紅參植物飲料的制備工藝及其穩(wěn)定性

張穎豪

上海旺旺食品集團(tuán)有限公司（上海 201103）

人參最早產(chǎn)于中國(guó)。中國(guó)的人參產(chǎn)量占世界人參總產(chǎn)量的82%以上，居世界第1位，是中國(guó)典型的出口創(chuàng)匯產(chǎn)品[1]。紅參是人參剪去支根及須根，洗刷干凈，蒸至參根呈黃色，皮呈半透明狀，再烘干或曬干制成[2]。經(jīng)熟制后的紅參脫除了皂苷組分中的部分糖基，減弱了極性，增加了生物利用度，且皂苷種類和含量也增多，從而具有更豐富的生物活性[3]。研究表明，紅參中含有特有的Rh1、Rh2、Rg3、20(R)-Rg2、Rg5[4]、Rh4[5]、Rs4-Rs7[6]、Rk1-Rk3>[7]、20(R)-Rf2[8]等皂苷。經(jīng)熟制后的紅參田七素含量明顯降低，相較于人參降低了毒副作用，藥性更溫和[9]。近年來(lái)，各種強(qiáng)調(diào)功能和健康益處的植物飲料在相對(duì)低迷的軟飲料市場(chǎng)中脫穎而出，成就了不少百億單品。人參被列為新食品原料，市場(chǎng)上以人參為原料的飲料相繼出現(xiàn)。對(duì)人參飲料的研究主要以生曬參為原料[10-12]，以紅參為原料的飲料工藝研究國(guó)內(nèi)外尚少有報(bào)道。

因紅參成分復(fù)雜，含有生物堿、皂苷類、黃酮等相對(duì)分子質(zhì)量較?。?0 000以下）的成分，也含有淀粉、蛋白質(zhì)等相對(duì)分子質(zhì)量較大（50 000以上）的成分[13]。較長(zhǎng)時(shí)間的加熱萃取，會(huì)導(dǎo)致其中的蛋白質(zhì)（約1.6%）、多糖（約10%）、淀粉（約30%）等成分產(chǎn)生絮凝，并使一些原來(lái)能溶解的成分析出，從而產(chǎn)生大量沉淀。如對(duì)這些沉淀不采用適宜的去除方式，將會(huì)極大地影響飲料成品的感官。對(duì)于飲料的沉淀去除，有殼聚糖絮凝[14-16]、微濾[17-18]、超濾[19]、硅藻土過(guò)濾[20-21]等方法。

試驗(yàn)以紅參為原料進(jìn)行水萃取，對(duì)比將紅參萃取液經(jīng)殼聚糖絮凝、陶瓷膜微濾、聚偏氟乙烯管式膜超濾后對(duì)紅參萃取液感官及人參總皂苷含量的影響。以紅參濃縮液為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探究檸檬酸添加量、木糖醇添加量、甜菊糖苷添加量對(duì)紅參植物飲料風(fēng)味的影響，確定紅參植物飲料的最佳工藝和配方，并觀測(cè)該紅參植物飲料在加速保存試驗(yàn)期間離心沉淀率和功效性成分人參總皂苷的變化情況。試驗(yàn)結(jié)果為紅參植物飲料的加工提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紅參片（安徽省亳州市中西藥有限公司）；RO水（符合GB 19298—2014《包裝飲用水》）；一水檸檬酸（濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司）；木糖醇（浙江華康藥業(yè)股份有限公司）；甜菊糖苷SG95（譜賽科（江西）生物技術(shù)有限公司）；檸檬酸鈉（濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司）；人參皂苷標(biāo)準(zhǔn)品Re（上海安譜試驗(yàn)科技股份有限公司）；冰乙酸（河南省康源香料廠有限公司）；殼聚糖（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

300L提取罐（舜甫科技（固安）有限公司）；組合過(guò)濾中式設(shè)備（實(shí)驗(yàn)室改裝）；MUF-2540多功能膜濃縮系統(tǒng)（上海顧信生物科技有限公司）；GQ142管式分離機(jī)（上海離心機(jī)械研究所有限公司）；SPC40FP醒發(fā)箱（新麥機(jī)械無(wú)錫有限公司）；SIGMA2-16P離心機(jī)（上海生泰科技有限公司）；Agilent 8453紫外分光光度計(jì)（安捷倫科技（上海）有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅參濃縮液制備工藝篩選

