蓮子心中蓮心堿的提取及蓮心飲料工藝研究

鞠 云，唐春紅*，周意文，趙 楠，張 毅，陳琳莉

（重慶市工商大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院，綠色食品研究所，重慶 400067）

蓮子心（Lotus plumule）味苦寒，入心、肺、腎三經(jīng)，具有清心安神、交通心腎、澀精止血之功效[1]；主治熱入心包、神昏譫語，心腎不交、失眠遺精，血熱吐血；可用來治療心煩、口渴、吐血、遺精、目赤腫痛等癥[2]。在《本草綱目》等典籍內(nèi)均有收錄，以個大、色青綠、未經(jīng)煮者為佳[3]。

蓮子心含有多種生物堿成分，已確定的有蓮心堿（C37H42O6N2）、異蓮心堿（C37H42O6N2）、甲基蓮心堿（C38H44O6N2）[4]。其中，蓮心堿具有降壓、抗心律失常和短暫的降血壓作用[5]。TAN L等[6]發(fā)現(xiàn)蓮心堿具有放松動物平滑肌的作用。甲基蓮心堿的主要藥理作用集中在抗心律失常、保護心肌缺血和抗血小板聚集等廣泛的心血管藥理方面[7]。異蓮心堿的保健作用也是集中在心血管方面還有抗氧化作用[8]。蓮心堿的提取[9]成為以蓮子心為主的產(chǎn)品首要解決的問題，本研究比較了傳統(tǒng)水浸法和超聲波法對蓮子心中蓮心堿的提取，并通過正交試驗法就超聲波法提取蓮心堿展開了研究，確定了蓮心飲料的制作工藝，超聲波法提取大大降低了蓮心堿的提取時間，提高了蓮心堿的提取效率。蓮心飲料的生產(chǎn)加工過程中使用該方法制作飲料更加快捷，年產(chǎn)量也有所增加，可為企業(yè)增加利潤。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

蓮子、白砂糖：市售；β-環(huán)狀糊精、麥芽糊精：陜西禮泉化工有限實業(yè)公司；檸檬酸：重慶力宏精細化工有限公司；蓮心堿標品：上海圻明生物科技有限公司。

1.1.2 培養(yǎng)基

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15～20 g，水1 000 mL，121℃滅菌20 min。

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基：牛肉膏5 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 000 mL，pH調(diào)至7.0～7.2，121 ℃滅菌20 min。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003B電子天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；UV-3100PC分光光度計：上海奧譜勒儀器有限公司；KS-080數(shù)顯式超聲波清洗儀：深圳市潔康洗凈電器有限公司；BCD182ZM2美菱冰箱：合肥美菱有限公司；STQ-DSI-280A手提式不銹鋼壓力蒸氣滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠；JC101型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海成順儀器儀表有限公司；CZ-1000凈化工作臺：吳江市明天凈化設(shè)備廠；DHP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；WZ手持糖度計：北京光明儀器廠；pHs-25型酸度計、WAY-2S阿貝折光儀：上海科學(xué)實驗儀器廠。

1.3 實驗方法

（1）傳統(tǒng)水浸式提取工藝及操作要點

原料→浸泡→煮沸→過濾→濾渣再次浸提→再過濾→合濾液

原料在200 mL 75℃水中浸泡30 min，在電爐上煮沸20 min，用200目濾布過濾。濾渣再加200 g水，煮沸15 min，再過濾。合并濾液后，濾液備用。

（2）超聲波水提工藝及操作要點

原料→浸泡→超聲波浸提→過濾→濾液

原料放于超聲波中加入水，調(diào)節(jié)超聲波功率至480 W，在一定料液比和一定溫度條件下超聲波浸提30 min，待超聲波浸提完畢后用200目濾布過濾，濾液備用。

1.3.1 蓮心堿標準曲線的制定

精密稱取10.00 mg蓮心堿標準品，用無水乙醇溶解定容至10 mL，配制成質(zhì)量濃度為1.000 mg/mL的溶液。分別量取0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.40 mL和0.50 mL標準品溶液置于10 mL的容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，溶液質(zhì)量濃度分別為10.00 μg/mL，20.00 μg/mL，30.00 μg/mL，40.00 μg/mL和50.00 μg/mL，以無水乙醇為空白，在最大波長282 nm處測吸光度值。以吸光度值A(chǔ)為縱坐標，蓮心堿質(zhì)量濃度C（μg/mL）為橫坐標，繪制標準曲線，并得回歸方程，根據(jù)此回歸方程計算樣品蓮心堿的含量。計算公式如下：

