金釵石斛多糖提取及風(fēng)味飲料制備研究

李 夏 ，胡 琪 ，胡孟君 ，姚 禹

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000；2.天然產(chǎn)物與功能性食品開(kāi)發(fā)研究瀘州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 瀘州 646000）

金釵石斛（Dendrobium nobile Lindl） 又名“吊蘭花”“扁金釵”，為蘭科多年生草本植物，其性微寒，味甘、淡，具有益脾健胃、滋陰清熱、生津止渴的功效[1]，其功能性成分主要為石斛多糖和石斛堿，其中石斛多糖具有清除自由基、抗氧化及提高免疫力等功能[2]，而石斛多糖的提取率又與提取工藝密切相關(guān)[3]。

L- 蘋(píng)果酸口感接近天然蘋(píng)果的酸味，與檸檬酸相比，具有酸度大、味道柔和、滯留時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前，已廣泛用于高檔飲料、食品等行業(yè)，已成為繼檸檬酸、乳酸之后用量排第3 位的食品酸味劑[4]。由于蘋(píng)果酸酸味舒適，非常適合制備清涼飲料和果味飲料，且蘋(píng)果酸閾值低，較檸檬酸用量少，已逐漸呈現(xiàn)替代檸檬酸的趨勢(shì)。

甜菊糖苷是一種甜度高且熱量低的天然食品添加劑，并且已有研究證實(shí)，其在預(yù)防齲齒、糖尿病等方面有較好效果。因此，甜菊糖苷正逐漸被大量應(yīng)用在減肥食品和保健食品中，開(kāi)始代替蔗糖、白砂糖等甜味劑[5]。

以金釵石斛為主要原料，以石斛多糖浸出率為指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化金釵石斛多糖飲料制備工藝，制備出富含石斛多糖的金釵石斛飲料，再使用水蜜桃香精、甜菊糖苷、L- 蘋(píng)果酸等添加劑調(diào)節(jié)風(fēng)味。以感官評(píng)分為指標(biāo)，通過(guò)響應(yīng)面法分析復(fù)合添加劑對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響，最終確定復(fù)合添加劑的最佳組合。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

金釵石斛，市售；L- 蘋(píng)果酸，甜菊糖苷、水蜜桃香精、檸檬香精、荔枝香精、草莓香精、藍(lán)莓香精，均為食品級(jí)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

C21-WH2128 型電磁爐、MJ-BL1503B 型破壁機(jī)，廣東美的集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品；BKQ-B50II型高壓蒸汽滅菌鍋，博科醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；JA2003 型電子天平；HZ-51 型智能煎藥機(jī)，成都漢正科技有限公司產(chǎn)品；SHZ-D 型真空抽濾機(jī)，鞏義市萊卡儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 金釵石斛飲料制備工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1） 金釵石斛多浸提。選用新鮮優(yōu)質(zhì)的金釵石斛，清洗后切斷，放入破壁機(jī)中破碎，在浸提時(shí)間75 min，料液比1∶40（g∶mL），溫度70 ℃條件下浸提多糖，真空抽濾后備用。

（2） 金釵石斛多糖飲料調(diào)配。用甜菊糖苷、L-蘋(píng)果酸、水蜜桃香精對(duì)金釵石斛多糖飲料進(jìn)行調(diào)配，以感官評(píng)分作為食品添加劑最佳配比指標(biāo)。

（3） 灌裝滅菌。無(wú)菌環(huán)境下快速裝入已滅菌的玻璃瓶中密封后，65 ℃下滅菌30 min，達(dá)到滅菌同時(shí)保證飲料風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)不發(fā)生變化[6]。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3.1 感官指標(biāo)[7]

參照果汁感官檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：NY 82.2—1988《果汁測(cè)定方法感官檢驗(yàn)》對(duì)飲料進(jìn)行感官檢驗(yàn)。

選擇20 名專業(yè)飲料感官評(píng)價(jià)人員組成品鑒小組，主要從口感（30分）、組織狀態(tài)（10分）、色澤（10分）、香氣（30分）、協(xié)調(diào)性（20分） 5 個(gè)感官方面對(duì)花果茶進(jìn)行評(píng)價(jià)（總分100分）。

添加劑調(diào)配金釵石斛多糖飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[8]。

表1 添加劑調(diào)配金釵石斛多糖飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 微生物指標(biāo)[9]

參照食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)產(chǎn)品微生物指標(biāo)：GB/T 4789.21—2003《冷凍飲品、飲料規(guī)定的方法檢驗(yàn)》。

1.3.3 可溶性固形物指標(biāo)[10]

參照飲料通用分析方法：GB/T 12143—2008 檢驗(yàn)可溶性固形物指標(biāo)。

1.3.4 多糖含量測(cè)定[11]

參照《中國(guó)藥典》 （2015 版） 玉竹多糖測(cè)定方法：采用苯酚——硫酸法測(cè)定金釵石斛飲料中多糖含量。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 金釵石斛多糖浸提試驗(yàn)

