鮮榨葛根飲料的制備

陳 曦，石芳芳，候兵鑫，許躍飛，袁懷波

（1. 合肥工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2. 安徽山葛老天然食品有限公司，安徽 霍山 237270）

葛根（Pueraria lobata） 是一種豆科植物葛麻姆的干躁塊根，又稱葛藤、葛于根、葛子根、葛麻藤，是一種藥食兩用植物[1]。葛根分布廣闊，在我國(guó)各地均有生長(zhǎng)，主要在溫暖潮濕、富含砂質(zhì)土壤的江南地域[2]，其營(yíng)養(yǎng)豐富，富含大量葛根素、大豆黃酮苷等黃酮類化合物，以及氨基酸和人體必需微量元素[3-4]?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》早有記載，葛根具有解肌退熱、透發(fā)麻疹、生津止渴、升陽止瀉的作用[5-7]，對(duì)心腦血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)疾病有較好的治療效果[8-9]?，F(xiàn)代藥理研究證明其有改善心腦血管循環(huán)、降血糖、降血脂、抗氧化、解痙等作用[10-11]。雖然近年來已有關(guān)于葛根復(fù)合飲料的報(bào)道[12-15]，但葛根飲料的研制仍處于初步階段，還需要繼續(xù)研究。以野生葛根為原料進(jìn)行鮮榨，輔以白砂糖、檸檬酸等配料調(diào)配而成具有葛根特殊清香的健康飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

野生葛根，產(chǎn)自六安大別山山區(qū)，安徽山葛老天然食品有限公司提供；滁菊，產(chǎn)自滁州；白砂糖、檸檬酸、焦亞硫酸鈉、β -環(huán)糊精、果膠酶、α -淀粉酶，均為市售。

HR1837 型榨汁機(jī)，荷蘭皇家飛利浦公司產(chǎn)品；HH-4S 型水浴鍋，上海唐河事業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品；C21-WT2112T 型電磁爐，美的集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品；PIONEER PX 型電子天平、ST 5000 型pH 計(jì)，奧豪斯國(guó)際貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；GL-23M 型離心機(jī)，湘儀集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；CT14RD 型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，上海天美生化儀器設(shè)備工程有限公司產(chǎn)品；0-80%W/W型折光光度計(jì)，上海碩群電子科技有限公司產(chǎn)品；S-43300 型氨基酸分析儀，力晶科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；9140A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，江蘇天翎儀器有限公司產(chǎn)品；T-6M 型紫外分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

葛根預(yù)處理→打漿→糊化→酶解、滅酶→調(diào)配→殺菌→無菌灌裝→成品。

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1） 葛根預(yù)處理。選取表皮無蟲害、無霉變的新鮮葛根，用流動(dòng)的清水充分洗滌葛根，除去泥沙和雜質(zhì)，切成3～4 cm 的小段。

（2） 護(hù)色。把切段的葛根在0.2%亞硫酸氫鈉和0.1%檸檬酸的混合溶液中浸泡2 h，然后將其漂洗干凈，放在陰冷通風(fēng)處瀝干水分。

（3） 打漿。將護(hù)色后的葛根用打漿機(jī)以料液比1∶6 打漿。

（4） 糊化。將打漿過濾后的汁液加熱至90 ℃進(jìn)行糊化，保持30 min。

（5） 酶解、滅酶。將糊化后的葛根汁冷卻至室溫，用4%的檸檬酸溶液調(diào)至適宜pH 值后，加入15 U/mL α - 淀粉酶和500 U/mL 果膠酶進(jìn)行酶解；將酶解后的葛根汁加熱至90 ℃滅酶，維持10 min。

（6） 菊花汁制備。挑選出花朵干燥、完整的菊花，將其粉碎之后過40 目的篩。取適量的菊花粉，加入24 倍的純凈水后，在75 ℃水浴鍋中浸提1 h，重復(fù)浸提2 次，真空抽濾，合并2 次濾液。將所得濾液通過0.2 μm 的無機(jī)陶瓷膜微濾，操作壓力為0.14 MPa，室溫下進(jìn)行。

1.3 酶解條件優(yōu)化試驗(yàn)

選取酶解溫度（30，40，50，60，70 ℃）、pH值（3.5，4.0，4.5，5.0，5.5）、酶解時(shí)間（30，45，60，75，90 min） 3 個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以葛根汁透光率為評(píng)定指標(biāo)選取3 個(gè)最佳的梯度進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

1.4 響應(yīng)面優(yōu)化鮮榨葛根飲料配方試驗(yàn)