蓮心堿的質(zhì)量濃度（μg/mL）=稀釋液中蓮心堿的質(zhì)量濃度（μg/mL）×稀釋倍數(shù)

1.3.2 超聲波提取蓮心堿的單因素試驗

分別在超聲功率480 W條件下，考察不同提取溫度（40℃、50℃、60℃、70℃）、超聲波處理時間（10min，20min，30 min，40 min）、料液比（1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g∶mL））處理下提取液的吸光度值，以確定最佳工藝參數(shù)。

1.3.3 超聲波提取蓮心堿工藝條件優(yōu)化正交試驗

以超聲波浸提時間、料液比和溫度為評價因素，分別測每組試驗處理后提取液的吸光度值，通過回歸方程計算提取液中蓮心堿含量，以蓮心堿含量為評價指標，作3因素3水平正交試驗。正交試驗因素與水平見表1。

表1 蓮心堿超聲波提取工藝正交試驗優(yōu)化因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for liensinine ultrasonic extraction process optimization

1.3.4 感官評分標準

由有關(guān)專業(yè)人士組成評定小組，按照蓮心飲料的感官評分標準進行評分（滿分100分），具體標準見表2。

表2 蓮心飲料感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of lotus plumule beverage

1.3.5 蓮心飲料風(fēng)味調(diào)配單因素試驗[10]

選取白砂糖、麥芽糊精和檸檬酸為調(diào)配劑，并分別對不同添加量白砂糖（1%，2%，3%，4%）、不同添加量麥芽糊精（0，0.10%，0.15%，0.20%）和不同添加量檸檬酸（0，0.005%，0.01%，0.015%）條件下考察蓮心飲料的風(fēng)味，進行感官評價，最終得出最佳風(fēng)味配方。

將上述已調(diào)配好的飲料在121℃下保持10 s，并讓其迅速冷卻、包裝，即得成品蓮心飲料。

1.3.6 理化指標檢驗

可溶性固形物的測定：折光儀法；總酸的測定：GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法[11]；總糖的測定：GB/T 5009.7—2008《食品中還原糖的測定》中的直接滴定法[12]。

1.3.7 微生物指標檢驗

菌落總數(shù)的測定參考GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[13]中的微生物檢測方法；大腸桿菌按照GB 4789.3—2010《食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》中的方法測定[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮心堿標準曲線的制作

根據(jù)蓮心堿標準溶液的質(zhì)量濃度（x）及測得的蓮心堿標準溶液的吸光度值（y）繪制標準曲線如圖1所示。

圖1 蓮心堿標準曲線Fig.1 Standard curve of liensinine

由圖1可知，標準曲線回歸方程為y=0.015 3x-0.000 2（R2=0.9997），在蓮心堿質(zhì)量濃度10～50 μg/mL范圍內(nèi)二者線性關(guān)系良好。

2.2 蓮心堿傳統(tǒng)水浸式提取與超聲波提取的對比

超聲波浸提與傳統(tǒng)提取方法相比具有提取時間短，溫度低，產(chǎn)率高的特點，將超聲波應(yīng)用于飲料浸提領(lǐng)域理論上可有效減輕高溫提取所造成的飲料香氣損失、茶湯顏色等問題。傳統(tǒng)煮沸浸提和超聲波浸提工藝對比結(jié)果見表3。

表3 浸提工藝對比Table 3 Comparison of different extraction technology

如表3所示，超聲波浸提工藝稀釋倍數(shù)為35，最終提取液中蓮心堿的質(zhì)量濃度為7.67×102μg/mL；水浸提工藝的稀釋倍數(shù)為25，最終提取液中蓮心堿的質(zhì)量濃度為7.26×102μg/mL，可見超聲波浸提蓮心堿工藝較傳統(tǒng)的水浸提取蓮心堿工藝有更高的浸提率，并且能更好的保持飲料的色澤。因此選用超聲波浸提是更高效、簡單易行的提取工藝。

