張喆文,呂燕欣,敬思群*,李發(fā)利,盧志明,馮武明,王玉濤
(1.韶關(guān)學(xué)院英東食品學(xué)院,廣東 韶關(guān) 512005;2.喀什大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院,新疆 喀什 844099;3.韶關(guān)市曲江區(qū)竹園火山粉葛專業(yè)合作社,廣東 韶關(guān) 512005)
涼茶由植物熬制而成,是以中醫(yī)養(yǎng)生理論、中草藥為基礎(chǔ),根據(jù)氣候等研制出的一類有清熱解毒、生津止渴等功效的飲料總稱[1-2]。榕樹須是??崎艑僦参镄∪~榕(Ficus microarpa Linn.f.)的氣根,具有止咳化痰、清熱解毒、護(hù)肝、降血脂等功效[3-4],主要產(chǎn)于廣西、廣東、云南等地[5],可用于治療風(fēng)濕骨痛、牙質(zhì)過(guò)敏、全身肌肉酸痛、紅眼病、糖尿病等[6-7]。粉葛(Pueraria thomsonii)是豆科植物葛根的變種甘葛藤的干燥根[8],藥食同源植物[9-10],其葛根淀粉及葛根黃酮類化合物的含量較高[11],廣泛應(yīng)用于糧食、功能食品中[12-13]。粉葛味甘涼,具有生津止渴,解酒毒等作用[14]。本研究使用的火山粉葛是國(guó)家地理標(biāo)志性產(chǎn)品、韶關(guān)地區(qū)重點(diǎn)開發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品之一,具有極高的食用價(jià)值和保健價(jià)值[15-16]。綠茶是中國(guó)常見的茶類,其主要功能成分是茶多酚,茶多酚具有抗菌、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗氧化、抗輻射、美白等功效[17-21]。
目前粉葛茶已有相關(guān)研究,文獻(xiàn)[22]以葛根纖維提取物為原料進(jìn)行紅茶菌發(fā)酵制得色澤均勻、酸甜可口的發(fā)酵葛根茶飲料。但是鮮見粉葛與榕樹須制作涼茶的研究。
本研究首次將火山粉葛與榕樹須結(jié)合,考察粉葛浸提液、榕樹須浸提液、綠茶浸提液的添加量與白砂糖添加量對(duì)涼茶色澤、氣味、口感、組織狀態(tài)的影響,通過(guò)優(yōu)化配方,制成清熱解毒、風(fēng)味獨(dú)特的粉葛榕樹須涼茶,并為其工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。
小葉榕樹須:采自韶關(guān)學(xué)院校園內(nèi);火山粉葛:廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)竹園火山粉葛合作社;高山綠茶:廣州市大臻鴻食品有限公司;白砂糖(食品級(jí)):市售;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(純度99%):廣州分析測(cè)試中心科力技術(shù)開發(fā)公司;葛根素對(duì)照品(純度99%):西安天寶生物科技有限公司;咖啡因?qū)φ掌罚兌取?8%):上海純優(yōu)生物科技有限公司;無(wú)水乙醇(分析純):上海展云化工有限公司;亞硝酸鈉(分析純):西隴科學(xué)股份有限公司;氫氧化鈉(分析純):天津市大眾試劑研發(fā)中心;硝酸鋁(分析純)、磷酸二氫鈉(分析純)、硫酸亞鐵(分析純)、酒石酸鉀鈉(分析純):天津市大茂化學(xué)試劑;磷酸二氫鉀(分析純):(羅恩試劑)上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司。
800Y粉碎機(jī):永康市鉑歐五金制品有限公司;TD4B低速離心機(jī):湖南平凡科技有限公司;DHG-9053A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;UV756紫外可見分光光度計(jì);上海佑科儀器儀表有限公司;HZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵:上海錦賦實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:上海雅榮生化設(shè)備儀器有限公司;NDJ-1手持折光儀:上海越平科學(xué)儀器有限公司;WGZ-1濁度計(jì):上海昕瑞儀器儀表有限公司。
1.3.1 粉葛涼茶生產(chǎn)工藝流程及操作要點(diǎn)
操作要點(diǎn)如下。
1)榕樹須浸提液制備:選用新鮮榕樹須,在干燥箱60℃下烘80 min,用粉碎機(jī)粉碎,過(guò)60目篩網(wǎng),粉碎的榕樹須在溫度90℃,料液比1∶20(g/mL)的條件下浸提240 min,然后用潔凈紗布過(guò)濾,得到榕樹須浸提液。
2)粉葛浸提液制備:選用無(wú)霉?fàn)€的粉葛,在80℃下烘210 min,用粉碎機(jī)粉碎,過(guò)60目篩網(wǎng),粉碎的粉葛在浸提溫度90℃,料液比1∶10(g/mL)的條件下浸提120 min,然后用潔凈紗布過(guò)濾,得到粉葛浸提液。
