富含類黃酮的蘆葦風(fēng)味固體飲料加工工藝研究

◎ 朱文娟，王 藝，曹鑫雨，王歡莉，劉忠權(quán)

（鹽城師范學(xué)院 海洋與生物工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224007）

蘆葦葉中可分離得到糖類、黃酮類、酚酸及甾體類等物質(zhì)，其中，蘆葦莖葉黃酮類成分為蘆葦?shù)闹饕行С煞?。類黃酮可預(yù)防與活性氧有關(guān)的動(dòng)脈硬化、癌癥、糖尿病、帕金森氏病等疾病，有抗衰老作用[1]。

食品中的風(fēng)味物質(zhì)是指能對(duì)人的嗅覺（氣味）和味覺（滋味）產(chǎn)生刺激而獲得感覺的物質(zhì)，含量極少，但對(duì)食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)極大。風(fēng)味物質(zhì)及其分子結(jié)構(gòu)缺乏普遍規(guī)律性，并且性質(zhì)不穩(wěn)定。食品中風(fēng)味物質(zhì)的提取方法有：液-液萃?。↙LE）、頂空固相微萃取法、同時(shí)蒸餾萃取法（SDE）、超臨界流體萃取法（SFE）等。本試驗(yàn)在蘆葦葉萃取工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上將其制成固體飲料，產(chǎn)品具有風(fēng)味獨(dú)特、功能性強(qiáng)、攜帶食用方便、易儲(chǔ)存、保質(zhì)期較長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，可為蘆葦加工產(chǎn)品的開發(fā)和市場(chǎng)開拓提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料

采摘不同成熟度蘆葦葉，經(jīng)烘干、粉碎與過篩制成蘆葦葉粉末，密封保存。嫩蘆葦葉：葉長(zhǎng)15 cm左右；成熟蘆葦葉：30 cm左右；過老蘆葦葉：45 cm左右。

1.2 蘆葦葉風(fēng)味物質(zhì)提取的工藝優(yōu)化

1.2.1 萃取方法

萃取方法采用同時(shí)蒸餾萃取法。采用同時(shí)蒸餾萃取裝置，將蘆葦葉置于蒸餾燒瓶中，加入超純水和沸石，加熱控溫保持沸騰。另一端加20 mL溶劑（乙酸乙酯）60 ℃水浴加熱。連續(xù)萃取2 h，收集萃取液。

1.2.2 同時(shí)蒸餾萃取法工藝優(yōu)化

風(fēng)味閾值代表某種香氣成分在蘆葦葉中可感受到的最低含量，蘆葦葉香味種類為5類，即果香味、粽香味、生青味、樹脂味及青草香味。以傳統(tǒng)加工工藝中成熟蘆葦葉30 cm、料液比1∶10、100 ℃處理3 h為標(biāo)準(zhǔn)，每種類型香味物質(zhì)的權(quán)重為0.2，綜合值為風(fēng)味閾值。試驗(yàn)組中單種風(fēng)味濃郁或不足時(shí)調(diào)整閾值權(quán)重為0.1～0.3，以不同工藝提取物中風(fēng)味閾值為指標(biāo)，根據(jù)蘆葦葉成熟度、溶劑、萃取溫度、萃取時(shí)間，設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn)試驗(yàn)，見表1。

表1 正交試驗(yàn)水平因素表

1.3 蘆葦葉類黃酮提取工藝優(yōu)化

1.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

0.2 mg·mL-1蘆丁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制：準(zhǔn)確稱取0.006 g蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，用95%乙醇定容至30 mL；5% NaNO2溶液配制：準(zhǔn)確稱取0.5 g NaNO2，用蒸餾水定容至10 mL；10% Al(NO3)3溶液配制：準(zhǔn)確稱取1 g Al(NO3)3，用蒸餾水定容至10 mL；4% NaOH溶液配制：準(zhǔn)確稱取4 g NaOH，用蒸餾水定容至100 mL；30%乙醇溶液配制：準(zhǔn)確量取30 mL，用蒸餾水定容至100 mL[3]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法：準(zhǔn)確吸取0.2 mg·mL-1的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL和6.0 mL置于10 mL具塞試管中并按順序編號(hào)，加入5% NaNO2溶液0.3 mL，放置6 min后，加10%的Al(NO3)3溶液0.3 mL，放置6 min，加4% NaOH溶液4.0 mL，用30%的乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，放置15 min后，以0號(hào)為空白分別測(cè)定上述標(biāo)準(zhǔn)溶液在波長(zhǎng)507 nm處的吸光度，橫坐標(biāo)為蘆丁含量，縱坐標(biāo)為光密度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 蘆葦葉類黃酮提取得率的測(cè)定

