近年来，随着社会经济的快速发展，人们生活水平的日益提高，对食品的需求也由原来的温饱型向感官满足型，继而向营养保健型转变[1]。而杂粮因其丰富的膳食纤维和矿物质，所制得的饮料口感良好，符合当前营养需求，在消费者中备受青睐，极具市场潜力。同时，四川省在2018年提出的“10+3”农业产业体系发展思路[2]，也为杂粮饮料发展提供了政策支持。然而，目前杂粮饮料的原料多限于常见的玉米、燕麦，品种单一。因此，开发更具特色的新型杂粮饮料成为当前的研究热点。
藜麦（Chenopodium quinoa willd），一种藜科植物，原产于南美洲，属高海拔农作物[3]，是一种营养全面的伪谷物[4]，被认为是唯一一种单体植物就能满足人体基本营养需求的全营养食品[5]，同时被认为是杂粮的一种。相比常见的杂粮，藜麦蛋白质含量更高，平均含量约为12%～16%[6]，几乎不含谷蛋白，可满足乳糜泻患者对无麸质饮食的需求[7]，且藜麦中的维生素、多酚和类黄酮类等物质均有利于人体健康[8]。有研究表明，藜麦利于孕期妇女健康[9]，可抑制口腔致癌菌[10]，也可降低血浆、肝胆固醇并减轻肥胖相关炎症[11]，且我国现已成为原产地之外种植面积较大的国家[12]，因而极具开发潜力。然而我国藜麦生产加工企业较少，且专用设备也较为缺乏[13]，目前市场上多为藜麦米、面、酒等产品，缺少高附加值产品。
南瓜（Cucurbita moschata），是一种一年生葫芦科南瓜属草本植物[14]，在我国产量高且价格低廉[15]。南瓜含有多达18种氨基酸，其中包括粮谷类较易缺乏的赖氨酸[16-17]。有研究表明，南瓜中的尿素酶、葫芦巴碱等有效物质有解毒、防动脉硬化等功效[18]。同时南瓜还有降血糖、防癌、防衰老、促消化等功能[19-20]。本试验以藜麦和南瓜为原料，采用响应面试验优化藜麦南瓜复合饮料加工工艺，并提高其稳定性。旨在开发兼有二者特有风味及营养特性的复合饮料，不仅有利于杂粮饮料发展，且为藜麦开发提供了新思路。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
白藜麦（青海产）、南瓜、白砂糖：市售；羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na，食品级）：丹麦Danisco公司；海藻酸钠（食品级）：武汉康灿生物科技有限公司、β-葡聚糖（90%粉剂，食品级）：四川赛莱格生物科技股份有限公司；其他试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
TW-JTM-300胶体磨：上海沃迪智能装备股份有限公司；HH-S4数显恒温水浴锅：江苏省金坛市医疗仪器厂；PHS-320显数式pH计：成都世纪方舟科技有限公司；NDJ-8s自动数显旋转黏度计：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；PAL-a手持折光仪：广州市爱宕科学仪器有限公司；TD-5M台式低速离心机：四川蜀科仪器有限公司；K9840全自动凯氏定氮仪：济南海能仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
本试验具体工艺流程如下[21-22]：
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 藜麦米浆的制备
1）预处理、浸泡：选择籽粒饱满、颜色均匀的优质藜麦，清水淘洗数次后在25℃下用纯净水浸泡2h～3h。
2）蒸煮、打浆、过滤、细磨：将浸泡后的藜麦沥干，蒸10 min待其膨胀透明。待冷却后，按藜麦质量的6倍加纯净水，用打浆机打10 min后用4层～6层纱布粗滤，再过50目筛一次，最后过胶体磨细磨3次～4次。
1.3.2.2 南瓜浆的制备
1）预处理、切块：选择橘黄、无变质腐烂的优质老南瓜，老南瓜肉质爽滑、口感清甜，较青皮南瓜做出的复合饮料口感更佳[23]。将南瓜清洗后去皮、去籽、去瓤，然后切成大小适宜的小块。
2）蒸煮、打浆、过滤、细磨：将处理好的南瓜块蒸10 min，使其变软。待冷却后，按南瓜块质量的4倍加纯净水，用打浆机打10 min后用4层～6层纱布粗滤，再过50目筛一次，最后过胶体磨细磨3次～4次。
1.3.2.3 调配
