鐵皮石斛葉保健袋泡茶的研制

羅洺楚，謝文佩*

廣西中醫(yī)藥大學(xué)食品科學(xué)系（南寧 530200）

鐵皮石斛是多年生蘭科（Orchidaceae）石斛屬（DendrobiumSw.）草本植物，是一種傳統(tǒng)的名貴中藥材，具有益胃生津、滋陰清熱的功效，被譽(yù)為“中華九大仙草之首”[1-2]。鐵皮石斛葉是鐵皮石斛的葉片，呈披針形，長3~4 cm，寬0.9~1.1 cm，氣清香，味微甜[3]，占鐵皮石斛植株質(zhì)量的45%，是鐵皮石斛鮮條采收后的副產(chǎn)物。研究顯示鐵皮石斛含有多糖、聯(lián)芐類、生物堿類等多類活性成分[4-6]，具提升免疫、抗氧化、抗疲勞、抗腫瘤等功效[7-9]。而鐵皮石斛葉與鐵皮石斛的成分基本一致[10]，只是存在含量的差異[11]。周桂芬等[12]從鐵皮石斛葉中鑒定出了8個(gè)黃酮碳糖苷類化合物，其中每種黃酮碳糖苷的含量均比莖部位高10倍以上，而且鐵皮石斛莖、葉具有相同的多糖成分，葉多糖含量約為莖部位的1/3。2018年國家衛(wèi)計(jì)委將鐵皮石斛葉納入地方特色食品管理，標(biāo)志著其可作為地方特色食品使用。鐵皮石斛種植面積正在逐年擴(kuò)大，廣西種植面積約3.3 km2，鐵皮石斛葉年產(chǎn)量高達(dá)4萬 t左右，但總體綜合利用程度不高。由于鐵皮石斛鮮葉表面附有蠟質(zhì)層，經(jīng)過參照紅茶工藝加工，有助于提升葉子有效溶出物，控制酸澀度。為使鐵皮石斛葉子這一廢棄物得到高效處理與資源化利用，擬以經(jīng)預(yù)處理的鐵皮石斛葉子為試材，探究鐵皮石斛葉粉碎粒徑的大小，再配以廣西特產(chǎn)茉莉花和羅漢果等原料增加香氣和甜味，研制一款具有一定保健功效、口味協(xié)調(diào)的袋泡茶。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

鐵皮石斛葉（收集于廣西武鳴縣）；干羅漢果（購自桂林）；干茉莉花（購自廣西橫縣）；PET無紡布抽線茶包過濾袋（產(chǎn)自鴻泰包裝有限公司）。

1.1.2 試劑

硫酸（廉江市愛廉化試劑有限公司）；無水乙醇（成都市科龍化工試劑廠）；苯酚、亞硝酸鈉（天津博迪化工股份有限公司）；無水葡萄糖、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（上海融禾醫(yī)藥科技發(fā)展有限公司）；氫氧化鈉（成都金山化學(xué)試劑有限公司）；硝酸鋁（天津市大茂化學(xué)試劑廠）。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

759s紫外-可見分光光度計(jì)（INESA上海儀電分析儀器有限公司）；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)（上海精宏設(shè)備有限公司）；UPC-Ⅱ-20T型優(yōu)普系列超純水器（四川優(yōu)普超純科技有限公司）；OSB-2100型油浴鍋（上海愛朗儀器有限公司）；pH計(jì)（雷磁PHS-3E）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

羅漢果、茉莉花↘

鐵皮石斛葉預(yù)處理→粉碎→過篩→裝袋→包裝

鐵皮石斛葉預(yù)處理：為了提升葉子有效溶出物、控制酸澀度，參考傳統(tǒng)紅茶加工工藝對鐵皮石斛葉進(jìn)行預(yù)處理：萎凋12 h；經(jīng)過單動式揉捻機(jī)揉捻至葉片緊卷成條；于30 ℃發(fā)酵8 h，高溫（105 ℃）烘焙20 min，然后低溫（80 ℃）烘至含水量約6%。

鐵皮石斛葉粉：將經(jīng)過預(yù)處理的鐵皮石斛葉粉碎，分別過孔徑為0.150，0.180，0.250和0.425 mm的篩網(wǎng)，按粒徑大小分別收集，按2 g/袋定量裝袋，備用。