1.4.1 鮮榨葛根飲料口味影響因素單因素試驗(yàn)

鮮榨葛根飲料的口味主要受菊花汁和葛根汁的體積比、白砂糖添加量和檸檬酸添加量的影響。結(jié)合感官評(píng)定的方法，進(jìn)行單因素試驗(yàn)確定響應(yīng)面試驗(yàn)的各因素水平。各因素水平如下：菊花汁與葛根汁的體積比1∶1，2∶1，3∶1，1∶2，1∶3；白砂糖添加量4%，6%，8%，10%，12%；檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%，2.50%，3.00%，在最佳酶解條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4.2 鮮榨葛根飲料配方響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以菊花汁與葛根汁的體積比、白砂糖添加量和檸檬酸添加量這3 個(gè)因素作為響應(yīng)因素，葛根飲料的感官評(píng)分為響應(yīng)值。利用Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行Box-benhnken 響應(yīng)面分析，以獲得葛根鮮榨飲料的最佳配方。

1.5 鮮榨葛根飲料的感官評(píng)定方法

根據(jù)鮮榨葛根飲料的色澤、沉淀、氣味和口感等感官指標(biāo)來制定感官評(píng)價(jià)表。

鮮榨葛根飲料感官評(píng)價(jià)見表1。

表1 鮮榨葛根飲料感官評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解條件優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 酶解條件單因素試驗(yàn)

（1） 酶解溫度。酶解溫度對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖1。

圖1 酶解溫度對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響

由圖1 可以看出，酶解溫度在50 ℃以下時(shí)，葛根汁的透光率隨溫度的升高而增大，在50 ℃時(shí)達(dá)到最高透光率85%，之后透光率隨溫度的升高而降低。為確定最佳溫度，縮小溫度間隔，選擇45，50，55 ℃進(jìn)行下一步的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

（2） 酶解時(shí)間。

酶解時(shí)間對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖2。

由圖2 可以看出，當(dāng)酶解時(shí)間小于60 min 時(shí)，葛根汁的透光率隨著酶解時(shí)間增加而增加，在酶解時(shí)間為60 min 時(shí)達(dá)到最高透光率69.3%，之后透光率緩慢降低。同樣縮小時(shí)間間隔，選擇50，60，70 min進(jìn)行下一步的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖2 酶解時(shí)間對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響

（3） 酶解pH 值。

酶解pH 值對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖3。

圖3 酶解pH 值對(duì)葛根鮮榨飲料透光率的影響

由圖3 可以看出，酶解pH 值從3.5 增加到4.0時(shí)，透光率呈上升趨勢(shì)，但當(dāng)pH 值大于4.0 時(shí)，透光率隨著pH 的增加顯著度降低，最高透光率時(shí)pH 值為4.0。從5 個(gè)梯度中選取透光率前3 位對(duì)應(yīng)的pH 值進(jìn)行響應(yīng)面分析，分別為pH 值3.5，4.0，5.0。

2.1.2 Box-benhnken 響應(yīng)面法優(yōu)化酶解條件結(jié)果

經(jīng)過前期單因素試驗(yàn)，選取酶解溫度45，50，55 ℃；酶解pH 值3.5，4.0，4.5；酶解時(shí)間50，60，70 min 進(jìn)行響應(yīng)面分析，進(jìn)一步用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化鮮榨葛根飲料的酶解條件。

酶解條件優(yōu)化響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 酶解條件優(yōu)化響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

酶解條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表3。

試驗(yàn)采用Design Expert 8.0.6 版本的軟件對(duì)表3的響應(yīng)面方案試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了多元回歸擬合，然后得到葛根汁透光率（Y） 與酶解溫度（A）、酶解pH 值（B）、酶解時(shí)間（C） 間的二次多項(xiàng)式模型式：

最佳葛根飲料酶解條件酶解溫度50 ℃，酶解時(shí)間50 min，酶解pH 值3.5。

表3 酶解條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鮮榨葛根飲料最佳配方優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 鮮榨葛根飲料配方單因素試驗(yàn)

（1） 菊花汁和葛根汁體積比。

菊花汁和葛根汁體積比對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響見圖4。

圖4 菊花汁和葛根汁體積比對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響

由圖4 可以看出，隨著菊花汁占比的增加，葛根飲料的感官評(píng)分越高，菊花汁與葛根汁比例為3∶1 時(shí)，飲料的感官評(píng)分最高，為46 分。因此，選擇體積比1∶1，2∶1 和3∶1 進(jìn)行進(jìn)一步的響應(yīng)面優(yōu)化。