按比例向容器中加入藜麦米浆和南瓜浆，不断搅拌，并按比例加水补足至100%，待搅拌均匀后将混合汁加热至50℃～60℃左右，依次加入白砂糖及复合稳定剂，混合搅拌至辅料完全溶解。
1.3.2.4 均质、灌装、脱气、杀菌
将调配好的混合汁用胶体磨进行均质处理，再装入干净玻璃瓶内，置于100℃恒温水浴中加热脱气10 min，趁热旋紧瓶盖后继续加热杀菌处理20 min，最后将成品风冷至室温25℃[24]。
1.3.3 藜麦南瓜复合饮料调配工艺的优化
1）单因素试验：在添加20%南瓜浆、4%白砂糖的条件下，探究藜麦米浆用量为30%、40%、50%、60%、70%时对复合饮料感官品质的影响；在添加50%藜麦米浆、4%白砂糖的条件下，探究南瓜浆用量为10%、15%、20%、25%、30%时对复合饮料感官品质的影响；在添加50%藜麦米浆、20%南瓜浆的条件下，探究白砂糖用量为2%、3%、4%、5%、6%时对复合饮料感官品质的影响。
2）响应面优化试验：依据单因素试验结果，以藜麦米浆添加量（A）、南瓜浆添加量（B）、白砂糖添加量（C）为变量，根据Box-Behnken中心组合试验原理，以感官评分结果为响应值，进行三因素三水平响应面试验设计及分析[25]，从而得到最佳工艺配比。试验因素与水平设计结果见表1。
3）稳定性试验：分别在6组混合汁中添加0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的复合稳定剂（羧甲基纤维素钠 ∶海藻酸钠 ∶β-葡聚糖＝2 ∶1∶1，质量比），再从各组中取两份样品，一份用于离心稳定性试验，测其沉淀率。另一份用于静置沉降试验，于25℃下静置30 d翻转饮料瓶观察结果[26]。
表1 响应面试验因素与水平
Table 1 Coded and corresponding actual levels of independent variables used in response surface design
水平 因素A藜麦米浆添加量/%B南瓜浆添加量/%C白砂糖添加量/%-1 50 15 4 0 60 20 5 1 70 25 6
4）沉淀率的测定方法[27]：取约20 g样品，在25℃条件下以转速3 000 r/min离心10 min，准确称取上清液的质量（精确至0.001 g），按式（1）计算出各组样品的沉淀率。
1.3.4 产品质量评价指标
感官评定：随机挑选10名（5男5女）经过培训的人员对样品进行感官品评[28]，评定标准如表2所示。
表2 藜麦南瓜复合饮料评定标准
Table 2 Standards for evaluation of quinoa-pumpkin compound beverage
评分口感（40分） 滋味协调，口感细腻、柔和，甜度适中 31～40南瓜或藜麦的滋味较浓或较淡，较甜或较淡 18～30南瓜或藜麦的滋味过浓或过淡，较甜或过淡，或有异味 0～17色泽（20分） 呈均匀的橙黄色，色泽明亮，颜色协调 16～20颜色较淡或较深，色泽较明亮，颜色较协调 10～15颜色过淡或过深，色泽暗，颜色不协调 0～9风味（20分） 兼具天然的南瓜和藜麦风味，风味协调柔和 16～20南瓜或藜麦风味较浓或较淡 10～15南瓜和藜麦风味过浓或过淡，且有其他气味 0～9组织形态（20分） 细腻，均匀，不分层，无杂质、无气泡 16～20较细腻，较均匀，无杂质，略有分层 10～15不细腻，不均匀，有杂质，有明显分层 0～9评分指标（总分） 评分标准
理化指标：可溶性固形物含量（折射仪法）按照NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》方法测定；pH值（pH计测定）；黏度值（黏度计测定）；蛋白质含量（凯氏定氮法）参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》方法测定；总糖（酸水解-莱茵-埃农氏法）参照GB 5009.8-2016《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》；总酸含量（酸碱滴定法）参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》方法测定；淀粉含量（酶水解法）参照GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》。
