西洋參袋泡茶的研制及沖泡工藝優(yōu)化

于梓芃，王文亮，單成鋼，弓志青，宋莎莎，賈鳳娟*

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與營(yíng)養(yǎng)研究所，山東濟(jì)南 250100；2.山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100；3.農(nóng)業(yè)部新食品資源加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100；4.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，山東濟(jì)南 250100）

西洋參（Panax quiquefoliumL.）原產(chǎn)北美，主要分布于加拿大的東南部和美國(guó)的東部，是五加科、人參屬多年生草本植物。西洋參味苦、微甘，性涼，是一種“清涼”參，具有滋陰補(bǔ)氣、保肝利尿、清虛火的功效[1]，其中含有一種成分叫人參皂苷，這種成分可提高人體免疫力、抗腫瘤[2]。另外，西洋參在心血管系統(tǒng)、代謝、抗氧化和減慢衰老等方面具有藥理活性[3]。西洋參除具有潛在抗癌作用外，在癌癥治療中常被作為輔助藥物來(lái)緩解因化療引起的毒副作用[4]。西洋參中有藥理作用的成分很多，且作用效果較好，但一般市場(chǎng)所用西洋參多為主根，支根多被當(dāng)作廢渣處理[5]，相關(guān)開(kāi)發(fā)研究相對(duì)較少[6]。但西洋參支根中具有藥理活性的有效成分含量較高，以皂苷為例，大約是主根的2 倍[7]，現(xiàn)已在高級(jí)補(bǔ)品、飲料、化妝品等領(lǐng)域中被利用[8]。以西洋參支根為主要原料設(shè)計(jì)并研制西洋參支根袋泡茶，能提高西洋參支根的附加值，也有利于西洋參支根產(chǎn)品市場(chǎng)的擴(kuò)大，解決西洋參支根資源浪費(fèi)問(wèn)題。

袋泡茶是最近新出現(xiàn)的一種新的茶產(chǎn)品類型，沖泡快速、用量標(biāo)準(zhǔn)、便于攜帶[9]。且具有不受原料產(chǎn)地、季節(jié)性限制等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，具有廣闊的市場(chǎng)前景[10]。再加上西洋參具有較好的醫(yī)療保健效果[11]，近幾年市場(chǎng)的需求量不斷增加，現(xiàn)以西洋參支根與黃芪、枸杞、洛神花復(fù)配成補(bǔ)氣益經(jīng)袋泡茶，口味新穎獨(dú)特，溫和適口。結(jié)合黃芪保護(hù)心血管、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抗氧化應(yīng)激、改善代謝等作用[12]；枸杞抗衰老、提高免疫力、促進(jìn)睡眠、降糖降脂等功效[13]；洛神花保肝護(hù)肝的作用[14]，配得此袋泡茶具有提高免疫、補(bǔ)血益氣、補(bǔ)養(yǎng)三陰、保肝護(hù)肝的作用，研制成益氣養(yǎng)生的袋泡茶，通常具有治療氣虛體質(zhì)的慢性疲勞綜合癥的功效[15]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研制袋泡茶中各原料的用量，得出最優(yōu)配比，再通過(guò)對(duì)沖泡條件、裝袋材料的研究，得出最佳沖泡條件以及最優(yōu)的裝袋材料，從而使西洋參的活性成分最大限度地浸出，使其藥理作用發(fā)揮到最大，提高西洋參支根利用率，擴(kuò)大西洋參副產(chǎn)物開(kāi)發(fā)范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西洋參支根，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中草藥團(tuán)隊(duì)提供；枸杞、洛神花、黃芪，濟(jì)南漱玉平民大藥房；DPPH 自由基，分析純，廣東翁江化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，UV-6100，上海元析儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋，HH-S6，江蘇金怡儀器科技有限公司；超聲波清洗機(jī)，SB26-12DTD，寧波新芝生物科技股份有限公司；粉碎機(jī)，ZN-20L，北京興時(shí)利和科技發(fā)展有限公司；封口機(jī)，F(xiàn)S-200，溫州市正雄包裝機(jī)械有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，GZX-9240MBE，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