2.3 超聲波提取蓮心堿工藝條件單因素試驗

2.3.1 超聲波浸提溫度對蓮心堿提取的影響

采用4種不同溫度的處理方法，浸提液稀釋倍數(shù)均為25倍，結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在浸提液稀釋倍數(shù)均為25倍情況下，浸提溫度由40～60℃時，提取液中蓮心堿質(zhì)量濃度是呈下降趨勢，并且這3組感官評價相對較好；當浸提溫度達到70℃時，蓮心堿含量升高，但感官上飲料顏色已變?yōu)楹诤稚?，而且苦味很濃。因此最適浸提溫度應(yīng)為40℃。

表4 浸提溫度對蓮心堿提取的影響Table 4 Effect of extraction temperature on liensinine extraction

2.3.2 超聲波浸提時間對蓮心堿提取的影響

表5 浸提時間對蓮心堿提取的影響Table 5 Effect of extraction time on liensinine extraction

由表5可以看出，第一組試驗浸提時間短為10 min，提取液中蓮心堿質(zhì)量濃度最高，達到1.12×103μg/mL；第二組試驗提取液中蓮心堿濃度是最低的；隨著浸提時間逐漸增高，提取液中蓮心堿質(zhì)量濃度也略微增加，但從感官上看飲料色澤逐漸變深，而且蓮心飲料由微苦、清苦變?yōu)榭嗬保蚩赡苁墙釙r間過長破壞了蓮心飲料原有的風(fēng)味。因此浸提時間為10 min效果最好。

2.3.3 料液比對超聲波提取蓮心堿的影響

表6 料液比對蓮心堿提取的影響Table 6 Effect of liquid to solid ratio on liensinine extraction

由表6可以看出，當料液比為1∶30（g∶mL）和1∶40（g∶mL）時，蓮心堿含量都比較高，并且感官評價都比較好；當料液比＞1∶50（g∶mL）時，蓮心堿質(zhì)量濃度明顯下降，并且感官上明顯感覺味道淡。因此料液比選擇1∶40（g∶mL）比較適宜。

2.4 蓮心堿超聲波提取工藝正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，浸提液的稀釋倍數(shù)均為30倍，每個因素選擇較好的3個水平進行正交試驗，正交試驗結(jié)果與分析見表7，方差分析見表8。

表7 蓮心堿超聲波提取工藝優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for liensinine ultrasonic extraction process optimization

表8 正交試驗結(jié)果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test results

由表7中的k值可以看出，蓮心堿的最佳超聲波提取工藝為A2B1C1，所以超聲波提取蓮心堿的最佳工藝為：料液比1∶30（g∶mL），提取溫度50 ℃，提取時間10 min。在此最佳提取條件下，蓮心堿質(zhì)量濃度為1.97×103μg/mL。

從表8可以看出，A、B、C的P值依次為0.632、0.309、0.001，且C的顯著值P＜0.05，因此得出影響蓮心堿提取率的主次順序是C＞B＞A，并且因素C對蓮心堿提取率影響顯著。

2.5 蓮子心飲料最佳風(fēng)味配方試驗

2.5.1 白砂糖對蓮子心飲料風(fēng)味的影響

白砂糖能增加甜味，促進食欲，因此需要添加適量的白砂糖。不同白砂糖添加量對產(chǎn)品色澤和風(fēng)味的影響見表9。

表9 白砂糖添加量對蓮子心飲料感官品質(zhì)的影響Table 9 Effect of sugar addition on lotus plumule beverage sensory quality

由表9可知，白砂糖添加量為1%時，蓮子心飲料顏色不變，蓮心苦味和甜味各占一半，蓮子心飲料感官得分88分；白砂糖添加量為2%時，蓮子心飲料感官得分95分；白砂糖添加量＞3%時，蓮子心飲料感官得分下降，甜味很重。綜上所述，白砂糖添加量2%較適宜。