紅參萃取液經(jīng)殼聚糖絮凝、陶瓷膜微濾、聚偏氟乙烯管式膜超濾后，通過(guò)反滲透膜濃縮制備紅參濃縮液。

1.3.1.1 經(jīng)殼聚糖絮凝制備紅參濃縮液

紅參片→粉碎→一次提取（（95±2）℃，80 min，料水比1∶10 g/mL）→二次提?。ǎ?5±2）℃，30 min，料水比1∶5 g/mL）→合并2次萃取液→0.125 mm孔徑篩網(wǎng)過(guò)濾后暫存→通循環(huán)水冷卻至55 ℃→按萃取液質(zhì)量的4%加入殼聚糖溶液（5‰殼聚糖溶液，加入1%冰醋酸，攪拌均勻后常溫靜置2～3 h），充分?jǐn)嚢韬螅o置1 h→通循環(huán)水將絮凝液冷卻至30 ℃以下→管式離心（14 000 r/min）→反滲透濃縮（≤35 ℃）至Brix（13.0±0.5）%

1.3.1.2 經(jīng)陶瓷膜微濾制備紅參濃縮液

紅參片→粉碎→一次提?。ǎ?5±2）℃，40 min，料水比1∶25 g/mL）→二次提?。ǎ?5±2）℃，40 min，料水比1∶15 g/mL）→合并2次萃取液→過(guò)0.125 mm孔徑篩網(wǎng)→管式離心（14 000 r/min）→陶瓷膜微濾（≤75 ℃）→反滲透濃縮（≤35 ℃）至Brix（13.0±0.5）%

1.3.1.3 經(jīng)聚偏氟乙烯管式膜超濾制備紅參濃縮液

紅參片→粉碎→一次提?。ǎ?5±2）℃，40 min，料水比1∶25 g/mL）→二次提取（（95±2）℃，40 min，料水比1∶15 g/mL）→合并2次萃取液→過(guò)0.125 mm孔徑篩網(wǎng)→通循環(huán)水冷卻至40 ℃→管式離心（14 000 r/min）→聚偏氟乙烯管式膜超濾（≤35 ℃）→反滲透濃縮（≤35 ℃）至Brix（13.0±0.5）%

1.3.2 紅參濃縮液制備工藝確定

經(jīng)過(guò)前期的試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)3種工藝制備紅參濃縮液的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，確定最優(yōu)工藝。

1.3.3 離心沉淀率的測(cè)定

參照趙云等[22]的方法。

1.3.4 人參總皂苷的測(cè)定

參考《保健食品衛(wèi)生學(xué)理化檢測(cè)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）》[23]中的方法。

1.3.5 紅參植物飲料工藝流程

紅參濃縮液→調(diào)配→離心→滅菌→熱充填→封蓋→倒瓶→冷卻→成品

1.3.6 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.6.1 檸檬酸添加量的單因素試驗(yàn)

固定紅參濃縮液添加量3.8%，將木糖醇5%、甜菊糖苷0.06‰、檸檬酸鈉0.85‰溶于熱水中，測(cè)試檸檬酸添加量0.8‰，0.9‰，1.0‰，1.1‰和1.2‰條件下，紅參植物飲料的感官評(píng)分。

1.3.6.2 木糖醇添加量的單因素試驗(yàn)

固定紅參濃縮液添加量3.8%，將檸檬酸1‰、甜菊糖苷0.06‰、檸檬酸鈉0.85‰溶于熱水中，測(cè)試木糖醇添加量3%，4%，5%，6%和7%條件下，紅參植物飲料的感官評(píng)分。

1.3.6.3 甜菊糖苷添加量的單因素試驗(yàn)

固定紅參濃縮液添加量3.8%，將木糖醇5%、檸檬酸1‰、檸檬酸鈉0.85‰溶于熱水中，測(cè)試甜菊糖苷添加量為0.04‰，0.05‰，0.06‰，0.07‰和0.08‰條件下，紅參植物飲料的感官評(píng)分。

1.3.7 感官評(píng)價(jià)

采用百分制的評(píng)分方法，對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。評(píng)分由10名有經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員組成，分別從樣品的色澤、滋味及氣味、口感、組織狀態(tài)這4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，以每個(gè)人4個(gè)方面評(píng)分的加和為最終得分，滿分為100分。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.8 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取檸檬酸、木糖醇、甜菊糖苷的添加量3個(gè)因素的3個(gè)最佳水平進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，以感官評(píng)分，確定最佳的產(chǎn)品配方。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平，如表2所示。

表2 紅參植物飲料配方正交試驗(yàn)因素和水平

1.3.9 穩(wěn)定性試驗(yàn)

將確定最佳配方的紅參植物飲料進(jìn)行37 ℃加速保存試驗(yàn)，每3周檢測(cè)1次離心沉淀率和人參總皂苷含量，觀測(cè)其在保存期內(nèi)的穩(wěn)定性。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)結(jié)果采用3次重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅參濃縮液制備工藝篩選

由表3可知，3種工藝制備的紅參濃縮液，經(jīng)聚偏氟乙烯管式膜超濾后的紅參濃縮液不僅紅參風(fēng)味明顯，離心沉淀率低，且保留的功效性成分人參總皂苷含量也最高，故采用超濾工藝制備的紅參濃縮液進(jìn)行紅參植物飲料的加工。