（1）工藝流程

原料→清洗→烘干→粉碎→過(guò)篩→稱量→復(fù)配→裝袋→封口

（2）操作要點(diǎn)

西洋參原料預(yù)處理：選擇無(wú)霉變、無(wú)蟲(chóng)害的干西洋參支根為原料，清洗，擺盤，吸去表面水分，放入烘箱40～50 ℃烘干1～2 h[16]。干燥后用粉碎機(jī)破碎，過(guò)篩，?。?0目過(guò)篩物作為原料，裝袋備用。

其它原料預(yù)處理：枸杞、洛神花、黃芪干燥，洛神花處理成小塊，備用。

復(fù)配加工：將分選出的西洋參支根原料、配方所需的其他原料進(jìn)行稱量，按照配比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)配，按質(zhì)量要求配好后放入小袋，用帶式封口機(jī)進(jìn)行封口。

1.3.2 西洋參袋泡茶配方優(yōu)化

單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)：在水溫90 ℃，用水量140 mL，泡茶時(shí)間10 min 的條件下制得樣品溶液。袋泡茶配比按照：西洋參用量（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g），黃芪用量（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g），枸杞用量（0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g），洛神花用量（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g）分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定每種材料最佳適用量。

正交優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考察西洋參、黃芪、枸杞、洛神花添加量4 個(gè)因素間的交叉影響，以感官評(píng)分為指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)（見(jiàn)表1），優(yōu)化西洋參袋泡茶配方。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Univariate test factors and levels

1.3.3 袋裝材料的選擇

取最優(yōu)配比下的西洋參復(fù)合材料分別裝于紙漿袋、玉米纖維袋、無(wú)紡布袋、尼龍網(wǎng)布袋中制成西洋參袋泡茶。將其置于玻璃杯中加入140 mL、90 ℃的熱水進(jìn)行觀察對(duì)比，以水浸出物含量及湯色為指標(biāo)[17]。

1.3.4 西洋參袋泡茶沖泡工藝研究

單因素試驗(yàn)：取最佳配比下袋泡茶樣品，考察沖泡水溫（60、70、80、90、100 ℃）、沖泡時(shí)間（0、5、10、15、20 min）、加水量（80、100、120、140、160 mL）對(duì)茶湯感官及其體外抗氧化性的影響[18]。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)單因素試驗(yàn)，選取沖泡水溫、沖泡時(shí)間、加水量作為自變量，以茶湯的DPPH 清除率作為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)如表2 所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface test

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10 名食品專業(yè)評(píng)審員組成感官評(píng)價(jià)小組，品嘗不同處理制得的茶湯，并從湯色、香氣、滋味3 方面進(jìn)行感官評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3[19-20]。

表3 茶湯的感官評(píng)價(jià)表Table 3 Sensory evaluation table of tea soup

1.4.2 體外抗氧化性檢測(cè)

分別取待測(cè)樣品2 mL 置于試管中，試管1 加入濃度為20 μg/mL 的DPPH 的無(wú)水乙醇溶液2 mL，試管2 加入無(wú)水乙醇2 mL，震蕩搖勻，室溫下避光反應(yīng)30 min，在517 nm 條件下，測(cè)其吸光值，分別記為A1、A2；另外量取20 μg/mL DPPH 的無(wú)水乙醇溶液2 mL，與2 mL 無(wú)水乙醇震蕩搖勻，做空白對(duì)照，測(cè)定其吸光值，記為Ao[21]。試驗(yàn)平行測(cè)定3 次。計(jì)算樣品對(duì)DPPH 的清除率（K），計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

1.4.3 水浸出物含量檢測(cè)

