韋柳燕,秦禮康*,胡秋云,涂 鴻
(1.貴州大學 釀酒與食品工程學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州梵凈山葛根科技有限公司,貴州 銅仁 554300)
葛根(Pueraria lobota)是一種藥食同源兩用植物[1],富含淀粉、人體必需氨基酸、維生素和鈣、鐵、鋅、硒等多種微量元素[2]。異黃酮類化合物是其主要活性成分[3],具有調(diào)節(jié)血液循環(huán)、降低心肌耗氧、抗腫瘤、抗氧化、降血糖、降血脂、提高免疫等多種功能[4-9]。藤茶(Ampelopsis grossedentata)含有豐富的黃酮類物質(zhì)、氨基酸、活性多糖等營養(yǎng)功能成分[10],是一種具有清熱解毒、祛風除濕、散瘀破結(jié)等功效的野生藤本植物。苦丁茶(Ilex kudingcha)為冬青科冬青屬常綠喬木,含有苦丁茶素、兒茶素、熊果酸、皂甙、β-谷甾醇、咖啡堿等200多種成分,具有明目益智、抑癌防癌、保護心血管系統(tǒng)等多種藥用價值[11]。金銀花是忍冬科忍冬屬植物忍冬(Lonicera japonicaThunb)的花蕾,具有抗炎解熱、保肝利膽、免疫調(diào)節(jié)、止血、抗氧化等作用,其主要活性成分為綠原酸[12]。薔薇科甜茶(Rubus suavissimusS.Lee)含有豐富的甜茶素[13]。甜茶素天然無毒、高甜低熱,是一種優(yōu)質(zhì)的糖類代替品,可以有效的輔助治療由于長期吃糖過量引起的肥胖、糖尿病、心血管疾病[14]。目前對葛根飲料產(chǎn)品的研究開發(fā)有很多,主要集中于酶解或發(fā)酵型復合飲料,如王端等[15]以葛根、核桃為原料,采用發(fā)酵和酶解工藝,研制出葛根核桃肽復合飲料;陳雷等[16]以藍莓、葛根為原料,用果膠酶、α-淀粉酶水解法后,經(jīng)調(diào)配得到風味俱佳的藍莓葛根復合飲料;馬曉珂等[17]以葛根為原料,采用協(xié)同酶解和多菌種混合發(fā)酵的方法研制出葛根醋飲料。
本研究以葛根淀粉副產(chǎn)物——葛根汁、貴州特色資源——藤茶、苦丁茶、金銀花及甜茶為主要成分,采用正交優(yōu)化試驗對葛根清汁復合飲料的配方進行優(yōu)化,經(jīng)過科學的提取、加工,合理地進行復配,研制出一款風味良好、功效成分含量高、保健功能強的低糖飲料產(chǎn)品,為提高葛根、藤茶等資源的開發(fā)利用提供一定的科學依據(jù)。
葛根汁:貴州梵凈山葛根科技有限公司;藤茶、苦丁茶、金銀花:購于貴州貴陽太升茶葉市場;甜茶:貴州三都縣健康茶科技有限公司。
果膠酶(食品級,酶活力20 000 U/g):上海藍季科技發(fā)展有限公司;殼聚糖、β-環(huán)糊精、抗壞血酸等(均為食品級):河南金潤食品添加劑有限公司;蜂蜜:貴州省貴陽市花溪區(qū)大寨村養(yǎng)蜂場;葛根素(純度95.5%):中國食品藥品檢定研究院;硅藻土(食品級):成都華耀化工有限公司。
HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋:上海梅香儀器有限公司;AR224CN電子分析天平:奧豪斯儀器(上海)有限公司;UV-7502PC紫外分光光度計:北京譜析通儀器有限責任公司;LD-Y300A高壓萬能粉碎機:上海頂帥電器有限公司;MLS-3708高壓蒸汽滅菌鍋:杭州亞旭生物科技有限公司;SHB-ⅢS循環(huán)水式多用真空泵:鄭州長城科工貿(mào)有限公司;PHS-3CPH計:上海越平科學儀器有限公司;RHB32ATC型糖度計:上海力郎儀器設備有限公司。
1.3.1 工藝流程
1.3.2 工藝要點
(1)葛根汁的處理:本試驗所用葛根汁為葛根淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的汁液,含少量淀粉。將葛根汁加熱至95℃糊化,保持10 min,冷卻后過濾備用。
(2)藤茶汁的制備[18]:選取潔凈、干燥的藤茶,剔除老梗及雜質(zhì),粉碎過20目篩。取一定量藤茶粉,加入25倍的純凈水,于100℃水浴箱中浸提30 min,布氏漏斗過濾,第二次浸提將茶水比縮小至1∶15(g∶mL),浸提溫度、時間不變,過濾合并2次濾液。分別添加殼聚糖(0.15g/100mL)、果膠酶(0.02g/100mL),將濾液澄清處理備用。
(3)苦丁茶汁的制備[19]:選取葉片完整,無病蟲害、無其他異物、干燥的苦丁茶葉,粉碎過40目篩。取一定量苦丁茶粉,加入50倍的純凈水,于100℃水浴鍋中浸提10 min,重復提取3次,布氏漏斗過濾。合并3次濾液備用。
(4)金銀花汁的制備[20]:選取淺綠色、花朵完整、質(zhì)地較佳、干燥的金銀花,粉碎過40目篩。取一定量金銀花粉,加入12倍的純凈水,于75℃水浴鍋中浸提1 h,重復提取3次,布氏漏斗過濾,合并3次濾液。趁熱向濾液加入一定比例的硅藻土,攪拌后靜置冷卻,布氏漏斗過濾。