3)綠茶浸提液制備:綠茶在浸提溫度60℃,料液比 1∶10(g/mL)的條件下浸提 30 min,然后用潔凈紗布過(guò)濾,得到綠茶浸提液。
4)調(diào)配:按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為榕樹須浸提液添加量30%,粉葛浸提液添加量35%,綠茶浸提液添加量10%,白砂糖添加量1%的配比進(jìn)行調(diào)配,調(diào)配后在30 MPa壓力下均質(zhì)兩次,使飲料色澤清亮透明,達(dá)到良好的感官要求。
5)灌裝:采取熱灌裝方式。將茶飲料加熱至90℃以上,輸送至灌裝機(jī)時(shí),汁溫降至86℃~88℃,將茶汁灌入耐熱PET瓶中,由封口機(jī)進(jìn)行密封。
6)殺菌:采取高溫殺菌方式。將茶汁加熱到135℃,滅菌3 s~6 s。
1.3.2 粉葛浸提液制備單因素試驗(yàn)
最適浸提溫度的確定:以浸提液總黃酮含量為考察指標(biāo),浸提時(shí)間 90 min,料液比 1∶20(g/mL),浸提溫度分別為 50、60、70、80、90 ℃,考察浸提溫度對(duì)浸提效果的影響。
最適浸提時(shí)間的確定:浸提溫度為確定的最佳溫度,料液比 1∶20(g/mL),浸提時(shí)間分別為 60、90、120、150、180 min,考察浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響。
最適料液比的確定:浸提溫度與浸提時(shí)間為各確定的最佳條件,料液比分別為 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30(g/mL),考察料液比對(duì)浸提效果的影響。
1.3.3 粉葛浸提液制備正交試驗(yàn)
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化粉葛浸提液的最優(yōu)制備工藝,所有試驗(yàn)平行測(cè)定3次。以總黃酮含量為指標(biāo),經(jīng)正交優(yōu)化分析得出粉葛浸提液的最優(yōu)制備工藝,并在最優(yōu)工藝條件下測(cè)定浸提液中總黃酮含量,驗(yàn)證優(yōu)化試驗(yàn)的合理性。粉葛浸提液制備正交試驗(yàn)因素水平見表1。
表1 粉葛浸提液制備正交試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels in the orthogonal test for extraction of the dried roots of Pueraria thomsonii
1.3.4 粉葛榕樹須涼茶配方優(yōu)化正交試驗(yàn)
在粉葛浸提液制備正交試驗(yàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化粉葛榕樹須涼茶的最優(yōu)制備工藝,所有試驗(yàn)平行測(cè)定3次。以可溶性固形物含量、茶多酚含量、感官評(píng)分、綜合評(píng)分為指標(biāo),經(jīng)正交試驗(yàn)優(yōu)化分析得出粉葛榕樹須涼茶的最優(yōu)制備工藝,并在最優(yōu)工藝條件下測(cè)定粉葛榕樹須涼茶配方的合理性。粉葛榕樹須涼茶配方正交試驗(yàn)因素水平見表2。
表2 粉葛榕樹須涼茶配方正交試驗(yàn)因素及水平Table 2 Factors and levels in the orthogonal test of the optimization of the herbal tea formulation
1.3.5 綜合評(píng)分法確定粉葛榕樹須涼茶配方
將茶多酚含量、感官評(píng)分和可溶性固形物含量定為考察指標(biāo),權(quán)重系數(shù)分別為0.4、0.3。各指標(biāo)中以最高者為100分,按下列公式計(jì)算綜合評(píng)分。
1.3.6 粉葛榕樹須涼茶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
以口感、氣味、色澤、組織狀態(tài)作為感官評(píng)定的指標(biāo)。榕樹須粉葛涼茶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。
表3 粉葛榕樹須涼茶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard of herbal tea made fromaerial roots of Ficus microcarpa and dried roots of Pueraria thomsonii
1.3.7 預(yù)測(cè)粉葛榕樹須涼茶貨架壽命
參考許偉星等[23]的方法,采用食品加速壽命試驗(yàn)來(lái)測(cè)定產(chǎn)品的貨架壽命。以菌落總數(shù)為考察指標(biāo),利用化學(xué)動(dòng)力學(xué)來(lái)量化溫度對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的影響力,把產(chǎn)品分別存放在37、40℃的條件下,對(duì)茶飲料進(jìn)行加速破壞試驗(yàn),按一定時(shí)間間隔檢測(cè)該條件下的茶飲料的菌落總數(shù),計(jì)算Q10值,應(yīng)用阿列紐斯(溫度效應(yīng))方程計(jì)算產(chǎn)品在貯藏溫度為20、26、32℃時(shí)的貨架壽命tS。