參照GB/T 8305—2013，做適當(dāng)修改。取配好已知質(zhì)量的西洋參袋泡茶于杯中，以80 ℃、140mL熱水浸泡7min后，用約80 mL 的80 ℃蒸餾水洗滌原料渣數(shù)次，將原料渣移入烘皿內(nèi)，然后移入120±2 ℃的恒溫干燥箱內(nèi)，皿蓋打開(kāi)斜至皿邊，烘干1 h，加蓋取出，冷卻1 h 后再烘1 h，立即移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱量[22]。計(jì)算出原料可溶性固形物中水浸出物含量，計(jì)算公式見(jiàn)式（2）。

式中，m0為試樣質(zhì)量，g；m1為干燥后的原料渣質(zhì)量，g；ω為試樣干物質(zhì)含量（干草類干物質(zhì)含量默認(rèn)為1），%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每組數(shù)據(jù)均由3 次平行實(shí)驗(yàn)后取平均值。使用Design expert 8.0 軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，SPSS 25.0 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析檢驗(yàn)，Excel 2016 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方工藝優(yōu)化

2.1.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

（1）西洋參添加量對(duì)袋泡茶感官品質(zhì)的影響

如圖1 所示，隨著西洋參添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)西洋參添加量為0.6 g 時(shí)，感官評(píng)分最大，為90 分。當(dāng)添加量高于0.6 g 時(shí)，由于西洋參添加量增大而引起茶湯的苦味增加，感官評(píng)分下降。因此西洋參添加量選取0.5、0.6、0.7 g 進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖1 西洋參添加量對(duì)袋泡茶感官評(píng)價(jià)的影響Fig.1 Effect of American ginseng addition on sensory evaluation of tea bags

（2）黃芪添加量對(duì)袋泡茶感官品質(zhì)的影響

如圖2 所示，隨著黃芪添加量的增加，袋泡茶的感官評(píng)分整體呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)黃芪添加量為0.3 g時(shí)，感官評(píng)分最大，為90 分；當(dāng)添加量高于0.3 g 時(shí)，由于黃芪添加量增大而引起茶湯的苦味、澀味增加，使感官評(píng)分下降。因此黃芪添加量選取0.2、0.3、0.4 g 進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖2 黃芪添加量對(duì)袋泡茶感官評(píng)價(jià)的影響Fig.2 Effect of A. membranaceus addition on sensory evaluation of tea bags

（3）枸杞添加量對(duì)袋泡茶感官品質(zhì)的影響

如圖3 所示，隨著枸杞添加量的增加，感官評(píng)分先增大后減小。當(dāng)枸杞添加量為1.0 g 時(shí)，感官評(píng)分最大，為87 分；當(dāng)添加量高于1.0 g 時(shí)，由于枸杞添加量增大而引起茶湯的甜味增加，掩蓋住其它味道，使得感官評(píng)分下降。因此枸杞添加量選取0.9、1.0、1.1 g 進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖3 枸杞添加量對(duì)袋泡茶感官評(píng)價(jià)的影響Fig.3 Effect of Chinese wolfberry addition on sensory evaluation of tea bags

（4）洛神花添加量對(duì)袋泡茶感官品質(zhì)的影響

如圖4 所示，隨著洛神花添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)洛神花添加量為0.3 g 時(shí)，感官評(píng)分最大，為90 分；當(dāng)添加量高于0.3 g 時(shí)，由于洛神花添加量增大而引起茶湯的酸味、澀味增加，口味變劣，使其感官評(píng)分下降。因此洛神花添加量選取0.2、0.3、0.4 g進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖4 洛神花添加量對(duì)袋泡茶感官評(píng)價(jià)的影響Fig.4 Effect of Luoshen flower addition on sensory evaluation of tea bags

2.1.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4 可知，各因素對(duì)西洋參袋泡茶感官評(píng)價(jià)的影響大小為A＞B＞C＞D，即西洋參添加量＞黃芪添加量＞枸杞添加量＞洛神花添加量，從而得出西洋參袋泡茶的最佳配方組合為A1B1C3D2，即西洋參添加量0.5 g、黃芪添加量0.2 g、枸杞添加量1.1 g、洛神花添加量0.3 g。對(duì)最佳配方組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)定結(jié)果為90 分，優(yōu)于其他實(shí)驗(yàn)組。