(5)甜茶汁的制備[21]:選取無病蟲害、干燥的甜茶葉,粉碎過40目篩。取一定量甜茶粉,加入30倍的純凈水,于80℃水浴鍋中浸提30 min,重復提取2次,布氏漏斗過濾后合并兩次濾液。
(6)混合調(diào)配將葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金銀花汁及甜茶汁進行復合調(diào)配,確定復合汁的最佳配比。將復合汁、β-環(huán)糊精、抗壞血酸、蜂蜜在60~70℃按一定比例混合(總體積為100 mL),攪拌均勻。
(7)均質(zhì):將調(diào)配好的飲料于20 MPa、50℃條件下均質(zhì)一次,保證最終產(chǎn)品的穩(wěn)定。
(8)灌裝、殺菌:上述料液過濾后立即灌裝,加熱脫氣,封蓋。將灌裝的料液進行巴氏殺菌(85℃、30 min),室溫下冷卻,即得葛根清汁復合飲料成品。
1.3.3 正交試驗設計
(1)葛根飲料復合汁最佳配比的研究
在單因素試驗基礎上,以復合汁感官評分為評價指標,選擇葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金銀花汁以及甜茶汁5因素,采用L16(45)正交試驗設計優(yōu)化葛根飲料復合汁配比,正交試驗因素及水平見表1。
表1 復合汁配比優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for proportion of compound juice optimization
(2)葛根清汁復合飲料最佳配方的確定
在單因素試驗基礎上,以葛根清汁復合飲料感官評分為評價指標,選擇復合汁、β-環(huán)糊精(包埋劑)、抗壞血酸(護色劑)以及蜂蜜4因素,采用L9(34)正交設計優(yōu)化葛根飲料配方,正交試驗因素及水平見表2。
表2 飲料配方優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for beverage formula optimization
1.3.4 分析評價方法
(1)感官評價
復合汁感官評分滿分為100分,具體感官評分標準見表3;葛根飲料感官評分采用10位專家的加權(quán)評分[22],滿分為50分,具體感官評分標準見表4。
表3 復合汁感官評分標準Table 3 Sensory evaluation standards of compound juice
表4 葛根清汁飲料感官評分標準Table 4 Sensory evaluation standards of kudzu root beverage
(2)理化指標測定
可溶性固形物:采用折光計法;總酸:參照國標GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中第二法pH電位法測定;游離氨基酸總量:參照國標GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測定》;茶多酚:參照國標GB/T 8313—2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》;兒茶素:香莢蘭素比色法;咖啡堿:參照國標GB/T 8312—2013《茶咖啡堿測定》。
總黃酮含量的測定采用分光光度法:取飲料樣品用體積分數(shù)10%的乙醇適當稀釋數(shù)倍,取稀釋樣品于波長251 nm處,以參比液調(diào)零,測定樣品吸光度值A[23-24]。按照葛根素標準曲線回歸方程計算樣品中總黃酮含量。葛根素標準曲線的繪制:精密稱取5 mg葛根素標準品于25 mL容量瓶中,用體積分數(shù)為95%的乙醇溶液溶解后定容至刻度,得標準品溶液;量取標準品溶液1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL,分別置于50 mL容量瓶中,用體積分數(shù)為95%乙醇定容至刻度(體積分數(shù)為95%乙醇10mL,用水定容至100mL,為參比溶液);用參比溶液調(diào)零,在波長251 nm處檢測各標準液吸光度值,以葛根素質(zhì)量濃度(x)為橫坐標,吸光度值(y)為縱坐標,繪制葛根素標準曲線。標準曲線回歸方程為:y=0.069 2x+0.007 5,相關系數(shù)R2=0.999 8。
(3)微生物指標的測定
細菌總數(shù):參照國標GB/T 4789.2—2010《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》。大腸菌群:參照國標GB/T 4789.3—2010《食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》。致病菌:參照國標GB/T 4789.4—2010《食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》、GB/T 4789.5—2012《食品微生物學檢驗志賀氏菌檢驗》、GB/T 4789.10—2010《食品微生物學檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》、GB/T 4789.11—2003《食品微生物學檢驗溶血性鏈球菌檢驗》。
