牛蒡保健飲料加工研究

王海東，陳文武，王印，楊英歌（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221006）

牛蒡保健飲料加工研究

王海東，陳文武，王印，楊英歌
（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221006）

摘要：以牛蒡根為原料，最大限度的保留營養(yǎng)成分為目標(biāo)研制牛蒡保健飲料，并融合超聲波、微波、木瓜蛋白酶處理技術(shù)，使牛蒡菊糖等保健活性成分最大限度溶出。通過正交試驗(yàn)確定了保健飲料成分的優(yōu)化配比為牛蒡液40mL/ 100m L飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，得到乳白色、具有牛蒡特有清香氣味的飲料，由于飲料中不含有蔗糖，并含有牛蒡菊糖等抗糖尿病的保健成分，適合健康人群及糖尿病人群，具有廣闊的市場前景，并且，牛蒡保健飲料的開發(fā)生產(chǎn)對地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：牛蒡；牛蒡菊糖；保健飲料

牛蒡（Arctium lappa L.）屬菊科牛蒡?qū)?，二年生草本植物，江蘇省徐州市豐縣和沛縣是中國主要的種植區(qū)域。食用牛蒡根流行于日韓，風(fēng)靡于東南亞，《本草綱目》中記載“牛蒡性溫、味甘無毒，通十二經(jīng)、除五臟惡氣，久服輕身耐老”，現(xiàn)代研究表明牛蒡根提取物具有抗菌、抗突變、防癌、抗氧化、抗疲勞、降血糖、降血脂和免疫調(diào)節(jié)等藥理作用[1-5]。牛蒡根屬于《衛(wèi)生部藥食同源藥物目錄》中可用于保健食品的物品，結(jié)合地區(qū)的種植優(yōu)勢，將牛蒡根開發(fā)成地區(qū)名片性質(zhì)的保健型飲料具有廣闊的市場前景。傳統(tǒng)的牛蒡茶產(chǎn)品是將牛蒡根切片、烘焙后用水浸泡后直接飲用，其保健作用取決于有益成分的溶出，大量的膳食纖維等有益成分伴隨殘?jiān)粊G棄。本試驗(yàn)致力于開發(fā)一種渾濁型牛蒡保健飲料，以期最大限度的保留其有益成分，使牛蒡根的保健功能得到充分的發(fā)揮。

1　材料與方法

1.1試劑與儀器

1.1.1牛蒡

牛蒡從豐縣種植區(qū)采購，為新成熟的新鮮牛蒡、外形飽滿、無蟲斑、無破損發(fā)霉、無腐爛變質(zhì)。

1.1.2試劑

檸檬酸、安賽蜜、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、黃原膠，均為食品級；結(jié)冷膠，鄲城財(cái)鑫糖業(yè)有限責(zé)任公司；木瓜蛋白酶（40萬U/g）：無錫酶制劑廠；硫酸、苯酚為分析純；次氯酸鈉為化學(xué)純；果糖為標(biāo)準(zhǔn)品。

1.1.3儀器

超聲波發(fā)生器、微波爐、膠體磨、FW80微型高速萬能試樣粉碎機(jī)：天津市泰斯儀器有限公司；FA1004型精密天平：上海天平儀器廠；HHS21-6型電熱恒溫水浴鍋：上海精密儀器廠；722型可見分光光度計(jì)：上海第三分析儀器廠。

1.2方法

1.2.1牛蒡根含水量的測定

鮮牛蒡刮去棕色皮后，干燥至恒重，計(jì)算水分含量。

1.2.2菊糖含量的測定[1]

采用苯酚-硫酸法測定牛蒡溶液中的總糖含量，以果糖為標(biāo)準(zhǔn)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；

采用3，5-二硝基水楊酸法測牛蒡溶液中的還原糖含量，以果糖為標(biāo)準(zhǔn)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

菊糖含量=總糖含量-還原糖含量

菊糖溶出率（%）=菊糖含量/原料干重×100%

1.2.3穩(wěn)定性試驗(yàn)

加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、黃原膠和結(jié)冷膠，參考飲料中常用添加量和國家標(biāo)準(zhǔn)[9]，濃度定為0.25%，放置30 d，觀察牛蒡溶液的穩(wěn)定性效果。

1.2.4調(diào)配試驗(yàn)

采用L9（34）正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，因素水平如表1所示，水平值參考飲料中常用添加量和國家標(biāo)準(zhǔn)[9]，按飲料狀態(tài)和味道綜合評分。