式中:tSD為低溫(0℃~4℃)下食品的貨架期,d;T為被選定的貨架溫度與該最低溫度的差值,℃。
1.3.8 粉葛總黃酮含量的測(cè)定
將粉葛浸提液減壓濃縮至原體積的一半。取濃縮后的濾液10 mL于50 mL量瓶中,加95%乙醇溶液20 mL~30 mL,超聲振蕩溶解,冷卻后加95%乙醇至刻度,搖勻。精密吸取2.0 mL置于50 mL量瓶中,加水至刻度。同時(shí)吸取2.0 mL乙醇同法處理作空白對(duì)照,于250 nm處測(cè)定吸光度。由回歸方程計(jì)算測(cè)試液中總黃酮質(zhì)量濃度,計(jì)算樣品中總黃酮含量。參照楊樹平等[24]的試驗(yàn)方法,以吸光度Y1為縱坐標(biāo),葛根素質(zhì)量濃度X1(mg/mL)為橫坐標(biāo),繪制葛根素對(duì)照品標(biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸方程為Y1=82.825X1-0.113 5,R2=0.999 4。葛根素對(duì)照品質(zhì)量濃度在0.004 g/L~0.020 g/L內(nèi)線性關(guān)系良好。
1.3.9 咖啡因含量的測(cè)定
用移液管準(zhǔn)確吸取10 mL試液至100 mL容量瓶中,加入4 mL 0.01 mol/L鹽酸和1 mL堿式乙酸鉛溶液,用水定容至刻度,混勻,靜置澄清過(guò)濾。準(zhǔn)確吸取濾液25 mL,注入50 mL容量瓶中,加入0.1 mL 4.5 mol/L硫酸溶液,加水稀釋至刻度,混勻,靜置澄清過(guò)濾。在波長(zhǎng)274 nm處以試劑空白溶液作參比,測(cè)定吸光度。由回歸方程計(jì)算測(cè)試液中咖啡因量濃度,并計(jì)算樣品中咖啡因含量。參照孫超等[25]的試驗(yàn)方法,以吸光度Y2為縱坐標(biāo),咖啡因質(zhì)量濃度X2(μg/mL)為橫坐標(biāo),繪制咖啡因?qū)φ掌窐?biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸方程為Y2=0.052X2-0.0005,R2=0.999 8。咖啡因?qū)φ掌焚|(zhì)量濃度在4 μg/mL~20μg/mL內(nèi)線性關(guān)系良好??Х纫蚝坑?jì)算公式如下。
1.3.10 茶多酚含量的測(cè)定
茶多酚總量采用GB/T 21733—2008《茶飲料》中附錄A中茶多酚的檢測(cè)方法[26]進(jìn)行測(cè)定。
1.3.11 樣品濁度的測(cè)定
取樣時(shí)搖勻樣品,使用濁度計(jì)測(cè)定樣品的濁度。
1.3.12 可溶性固形物含量的測(cè)定
樣品可溶性固形物含量采用NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測(cè)定折射儀法》中的檢測(cè)方法[27]進(jìn)行測(cè)定。
用Microsoft 2010、prism作圖軟件和正交設(shè)計(jì)助手軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
2.1.1 浸提溫度對(duì)粉葛浸提效果的影響
浸提溫度對(duì)粉葛浸提效果的影響見圖1。
圖1 浸提溫度對(duì)粉葛浸提效果的影響Fig.1 Effect of temperature on the extraction of the dried roots of Pueraria thomsonii
由圖1可知,隨著浸提溫度上升,浸提液中總黃酮含量呈先上升后下降的趨勢(shì),最佳浸提溫度為80℃,其原因可能是溫度越高分子運(yùn)動(dòng)的速率越快,從而使黃酮類物質(zhì)更易溶于溶劑中,可是溫度過(guò)高會(huì)破壞黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)及生物活性,還會(huì)增加其它雜質(zhì)的析出,導(dǎo)致含量急劇下降。因此,選取浸提溫度80℃為正交優(yōu)化依據(jù)。
2.1.2 料液比對(duì)粉葛浸提效果的影響
料液比對(duì)粉葛浸提效果的影響見圖2。
圖2 料液比對(duì)粉葛浸提效果的影響Fig.2 Effect of material-to-liquid ratio on the extraction of dried roots of Pueraria thomsonii
由圖2可知,隨著溶劑體積不斷增大,浸提液中總黃酮含量先增大后減少,最佳料液比為1∶15(g/mL),因此選取料液比為1∶15(g/mL)為正交優(yōu)化依據(jù)。
2.1.3 浸提時(shí)間對(duì)粉葛浸提效果的影響
浸提時(shí)間對(duì)粉葛浸提效果的影響見圖3。
圖3 浸提時(shí)間對(duì)粉葛浸提效果的影響Fig.3 Effect of time on the extraction of dried roots of Pueraria thomsonii