微生物指标：按照GB 7101—2015《食品安全国家标准饮料》中方法执行。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
藜麦米浆、南瓜浆和白砂糖的添加量变化对复合饮料感官品质的影响，如图1所示。
图1 藜麦米浆、南瓜浆、白砂糖的添加量对饮料品质的影响
Fig.1 Effect of quinoa pulp，pumpkin pulp，white granulated sugar on beverage quality
由图1可知，感官评分随藜麦米浆添加量、南瓜浆添加量以及白砂糖添加量的增加均先升高后降低。3个单因素试验结果分别为藜麦米浆添加量为60%、南瓜浆添加量为20%、白砂糖添加量为5%时，藜麦南瓜复合饮料的感官评分达到最高，其口感、色泽、风味、组织形态均良好。
2.2 响应面优化试验结果
2.2.1 响应面试验结果分析
在单因素试验的基础上，以藜麦南瓜复合饮料的感官评分为响应值，建立三因素三水平响应面试验设计，共包括17组试验方案。响应面试验设计方案及结果见表3。
表3 响应面试验设计方案及结果
Table 3 Experimental design and results for response surface analysis
试验号 A藜麦米浆添加量/%B南瓜浆添加量/%C白砂糖添加量/% 感官评分1 50.00 15.00 5.00 79.8 2 60.00 25.00 6.00 80.0 3 60.00 20.00 5.00 82.8 4 60.00 20.00 5.00 83.3 5 60.00 15.00 6.00 78.8 6 70.00 20.00 6.00 80.1 7 60.00 20.00 5.00 83.1 8 60.00 20.00 5.00 83.3 9 60.00 15.00 4.00 77.9 10 60.00 25.00 4.00 81.6 11 70.00 20.00 4.00 81.0 12 70.00 15.00 5.00 79.4 13 50.00 25.00 5.00 82.1 14 50.00 20.00 4.00 80.2 15 70.00 25.00 5.00 81.5 16 60.00 20.00 5.00 82.9 17 50.00 20.00 6.00 81.9
利用Design Expert 8.0.6对表3进行多元回归方程拟合，得到二次多项回归方程如下：
由回归方程可知，二次项A2、B2、C2的系数均为负值，表明抛物面开口朝下，该模型应存在极大值，因此可得出最优工艺配方，具体响应面方差分析结果见表4。
表4 方差分析结果
Table 4 Results of analysis of variance
注：**表示差异极显著（P＜0.01）；*表示差异显著（P＜0.05）。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性模型 44.42 9 4.94 66.38 ＜0.000 1 **A 0.50 1 0.50 6.72 0.035 8 *B 10.81 1 10.81 145.40 ＜0.000 1 **C 1.25×10-3 1 1.25×10-3 0.017 0.900 5 AB 0.010 1 0.010 0.13 0.724 7 AC 1.69 1 1.69 22.73 0.002 0 **BC 1.56 1 1.56 21.01 0.002 5 **A2 1.40 1 1.40 18.89 0.003 4 **B2 13.68 1 13.68 183.98 ＜0.000 1 **C2 12.20 1 12.20 164.13 ＜0.000 1 **残差 0.52 7 0.074失拟误差 0.31 3 0.10 2.00 0.255 9纯误差 0.21 4 0.052总和 44.94 16