羅漢果粉、茉莉花粉：羅漢果、茉莉花粉碎，分別過孔徑為0.250 mm的篩網(wǎng)，收集備用。

裝袋：取羅漢果粉、茉莉花粉、鐵皮石斛葉粉進(jìn)行復(fù)配，裝袋。

1.3.2 鐵皮石斛葉粉粒徑的確定試驗(yàn)

分別對不同粒徑大小的鐵皮石斛葉粉進(jìn)行感官評價(jià)以及測定pH、可溶性固形物、水浸出物、總多糖類物質(zhì)、總黃酮類物質(zhì)，分析確定鐵皮石斛葉的最佳粉碎粒徑。

1.3.3 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取單因素試驗(yàn)中各最佳因素條件為中間水平[13]，以感官評分為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，如表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表 單位：g

1.3.4 感官評定

將凈重2 g的鐵皮石斛葉袋泡茶，用300 mL的沸水浸泡3次，每次3 min，得到湯液，請10名經(jīng)過一定感官培訓(xùn)的同學(xué)按表2感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。

表2 鐵皮石斛葉粉袋泡茶的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 理化指標(biāo)的測定

1) pH的測定：pH計(jì)。

2) 可溶性固形物含量的測定：折射法，每種試樣重復(fù)3次測試，取其平均值。

3) 水浸出物的測定：參考GB/T 8305—2013。鐵皮石斛葉粉用300 mL的沸水浸泡3次，每次3 min，茶湯抽濾后備用。將旋蒸瓶洗凈烘干，放置干燥器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量，記錄旋蒸瓶質(zhì)量；分別取每一泡茶湯的1/3到旋蒸瓶中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)至剩少量水分時(shí)取下旋蒸瓶，放入烘箱中120 ℃烘至水分完全蒸發(fā)。取出旋蒸瓶，放置在干燥器中冷卻至室溫，稱其質(zhì)量。袋泡茶水浸出物質(zhì)量按式（1）計(jì)算，袋泡茶水浸出率按式（2）計(jì)算。

式中：M1、M2和M3為干燥旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶與試樣干燥后的質(zhì)量，g；m為干燥旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶的質(zhì)量，g。

4) 總多糖類物質(zhì)的測定：比色法[14]，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液為對照品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

5) 總黃酮類物質(zhì)的測定：參考李芳等[15]方法，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 鐵皮石斛葉粉粒徑的確定試驗(yàn)

2.1.1 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶感官評分的影響

茶湯感官指標(biāo)主要分為湯色、香氣、滋味[16]。由圖1可知，隨著沖泡次數(shù)的增加，鐵皮石斛葉袋泡茶茶湯逐漸稀釋，其湯色、香氣和滋味逐漸變淡，澄清度則增高。在第一泡中，總體上茶湯滋味濃郁，但酸澀味較重，部分茶湯因?yàn)殍F皮石斛葉粒徑過小而有顆粒感；在第二泡時(shí)，茶湯酸澀味減弱，氣味清香，但滋味也隨之變淡。第一泡中，隨著粒徑的減小，滋味越來越濃厚，澄清度逐漸降低，其中鐵皮石斛葉粉碎粒徑為0.250 mm的茶湯味道渾厚且澄清度較高，粉碎粒徑為0.150 mm的茶湯非常渾濁且有顆粒感。第二泡中，粒徑為0.425 mm的茶湯，由于粒徑大，浸出的物質(zhì)少，滋味淡；粒徑大小分別為0.180 mm和0.150 mm時(shí)，由于顆粒小，在第一泡有少量粉末漏出，因此茶湯滋味較淡，粉碎粒徑為0.250 mm的茶湯滋味最渾厚。第三泡時(shí)，茶湯總體滋味淡，粒徑為0.150 mm的茶湯由于第一、第二泡時(shí)損失最多，因此滋味最淡，評分最低。

圖1 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶感官評分的影響

2.1.2 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶酸度的影響

由圖2可知，隨著沖泡次數(shù)的增加，單次沖泡pH逐漸升高，總酸含量不斷降低；隨著鐵皮石斛葉粉粒徑的減小，總酸含量呈先增多后減少的趨勢。當(dāng)鐵皮石斛葉粉粒徑為0.250 mm時(shí)，鐵皮石斛葉袋泡茶的pH最低，為5.02，說明其沖泡出的酸性物質(zhì)最多。

