全 文 ：第41卷2016年第4期
DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20160418
［摘要］对紫番薯牛奶复合饮料的配方与稳定性进行研究，确定最优产品配方及稳定条件。紫番薯牛奶复合
饮料最优配方为：紫番薯汁与鲜牛奶按 50∶45（W/W）混合，再按混合液重量添加 0.6%的柠檬酸和 2.0%的白
砂糖。最理想的稳定剂复配方案是黄原胶添加量 0.08%、羧甲基纤维素钠添加量 0.06%、瓜尔豆胶添加量
0.06%、卡拉胶添加量 0.10%。
［关键词］紫番薯；鲜牛奶；饮料；配方；稳定性
收稿日期：2016-05-23
基金项目：湖南省现代农业产业技术体系专项（湘农联［2015］137号）。
作者简介：陈致君，女，本科，研究方向为食品科学与工程。
通信作者：邓放明，男，博士，教授，研究方向为食品科学。
紫番薯牛奶复合饮料配方优化及其稳定性研究
陈致君 1，涂 薇 1，2，邓放明 1
（1.湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；
2.长沙市质量技术监督局经开区分局，湖南 长沙 410100）
紫番薯除了含淀粉、蛋白质、糖外，还富含紫色
素、绿原酸、维生素 B1、B2、C及烟酸和亚油酸等，微
量元素含量也较丰富，如铁、磷、钙、锌等，尤其是硒
的含量较高。经常食用紫番薯可对人体必需的微量
元素起到补充，紫番薯还具有抗突变、抗氧化、降血
压、保护肝脏等保健功能［1-3］。但将其进行深加工后
容易产生让消费者不易接受的口感 ［4-5］，通过对紫
番薯汁加工处理或制成复合饮料，可减轻甚至消除
不愉快风味，生产出适合大众口味的紫番薯饮料，具
有一定市场竞争力［6-11］。因此本试验以酶解后的紫番
薯汁为主要原料，添加牛奶以减轻紫番薯汁的不愉
快气味，制成具有奶香口味的紫番薯饮料，并对饮料
的配方与稳定性进行探讨，确定最佳的产品配方与
稳定性方案，研制出色、香、味俱全的紫番薯牛奶复
合饮料，为紫番薯的充分利用和新型饮料的开发提
供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
鲜牛奶：湖南省畜牧兽医研究所；柠檬酸、瓜尔
豆胶：昆山瑞芝食品添加剂有限公司；α-淀粉酶、糖
化酶：长沙鼎国生物技术有限公司；黄原胶、卡拉胶：
武汉捷翔食品配料有限公司；羧甲基纤维素钠（CMC-
Na）：荆州市利得尔食品科技有限公司；紫薯、白砂
糖：市售。
1.2 仪器设备
AR3130型电子天平：奥豪斯国际贸易有限公司；
H-451型精密 pH计、L-320A型水浴恒温振荡器：上
海振荣科学仪器有限公司；TGL18C型离心机：长沙
英泰仪器有限公司；YB240型蒸汽压力灭菌锅：上海
三申医疗设备有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
紫番薯汁制备→添加牛奶→添加辅料（调配）→
均质→脱气→灌装封口→杀菌→冷却→检验→成品。
1.3.2 配方优化试验
（1）紫番薯汁添加量对紫番薯牛奶复合饮料的
影响。选择鲜牛奶添加量 50%、紫番薯汁添加量40%、
45%、50%、55%和 60%，再按混合液重量添加 2%的
白砂糖和 0.9%的柠檬酸进行单因素试验，对紫番薯
鲜奶乳饮料进行感官评分。
（2）鲜牛奶添加量对紫番薯牛奶复合饮料的影
响。选择紫番薯汁添加量 45%、鲜牛奶添加量 40%、
45%、50%、55%和 60%，再按混合液重量添加 2%的
白砂糖和 0.9%的柠檬酸进行单因素试验，对紫番薯
鲜奶乳饮料进行感官评分。
（3）白砂糖添加量对紫番薯牛奶复合饮料的影
响。选择鲜牛奶添加量 50%、紫番薯汁添加量 45%，
再按混合液重量添加 0.9%的柠檬酸和 0%、2%、
4%、6%和 8%的白砂糖进行单因素试验，对紫番薯
鲜奶乳饮料进行感官评分。
（4）柠檬酸添加量对紫番薯牛奶复合饮料的影
响。选择鲜牛奶添加量 50%、紫番薯汁添加量 45%，
再按混合液重量添加 2%的白砂糖和 0%、0.3%、
第41卷第4期
2016 年8月
Vol.41，No.4
Aug.2016Grain Science and Technology and Economy
63
第41卷2016年第4期
0.6%、0.9%和 1.2%的柠檬酸进行单因素试验，对紫
番薯鲜奶乳饮料进行感官评分。
以单因素中得出的适宜水平为正交试验水平进
行正交试验，以感官评分为评价指标优化配方。见表1。
表 1 配方优选正交试验因素水平
水平
1
2
3
A紫番薯
45
50
55
注：A紫番薯汁、B鲜牛奶单位为两者质量份数比。白砂糖