表1 因素水平表Table 1　Factorsand levels

1.2.5飲料加工設(shè)計(jì)試驗(yàn)流程

鮮牛蒡→清洗→去皮（護(hù)色）→切片→膠體磨磨漿→超聲波處理→微波處理→蛋白酶處理→煮沸滅酶→調(diào)配→成品

2　試驗(yàn)結(jié)果

2.1牛蒡含水量測定

牛蒡含水量測定結(jié)果見表2。

表2　含水量的測定結(jié)果Table2　Determination of themoisture content

由表2可以得出牛蒡中的水分含量為85.90%，干物質(zhì)含量為14.10%。

2.2清洗

精確稱取牛蒡根在清洗槽中徹底清洗，洗凈后用0.20%次氯酸鈉溶液中浸泡2min～3min，去除表面雜菌，用潔凈自來水沖洗干凈。

2.3去皮

牛蒡根皮的顏色為深褐色，如果不去皮，會給最后的成品飲料帶來不愉快的顏色，但去皮過程中會發(fā)生褐變，所以，試驗(yàn)中整個(gè)過程在水中進(jìn)行，并加VC護(hù)色，試驗(yàn)證明濃度為0.30%[10]就可以達(dá)到良好的護(hù)色效果，另外，保持較低的溫度也是降低褐變程度的有效方法。用鋼絲球輕輕刮去褐色皮，精確稱量重量，計(jì)算損失的重量平均為1.26%。

2.4切片

本試驗(yàn)采用的方法為直接切片，厚度1mm，并立即投入到4℃左右、含有0.30%抗壞血酸的冷水中，料液比1∶15（g/mL）[7]，能夠有效抑制褐變的發(fā)生，并可直接進(jìn)行下一步磨碎工序。

2.5磨碎

切片步驟完成后，立即采用膠體磨磨碎，膠體磨功率50 kW，每次磨1min，磨2次，得到的溶液為乳白色，經(jīng)測定菊糖的溶出率為13.23%。

2.6超聲波、微波輔助處理

綜合曹澤虹、唐仕榮和宋慧等[8，11-12]的研究成果，采用超聲波和微波相結(jié)合的方法處理，超聲波功率400W，每次處理10min，共處理3次，微波功率為300W，處理時(shí)間為110 s，目的是增加牛蒡菊糖等有益成分的溶出率。

2.7蛋白酶處理

由于牛蒡菊糖常常與蛋白呈結(jié)合狀態(tài)，綜合宋慧等[13]的研究在微波和超聲波輔助處理后加入木瓜蛋白酶，濃度為3.0%，溫度50℃、pH 5.0、4 h[13]，檢測到菊糖的溶出率為20.17%。

2.8煮沸

由于牛蒡根粉碎后的溶液有較濃的生青味，經(jīng)煮沸會除去，還會增加牛蒡特有的清香氣味，試驗(yàn)證明煮沸10min效果比較理想，同時(shí)也起到了滅酶的作用。

2.9穩(wěn)定性試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果表明加入海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的牛蒡液短時(shí)間均出現(xiàn)了明顯的沉淀，穩(wěn)定效果不理想；加入結(jié)冷膠的牛蒡液，靜置2 d后，上層逐漸析出清晰的水層，時(shí)間越長，水層越明顯，沉淀出現(xiàn)的相對緩慢；黃原膠的穩(wěn)定效果最好，室溫放置30 d沒有觀察到沉淀或分層現(xiàn)象。

2.10調(diào)配試驗(yàn)

配比正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 3　Resultsand analysisoforthogonally designed tests

由表2可以得出飲料的最優(yōu)配比是A1B3C2D2，即牛蒡液40mL/100mL飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，該配比所得產(chǎn)品綜合評分92.67為最優(yōu)，飲料狀態(tài)穩(wěn)定、酸甜可口。4個(gè)因素對飲料品質(zhì)影響順序是黃原膠>牛蒡液>檸檬酸>安賽蜜，黃原膠對飲料狀態(tài)的影響最明顯，牛蒡液對飲料的口味影響最為明顯。

3　結(jié)論與討論

試驗(yàn)得到的飲料優(yōu)化配比為牛蒡液40mL/100mL飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，為乳白色，有牛蒡特有的清香氣味，由于含有牛蒡菊糖等對糖尿病有益的保健成分，且不含有蔗糖，所以適合健康人群也適合糖尿病人群。

