三七葉氣泡水飲料的研制

王藝瑾 楊敏 陶亮 趙存朝 田洋

摘要以林下有機三七葉為原料，采用單因素實驗將三七葉發(fā)酵提取液、檸檬汁提取物、金銀花汁提取物、果糖、檸檬酸配制成氣泡水飲料，之后使用響應(yīng)面優(yōu)化方法對工藝進行優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳飲料配方為三七葉發(fā)酵提取液0.5 g、檸檬汁提取物35 g、金銀花汁提取物40 g、果糖73 g、檸檬酸0.01 g。在該條件下制成的三七葉氣泡水飲料色澤明亮，口感爽口，感官評價得分可達86.11分，且質(zhì)量指標符合國家標準，是一款健康、營養(yǎng)的創(chuàng)新型飲料。本研究為三七葉的利用奠定了一定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞林下三七葉;感官評價;響應(yīng)面

中圖分類號 TS205.1;R284.2 文獻標識碼 A? DOI：10.12008/j.issn.1009-2196.2021.12.010

Development of Sparkling Water Beverage Containing Extract of Panax notoginseng Leaves

WANG Yijin1 ，2） YANG? Min1 ，2） TAO? Liang1 ，2 ，3） ZHAO? Cunchao4） TIAN? Yang1 ，2 ，3）

（1 College of Food Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201，China;

2 Development and Utilization of Food and Drug Homologous Resources Engineering Research Center of the Ministry of Education， Kunming， Yunnan 650201， China;

3 Yunnan Key Laboratory for Biological Big Data， Kunming， Yunnan 650201， China;

4 Yunnan Plateau Characteristic Agricultural Industry Research Institute， Kunming， Yunnan 650201，China）

Abstract? Leaves? of Panax notoginseng under the? forest were? fermented? and? extracted. The? fermented leaf extract， the extract of lemon juice， extract of honeysuckle juice， fructose and citric acid were mixedto prepare? a? sparkling water? in? a? single? factor? experiment，? and? then? the preparation was? optimized by using the response surface method. The results showed that the best beverage formula is 0.5 g fermented leaf extract of P. notoginseng， 35 g lemon juice extract， 40 g honeysuckle juice extract， 73 g fructose and 0.01 g citric acid. With this formula the prepared sparkling water containing extract of fermented leaves of P. notoginseng under the forest is bright in color and refreshing in taste. The sensory evaluation score is as higher as 86.11， and the quality index meets the national standard. This beverage is an innovative， healthy and nutritional beverage.

Keywords? leaves of Panax notoginseng ; sensory evaluation ; response surface method

三七（ Panax notoginseng）是我國最早的藥食同源植物之一。三七全株均可入藥，除三七根外，葉和花也有較高的藥用和食用價值[1]。三七葉味辛性溫，有軟化血管、止血、活血化瘀、延緩衰老、調(diào)節(jié)血糖血脂、促進細胞新陳代謝、提高腦功能增加記憶力、保護肝臟以及治療貧血的功效[2-5]。由于三七同為人參屬植物，且其有效活性成分多于人參，因此又被現(xiàn)代中藥藥物學(xué)家稱為“參中之王”。

目前三七的種植產(chǎn)地主要為中國云南文山和廣西靖西地區(qū)，二者產(chǎn)量占全國三七總產(chǎn)量的90%以上[3]。三七不僅是傳統(tǒng)的重要中藥材，而且是可再生的適用于工業(yè)化生產(chǎn)的特色生物資源[4]。三七的主要活性成分是 Rb1、R1、Rd等皂苷，經(jīng)過發(fā)酵、生物轉(zhuǎn)化使得三七中這些含量相對較高的皂苷糖基定向轉(zhuǎn)化為稀有人參皂苷或苷元，從而改變其生物活性和生理作用，增加三七葉的商業(yè)價值[5-6]。

目前，隨著市售飲料品種的不斷更新?lián)Q代，傳統(tǒng)意義上的碳酸飲料已難以滿足消費者需求。為了適應(yīng)現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活，營養(yǎng)豐富、口感獨特的飲料市場正在逐漸成熟[7]。同時，發(fā)酵飲料目前已成為一種全球流行性飲料，它的功能已經(jīng)被人們所認識，產(chǎn)品的消費者接受率也在逐年增加[8]。本研究使用三七葉與氣泡水獨特的殺口感相結(jié)合，開發(fā)一款功能性保健飲品，旨在對該新型風(fēng)味飲料進行感官評定，為三七葉的綜合開發(fā)提供新的途徑，對提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值起到積極的意義。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試材