和柠檬酸用量为混合液总质量的百分比。
C白砂糖/%
0
2.0
4.0
D柠檬酸/%
0.6
0.9
1.2
B鲜牛奶
45
50
55
1.3.3 稳定剂筛选试验
以紫番薯牛奶复合饮料最优配方为基础。分别
添加 0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%的黄原胶、
羧甲基纤维素钠、瓜尔豆胶和卡拉胶，以沉淀率为评
价指标进行单因素试验，以单因素中得出的适宜水
平为正交试验水平进行正交试验，以沉淀率为评价
指标优化稳定剂配方。见表 2。
A黄原胶
0.06
0.08
0.10
B CMC-Na
0.04
0.06
0.08
C瓜尔豆胶
0.02
0.04
0.06
D卡拉胶
0.06
0.08
0.10
表 2 稳定剂筛选正交试验因素水平
水平
1
2
3
%
1.3.4 沉淀率测定
取制备好的紫薯鲜奶复合饮料半成品 10 g 于
20 mL刻度离心管中，以 5 000 r/min离心 10 min，去
掉上清液，准确称取离心管底部的物质质量，每个样
品重复操作 3 次，取其平均值，作为稳定性评价指
标［11］。计算公式：
离心沉淀率=沉淀物质量
饮料质量
×100%
1.3.5 感官评价标准与方法
请 20个专业人员构成感官评价小组，对紫番薯
鲜奶复合饮料进行感官评定，满分 100分，取其平均
值作为评价结果。感官评价标准见表 3。
表 3 饮料感官评价指标标准
评价指标 评价标准
色泽 紫红色 15~30分，淡紫色 10~15分，桃红色 5~10
分，紫色 0~5分。
香味 浓厚 25~35分，较强 15~25分，不足 5~15分，无香
味 0~10分。
口感 纯正 30~35分，较好 20~30分，一般 5~20分，极差
0~5分。
2 结果与分析
2.1 紫番薯鲜奶复合饮料配方优化试验
2.1.1 紫番薯汁添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
紫番薯汁添加量对紫番薯牛奶复合饮料感官评
分的影响见图 1。由图 1可知，随着紫番薯添加量的
增加，感官评分分值增大，当添加量达到 50%时，感
官评分值最高。当添加量超过 50%时，感官评分值
出现下降趋势，所以选择 45%、50%、55%作为紫番
薯汁添加量的三水平正交试验。
图 1 紫番薯汁添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
90-
85-
80-
75-
70
感
官
评
分
| | | | | | |
30 35 40 45 50 55 60 65
紫番薯汁添加量（质量份）
2.1.2 鲜牛奶添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
鲜牛奶添加量对紫番薯牛奶复合饮料感官评分
的影响见图 2。由图 2可知，随着鲜牛奶添加量的增
加，感官评分不断增加，添加量 55%时评分最高，添
加量超过 55%时，感官评分出现逐渐下降趋势。主
要原因是鲜牛奶添加过多导致复合饮料的色泽变淡
呈现桃红色，失去了紫番薯特色饮料应具有的紫红
色。所以选择 45%、50%、55%作为鲜牛奶添加量的
三水平正交试验。
图 2 鲜牛奶添加量对紫番薯牛奶复合饮料的影响
95-
85-
75-
65
感
官
评
分
| | | | | |
35 40 45 50 55 60 65
鲜牛奶添加量（质量份）
2.1.3 白砂糖添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
白砂糖添加量对紫番薯牛奶复合饮料感官评分
的影响见图 3。由图 3可知，当白砂糖添加量 2%时，
感官评分分值最高，效果最好。当添加量超过 2%
时，感官评分逐渐下降，可能是在饮料制作中选用了
淀粉、糖类含量高的紫番薯，其本身的甜度较高，需
要外界的助力较小。添加 0%~4%出现较大的差异
性，所以选择 0%、2%、4%作为白砂糖添加量的三水
平正交试验。
85-
75-
65
感
官
评
分
| | | |
0 2 4 6 8
白砂糖添加量/%
图 3 白砂糖添加量对紫番薯牛奶复合饮料的影响
陈致君等：紫番薯牛奶复合饮料配方优化及其稳定性研究
64
第41卷2016年第4期陈致君等：紫番薯牛奶复合饮料配方优化及其稳定性研究
2.1.4 柠檬酸添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
柠檬酸添加量对紫番薯牛奶复合饮料感官评分
的影响见图 4。由图 4可知，当柠檬酸添加量 0.6%