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)去皮環(huán)節(jié)采用鋼絲球效果比較好，只需要刮除上面的一層棕色表皮，丟棄的部分比例僅為1.26%，不需要用刀把整個(gè)牛蒡皮層都除去，最大限度的保留了牛蒡原有營養(yǎng)成分，更好的發(fā)揮其保健作用。

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)牛蒡整段用微波爐800W加熱處理5min，然后再用切片機(jī)將牛蒡根切為1.0mm左右的薄片，不會發(fā)生褐變，雖然效果出色，但微波加熱會造成局部溫度過高養(yǎng)成分會受到破壞；或直接切片，并立即投入到80℃熱水中燙漂10min也可以抑制褐變，但效果不理想，溶液會稍微變?yōu)榫G色。為了達(dá)到抑制褐變并最大限度保留營養(yǎng)成分的目的，試驗(yàn)采用了冷水中加入VC防止褐變的方法，效果理想，同時(shí)VC也會增加飲料的營養(yǎng)，對飲料的口味影響也較小。

因?yàn)榕］蛑泻?4%的牛蒡菊糖[1]，有增強(qiáng)免疫力[14]、清除自由基[15]、調(diào)節(jié)腸道平衡、抗疲勞、降血脂、預(yù)防酒精損傷和抑制癌細(xì)胞等生理功能[16]，試驗(yàn)采用微波、超聲波和木瓜蛋白酶處理工藝，目的是提高牛蒡菊糖的溶出率，效果也比較理想，溶出率達(dá)到20.17%，比單純的膠體磨處理溶出率提高了52.46%。

飲料沒有采用傳統(tǒng)的蔗糖作為甜味劑，因其本身含有的牛蒡菊糖具有甜味，并且有抗糖尿病的保健功能，其消費(fèi)群體可以包括糖尿病人，所以采用安賽蜜作為甜味劑，配合檸檬酸形成酸甜可口的味道。

結(jié)冷膠是比較新型的穩(wěn)定劑，效果好、應(yīng)用廣泛，但在本試驗(yàn)中效果并不理想，不如黃原膠，可能與牛蒡溶液的成分或者溶液環(huán)境有關(guān)，也可能與廠家結(jié)冷膠的質(zhì)量有關(guān)。

通過正交試驗(yàn)確定了飲料的最優(yōu)配比，但牛蒡液含量并非最優(yōu)，含量降低應(yīng)該味道會更好，但需要保證飲料中牛蒡原液的含量，所以沒有進(jìn)一步降低添加量做試驗(yàn)。

試驗(yàn)得到的成品為乳白色，顏色易于被大眾接受，有牛蒡特有的清香氣味，符合人們回歸自然，追求綠色食品的心理。采用超聲波、微波和木瓜蛋白酶處理工藝，使功能性成分牛蒡菊糖更好的溶出，以更好的發(fā)揮其保健功能，也符合人們追求健康的心理需求，消費(fèi)市場非常廣闊，另外，進(jìn)一步研究牛蒡和其它保健材料相結(jié)合的復(fù)合型保健飲料，也是一個(gè)很有前景的研究方向[17-20]。牛蒡在徐州的豐縣、沛縣區(qū)域種植非常廣，原料充足，牛蒡保健飲料的開發(fā)生產(chǎn)對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展，農(nóng)民增收也有非常重要的意義。

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DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.027

收稿日期：2014-04-04

作者簡介：王海東（1981—），男（漢），講師，碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)。

Study on the Processing of Burdock Health Beverage

WANGHai-dong，CHENWen-wu，WANGYin，YANG Ying-ge
（Xuzhou VocationalCollegeofBioengineering，Xuzhou 221006，Jiangsu，China）

Abstract：The experimentsused burdock rootsas rawmaterial，aimd formaximize keepingnutrients in burdock health drink，and combiningmicrowave，ultrasonic，papain processing intented tomake the active ingredients maximum stripping，such as burdock inulin.The health beverage proportionswere optimized by orthogonal：burdock fluid 40mL/100mL，xanthan gum 0.25%，acesulfame 0.03%and citric acid 0.10%.The beverage wasmilk white and with special burdock scentand it contained no sugar，rich in burdock inulin and other anti diabetes care ingredients，suitable for healthy people also suitable for peoplewith diabetes.The beverage had broad market prospects，and the development of burdock health drinks had very important implications for regionalagriculturaland peasantincomes.

Keywords：burdock；burdock inulin；health beverage