三叶木通（Akebia trifoliata）浑浊果汁的感官品质与短期胶体稳定性优化用于饮料开发

《Foods》：Optimization of Sensory Quality and Short-Term Colloidal Stability of Akebia trifoliata Cloudy Juice for Beverage Development

　　

三叶木通（Akebia trifoliata）是一种具有独特感官特性和饮料开发潜力的未充分利用水果，但其应用受到风味平衡和悬浮稳定性挑战的限制。本研究通过单因素试验、正交试验和模糊数学感官评价，优化了A. trifoliata浑浊果汁的配方和短期物理稳定性。每个处理独立制备三次（n=3），每次制备视为一个实验重复。研究人员评估了果肉、糖和柠檬酸浓度对感官品质的影响，其中柠檬酸被确定为影响整体可接受性的主导因素。在测试组合中，表现最佳的配方含有14%果肉、8%糖和0.05%柠檬酸，制得具有特征香气、质地顺滑、酸甜平衡的浑浊果汁。为改善短期悬浮稳定性，研究人员评估了果胶（pectin）、瓜尔胶（guar gum）、黄原胶（xanthan gum）、海藻酸钠（sodium alginate）和羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose, CMC-Na）。果胶表现出最强的单独稳定效果，但过高粘度降低了感官可接受性。正交优化确定了由0.03%果胶、0.05%瓜尔胶和0.06%黄原胶组成的复合稳定剂体系，在测试组合中提供了悬浮稳定性系数与训练感官评分之间的最佳平衡。模糊数学评价方法为将多个感官和稳定性相关指标整合到配方决策中提供了结构化框架。这些发现为A. trifoliata浑浊果汁作为增值饮料的配方和短期稳定性筛选提供了实践基础，并支持这一本土水果资源的更广泛利用。长期储存稳定性、微生物安全性、生物活性特性、流变行为和消费者接受度尚需进一步评估。

三叶木通（Akebia trifoliata）浑浊果汁的感官品质与短期胶体稳定性优化研究

**研究背景与问题**
随着消费者对天然、营养、健康饮料需求的增长，未充分利用水果资源的开发成为食品科学领域的重要方向。三叶木通（Akebia trifoliata）是一种分布于东亚（尤其是中国秦岭地区和日本）的多年生藤本植物，其果实富含糖类、有机酸、黄酮类、三萜皂苷、多酚等生物活性成分，且具有独特的风味和口感，具备加工成果汁饮料的潜力。然而，该水果在商业饮料中的应用仍十分有限，主要受限于以下问题：风味平衡难以调控（如酸甜比）、悬浮颗粒易导致沉降和相分离、以及缺乏标准化的感官评价方法。浑浊果汁（cloudy juice）保留果肉颗粒、胶体多糖和酚类物质，可提供更饱满的口感和更高的营养价值，但在加工和储存过程中容易出现沉淀、酶促褐变和香气劣变等品质缺陷。因此，系统研究三叶木通浑浊果汁的配方优化和短期胶体稳定性，对于实现该水果的资源化利用具有重要价值。

**研究目的与意义**
本研究旨在通过单因素试验、正交设计和模糊数学感官评价（fuzzy mathematical sensory evaluation），优化三叶木通浑浊果汁的感官品质和短期悬浮稳定性。具体而言，研究人员首先探究果肉、糖和柠檬酸浓度对感官可接受性的影响，确定最佳基础配方；随后评估不同稳定剂（stabilizer）及其复合体系对胶体稳定性的改善效果，同时兼顾感官属性。该研究为三叶木通浑浊果汁的配方设计和短期稳定性筛选提供了实践依据，有助于推动这一本土水果资源在增值饮料中的应用。

**关键技术方法**
研究人员采用的主要技术方法包括：（1）单因素试验：分别考察果肉含量（10%–18%）、蔗糖浓度（5%–9%）、柠檬酸浓度（0.05%–0.25%）对感官评分的影响，确定各因素的有效范围。（2）正交试验设计：采用L₉(3⁴)正交表优化基础配方和复合稳定剂配方，以模糊数学综合感官评分或复合稳定性得分为响应值。（3）模糊数学感官评价：建立因素集（颜色、香气、滋味、外观）和评语集（优、良、中、差），通过权重集（W₁={0.2,0.2,0.4,0.2}）和隶属度矩阵计算综合评分，将定性判断转化为定量结果。（4）悬浮稳定性测定：采用紫外-可见分光光度法（UV-Vis spectrophotometry）在300 nm处测定离心前后吸光度，计算稳定性系数R=A/A₀。（5）复合稳定性评分：将悬浮稳定性系数与训练感官评分按各50%权重归一化后相加，用于综合排序。样品来源：三叶木通品种“秦宝1号”果实采自中国陕西省西安市鄠邑区八月蜜野生果树研究所（108°37′E, 34°07′N），五年生植株，2023年9月商业成熟期采收后立即冷藏运至西北农林科技大学实验室，-80℃保存。