三七葉（云南省瀾滄林下有機三七林）;檸檬、金銀花（市售級別）;發(fā)酵劑（植物乳桿菌 Lactobacillus plantarum、嗜酸乳桿菌Lacto‐ bacillus、羅伊氏乳桿菌 Lactobacillus re ‐ uteri、嗜熱鏈球菌 Lactobacillus fermentium）：科漢森（中國）公司。

1.1.2儀器與設(shè)備

HJJ-6水浴恒溫電動攪拌器（常州市人和儀器廠）;60-6S高壓均質(zhì)機（上海東華有限公司）。

1.2方法

1.2.1工藝流程及操作要點

（1）三七葉發(fā)酵液的制備三七葉干燥磨粉后，加入葡萄糖接入混合發(fā)酵劑，恒溫發(fā)酵72 h 后，離心取上清液，經(jīng)噴霧干燥后備用。

（2）檸檬汁的制備新鮮檸檬切碎打漿180?m 濾布過濾備用。

（3）金銀花汁的制備將金銀花煮沸后，用 180?m濾布過濾備用。

（4）調(diào)配將三七葉發(fā)酵提取液、檸檬汁、金銀花汁按比例制備三七葉氣泡水飲料，并添加果糖、檸檬酸進行調(diào)味。

（5）均質(zhì)在溫度為65～70℃，壓力為20～25 MPa下進行均質(zhì)。流程圖如下：

1.2.2三七葉氣泡水飲料工藝單因素研究

1.2.2.1發(fā)酵工藝篩選

為提高三七葉發(fā)酵的生產(chǎn)效率，探究穩(wěn)定的微生物發(fā)酵時間，設(shè)置了不同的三七葉發(fā)酵時間（24、48、72、96、120以及144 h），探究 pH變化，考察微生物發(fā)酵時間對三七葉品質(zhì)的影響。

1.2.2.2主料添加量選擇

將三七自然發(fā)酵液噴霧干燥后，固定果糖漿添加量75 g、檸檬酸添加量為0.005 g，根據(jù)感官評分確定三七葉發(fā)酵粉末添加量 （0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g）、檸檬水提取物添加量 （20、30、40、50、60 g）、金銀花水提物添加量 （5、10、15、25 g）

1.2.2.3輔料添加量篩選

將果糖漿添加量和檸檬酸添加量這2個影響三七氣泡水的輔料進行單因素考察?？疾鞕幟仕崽砑恿浚?.005、0.01、0.02、0.04 g）、果糖漿添加量（ 65、70、75、80、85 g），對三七氣泡水品質(zhì)的影響，確定最佳工藝水平。

1.2.3三七葉氣泡水飲料配方優(yōu)化

以單因素結(jié)果為基礎(chǔ)，根據(jù) Box-Behnken 中心組合實驗設(shè)計原理，設(shè)置三七添加量（ A）、檸檬水提物添加量（ B）以及果糖漿添加量（ C）為自變量，感官評分為響應(yīng)值，進行響應(yīng)面優(yōu)化實驗，響應(yīng)面分析因素及水平見表1。

1.2.4產(chǎn)品質(zhì)量指標評價

1.2.4.1感官評分

參照 GB/T 10792—2008碳酸飲料（汽水）[9] 中的感官指標，對產(chǎn)品色澤、味道、氣味和組織形態(tài)進行評定。

隨機選定10名同學(xué)組成評定小組，分別從三七氣泡水飲料的口感、色澤、氣味和組織形態(tài)4項指標進行感官評分。感官評分的滿分為100分，其中，口感占總分的35%，色澤占總分的25%，氣味占總比例的20%，組織狀態(tài)占總比例的20%，最后，綜合評定采用加權(quán)平均得到。三七氣泡水飲料的感官評分標準見表2。

1.2.4.2三七飲料質(zhì)量指標測定

酸度：使用酸度計測定飲料的酸度;可溶性固形物：參照 GB/T12143-2008《飲料通用分析方法》[10]。

1.2.4.3三七飲料衛(wèi)生指標測定

參照 GB 7101—2015《食品安全國家標準飲料》[11]。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

SPSS 19.0軟件進行單因素的方差及差異性分析，p<0.05表示差異顯著，并用 Design Expert 8.0.6統(tǒng)計軟件進行響應(yīng)面優(yōu)化分析。

2結(jié)果與分析

2.1三七葉發(fā)酵時間篩選

三七葉經(jīng)過適當發(fā)酵，可以提高活性成分含量，同時使化學(xué)成分發(fā)生改變，使某些人體難以吸收的大分子變成小分子，從而提高三七葉的生物活性利用度[12]。改變?nèi)呷~的發(fā)酵時間（24、48、72、96、120、144 h）進行發(fā)酵，通過發(fā)酵過程中 pH 的變化，考查微生物發(fā)酵時間對三七葉品質(zhì)的影響，結(jié)果如圖1所示。

