牛蒡-普洱茶加工工藝對可溶性膳食纖維提取率影響的研究

盛雪云 董玉瑋 潘鋮 苗敬芝 李偉 劉飛

摘要：為了探討加工工藝對牛蒡普洱茶可溶性膳食纖維提取率的影響，采用傳統(tǒng)制備工藝，根據(jù)單因素分析和響應(yīng)面試驗優(yōu)化加熱溫度、加熱時間、牛蒡普洱配比等條件，測定可溶性膳食纖維提取率。結(jié)果表明：加熱時間、加熱溫度和配比都對可溶性膳食纖維提取率有顯著影響（P<0.05）;在加熱時間4h、加熱溫度75℃、牛蒡普洱配比為1：1的工藝條件下，得到的牛蒡普洱茶膳食纖維提取率最高，為16.2%，加熱時間和加熱溫度的交互作用對可溶性膳食纖維提取率有顯著影響（P<0.05）。最佳工藝下獲得的牛蒡普洱茶含水率為7.65%，復水比5.44g/g。

關(guān)鍵詞：牛蒡普洱茶;響應(yīng)面;可溶性膳食纖維

膳食纖維通常來自于植物的細胞壁，屬于非淀粉性多糖，在牛蒡、普洱、蘆筍等食物中含量豐富。膳食纖維根據(jù)溶解性可分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）[1]。SDF較IDF相比，吸水膨脹等理化特性水平更高，保健功效突出，可通過抑制α葡萄糖苷酶活性，降低餐后高血糖，改善高脂飲食誘導的肥胖，對糖尿病的預(yù)防和治療發(fā)揮著積極的作用[2，3]，因此具有廣闊的利用前景。

牛蒡俗稱東洋參，為菊科兩年生草本植物，主要分布于北歐、西伯利亞和中國東北地區(qū)，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、多糖、黃酮苷、菊糖等營養(yǎng)成分[4，5]。由于牛蒡口感不佳，青澀味重，企業(yè)一般選擇將其制作成牛蒡茶出售。目前市場上多為單一牛蒡茶，為提高牛蒡茶風味及其營養(yǎng)價值，本研究在牛蒡茶中加入一定比例的普洱茶。普洱為山茶科茶系樹本植物，主要產(chǎn)于云南省的西雙版納、臨滄、普洱等地區(qū)。普洱茶茶湯橙黃濃厚，香氣持久，滋味濃醇，具有降血脂、減肥、生津、止渴、抑菌解毒等多種功效[6]。

現(xiàn)階段牛蒡茶烘烤的加工工藝有熱風烘干[7]、微波干燥[8]、高溫翻炒[9]，主要原理是高溫作用下使原料快速失水，達到提升品質(zhì)、易于保存的目的。受加工工藝的影響，部分活性物質(zhì)的含量會發(fā)生變化。張端莉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，烘烤溫度和時間直接影響大麥茶茶湯營養(yǎng)成分的損失，溫度越高，時間越長，營養(yǎng)成分損失量就越大。在最佳烘烤條件制作下，可溶性膳食纖維增長了38.2%。因此如果加工工藝選擇條件不當，會破壞膳食纖維物質(zhì)結(jié)構(gòu)，降低牛蒡茶營養(yǎng)與保健價值。

本研究以新鮮牛蒡根、普洱為原料，探討牛蒡普洱茶加工工藝中加熱時間、加熱溫度和原料配比對SDF提取率的影響，為牛蒡、普洱資源的有效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

一、材料與方法

（一）材料與試劑

牛蒡由徐州康匯百年食品有限公司提供;普洱茶購自云南大益公司;提取與檢測試劑均為國產(chǎn)分析純。

（二）儀器與設(shè)備

7230G可見分光光度計上海安亭儀器廠;BGZ76/146/246電熱恒溫鼓風干燥箱烘箱上海博迅有限公司;FSD101A電動粉碎機上海博訊有限公司;牛蒡切片機常州國華電器有限公司;TU1810APC紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司。

（三）方法

1.牛蒡普洱茶成茶工藝

選擇質(zhì)量好、粗細均勻的牛蒡，洗凈泥土后去皮，牛蒡切片厚度2mm，切片浸泡在含有0.1%檸檬酸和0.02%二氧化氯的護色液中10min，瀝干水分后，備用。含水率采用GB 5009.32010“食品中水分的測定”的方法，按式（1）計算。

干基含水率%=mtmsms×100（1）

式中：mt為物料t時刻對應(yīng)的質(zhì)量，g;ms為絕干物料質(zhì)量，g。

2.牛蒡預(yù)處理

牛蒡切片于28℃烘箱中加熱，測定含水率至30%以下，取出，約3～5h。

3.單因素試驗設(shè)計

考察加熱時間、加熱溫度、牛蒡茶與普洱茶配比對牛蒡普洱SDF提取率的影響，每組試驗重復3次取平均值。

4.加熱溫度的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于60℃、65℃、70℃、75℃、80℃烘箱中加熱4h，取出冷卻后，按牛蒡與普洱質(zhì)量比1∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