2.5.2 脫苦劑對蓮子心飲料風(fēng)味的影響

蓮子心中含產(chǎn)生苦味的物質(zhì)生物堿和黃酮，致使蓮心飲料具有苦味。為了減輕或去除蓮子心的苦澀味，β-環(huán)狀糊精和麥芽糊精[15-16]都具有包埋苦味的作用。尋找一種食品添加劑能夠達到降低蓮心苦味的效果。先用β-環(huán)狀糊精做脫苦劑進行試驗。得到浸提液后，加入一定量β-環(huán)狀糊精加熱、溶解，結(jié)果見表10。

表10 β-環(huán)狀糊精對飲料感官品質(zhì)的影響Table 10 Effect of β-cyclodextrin on lotus plumule beverage sensory quality

由表10可知，β-環(huán)狀糊精作為脫苦劑在蓮子心飲料中，不僅包埋了蓮子心的苦味，還會同時包埋其他成分的味道，失去了飲料原有的清香。從感官得分也可以看出，β-環(huán)狀糊精的使用大大影響了連心飲料的氣味和口感，所以β-環(huán)狀糊精不適宜作為本飲料的脫苦劑。再用麥芽糊精作為脫苦劑進行試驗，結(jié)果見表11。

表11 麥芽糊精對飲料感官品質(zhì)的影響Table 11 Effect of maltodextrin on lotus plumule beverage sensory quality

由表11可知，麥芽糊精作為脫苦劑，不僅沒有包埋其他成分的味道，而且對蓮心苦味有抑制作用。它能與蓮子心中苦味物質(zhì)形成包接復(fù)合物，從而將蓮子心飲料的苦味脫去。并且麥芽糊精易容于水、黏度大、吸濕性低、甜度低，可改善飲料風(fēng)味和口感。從感官得分來看，其用量為0.15%時連心飲料的風(fēng)味最佳，故最佳麥芽糊精添加量為0.15%。

2.5.3 檸檬酸對蓮心飲料風(fēng)味的影響

檸檬酸是一種較強的有機酸，可以調(diào)節(jié)酸度。檸檬酸的添加量過低，會使飲料口感發(fā)澀；添加量過高，酸味偏重會掩蓋原料的味道，檸檬酸對蓮心飲料風(fēng)味的影響見表12。

表12 檸檬酸添加量對蓮心飲料感官品質(zhì)影響Table 12 Effect of citric acid addition on lotus plumule beverage sensory quality

由表12可知，蓮心飲料在不添加檸檬酸時呈清香微苦澀味，蓮心飲料感官得分88分，加入0.005%的檸檬酸時感官得分85分；添加量為0.010%時，味道較好，感官得分93分；當再增加檸檬酸的添加量時，蓮心飲料變感官得分只有80分。綜上所述，在蓮心飲料中添加0.010%的檸檬酸為宜。

綜上所述，蓮子心飲料最佳風(fēng)味配方為白砂糖2%，麥芽糊精0.15%，檸檬酸0.010%。

2.6 產(chǎn)品質(zhì)量指標的測定

2.6.1 感官指標

色澤：紅棕色，均勻一致，透明。

滋味和氣味：滋味、氣味純正，無異味，具有蓮心、薄荷、菊花等特有的混合香氣，口感清涼爽口。

組織狀態(tài)：清澈透明，無懸浮物和雜質(zhì)。

2.6.2 理化指標

可溶性固形物含量為6.2%，總糖含量9%，pH值為4.9。

2.6.3 微生物指標

經(jīng)測定該產(chǎn)品中菌落總數(shù)60 CFU/mL，大腸桿菌＜3 MPN/100 mL，故該產(chǎn)品符合國家相關(guān)衛(wèi)生指標標準。

3 結(jié)論

本研究對蓮心堿提取的傳統(tǒng)水浸法和超聲波法進行對比，發(fā)現(xiàn)在相同的料液比條件下，超聲波提取的蓮心堿含量高于傳統(tǒng)方法提取的蓮心堿含量。通過正交試驗確定了超聲波法提取蓮心堿的的最佳工藝條件為：溫度50℃，時間10 min，料液比1∶30（g∶mL）。最后，以感官評分為評價指標，確定了蓮心飲料風(fēng)味配方為白砂糖2%，麥芽糊精0.15%，檸檬酸0.01%。蓮子心飲料具有降壓、降低血糖和去熱解暑等功效，而通過本研究所得超聲波提取蓮心堿工藝，時間短、溫度低，保護了蓮子心中有效成分的損失。

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