（2） 白砂糖添加量。

白砂糖添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響見圖5。

由圖5 可以看出，白砂糖添加量的逐漸增加，感官評(píng)分值也隨之逐漸上升，添加量為10%達(dá)到最高值47 分，隨后感官評(píng)分降低。因此，選擇白砂糖添加量8%，10%，12%進(jìn)行進(jìn)一步響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

（3） 檸檬酸添加量。

檸檬酸添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響見圖6。

由圖6 可以看出，檸檬酸添加量在0.15%以下時(shí)，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評(píng)分逐漸增大，在0.15%時(shí)，飲料的感官評(píng)分達(dá)到最高，為42 分，隨后感官評(píng)分逐漸降低。因此，選擇檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%進(jìn)行進(jìn)一步的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.2.2 Box-benhnken 響應(yīng)面法優(yōu)化飲料配方試驗(yàn)

經(jīng)過前期單因素試驗(yàn)，選取菊花汁和葛根汁體積比1∶1，2∶1，3∶1；白砂糖添加量8%，10%，12%；檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%進(jìn)行響應(yīng)面分析[16]，進(jìn)一步優(yōu)化葛根復(fù)合飲料配方。

配方優(yōu)化響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表4。

圖5 白砂糖添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響

圖6 檸檬酸添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的感官評(píng)分的影響

表4 配方優(yōu)化響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

鮮榨葛根飲料配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表5。

試驗(yàn)采用Design Expert 8.0.6 版本的軟件對(duì)表2.1.1 的響應(yīng)面方案試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了多元回歸擬合，然后得到了鮮葛根汁感官評(píng)分（Y'） 與菊花汁與葛根汁體積比（A'）、糖含量（B'）、檸檬酸含量（C'） 之間的二次多項(xiàng)式模型：

從單個(gè)影響因素來看，檸檬酸添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的口味影響最大。

為了觀察2 個(gè)因素對(duì)于鮮榨葛根飲料口味的影響，對(duì)回歸方程降維，進(jìn)行響應(yīng)面交互作用分析。

檸檬酸添加量與菊花汁葛根汁體積比交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分影響見圖7，檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分影響見圖8。

表5 鮮榨葛根飲料配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

圖7 檸檬酸添加量與菊花汁、葛根汁體積比交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分影響

圖7 和圖8 分別是菊花汁葛根汁體積比和檸檬酸添加量交互作用及檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分影響的等高線圖和響應(yīng)面圖。由圖7 和圖8 可以知道，B'C'交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響比A'C'交互作用影響大，也就是白砂糖和檸檬酸的添加量對(duì)鮮榨葛根飲料的口感方面影響更為顯著。

圖8 檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對(duì)飲料感官評(píng)分影響

2.3 鮮榨葛根飲料最佳制備方法的確定

通過模型回歸分析和響應(yīng)面分析可知，在所選的試驗(yàn)水平范圍內(nèi)存在最優(yōu)響應(yīng)因素水平。由回歸方程得確定產(chǎn)品最佳酶解條件為酶解溫度 50 ℃，pH 值3.5，酶解時(shí)間50 min；最佳配方為菊花汁和葛根汁體積比為1∶1，白砂糖添加量12%，檸檬酸添加量0.15%。

2.4 產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)

（1） 感官指標(biāo)。色澤為紅褐色，澄清透明、均勻一致，無明顯沉淀物；具有葛根特有的香氣；酸甜適中，口感柔和細(xì)膩、無異味。

（2） 總酸度。應(yīng)滿足0.25%～0.35%，經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品總酸度為0.32%。

（3） 可溶性固形物含量≥10%。產(chǎn)品的固形物含量為13%。

（4） 微生物指標(biāo)。大腸桿菌及細(xì)菌總數(shù)符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，致病菌不得檢出。

（5） 氨基酸含量。

氨基酸含量分析見表6。

3 結(jié)論

以葛根、菊花為主要原材料，添加白砂糖、檸檬酸、β -環(huán)糊精等，研制出了一款具有良好風(fēng)味、兼具保健功能的飲料產(chǎn)品。經(jīng)過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，最終確定的最佳酶解條件為酶解溫度50 ℃，pH 值3.5，酶解時(shí)間50 min；最佳飲料配方為菊花汁和葛根汁體積比為1∶1，白砂糖添加量12%，檸檬酸添加量0.15%。經(jīng)此工藝制得的葛根鮮榨飲料呈紅褐色、澄清透明，均勻一致，無明顯沉淀物，具有葛根特有的香氣，酸甜適中，口感柔和細(xì)膩，無異味且其理化及微生物指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表6 氨基酸含量分析/nmol·mL-1