由圖3可知,隨著浸提時(shí)間的增加,浸提液中總黃酮含量先增大后減少,之后含量趨于平穩(wěn),最佳浸提時(shí)間為90 min,其原因可能是隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng),粉葛中的總黃酮不斷溶于浸提液中,含量不斷升高,當(dāng)總黃酮全部溶出后,較長(zhǎng)的浸提時(shí)間可能導(dǎo)致黃酮類物質(zhì)發(fā)生降解,含量下降。因此選取浸提時(shí)間90 min為正交優(yōu)化依據(jù)。
2.1.4 粉葛浸提液制備工藝優(yōu)化
粉葛浸提液制備的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表2和表3。
表2 粉葛浸提液制備正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test for extraction of the dried roots of Pueraria thomsonii
表3 方差分析Table 3 Analysis of variance
由表2和表3可知,各個(gè)因素對(duì)粉葛浸提液中總黃酮含量的影響大小順序?yàn)镃>A>B,即料液比>浸提溫度>浸提時(shí)間。根據(jù)K值大小可知,理論最佳組合為A3B3C1,即浸提溫度90℃,浸提時(shí)間120 min,料液比1∶10(g/mL)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn),在最優(yōu)制備條件下,粉葛浸提液總黃酮含量為1.43%,粉葛香氣濃郁。
粉葛榕樹須涼茶配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析見表4和表5。
表4 粉葛榕樹須涼茶配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Experimental results and analysis of the optimization of the herbal tea formulation
續(xù)表4 粉葛榕樹須涼茶配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析Continue table 4 Experimental results and analysis of the optimization of the herbal tea formulation
表5 方差分析Table 5 Analysis of variance
從表4和表5可看出,以感官評(píng)分為考察指標(biāo)的優(yōu)化提取工藝為A3B1C1D3,以茶多酚含量為考察指標(biāo)的優(yōu)化提取工藝為A1B2C3D1,以可溶性固形物含量為考察指標(biāo)的優(yōu)化提取工藝為A3B2C3D3。
采用綜合評(píng)分法,綜合評(píng)價(jià)各指標(biāo),優(yōu)化提取的工藝為A1B2C3D1,即榕樹須提取液添加量30%,粉葛提取液添加量35%,綠茶提取液添加量10%,白砂糖添加量1%。
經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn),在最優(yōu)提取工藝條件下,感官評(píng)分88,產(chǎn)品茶多酚含量達(dá)209.14 mg/kg,可溶性固形物含量達(dá)8%,綜合評(píng)分為95.23,產(chǎn)品澄清透明、色澤穩(wěn)定、香氣自然而濃郁,口感柔和。
通過(guò)菌落總數(shù)和感官綜合評(píng)價(jià)并結(jié)合多溫度加速破壞條件下的保質(zhì)期,在37℃和40℃的條件下分別進(jìn)行加速破壞性試驗(yàn),得出tS=8 d,運(yùn)用阿列紐斯方程推算,Q10=3.86,代入到公式得貯藏溫度20、26、32℃時(shí)貨架壽命,結(jié)果見表6。
表6 不同貯藏溫度貨架壽命Table 6 Shelf life at different temperatures
粉葛榕樹須涼茶符合NY/T 1713—2018《綠色食品茶飲料》[28]要求。產(chǎn)品澄清透明、色澤穩(wěn)定、香氣自然而濃郁,口感柔和,咖啡因含量為40 mg/kg、濁度為63.4 NTU。
通過(guò)正交試驗(yàn)、方差分析和驗(yàn)證試驗(yàn)確定粉葛浸提液的最優(yōu)制備工藝和粉葛榕樹須涼茶最優(yōu)配方,其中粉葛浸提液的最優(yōu)制備工藝為浸提溫度90℃,浸提時(shí)間 120 min,料液比 1∶10(g/mL)。在最優(yōu)制備條件下,粉葛浸提液總黃酮含量為1.40%,粉葛香氣濃郁。粉葛榕樹須涼茶最優(yōu)配方為榕樹須提取液添加量為30%,粉葛提取液添加量為35%,綠茶提取液添加量為10%,白砂糖添加量為1%,在此工藝條件下得到的粉葛榕樹須涼茶香氣與口感俱佳,并且色澤自然,質(zhì)地均勻,穩(wěn)定性好,具有粉葛和榕樹須典型的特殊香味,綜合評(píng)分為95.23,產(chǎn)品的常溫貨架期為6個(gè)月。