回归方差分析结果如表4所示，试验模型P<0.000 1，失拟误差P=0.255 9>0.05，说明该回归方程极显著，失拟项不显著。R2=0.988 4，R2Adj=0.973 5，R2pred=0.881 5，表明预测值与实际值拟合度较高，预测效果较好，故该模型合理。相互项AC和BC极显著，说明藜麦米浆添加量和白砂糖添加量、南瓜浆添加量和白砂糖添加量存在显著交互作用。由各因素F值大小可知，影响饮料感官评分的各因素主次顺序为：南瓜浆添加量>藜麦米浆添加量>白砂糖添加量。
2.2.2 响应面因素交互作用分析
由Design Expert 8.0.6软件分析生成的响应面三维曲面和等高线图见图2。
图2 交互因素对感官评分的响应面图和等高线图
Fig.2 Response surface and contour plots of sensory score by interaction factors
由图2a～2c可知，随着藜麦米浆、南瓜浆、白砂糖添加量的增加，感官评分值均先上升后下降，且南瓜浆添加量曲面上升幅度>藜麦米浆添加量曲面上升幅度>白砂糖添加量曲面上升幅度，说明三者对饮料感官评分影响程度大小为：南瓜浆添加量>藜麦米浆添加量>白砂糖添加量。图2d～2f中等高线图均呈椭圆形，说明三者两两之间存在一定交互作用，但藜麦米浆添加量和南瓜浆添加量之间不明显。
2.2.3 藜麦南瓜复合饮料最佳配方的确定和验证试验根据响应面分析结果可知，藜麦南瓜复合饮料最佳工艺配方为：藜麦米浆添加量57.8%，南瓜浆添加量21.6%，白糖添加量5.0%。其感官评分预测值为83.298 4分。在此条件下进行3次平行试验，得到产品感官评分为83.6±1.12，接近预测值，偏差较小，说明该模型合理，优化结果准确可靠。
2.3 稳定性试验结果
不同复合稳定剂添加量的使用效果见表5。
由表5可知，随着复合稳定剂添加量的增加，饮料的离心沉淀率呈现先下降后上升的趋势且各组均低于空白组，添加量为0.2%时，沉淀率最低，稳定性最好。复合稳定剂可在一定程度上增加饮料黏度，但添加量超过0.4%时，饮料变得糊口，品质下降。静置沉降试验结果显示，添加量为0.2%的样品仍均一稳定，而其他组均出现了悬浮沉淀，该现象与离心沉淀试验结果一致。因此，复合稳定剂最适添加量为0.2%。
表5 不同复合稳定剂添加量的使用效果
Table 5 Effects of different compound stabilizers
复合稳定剂添加量/% 30 d后产品的外观形态 离心沉淀率/% 口感0 明显分层，大量沉淀在瓶底 20.45 流畅0.1 轻微分层，有少许的悬浮絮状沉淀 15.45 流畅0.2 无分层，无沉淀，质地均一 12.54 细腻爽滑0.3 轻微分层，有少许的悬浮絮状沉淀 12.68 较流畅0.4 无明显分层，有少许的悬浮絮状沉淀 14.16 较黏0.5 有明显的悬浮絮状沉淀，质地不均一 15.41 糊口
2.4 质量指标的检测结果
2.4.1 感官指标
色泽：橙黄色，色泽均一、明亮；风味：兼具有藜麦南瓜各自特有风味，协调柔和；口感：甜润可口，爽滑细腻；组织形态：质地均一，无沉淀，无分层，无气泡。
2.4.2 理化指标
经检测，可溶性固形物含量为6.8%；蛋白质含量为0.073%；总糖含量（以葡萄糖计）为5.2 g/100 g；总酸含量（按柠檬酸换算）为0.15 g/kg；淀粉含量为0.34 g/100 g；pH 值为 6.97；黏度为 80.09 mPa·s。
2.4.3 卫生指标
经检测，菌落总数＜100 CFU/mL；大肠杆菌 ＜3 MPN/mL；无致病菌检出，符合国家标准。
3 结论
本试验在单因素试验基础上，采用响应面分析法对藜麦南瓜复合饮料工艺配方进行优化，并在此基础上进行稳定性试验。响应面试验结果显示，该模型拟合度高、结果准确可靠，影响饮料感官评分的各因素主次顺序为：南瓜浆添加量>藜麦米浆添加量>白砂糖添加量，且最佳工艺配方为：藜麦米浆添加量57.8%，南瓜浆添加量21.6%，白砂糖添加量5.0%，其余用水补足。稳定性试验结果显示，复合稳定剂（CMC-Na∶海藻酸钠∶β-葡聚糖=2∶1∶1，质量比）最佳添加量为0.2%。根据此工艺配方制得的藜麦南瓜复合饮料呈明亮的橙黄色，兼具藜麦南瓜各自的风味，甜润可口，爽滑细腻，质地均一。该产品配方简单，且满足当代人群追崇健康饮食理念，极具市场潜力。
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