葛根清汁復合飲料配方優(yōu)化

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)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

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。

1.2 儀器與設備

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 方法

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》。

2 結(jié)果與分析

2.1 葛根飲料復合汁最佳配比的研究

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。

2.2 葛根清汁復合飲料最佳配方的確定

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 葛根清汁復合飲料質(zhì)量指標

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。

3 結(jié)論

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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