表4 袋泡茶配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of formulation optimization orthogonal test of tea bags

2.2 袋裝材料的選擇

由圖5 可知，在統(tǒng)一的處理?xiàng)l件下，尼龍袋的水浸出物含量最大，其次是無(wú)紡布袋、玉米纖維袋和紙漿袋的。由于紙漿材料的致密性好，透水能力相對(duì)較弱[23]，故阻礙了有效成分從袋中的遷出，沖泡時(shí)水浸出率較低，浸出效果最差。尼龍袋是經(jīng)過(guò)國(guó)家安全檢驗(yàn)的無(wú)毒、無(wú)細(xì)菌、耐熱的高質(zhì)感食品級(jí)濾材[24]，孔徑相對(duì)較大，水與袋泡茶能充分融合，故茶袋中的浸出物能迅速浸出，因此最終選擇尼龍袋為西洋參袋泡茶的袋裝材料。

圖5 不同袋裝材料對(duì)水浸出物含量的影響Fig.5 Influence of different bag materials on the content of water extract

2.3 袋泡茶沖泡工藝研究

2.3.1 沖泡水溫對(duì)茶湯DPPH 清除率的影響

如圖6 所示，當(dāng)沖泡水溫為90 ℃時(shí)，DPPH 清除率最大，為99.81%；當(dāng)沖泡水溫低于90 ℃時(shí)，沖泡水溫越高，DPPH 清除率越大，體外抗氧化性越強(qiáng)；當(dāng)溫度大于90 ℃時(shí)，DPPH 清除率下降。當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，DPPH清除率下降到94.41%?？赡苁歉邷貙?duì)茶湯中的茶多酚等抗氧化物質(zhì)有所破壞。因此沖泡水溫選取80、90、100 ℃進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖6 沖泡水溫對(duì)袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.6 Effect of brewing temperature on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.2 沖泡時(shí)間對(duì)茶湯DPPH 清除率的影響

如圖7（見(jiàn)下頁(yè)）所示，隨著沖泡時(shí)間的延長(zhǎng)，DPPH清除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)沖泡后立即檢測(cè)時(shí)，DPPH 清除率最低，當(dāng)沖泡時(shí)間為10 min 時(shí)，DPPH清除率最大，為89.91%；當(dāng)沖泡時(shí)間大于10 min 時(shí)，隨著沖泡時(shí)間的延長(zhǎng)，DPPH 清除率降低，體外抗氧化性降低。長(zhǎng)時(shí)間的高溫浸泡造成茶湯中茶多酚氧化聚合，從而使茶湯泛黃；茶湯中的香味也被燜熟，茶湯質(zhì)量大大降低[25]。因此沖泡時(shí)間選取8、10、12 min 進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖7 沖泡時(shí)間對(duì)袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.7 Effect of brewing time on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.3 加水量對(duì)茶湯DPPH 清除率的影響

根據(jù)2.1.2 得到的最佳配方，在每袋茶裝量均為2.1 g的條件下，研究加水量對(duì)茶湯DPPH 清除率的影響。如圖8 所示。由圖知，隨著加水量的增加，DPPH 清除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)加水量為120 mL 時(shí)，DPPH 清除率最大為85.77%；當(dāng)加水量大于120 mL 時(shí)，隨著加水量的增加，DPPH 清除率降低，體外抗氧化性降低。因此加水量選取110、120、130 mL 進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖8 加水量對(duì)袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.8 Effect of water addition on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

沖泡條件的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析如表5 所示。運(yùn)用Design Expert 8.0.6.0 軟件進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到二次多元回歸方程：Y=92.90+0.11A+1.92B-0.89C+0.73AB+0.82AC+1.05BC-2.14A2-3.01B2-1.99C2。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Response surface test results