取1 mL提取液置于10 mL的具塞試管中，以下從1.3.1中“加入5% NaNO2溶液0.3 mL”開始，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定方法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)吸光度和標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算提取液中類黃酮的含量。

蘆葦葉類黃酮得率計(jì)算如式（1）：

式中：c為提取液中類黃酮濃度（mg·mL-1），v為提取液體積（mL），w為蘆葦葉干量（g）。

1.3.3 單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。①不同水浴時(shí)間對(duì)蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：在100℃、料液比1∶100條件下，設(shè)定水浴時(shí)間分別為20 min、40 min、60 min、 80 min、100 min、120 min、140 min、160 min和 180 min提取蘆葦葉汁，以類黃酮得率為指標(biāo)確定提取最佳時(shí)間。②不同料液比對(duì)蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：試驗(yàn)以1 g處理成熟蘆葦葉為原料，最佳提取時(shí)間下，溫度為100 ℃，料液比設(shè)計(jì)為水的添加量為20～200 mL等10個(gè)梯度，即設(shè)定料液比分別為1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100、1∶120、1∶140、1∶160、1∶180和1∶200進(jìn)行蘆葦葉汁提取，以類黃酮得率為指標(biāo)確定最佳料液比。③不同水浴溫度對(duì)蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：試驗(yàn)在最佳提取時(shí)間、最佳提取料液比下，設(shè)定水浴溫度分別為20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃和100 ℃提取蘆葦葉汁，以類黃酮得率為指標(biāo)確定提取最佳時(shí)間。

（2）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以類黃酮得率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究不同水浴時(shí)間、料液比、水浴溫度對(duì)類黃酮得率的影響，確定最佳因素水平。正交試驗(yàn)因素與水平如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)表

1.4 蘆葦固體飲料的制備

蘆葦固體飲料制備中的蘆葦汁原料為風(fēng)味物質(zhì)提取液與類黃酮提取液按體積比1∶4.25（V/V）配制而成，以下對(duì)輔料配方進(jìn)行優(yōu)化。

1.4.1 不同輔料添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

響應(yīng)面設(shè)計(jì)。以綿白糖（A）、檸檬酸（B）和CMC-Na（C）添加量為自變量，感官評(píng)定得分（R）為響應(yīng)值，進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析試驗(yàn)，優(yōu)化輔料配方[4]，響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平見表3。

表3 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)表

1.4.2 感官評(píng)價(jià)

確定色澤、形態(tài)、滋味和香氣為產(chǎn)品感官評(píng)定的4個(gè)指標(biāo)，并分別賦予各指標(biāo)一定分值，選擇20名相關(guān)人員組成評(píng)價(jià)小組，分別對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)定打分，將各產(chǎn)品的4個(gè)指標(biāo)得分值相加，即為各產(chǎn)品的綜合分值。感官評(píng)價(jià)具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表

1.4.3 真空冷凍干燥優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)定預(yù)凍溫度為-20 ℃，探討不同預(yù)凍時(shí)間（0 h、3 h、6 h、9 h和12 h）對(duì)產(chǎn)品出粉率、含水量的影響[3]。

（1）出粉率測(cè)定方法。精確稱取一定量的蘆葦葉（W1），105 ℃烘干至恒重質(zhì)量（W2），式（2）式（3）為總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算公式：

式中：M1為冷凍干燥后蘆葦粉質(zhì)量（g），W為冷凍干燥前的總固形物質(zhì)量（g），M2為冷凍干燥前輔料的添加量（g）。

（2）含水量測(cè)定方法。精確稱取一定量的蘆葦葉（W1），采用干燥法（105 ℃）處理6 h至恒重（W2），測(cè)定樣品質(zhì)量差。式（4）為含水量計(jì)算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)味物質(zhì)提取工藝優(yōu)化結(jié)果