**研究结果**
**3.1 三叶木通浑浊果汁的配方**
**3.1.1 配方单因素试验**
通过单因素试验，研究人员发现果肉含量、糖含量和柠檬酸含量均对复合感官评分产生显著影响。果肉含量在14%时评分最高（85.2），糖含量在7%时最佳，柠檬酸含量在0.10%时最优。低于或高于这些阈值，评分均下降。因此，选定果肉12%–16%、糖6%–8%、柠檬酸0.05%–0.15%作为正交试验范围。

**3.1.2 配方正交试验**
基于L₉(3⁴)正交设计，极差分析（R值）显示各因素对感官评分的影响顺序为：柠檬酸浓度（C）>果肉浓度（A）>糖浓度（B）。k值分析表明，最优水平组合为A₂B₃C₁（14%果肉、8%糖、0.05%柠檬酸）。方差分析（ANOVA）进一步确认柠檬酸浓度对感官评分影响显著（p<0.05），而果肉和糖浓度无显著影响。因此，选择该配方作为基础配方用于后续稳定剂筛选。

**3.2 三叶木通浑浊果汁的短期悬浮稳定性**
**3.2.1 滤网目数对悬浮稳定性的影响**
通过100至400目滤网过滤，研究人员发现稳定性系数随目数增加而升高，400目时最高。这表明更细的颗粒分布有助于提高悬浮稳定性。因此，后续果汁制备采用400目过滤。

**3.2.2 稳定剂筛选**
比较五种稳定剂（果胶、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸钠、CMC-Na）在0.10%添加量下的效果，果胶的稳定性系数最高，其次为瓜尔胶和黄原胶，海藻酸钠和CMC-Na效果较弱。因此，选择果胶、瓜尔胶和黄原胶进行进一步优化。

**3.2.3 稳定剂浓度单因素试验**
黄原胶浓度在0.20%时稳定性系数趋于平稳；果胶在0.10%时达到平台（0.975），但单独使用导致粘度过高，影响感官；瓜尔胶在0.25%时达到稳定平台。因此，分别选定0.20%黄原胶、0.10%果胶、0.25%瓜尔胶作为单因素最优浓度，用于构建复合稳定剂正交设计。

**3.2.4 稳定剂正交优化**
采用L₉(3⁴)正交设计，以各单因素最优浓度的20%、30%、40%为水平（果胶0.02%–0.04%，瓜尔胶0.05%–0.10%，黄原胶0.04%–0.08%），以复合稳定性得分为响应值。极差分析显示影响顺序为：黄原胶（C）>果胶（A）>瓜尔胶（B），k值分析确定最优组合为A₂B₁C₂（0.03%果胶、0.05%瓜尔胶、0.06%黄原胶）。该组合在测试中获得了最高复合稳定性得分（0.951），悬浮稳定性系数为0.925，训练感官评分为89.5。方差分析显示各因素主效应均不显著，但误差列极差较大，提示该组合为测试设计中的最佳表现，而非统计验证的全局最优。

**讨论与结论**
讨论部分指出，三叶木通浑浊果汁的开发需同时优化风味平衡、果肉含量、颗粒分散和亲水胶体组成。柠檬酸浓度是感官品质的主导因素，这与糖酸平衡对果汁风味感知的关键作用一致。果肉含量不仅影响风味，还通过多糖组分与悬浮颗粒及稳定剂相互作用，影响流变和胶体行为。在稳定剂方面，果胶单独稳定效果最强，但高浓度导致感官劣化，因此复合稳定剂体系可降低单一稳定剂用量，减少风味掩盖和粘稠感。所选复合组合（0.03%果胶、0.05%瓜尔胶、0.06%黄原胶）可能通过果胶的网络稳定作用、瓜尔胶的空间位阻效应和黄原胶的增稠及弱凝胶网络形成协同提升稳定性。模糊数学感官评价成功整合了多个感官和稳定性指标，为配方决策提供了结构化框架，但其权重分配和训练感官结果未必直接反映消费者偏好。研究局限性包括：稳定性评估仅基于室温3天短期储存，未涵盖长期储存、流变特性、生物活性成分保留及微生物安全性，也未进行消费者测试。结论部分翻译如下：

**结论**：本研究系统评估了三叶木通（Akebia trifoliata）浑浊果汁的配方和短期悬浮稳定性，证明产品质量取决于感官表现与物理稳定性之间的协调平衡。在配方变量中，柠檬酸浓度对复合感官评分影响最大，14%果肉、8%蔗糖和0.05%柠檬酸是测试组合中表现最佳的配方。稳定性筛选进一步表明，果胶的单独悬浮稳定性系数最高，而复合稳定剂评估中，基于整合的悬浮稳定性与感官评分，0.03%果胶、0.05%瓜尔胶和0.06%黄原胶为测试组合中的最佳表现。模糊数学感官评价为将多个感官和稳定性相关指标整合到配方决策中提供了结构化框架。总体而言，这些发现为三叶木通浑浊果汁的配方和短期稳定性筛选提供了基础。本研究结果不确立长期货架期、流变性能、微生物安全性、生物活性功能或人群水平的消费者接受度；这些属性在商业应用前需进一步评估。