由表6 方差分析可知，回歸模型P＜0.01，說(shuō)明方程模型極顯著，失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），決定系數(shù)R2為0.961 0，顯示出該模型擬合性良好，能夠用該模型對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。在該模型的A、B、C 三個(gè)因素中，一次項(xiàng)B 達(dá)到極顯著水平，C 達(dá)到顯著水平，交互項(xiàng)BC 達(dá)到顯著水平，AB、AC 均不顯著，二次項(xiàng)A2、B2、C2均達(dá)到極顯著水平。由F值可以看出，各因素對(duì)袋泡茶茶湯體外抗氧化影響的大小順序?yàn)锽＞C＞A，即沖泡時(shí)間＞加水量＞沖泡水溫。

表6 顯著性檢驗(yàn)分析表Table 6 Significance test analysis table

如圖9a 所示，沖泡時(shí)間與加水量對(duì)茶湯體外抗氧化性的交互作用較顯著?？寡趸噪S加水量的變化幅度小于沖泡時(shí)間，說(shuō)明沖泡時(shí)間對(duì)茶湯體外抗氧化性的影響更為明顯。如圖9b 所示，沖泡時(shí)間與沖泡水溫對(duì)茶湯體外抗氧化性的交互作用顯著。茶湯體外抗氧化程度隨沖泡時(shí)間的變化幅度大于沖泡水溫，說(shuō)明沖泡時(shí)間對(duì)茶湯體外抗氧化程度的影響更顯著。如圖9c 所示，在一定范圍內(nèi)，隨著沖泡水溫與加水量的增加，抗氧化能力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到一定點(diǎn)后，繼而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，并且加水量對(duì)抗氧化能力的影響比加水量更明顯。

圖9 沖泡時(shí)間、沖泡溫度與加水量對(duì)體外抗氧化性影響的響應(yīng)曲面圖Fig.9 Response surface of brewing time,brewing temperature and water addition to the effects of in vitro antioxidants

2.3.5 回歸模型驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)Design-expert 8.0 軟件自動(dòng)分析得到西洋參袋泡茶最佳制備工藝為沖泡水溫93 ℃、沖泡時(shí)間10 min、加水量120 mL，對(duì)優(yōu)化后的工藝進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到DPPH 清除率為94.35%。

3 結(jié)論及展望

西洋參中富含多種具有藥理作用的生物活性成分，有較高的藥用價(jià)值，但目前有關(guān)西洋參袋泡茶的研究報(bào)道不多，其根本原因是由于西洋參的口感過(guò)于苦澀，草藥味大[26]，直接飲用難以接受。另外，市面大部分西洋參加工產(chǎn)品使用了西洋參主根，對(duì)支根的利用較少。本研究以西洋參、枸杞、洛神花、黃芪為主要原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)分析了上述各配料添加量對(duì)西洋參袋泡茶感官評(píng)分的影響，后通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)各配料添加量進(jìn)行交叉組合優(yōu)化，結(jié)合水浸出率對(duì)袋裝材料進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得最佳袋裝材料為尼龍網(wǎng)布袋，最佳配方及添加量為西洋參0.5 g、黃芪0.2 g、枸杞1.1 g、洛神花0.3 g。

綜合西洋參袋泡茶茶湯對(duì)DPPH 自由基的清除能力，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到最佳制備工藝下的西洋參袋泡茶經(jīng)120 mL、93 ℃熱水沖泡10 min、沖泡1次后制備茶湯的清除自由基能力最高，具有較好的體外抗氧化性。此制備工藝下的西洋參袋泡茶茶湯呈珊瑚紅色、色澤透亮、酸甜適中，帶有西洋參滋味、洛神花酸甜味和枸杞甘甜味，具有補(bǔ)氣益經(jīng)、利水消腫、益氣固表、保肝護(hù)肝、生津益血的功效，既保留了各原料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和功能，還大大改善了其感官，且攜帶方便，易于保存，既擴(kuò)大了西洋參副產(chǎn)品開(kāi)發(fā)范圍，又節(jié)約了西洋參支根資源，提高了西洋參支根附加值，有利于西洋參支根產(chǎn)品市場(chǎng)的擴(kuò)大，具有較好的應(yīng)用前景。下一步將繼續(xù)對(duì)西洋參支根做進(jìn)一步的研究，為西洋參支根行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。