從表5可知，極差R越大，說明該因素與蘆葦葉風(fēng)味閾值的范圍越相關(guān)，4個(gè)因素中影響風(fēng)味閾值大小主次關(guān)系為：溫度＞溶劑＞時(shí)間＞成熟度；蘆葦葉風(fēng)味物質(zhì)提取的最佳組合為：A2B3C1D2，即溫度 60 ℃，溶劑40 mL，時(shí)間為3 h，蘆葦葉長(zhǎng)30 cm的成熟蘆葦葉。

表5 蘆葦葉風(fēng)味物質(zhì)提取工藝條件優(yōu)化直觀分析表

2.2 不同工藝條件對(duì)蘆葦葉中類黃酮得率的影響

2.2.1 單因素試驗(yàn)

水浴時(shí)間、水浴溫度和料液比對(duì)類黃酮的影響均為動(dòng)態(tài)變化（圖1～圖3）。最佳水浴時(shí)間為120 min， 最佳水浴溫度為60 ℃，類黃酮含量達(dá)峰值。類黃酮在不同料液比下出現(xiàn)兩個(gè)峰值，在100 ℃水浴、120 min條件下，類黃酮得率在加水量為180 mL即料液比為1∶180時(shí)達(dá)到最高值，為（2.20±0.19）%。

圖1 不同加水量對(duì)類黃酮得率的影響圖

圖2 不同水浴溫度對(duì)類黃酮得率的影響圖

圖3 不同水浴時(shí)間對(duì)類黃酮得率的影響圖

2.2.2 正交試驗(yàn)

選取時(shí)間、液料比、溫度為考察因素，并選擇適當(dāng)?shù)囊蛩厮?，?duì)蘆葦葉類黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果如表6所示。結(jié)果表明，各種因素對(duì)類黃酮提取效果影響的主次順序依次為：水溫＞時(shí)間＞料液比。最優(yōu)組合為A3B1C3，該組合下，類黃酮得率最高。因此，最佳提取條件為：液料比1∶170，70 ℃ 水浴130 min。

表6 蘆葦葉類黃酮提取加工工藝條件優(yōu)化直觀分析表

2.3 不同輔料添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)感官評(píng)價(jià)的響應(yīng)面分析結(jié)果

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6.1軟件對(duì)表7的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合得到輔料添加量的影響因素的回歸方程：

表7 響應(yīng)面分析數(shù)據(jù)表

由表8的方差分析數(shù)據(jù)可知，應(yīng)用Design-Expert 8.0.6.1軟件得到的數(shù)據(jù)模型顯著，而失擬項(xiàng)不顯著，這說明本試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)模型的回歸方程擬合度良好，試驗(yàn)結(jié)果可靠。由回歸模型得到的方程最優(yōu)組合為：綿白糖5%、檸檬酸0.10%、CMC-Na 0.07%，其預(yù)測(cè)感官評(píng)分值為84分。進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，經(jīng)方差分析，3個(gè)平行組間差異不顯著（p＞0.05），表明該最優(yōu)參數(shù)所得產(chǎn)品感官較為穩(wěn)定。

表8 方差分析結(jié)果表

2.3.2 真空冷凍干燥

由表9可知，預(yù)凍時(shí)間為6 h的條件下，出粉率達(dá)到最大值，為（1.97±0.52）%，出粉率高于其他組 （p＞0.05），含水量顯著低于其他組（p＜0.05）。因此，真空冷凍干燥的最佳預(yù)凍時(shí)間為6 h。

表9 預(yù)凍時(shí)間對(duì)飲料出粉率、含水量的影響表

3 結(jié)論

（1）蘆葦葉風(fēng)味物質(zhì)提取采用同時(shí)蒸餾萃取法，以蘆葦葉長(zhǎng)30 cm的成熟蘆葦葉為原料，最佳工藝為：溫度60 ℃，溶劑40 mL，時(shí)間為3 h。

（2）蘆葦葉中類黃酮提取最佳工藝為：水浴溫度70 ℃，時(shí)間130 min，料液比為1∶170。

（3）固體飲料制備中，以風(fēng)味物質(zhì)提取液與類黃酮提取液按體積比1∶4.25配制而成蘆葦汁為原料，最佳輔料添加為：5%綿白糖，0.10%檸檬酸，0.07% CMC-Na，真空冷凍干燥6 h，產(chǎn)品品質(zhì)最佳。