时评分分值最高，口感最佳，再继续增加柠檬酸添加
量则感官评分逐渐降低，所以选择 0.6%、0.9%、1.2%
作为柠檬酸添加量的三水平正交试验。
95-
85-
75-
65
感
官
评
分
| | |
柠檬酸添加量/%
图 4 柠檬酸添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
0 0.5 1 1.5
2.1.5 紫番薯鲜奶复合饮料配方优化正交试验结果
表 4 配方优化正交试验结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
优水平
主次顺序
优组合
B
鲜牛奶/%
1
2
3
1
2
3
1
2
3
253
249
254
84.33
83
84.67
1.67
B3
C
白砂糖/%
1
2
3
2
3
1
3
1
2
249
263
244
83
87.67
81.33
6.33
C2
D
柠檬酸/%
1
2
3
3
1
2
2
3
1
260
256
240
86.67
85.33
80
6.67
D1
Y
感官评分
83
85
75
91
90
92
79
74
87
A>D>C>B
A2D1C2B3
A
紫番薯汁/%
1
1
1
2
2
2
3
3
3
243
273
240
81
91
80
11
A2
根据极差分析可知，4个因素对紫番薯牛奶复
合饮料感官品质影响的主次顺序是 A>D>C>B，即紫
番薯汁用量>柠檬酸添加量>白砂糖添加量>鲜牛奶
用量；最佳试验组合条件为 A2B3C2D1，经验证试验，
该组合与正交试验优化组合 A2B1C2D1生产的饮料
其感官评分差异不显著，从成本考虑可选择 B1作为
最佳条件。所以紫番薯牛奶复合饮料最优配方为紫
番薯汁与鲜牛奶按 50∶45（W/W）混合，再按混合液
重量添加 0.6%的柠檬酸和 2.0%的白砂糖。
2.2 稳定性
2.2.1 黄原胶添加量对紫薯鲜奶复合饮料的影响
在紫薯牛奶复合饮料中添加不同量的黄原胶，
其沉淀率见图 5。当黄原胶添加量不断增加，饮料中
的沉淀量逐渐降低。研究表明，沉淀量越低，饮料的
稳定性越好，当黄原胶添加量为 0.08%时，沉淀量出
现显著差异。所以选择 0.06%、0.08%、0.1%作为黄原
胶添加量的三水平进行优化。
3.2-
3-
2.8-
2.6-
2.4-
2.2
沉
淀
率
/%
| | | | |
黄原胶添加量/%
图 5 黄原胶添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
2.2.2 羧甲基纤维素钠添加量对紫薯鲜奶复合饮料
的影响
在紫薯牛奶复合饮料中添加不同量的羧甲基纤
维素钠，其沉淀率见图 6。随着羧甲基纤维素钠添加
量的增加，沉淀量逐渐降低。当添加到 0.04%~0.06%
时，饮料的沉淀量出现较大差异，继续增大添加量差
异不明显，所以选择 0.04%、0.06%、0.08%作为羧甲
基纤维素钠添加量的三水平进行优化。
图 6 羧甲基纤维素钠添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
4.4-
4-
3.6-
3.2-
2.8-
2.4
沉
淀
率
/%
| | | | |
羧甲基纤维素钠添加量/%
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
2.2.3 瓜尔豆胶添加量对紫薯鲜奶复合饮料的影响
在紫薯牛奶复合饮料中添加不同量的瓜尔豆
胶，其沉淀率见图 7。随着瓜尔豆胶添加量不断增
加，饮料中的沉淀逐渐降低，稳定性越来越好。当瓜
尔豆胶添加量为 0.06%时，饮料的稳定性较其添加
量为 0.04%有明显提高，而与添加量为 0.02%相比
无明显差异。所以选择 0.02%、0.04%、0.06%作为瓜
尔豆胶添加量的三水平进行优化。
图 7 瓜尔豆胶添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
4.4-
4-
3.6-
3.2-
2.8-
2.4
沉
淀
率
/%
| | | | |
瓜尔豆胶添加量/%
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
2.2.4 卡拉胶添加量对紫薯鲜奶复合饮料的影响
在紫薯牛奶复合饮料中添加不同量的卡拉胶，
65
第41卷2016年第4期
发酵 7 d，此工艺条件下乙醇得率为
49.36%，达到利用芡实生产乙醇的目的，对于芡实
开发利用将具有积极意义。
参 考 文 献
［1］赵有为.中国水生蔬菜［M］.北京：中国农业出版社，1999.