圖2 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶酸度的影響

2.1.3 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶可溶性固形物的影響

由圖3可知，隨著沖泡次數(shù)的增加，可溶性固形物的浸出率急劇下降，第一泡時(shí)可溶性固形物浸出率基本相同，第二泡時(shí)開始出現(xiàn)零浸出率；第三泡時(shí)，可溶性固形物的浸出率均為零；隨著鐵皮石斛葉粉粒徑的減小，每次浸泡可溶性固形物的浸出率差別不大。說明鐵皮石斛葉粉粒徑對可溶性固形物的浸出率影響不大。

圖3 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶可溶性固形物的影響

2.1.4 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶水浸出物的影響

由圖4可知，隨著沖泡次數(shù)的增加，單次沖泡的水浸出物含量不斷減少；隨著鐵皮石斛葉粉粒徑的減小，水浸出物總量呈先增加后減少的趨勢。當(dāng)鐵皮石斛葉粉粒徑為0.250 mm時(shí)，鐵皮石斛葉袋泡茶的水浸出物總量最大，為1.06 g，浸出率為53%。原料粒徑的大小是影響袋泡茶水浸出物量和茶湯澄清度的重要因素，而水浸出物的多少又直接影響制品的保健作用。原料粒徑過小時(shí)，在沖泡時(shí)會從濾紙袋中漏出，還會因其表面積過大產(chǎn)生吸附作用，導(dǎo)致擴(kuò)散滲透速度下降，浸出率有所下降[17]。

圖4 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶水浸出物的影響

2.1.5 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶多糖類物質(zhì)浸出率的影響

采用紫外-可見分光光度計(jì)分別測定其吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，溶液濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=0.005 3x+0.040 6（R=0.999 3）。計(jì)算多糖類物質(zhì)的浸出率，結(jié)果見圖5。隨著沖泡次數(shù)的增加，單次沖泡多糖類物質(zhì)含量不斷減少；隨著鐵皮石斛葉粉粒徑的減小，多糖類物質(zhì)的總浸出率先增大再減少后增大，在粒徑大小0.250 mm時(shí)達(dá)到最大值，在粒徑大小為0.180 mm時(shí)達(dá)到最小值。當(dāng)鐵皮石斛葉粉粒徑為0.250 mm時(shí)，鐵皮石斛葉袋泡茶中多糖類物質(zhì)總含量最大，其浸出率為9.52%。

圖5 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶多糖類物質(zhì)浸出率的影響

2.1.6 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶黃酮類物質(zhì)浸出率的影響

采用紫外-可見分光光度計(jì)測定其吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，溶液濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=0.006 2x（R=0.999 1）。計(jì)算黃酮類物質(zhì)的浸出率，結(jié)果見圖6。隨著沖泡次數(shù)的增加，單次沖泡黃酮類物質(zhì)含量不斷減少；隨著鐵皮石斛葉粉粒徑的減小，黃酮類物質(zhì)總量呈先增加后減少的趨勢。當(dāng)鐵皮石斛葉粉粒徑為0.250 mm時(shí)，鐵皮石斛葉袋泡茶的黃酮類物質(zhì)總含量最大，浸出率為0.22%。李慕春等[18]在研究粉碎處理對羅布麻葉茶主要指標(biāo)的影響中指出原料粒徑在0.180~0.425 mm范圍內(nèi)有利于黃酮的溶出。

圖6 鐵皮石斛葉粉粒徑對鐵皮石斛葉袋泡茶黃酮類物質(zhì)浸出率的影響

綜合感官評定和理化指標(biāo)的檢測結(jié)果，可確定鐵皮石斛葉粉的最佳粒徑大小為0.250 mm。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

以羅漢果粉末添加量（A）、茉莉花粉末添加量（B）、鐵皮石斛葉粉末添加量（C）為因素，以感官評分為響應(yīng)值，用Design Expert 8.06響應(yīng)面軟件的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與分析見表3。方差分析表見表4。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果

三項(xiàng)因素交互作用獲得的數(shù)學(xué)模型為：R=93.84+0.66A+1.84B+0.95C+0.25AB+0.12AC+0.23BC-14.95A2-1.29B2-7.92C2。

