT殺菌機(jī)：日本Powerpoint公司；Anke TDL-5-A離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；PX-5000α-Bev糖度計(jì)：日本ATAGO公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

咖啡濃冷凍液塊——解凍——調(diào)配攪拌——超高溫瞬時(shí)殺菌——灌裝——保存試驗(yàn)——檢測(cè)

1.3.2 試驗(yàn)方法

向咖啡濃縮液樣品中添加不同的穩(wěn)定劑，不同的穩(wěn)定劑添加量以及不同的保存溫度，對(duì)樣品進(jìn)行pH值測(cè)定；對(duì)樣品進(jìn)行稀釋，對(duì)稀釋樣品和未稀釋樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)；在常溫4 000 r/min離心10 min后測(cè)定其沉淀物的質(zhì)量。

將添加穩(wěn)定劑的咖啡濃縮液分別放入25、40、55℃恒溫箱中放置保存[7-9]，定期檢測(cè)。

1.4 檢測(cè)方法

1.4.1 pH值的檢測(cè)[10]

用FE20K PH計(jì)測(cè)定。

1.4.2 離心沉淀率（%）檢測(cè)[11]

離心沉淀率/%=離心后沉淀物的質(zhì)量（g）/樣品的質(zhì)量（g）×100

1.4.3 感官評(píng)價(jià)檢測(cè)

感官評(píng)價(jià)細(xì)則如表1[2]。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1Sensory evaluation criteria

通過(guò)對(duì)上述3個(gè)檢測(cè)方法綜合考慮，引進(jìn)Z值，Z值為綜合以上3種檢測(cè)方法，并根據(jù)pH值（30%）、離心沉淀率（30%）、感官評(píng)價(jià)（40%）計(jì)算出綜合得分，以做最終評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 穩(wěn)定劑對(duì)咖啡濃縮液穩(wěn)定性影響分析

根據(jù)咖啡濃縮液的特性，本次試驗(yàn)選用了黃原膠、小蘇打和β-環(huán)狀糊精3種穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)。分別選取小蘇打添加量0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，黃原膠添加量0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%，β-環(huán)狀糊精添加量0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%各5個(gè)水平進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并對(duì)樣品進(jìn)行pH測(cè)定、離心沉淀率以及感官品評(píng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表2。

通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，選出最優(yōu)的穩(wěn)定劑復(fù)配組合。

表2 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)因素水平表Table 2Factors and levels of orthogonal test

根據(jù)因素水平表進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，各因素的極差R按照從大到小的順序依次是A＞C＞B。由此可判定影響咖啡濃縮液的穩(wěn)定性的穩(wěn)定劑種類按照主次順序排列是ACB，即對(duì)咖啡濃縮液穩(wěn)定性影響最大的是小蘇打的添加量，其次是β-環(huán)狀糊精的添加量，黃原膠的添加量對(duì)咖啡濃縮液的穩(wěn)定性影響最小。并通過(guò)上表可知，咖啡濃縮液中穩(wěn)定劑的最佳復(fù)配組合為A2B1C3，對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)最終Z值為90，與試驗(yàn)結(jié)果相符。得出最佳的穩(wěn)定劑復(fù)配組合為小蘇打添加量為0.05%，黃原膠添加量為0.01%，β-環(huán)狀糊精添加量為0.03%，此時(shí)咖啡濃縮液體系較穩(wěn)定。

表3 穩(wěn)定劑復(fù)配正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3Orthogonal test results of stabilizer

2.2 不同貯藏溫度對(duì)咖啡濃縮液穩(wěn)定性的影響分析

根據(jù)咖啡濃縮液的特性，本次試驗(yàn)選用了25、40、55℃3種溫度進(jìn)行保存試驗(yàn)。通過(guò)在不同溫度下貯藏的pH變化，沉淀率，以及感官品質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行分析，選出最優(yōu)的咖啡濃縮液貯藏溫度。試驗(yàn)結(jié)果如圖1～圖3。

圖1 不同貯藏溫度下pH隨時(shí)間的變化Fig.1The changes of pH with time at different storage temperatures

圖2 不同貯藏溫度下沉淀率隨時(shí)間的變化Fig.2The changes of precipitation rate with time at different storage temperatures

圖3 不同貯藏溫度下感官品質(zhì)評(píng)價(jià)隨時(shí)間的變化Fig.3The changes of sensory quality evaluation with time at different storage temperatures

由圖1可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液總體的的pH趨勢(shì)均是先降低，后趨于穩(wěn)定。經(jīng)預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)咖啡濃縮液的沉淀越多，即穩(wěn)定性越差時(shí)，pH越小，酸性越大。經(jīng)過(guò)每周對(duì)咖啡濃縮液的的pH檢測(cè)結(jié)果可知，咖啡濃縮液在第7周以后體系基本穩(wěn)定，并且在25℃時(shí)pH減小程度小于40℃小于55℃，說(shuō)明在這3個(gè)溫度保存時(shí)咖啡濃縮液在25℃時(shí)穩(wěn)定性最佳。

由圖2可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液的沉淀率整體趨勢(shì)是逐漸增高的，在第11周以后趨于穩(wěn)定，且隨保存溫度的升高，咖啡濃縮液的沉淀逐漸增多，在25℃時(shí)咖啡濃縮液的沉淀率較小。

由圖3可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液及其稀釋液的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)整體趨勢(shì)是逐漸減小的，在第9周以后趨于穩(wěn)定，且隨保存溫度的升高，咖啡濃縮液及其稀釋液的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)降低，在25℃時(shí)咖啡濃縮液的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)相對(duì)較高。

綜合上述3個(gè)檢測(cè)方法指標(biāo)以及節(jié)能減排的因素最終確定咖啡濃縮液的貯存溫度為25℃。

3 結(jié)論

本文研究影響咖啡濃縮液穩(wěn)定劑的因素，穩(wěn)定劑復(fù)配組合正交試驗(yàn)結(jié)果表明，咖啡濃縮液的最佳穩(wěn)定劑復(fù)配組合為0.05%小蘇打、0.01%黃原膠、0.03% β-環(huán)狀糊精?？Х葷饪s液不同溫度的保存試驗(yàn)表明，在盡量節(jié)能情況下最佳的保存溫度為25℃。

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Study on the Preservation of Coffee Concentrate in Room Temperature

HUANG Da-su1，2，XIONG Wen-hui1，LIU Zi-yuan1，*
（1.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Guangdong Shun Da Food Seasoning Co.，Ltd.，Chaozhou 200070，Guangdong，Cnina）

To reduce the cost of storage and transportation，the method of storage of coffee concentrate would bechanged from cryopreservation to room temperature.Baking soda and the mixture of β-cricoid dextrin and xanthan gum were used to improve the stability of coffee concentrate.The results showed that the coffee concentrate had good stability by adding 0.05%baking soda，0.03%β-cricoid dextrin and 0.01%xanthan gum.By measuring the stability of the coffee concentrate after a long-time storage at 25，40，55℃，25℃was determined as the optimum storage temperature.

coffee concentrate；baking soda；storage temperature；beta cyclodextrin；stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.034

2016-08-16

黃大蘇（1982—），男（漢），碩士，研究方向：食品添加劑與功能配料。

*通信作者：劉子圓（1992—），女（漢），在讀碩士。