［2］谭胜兵，金婷.芡实的营养保健功能及其开发利用［J］.食品工程，
2008（3）：8-10.
［3］张彩山.《本草纲目》中药养生速查全书［M］.天津：天津科学技术
出版社，2013.
［4］王晶，张然，王立梅，等.芡实淀粉理化性质的研究［J］.食品与生物
技术学报，2011，30（4）：561-564.
［5］黄娟.芡果实主要成分性质与应用［D］.扬州：扬州大学，2014.
［6］吴国峰，李国全，马永强.工业发酵分析［M］.北京：化学工业出版
社，2006.
（上接第 62页）
陈致君等：紫番薯牛奶复合饮料配方优化及其稳定性研究
其沉淀率见图 8。随着卡拉胶添加量不断增加，饮料
的稳定性逐渐增强，当添加量为 0.06%时，饮料的
稳定性明显提高，继续加大卡拉胶添加量，沉淀量明
显见少，稳定性显著提高。所以选择 0.06%、0.08%、
0.1%作为卡拉胶添加量的三水平进行优化。
图 8 卡拉胶添加量对紫番薯鲜奶复合饮料的影响
4.6-
4.2-
3.8-
3.4-
3-
2.6-
2.2
沉
淀
率
/%
| | | | |
卡拉胶添加量/%
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
2.2.5 紫番薯鲜奶复合饮料稳定性正交试验结果
表 5 紫番薯鲜奶复合饮料稳定性正交试验结果
A
黄原胶
添加量
1
1
1
2
2
2
3
3
3
6.68
3.48
4.59
2.23
1.16
1.53
1.07
A2
B
CMC-Na
添加量
1
2
3
1
2
3
1
2
3
5.27
4.66
4.82
1.76
1.55
1.61
0.21
B2
C
瓜尔豆胶
添加量
1
2
3
2
3
1
3
1
2
5.64
4.94
4.17
1.88
1.65
1.39
0.49
C3
D
卡拉胶
添加量
1
2
3
3
1
2
2
3
1
5.29
4.70
4.63
1.76
1.57
1.54
0.22
D3
Y
沉淀量
2.71
2.12
1.85
1.19
0.95
1.34
1.37
1.59
1.63
%
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
优水平
主次顺序
优组合
B>D>C>A
B2D3C3A2
根据极差分析结果可知，稳定剂对紫番薯牛奶
复合饮料稳定性影响的主次顺序是 B>D>C>A，即羧
甲基纤维素钠添加量>卡拉胶添加量>瓜尔豆胶添
加量>黄原胶添加量。稳定剂混合使用的最佳组合
为 A2B2C3D3，经验证试验，A2B2C3D3组合饮料的沉淀
率为 0.92%，低于直观优化试验组合 A2B2C3D1的沉
淀率 0.95%，所以紫番薯牛奶复合饮料稳定剂的配
方是黄原胶添加量 0.08%、羧甲基纤维素钠添加量
0.06%、瓜尔豆胶添加量 0.06%、卡拉胶添加量0.1%。
3 结 论
通过单因素和正交试验，得出紫番薯牛奶复合饮
料的优化配方为酶解紫番薯汁与鲜牛奶按 50∶45（W/
W）混合，再按混合液重量添加 0.6%的柠檬酸和 2.0%
的白砂糖。紫番薯汁、鲜牛奶、白砂糖、柠檬酸的添加
量对紫番薯牛奶复合饮料感官评分均达到显著水平，
主次顺序为紫番薯汁添加量>柠檬酸添加量>白砂糖
添加量>鲜牛奶添加量。试验得出紫番薯牛奶复合饮
料使用稳定剂最理想的复配方案是黄原胶 0.08%、羧
甲基纤维素钠 0.06%、瓜尔豆胶 0.06%、卡拉胶 0.1%，
4种稳定剂对饮料稳定的影响主次顺序为羧甲基纤
维素钠>卡拉胶>瓜尔豆胶>黄原胶。
通过上述配方试制的紫番薯牛奶复合饮料，具有
紫番薯特殊香味，奶香突出且协调，无其他不良风味。
按优化配方添加稳定剂之后，其产品悬浮稳定性得到
提高，沉淀物质的量显著减少，形成口感、风味、营养
均优的一种营养丰富的复合乳饮料。
参 考 文 献
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北农业科学，2012，16（5）：84-86.
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