發(fā)酵過程中，由于菌種對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，代謝物持續(xù)積累，導(dǎo)致了發(fā)酵液 pH 的變化?？傮w來說，發(fā)酵液 pH 的變化是基質(zhì)代謝、產(chǎn)物形成及菌體自溶的綜合結(jié)果。因此，發(fā)酵液 pH 的變化可從側(cè)面反應(yīng)發(fā)酵液內(nèi)的生物利用情況[13]。從圖1可以看出，在未滅菌的條件下，伴隨著三七葉的發(fā)酵，其 pH 短暫減小后逐漸增大。這可能是由于未滅菌的三七葉發(fā)酵提取液中，除了含有接入的發(fā)酵劑外，還有其余雜菌共發(fā)酵，從而導(dǎo)致了發(fā)酵液 pH 的異常波動，發(fā)酵液的異常 pH 波動很大程度上影響了三七葉的發(fā)酵品質(zhì)。在表面消毒的發(fā)酵液中，伴隨著三七葉發(fā)酵時間增加，pH 緩慢減小后趨于平穩(wěn)。這可能是經(jīng)過表面消毒，大部分三七葉中的雜菌已被除去導(dǎo)致，隨著發(fā)酵時間的增加，發(fā)酵劑中的微生物成為優(yōu)勢菌群，從而使 pH值逐漸穩(wěn)定。在滅菌條件下，三七葉發(fā)酵提取液的 pH 均保持在5.3附近。結(jié)合表面消毒和滅菌條件下的三七葉發(fā)酵提取液單因素結(jié)果可知，當發(fā)酵時間在72 h 附近時，三七葉發(fā)酵較為完全，此時生物利用率較高。

2.2三七葉飲料主料添加量確定

使果糖漿添加量固定為75 g、檸檬酸添加量固定為0.005 g，以感官評分為評價指標，篩選三七發(fā)酵粉末添加量（0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g）、檸檬水提取物添加量（20、30、40、50、60 g）、金銀花水提物添加量（5、10、15、25 g），其感官評分如圖2所示。

隨著三七粉添加量的提高，三七氣泡水的感官評分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，三七粉添加量為0.5 g 時，感官評分值最大，之后三七添加量與感官評分呈負相關(guān)（圖2-a）。這可能是由于皂苷具有苦味并可對人體黏膜形成刺激[14]，三七葉經(jīng)過發(fā)酵后，常見人參皂苷轉(zhuǎn)化為稀有人參皂苷，同時人參皂苷含量增加，使三七苦澀味加劇，過量添加發(fā)酵三七粉后，飲料風(fēng)味變差。

隨著金銀花水提物用量增加，感官評分先增大后減小。在添加量為20 g 時，感官評分值最大（圖2-b）。出現(xiàn)該種情況的原因可能為金銀花具有清涼甜味，添加量增加使三七氣泡水的甜度、清涼感增加但當達到風(fēng)味閾值之后繼續(xù)添加金銀花水提物，金銀花中的綠原酸作為苦味來源過度積累，影響了飲料整體的風(fēng)味[15]。

伴隨著檸檬水提物用量增加，感官評分亦呈先增大后減小的趨勢，當添加量為40 g 時，感官評分達到最大值（圖2-c）。這是由于檸檬本身清香酸甜，但過量添加后酸味過重且出現(xiàn)苦味，影響感官評分。

故選取三七添加量0.5 g，金銀花水提物添加量20 g，檸檬水提物添加量40 g作為響應(yīng)面實驗設(shè)計的0水平。

2.3三七葉飲料輔料添加量確定

檸檬酸添加于飲料中具有抑菌、殺菌、降低飲料 pH 的作用[16]，檸檬酸與果糖漿是飲料制作中必不可少的輔料，其添加量比例的調(diào)配很大程度上影響飲料的風(fēng)味。分別改變果糖糖漿添加量（65、70、75、80、85 g），檸檬酸添加量（0.005、0.01、0.02、0.04 g），其感官評分如圖3所示。

在添加輔料檸檬酸時，隨著檸檬酸用量提高，三七氣泡水的感官評分先增大后減小，檸檬酸添加量為0.01 g 時，感官評分值最大（圖3-a）。這是由于檸檬酸增加了飲料的酸度，同時改善了其酸甜比例，使其風(fēng)味極大得到改善。但是，在達到一定的風(fēng)味閾值后，過量添加檸檬酸使得飲料過酸，雖然其具有抑菌殺菌的作用，但是卻導(dǎo)致了感官評分值下降。