表3 3種工藝制備紅參濃縮液優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2.2 紅參植物飲料配方單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 檸檬酸添加量對(duì)樣品感官的影響

檸檬酸添加量主要影響樣品的酸感。由圖1可知，檸檬酸添加量從0.8‰增加到1.2‰過(guò)程中，樣品的感官評(píng)分隨著檸檬酸添加量增加，呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)。檸檬酸添加量為0.9‰時(shí)，樣品的感官評(píng)分最高，酸感最好。

圖1 檸檬酸添加量對(duì)樣品感官品質(zhì)的影響

2.2.2 木糖醇添加量對(duì)樣品感官的影響

木糖醇添加量主要影響樣品的甜感及口感飽滿度。由圖2可知，木糖醇添加量從3%增加到7%過(guò)程中，樣品的感官評(píng)分隨著木糖醇添加量增加，呈現(xiàn)先增高后降低趨勢(shì)。木糖醇添加量6%時(shí)，樣品的感官評(píng)分最高，甜感及口感飽滿度最好。

圖2 木糖醇添加量對(duì)樣品感官品質(zhì)的影響

2.2.3 甜菊糖苷添加量對(duì)樣品感官的影響

甜菊糖苷添加量主要影響樣品的甜感，并起到降低樣品成本的作用。由圖3可知，甜菊糖苷添加量從0.04‰增加到0.08‰過(guò)程中，樣品的感官評(píng)分隨著甜菊糖苷添加量增加，呈現(xiàn)先增高后降低趨勢(shì)。甜菊糖苷添加量0.06‰時(shí)，樣品的感官評(píng)分最高，甜感最好。

圖3 甜菊糖苷添加量對(duì)樣品感官品質(zhì)的影響

2.3 紅參植物飲料配方優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以檸檬酸、木糖醇、甜菊糖苷的添加量為因素進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行直觀分析。

從表4可知，A、B、C這3個(gè)因素對(duì)成品感官評(píng)價(jià)影響程度依次為C＞B＞A，即甜菊糖苷添加量為影響紅參植物飲料感官品質(zhì)最主要的因素，其次為木糖醇添加量、檸檬酸添加量。從感官評(píng)分看，9號(hào)試驗(yàn)組的評(píng)分最高，為89分。綜合各因素的R值，篩選出A3B2C2為最優(yōu)組合。對(duì)最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分為91分。因此，紅參植物飲料的配方為紅參濃縮液添加量3.8%，檸檬酸鈉添加量0.85‰，檸檬酸添加量1.1‰，木糖醇添加量5%，甜菊糖苷添加量0.06‰。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果及直觀分析

2.4 紅參植物飲料在加速保存試驗(yàn)期間的穩(wěn)定性

由圖5可知，用經(jīng)聚偏氟乙烯管式膜超濾的紅參濃縮液制備的紅參植物飲料，在37 ℃加速保存試驗(yàn)期間，離心沉淀率總體呈緩慢上升趨勢(shì)，從初始到加速15周，離心沉淀率從0.152%緩慢上升至0.17%。由圖6可知，在加速保存試驗(yàn)期間，功效性成分人參總皂苷含量總體呈緩慢下降趨勢(shì)，從初始到加速15周，人參總皂苷含量從17.64 mg/100 mL緩慢下降至17.43 mg/100 mL。綜合離心沉淀率和人參總皂苷這2項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，用經(jīng)聚偏氟乙烯管式膜超濾的紅參濃縮液制備的紅參植物飲料在加速保存試驗(yàn)期間具有較好的穩(wěn)定性。

圖4 紅參植物飲料加速保存試驗(yàn)期間離心沉淀率的變化

圖5 紅參植物飲料加速保存試驗(yàn)期間人參總皂苷含量的變化

3 結(jié)論

試驗(yàn)對(duì)比經(jīng)殼聚糖絮凝、陶瓷膜微濾、聚偏氟乙烯管式膜超濾制備的紅參濃縮液的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果顯示，經(jīng)聚偏氟乙烯管式膜超濾后的紅參濃縮液不僅紅參風(fēng)味明顯，感官沉淀量少，離心沉淀率低，且保留的功效性成分人參總皂苷含量也最高。

以超濾后的紅參濃縮液為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，篩選出紅參植物飲料的基本配方：紅參濃縮液添加量3.8%，檸檬酸鈉添加量0.85‰，檸檬酸添加量1.1‰，木糖醇添加量5%，甜菊糖苷添加量0.06‰。由該配方制備的紅參植物飲料，在37 ℃加速保存試驗(yàn)期間，從離心沉淀率和功效性成分人參總皂苷含量來(lái)看，均具有較好的穩(wěn)定性。

試驗(yàn)結(jié)果對(duì)紅參植物飲料的制備及生產(chǎn)實(shí)踐具有一定指導(dǎo)意義。