5.加熱時間的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，分別加熱2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h，取出冷卻后，按牛蒡與普洱質(zhì)量比1∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

6.配比的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，加熱4h，取出測定含水率。牛蒡與普洱按質(zhì)量比0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

7.響應(yīng)面法試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇牛蒡普洱SDF提取率影響較大的因素和提取率較高的水平，確定以加熱時間（X1）、加熱溫度（X2）、配比（X3）三個因素為自變量，以SDF提取率為響應(yīng)值，根據(jù)BoxBehnken試驗設(shè)計原理，采用DesignExpert 8.0試驗設(shè)計軟件對牛蒡茶提取工藝進行優(yōu)化，試驗因素和水平見表1。

8.可溶性膳食纖維的提取與檢測

將粉碎后的牛蒡菊芋茶，40目過篩，加水溶解，調(diào)節(jié)pH，加入纖維素酶水解，抽濾將濾液濃縮至原體積1/3，用4倍體積95%乙醇醇析，再次抽濾，用丙酮、95%乙醇洗滌濾渣，干燥，稱重即得可溶性膳食纖維。SDF提取率按式（2）計算。

SDF提取率=SDF質(zhì)量（g）/樣品質(zhì)量（g）×100%（2）

9.復水比測定

將制備好的牛蒡片稱重，放入80℃恒溫水浴鍋中復水40min，取出后用濾紙吸干表面水分，按式（3）計算復水比。

復水比=mrmg（3）

式中：mr為樣品復水后質(zhì)量，g;mg為樣品復水前質(zhì)量，g。

（四）數(shù)據(jù)分析

采用Origin9.0軟件處理數(shù)據(jù)并作圖，所有數(shù)據(jù)用X-±s表示。

二、結(jié)果與分析

（一）單因素試驗結(jié)果

1.加熱時間的選擇

由圖1可知，在加熱時間2.5～4.5h范圍內(nèi)SDF提取率先增加后減少，在加熱時間為4h時，SDF提取率達到最高，為15.4%。

2.加熱溫度的選擇

由圖2可知，SDF提取率在加熱溫度為60～80℃范圍內(nèi)先增加后減少，當加熱溫度為75℃，SDF提取率達到最高，為15.6%。

3.配比的選擇

由圖3可知，SDF提取率在牛蒡普洱配比為0.5∶1～2.5∶1范圍內(nèi)先增加后減少，在配比為1∶1時，SDF提取率達到最高，為15.7%。

（二）響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果

根據(jù)響應(yīng)面試驗制定詳細的分析方案，試驗設(shè)計與結(jié)果見表2。

（三）回歸模型的建立和檢驗

對加熱溫度（X1）、加熱時間（X2）和配比（X3）3個單因素進行回歸擬合，得出SDF提取率（Y）回歸方程：Y=15.66-059X1-0.56X2+0.68X3+0.80X1X2-0.38X1X3-0.28X2X3-171X12-0.31X22-1.28X32

經(jīng)響應(yīng)面軟件分析，預(yù)測模型標準偏差為0.65，平均值14.11，變異系數(shù)4.63，預(yù)測殘差平方和38.5，此模型的擬合程度較好，決定系數(shù)R2為0.9179，P<0.05，為極顯著水平，說明該方程與實際情況相符，具有可靠性。失擬項P值大于0.05，不顯著。加熱時間、加熱溫度和配比的P值都小于0.05，對SDF提取率都有顯著影響。

（四）兩因素間的交互效應(yīng)分析

由圖4可知，交互影響作用大小排序為：加熱時間與加熱溫度>加熱溫度與配比>加熱時間與配比。3因素對SDF提取率的影響大小依次為：配比>加熱溫度>加熱時間。

回歸模型確定的最佳牛蒡普洱茶制備工藝為加熱溫度75.11℃、加熱時間4h，配比1.18∶1，預(yù)測得到的SDF提取率最高為16.09%，對此優(yōu)化條件進行驗證，根據(jù)實際調(diào)整為加熱時間4h、加熱溫度75℃、配比1∶1時，提取的SDF平均提取率為16.2%，和預(yù)期結(jié)果基本相符，回歸模型的預(yù)測性能較好，可用于優(yōu)化牛蒡普洱茶制作工藝。此時測得復合茶含水率765%，復水比5.44g/g。

三、結(jié)論

本研究確定了加熱時間、加熱溫度、牛蒡普洱配比條件對SDF提取率的影響，經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化，最佳復合茶制備工藝為加熱溫度75℃、加熱時間4h、牛蒡：普洱配比為1∶1，SDF平均提取率為16.2%;含水率低且復水比較高，表明復合茶干品復水后越接近新鮮狀態(tài)。

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基金項目：江蘇省科技計劃項目（蘇北專項），項目名稱：牛蒡茶新產(chǎn)品提升營養(yǎng)品質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化（XZSZ201846）;江蘇高?！扒嗨{工程”資助項目

作者簡介：盛雪云（1996—），女，漢族，江蘇宿遷人，本科，研究方向：食品生物技術(shù)。

*通訊作者：董玉瑋（1980—），男，漢族，江蘇徐州人，博士，副教授，研究方向：食品生物技術(shù)。