本試驗選擇葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金銀花汁、甜茶汁的添加量為影響因素,以感官評分為評價指標,采用5因素4水平正交試驗對葛根飲料復合汁的配比進行優(yōu)化,正交試驗設計及結(jié)果見表5,方差分析結(jié)果見表6。
表5 復合汁配比優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for proportion of compound juice optimization
由表5可知,影響葛根飲料復合汁感官品質(zhì)最重要的因素是葛根汁的添加量,其次是藤茶汁和甜茶汁的添加量,苦丁茶汁和金銀花汁的添加量影響最小。各因素主次關系為A>B>E>C=D,最佳組合為A3B1C3D4E4。即葛根汁添加量為35%,藤茶汁添加量為2.5%,苦丁茶汁添加量為7.5%,金銀花汁添加量為10%,甜茶汁添加量為10%。按此配方調(diào)配葛根飲料復合汁進行驗證試驗,獲得產(chǎn)品感官評分為81分。
表6 復合汁配比優(yōu)化正交試驗結(jié)果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results for proportion of compound juice optimization
由表6可知,葛根汁的添加量對葛根飲料復合汁的感官品質(zhì)有顯著影響(P<0.05),藤茶汁、苦丁茶汁、金銀花汁及甜茶汁添加量對其感官品質(zhì)均無顯著影響。
由10名食品專業(yè)評審員對葛根清汁復合飲料的色澤、沉淀、氣味、口感進行綜合評分,評審結(jié)果見表7。
表7 權(quán)重評分結(jié)果Table 7 Results of weight score
由表7得出各個影響因素的權(quán)重系數(shù):0.27、0.19、0.24、0.30。
本試驗選擇最佳配比復合汁、β-環(huán)糊精、抗壞血酸、蜂蜜的添加量為試驗因素,以感官評分為評價指標,通過L9(34)正交試驗確定葛根清汁復合飲料的最佳配方,正交試驗結(jié)果見表8。
由表8可知,影響葛根清汁復合飲料感官品質(zhì)最重要的因素是復合汁的添加量,其次是蜂蜜和β-環(huán)糊精的添加量,抗壞血酸的添加量影響最小。各因素主次關系為A>D>B>C,最優(yōu)組合為A3B2C2D3。即復合汁100%,β-環(huán)糊精0.3 g/100 mL,抗壞血酸0.04 g/100 mL,蜂蜜5 g/100 mL。按此配方調(diào)配葛根清汁復合飲料進行驗證試驗,獲得產(chǎn)品綜合評分為37分。
表8 飲料配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 8 Results and analysis of orthogonal experiments for beverage formula optimization
2.3.1 感官指標
在優(yōu)化的配方條件下獲得的產(chǎn)品具有產(chǎn)品特有的橙黃色、澄清透明;組織細膩、均勻、無沉淀;風味獨特、葛根味突出、茶香濃郁,具有藤茶、苦丁茶、金銀花、甜茶的天然風味,酸甜適口,無不良風味。
2.3.2 理化指標
葛根清汁復合飲料的理化指標如表9所示。由表9可知,葛根清汁復合飲料的pH值為5.20、可溶性固形物4.0%、總酸含量0.15%、且含多種營養(yǎng)物質(zhì),其總黃酮及游離氨基酸含量較為突出,分別為0.738 6 mg/mL、0.108 6 mg/mL。產(chǎn)品不添加蔗糖,使用天然甜茶及蜂蜜作為甜味劑,是一種低糖飲料。
表9 葛根清汁復合飲料的理化指標Table 9 Physical and chemical indexes of compound beverage of kudzu root
2.3.3 微生物指標
細菌總數(shù)≤100 CFU/mL,大腸菌群≤6 MPN/100 mL,致病菌:不得檢出。
根據(jù)感官評分為指標的配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果,葛根清汁復合飲料的最佳配方為葛根汁35%,藤茶汁2.5%,苦丁茶汁7.5%,金銀花汁10%,甜茶汁10%,β-環(huán)糊精0.3 g/100 mL,抗壞血酸0.04 g/100 mL,蜂蜜5 g/100 mL。根據(jù)該配方研制出的飲料產(chǎn)品具有葛根特有的風味,顏色呈橙黃色,澄清透明,酸甜適口,香味宜人;感官指標、理化指標及微生物指標均符合國家標準。
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