在添加輔料果糖漿時，感官評分隨著果糖漿用量的增加先增大后減小，當果糖漿添加量為75 g時，感官評分值最大（圖3-b），此時氣泡水甜度符合大多數(shù)人的喜好，風(fēng)味良好。但添加量繼續(xù)增加使氣泡水甜度過高，感官評分相應(yīng)下降。

2.4響應(yīng)面配方優(yōu)化

2.4.1響應(yīng)面實驗設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，按照表1建立 Box- Behnken Design 中心組合設(shè)計實驗?zāi)Ｐ?，通過擬合二次方程計算最優(yōu)工藝組合以及三七葉氣泡水工藝最優(yōu)理論值。三七添加量（ A）、檸檬水提物添加量（ B）、果糖漿添加量（ C）作為響應(yīng)面的影響因素，進行三因素三水平響應(yīng)面實驗，實驗設(shè)計及結(jié)果如表3所示。

2.4.2回歸模型

Design-Expert 8.0.6.1軟件對三七飲料的感官評分（ Y）實驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合分析，得到二次回歸模型如下：

Y=85.90800+1.51500 A-1.65625 B-1.13125 C+0.78500 AB+0.44000 AC-0.76250 BC-3.66525 A2-3.24775 B2-2.11275 C2

2.4.3方差分析

對所得模型進行顯著性檢驗及方差分析，如表4所示。

由表4可知模型 p值<0.0001，差異極顯著，該模型有意義;對回歸方程進行失擬項檢驗，發(fā)現(xiàn)模型失擬項不顯著（p>0.05）說明該模型失擬可能性低，結(jié)果較準確，可用于三七葉氣泡水感官評價預(yù)測。結(jié)合表4和回歸模型可知，單因素對三七葉氣泡水感官評分影響依次為：檸檬水提取物添加量 B>三七添加量 A>果糖漿添加量 C。

2.4.4響應(yīng)面分析結(jié)果

為了考察各個交互項對三七葉氣泡水感官評分的影響，利用 Design-Expert軟件設(shè)計出等高線圖和響應(yīng)曲面圖（圖4），考察各因素間交互作用對感官評分的影響。

從圖4可看出，三七添加量與檸檬水提物添加量二者交互作用時，對三七飲料的感官評分影響較大，其次是三七添加量和果糖漿添加量二者的交互作用。果糖漿添加量與檸檬水添加量二者的交互作用圖中，曲面傾斜度小，坡度趨近于平面，這說明果糖漿添加量與檸檬水添加量二者的交互對三七飲料無太大的感官影響。

2.4.5最佳條件的確定和回歸模型的驗證

通過驗證性實驗，檢驗了響應(yīng)面分析得到的氣泡水預(yù)測配方參數(shù)的可靠性，結(jié)果見表5。

根據(jù)響應(yīng)面預(yù)測的感官評價最優(yōu)參數(shù)進行實際實驗優(yōu)化驗證，三七添加量為0.5 g，檸檬提物添加量35 g，果糖漿添加量73 g進行實驗，得到優(yōu)化后三七葉氣泡水的感官評分為86.11分，即實際結(jié)果與預(yù)測值較接近。表示利用響應(yīng)面優(yōu)化得到的三七葉氣泡水工藝參數(shù)具有參考意義，在實際研制過程中有實用價值。

2.5產(chǎn)品質(zhì)量指標

實驗所測得氣泡水飲料的 pH 為4.36，可溶性固形物為5%，細菌總數(shù)<100 CFU/mL，大腸桿菌<1 CFU/mL，霉菌<10 CFU/mL，酵母菌<10 CFU/mL，致病菌未檢出。

3結(jié)論

通過單因素實驗，探究了三七葉的發(fā)酵時間及添加主料和輔料的用料。研究表明，當三七葉發(fā)酵72 h，主料三七發(fā)酵粉添加量為0.5 g，金銀花水提物20 g，檸檬水提物40 g，輔料檸檬酸添加量0.01 g，果糖漿添加量75 g 時，所得三七葉氣泡水飲料發(fā)酵較為完全且風(fēng)味適宜。

在單因素基礎(chǔ)上通過響應(yīng)面 Box-Behnken 設(shè)計優(yōu)化三七葉氣泡水飲料的最佳配方：三七葉發(fā)酵粉用量0.5 g、檸檬水提物35 g、金銀花水提物用量40 g，檸檬酸0.01 g，果糖73 g 為三七葉氣泡水飲料最佳工藝。此外，經(jīng)過產(chǎn)品質(zhì)量指標檢測，使用該配方制作所得到的氣泡水飲料理化指標和微生物指標均符合國家標準。

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（編輯排版：龍婭麗）