從表4可以看出模型的p值＜0.01，說明試驗(yàn)建立的模型極顯著；失擬項(xiàng)p=0.470 5，差異不顯著，說明回歸模型與實(shí)際情況吻合度高，試驗(yàn)誤差小，模型選擇合適。B，C，A2，B2，C2影響極顯著（p＜0.01），A，AC影響顯著（p＜0.05）。由F值可知，3個(gè)影響因素對感官評分的影響由高到低依次為B（茉莉花粉末添加量）＞C（鐵皮石斛葉粉末添加量）＞A（羅漢果粉末添加量）。因此，可以利用該回歸方程分析和預(yù)測鐵皮石斛葉保健袋泡茶制作工藝的最佳參數(shù)，同時(shí)該回歸方程能有效分析和預(yù)測各因素對鐵皮石斛葉保健袋泡茶感官評分的影響[19-20]。

表4 感官得分回歸模型方法分析

通過Design-Expert 8.0.6軟件對回歸模型的分析，可以得到當(dāng)一個(gè)因素為零水平時(shí)，其他兩個(gè)因素的交互作用對響應(yīng)值的影響效果，結(jié)果見圖7~圖9。

由圖7可知，隨著羅漢果粉末添加量的增多，感官評分呈先升后降的趨勢；隨著茉莉花粉末含量的增加，感官評分的變化不大，略呈先升后降的趨勢。從圖形凸起的程度來看，兩者的交互作用不顯著，表明其對感官評分的影響不明顯。

圖7 羅漢果粉末添加量及茉莉花粉末添加量的交互作用對感官評分的影響

由圖8可知，隨著茉莉花粉末添加量的增多，感官評分的變化不大，略呈先升后降的趨勢；隨著鐵皮石斛葉粉末添加量增多，感官評分呈現(xiàn)先升后降的趨勢。從圖形凸起的程度來看，兩者的交互作用不顯著，表明其對感官評分的影響不明顯。

圖8 茉莉花粉末添加量及鐵皮石斛葉粉末添加量的交互作用對感官評分的影響

由圖9可知，隨著羅漢果粉末添加量的增多，感官評分呈先升后降的趨勢；隨著鐵皮石斛葉粉末添加量的增多，感官評分呈先升后降的趨勢。此外，響應(yīng)面向下開口，圖形曲面最陡，凸起的程度最大，說明兩者的交互作用顯著，其對感官評分有明顯的影響。

圖9 羅漢果粉末添加量及鐵皮石斛葉粉末添加量的交互作用對感官評分的影響

綜合響應(yīng)面圖形分析，可知當(dāng)羅漢果粉添加量為0.9 g、茉莉花粉添加量為0.7 g、鐵皮石斛葉粉添加量為1.6 g時(shí)感官評分最高，鐵皮石斛葉保健袋泡茶的品質(zhì)最好。

2.3 鐵皮石斛葉袋泡茶的品質(zhì)分析

鐵皮石斛葉袋泡茶香氣純正、滋味純和，茶湯棕黃色，水分為8.5%，灰分為7.5%，水浸出率為53%，符合GB/T 2690—2009《袋泡茶》的要求。

3 討論與結(jié)論

廣西每年鐵皮石斛鮮條采收后產(chǎn)生的鐵皮石斛葉高達(dá)4萬 t左右，由于鐵皮石斛鮮葉表面附有蠟質(zhì)層，內(nèi)含物不易溶出，而且經(jīng)過煮制后口感酸澀，一直未被廣泛接受和有效的綜合利用。通過參照紅茶工藝預(yù)處理后的鐵皮石斛葉制備袋泡茶，調(diào)和口味，便于沖泡。試驗(yàn)探究鐵皮石斛葉粉碎粒徑大小對鐵皮石斛葉袋泡茶浸出的酸度、可溶性固形物含量、水浸出物含量、多糖類物質(zhì)浸出率以及黃酮類物質(zhì)浸出率的影響，以及響應(yīng)面優(yōu)化茉莉花粉和羅漢果粉的配比試驗(yàn)。粉碎粒徑為0.250 mm的鐵皮石斛葉粉水浸出率為53%，多糖類物質(zhì)浸出率為9.52%，黃酮類物質(zhì)浸出率為0.58%，綜合品質(zhì)最好。按羅漢果粉、茉莉花粉以及鐵皮石斛葉粉分別為0.9，0.7和1.6 g（以3.2 g計(jì)）裝袋，沖泡出的茶湯湯色棕黃均勻，香氣濃郁怡人，滋味酸甜適中，有回甘。產(chǎn)品水分為8.5%，灰分為7.5%，水浸出物為53%，符合GB/T 2690—2009《袋泡茶》的要求。