宋美芳等人[12]、Song T H 等人[13]、王軍輝[14]研究證實(shí)，石斛多糖具有增強(qiáng)免疫活性、改善肺功能、抗白內(nèi)障活性等功能。試驗(yàn)通過(guò)考查浸提時(shí)間（min）、浸提溫度（℃）、料液比（g∶mL） 三因素不同水平對(duì)石斛多糖提取率的影響確定正交試驗(yàn)組，優(yōu)化金釵石斛多糖飲料制備工藝。

（1） 金釵石斛多糖浸提單因素試驗(yàn)。金釵石斛多糖提取單因素試驗(yàn)分別考查浸提時(shí)間（30，45，60，75，90 min）、浸提溫度 （40，50，60，70，80 ℃）、料液比 （1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50） 3 個(gè)因素，采用苯酚—硫酸法對(duì)多糖含量進(jìn)行分析，研究各因素水平對(duì)金釵石斛多糖浸提率的影響，進(jìn)而篩選出正交試驗(yàn)的因素和水平。

（2） 金釵石斛多糖浸提正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)表，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，確定金釵石斛多糖提取的最優(yōu)條件。

金釵石斛多糖飲料制備正交試驗(yàn)因素水平編碼見(jiàn)表2。

表2 金釵石斛多糖飲料制備正交試驗(yàn)因素水平編碼

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，提取金釵石斛多糖，制備石斛多糖溶液。

1.4.2 添加劑對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味影響試驗(yàn)

（1） 不同香精對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味影響試驗(yàn)。采用感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合分析，研究水蜜桃香精、檸檬香精、荔枝香精、草莓香精、藍(lán)莓香精對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味的影響，篩選出與金釵石斛多糖飲料風(fēng)味協(xié)調(diào)的果香型食用香精，與甜菊糖苷、L- 蘋(píng)果酸進(jìn)行復(fù)配，制得復(fù)合添加劑。

（2） 添加劑對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味影響單因素試驗(yàn)。添加劑對(duì)金釵石斛風(fēng)味影響單因素試驗(yàn)分別考查水蜜桃香精（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）、甜菊糖苷（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%）、L - 蘋(píng)果酸（0.001%，0.002%，0.003%，0.004%，0.005%） 3 個(gè)因素，采用感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合分析，研究各因素水平對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味的影響，進(jìn)而篩選出響應(yīng)面試驗(yàn)的因素和水平。

（3） 復(fù)合添加劑對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味影響響應(yīng)面試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上利用Boxbehnken 響應(yīng)面優(yōu)化技術(shù)研究水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L - 蘋(píng)果酸添加量（X3） 3 個(gè)因素對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響，進(jìn)而確定復(fù)合添加劑的配方。應(yīng)用Design Expert 8.0.6 優(yōu)化配方并進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬和模型預(yù)測(cè)。

復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼見(jiàn)表3。

表3 復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼/%

2 結(jié)果與分析

2.1 金釵石斛多糖提取試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 金釵石斛多糖提取單因素試驗(yàn)結(jié)果

（1） 浸提時(shí)間對(duì)石斛多糖提取率的影響。取破壁后的金釵石斛泥10 g，在料液比1∶10，浸提溫度40 ℃的條件下，研究浸提時(shí)間對(duì)石斛多糖提取率的影響。

浸提時(shí)間對(duì)石斛多糖提取率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 浸提時(shí)間對(duì)石斛多糖提取率的影響

由圖1 可知，當(dāng)浸提時(shí)間達(dá)75 min 時(shí)，石斛多糖提取率達(dá)最大值，之后隨著時(shí)間延長(zhǎng)，石斛多糖提取率趨于穩(wěn)定，變化較小。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇60，75，90 min 作為正交試驗(yàn)的3 個(gè)水平。

浸提溫度對(duì)石斛多糖提取率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 浸提溫度對(duì)石斛多糖提取率的影響

由圖2 可知，溫度較低時(shí)，隨浸提溫度增加，石斛多糖提取率逐漸增大，當(dāng)浸提溫度達(dá)70 ℃時(shí)，石斛多糖提取率達(dá)最大值，其后溫度提高，石斛多糖提取率顯著下降，這是由于高溫破壞了石斛多糖結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致多糖含量下降。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇50，60，70 ℃作為正交試驗(yàn)的3 個(gè)水平。

（3） 料液比對(duì)石斛多糖提取率的影響。取破壁后的金釵石斛泥10 g，在浸提溫度40 ℃，浸提時(shí)間60 min 的條件下，研究料液比對(duì)石斛多糖提取率的影響。

料液比對(duì)石斛多糖提取率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 料液比對(duì)石斛多糖提取率的影響

由圖 3 可知，在料液比 1∶10 ～ 1∶30 （g∶mL）時(shí)，石斛多糖提取率隨蒸餾水使用量的增加而增加，當(dāng)料液比達(dá)1∶30 以后，隨水溶液的增加，石斛多糖含量逐漸下降，主要原因是石斛多糖浸出率達(dá)最大后水溶液的增加稀釋了多糖濃度。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇料液比1∶20，1∶30，1∶40（g∶mL） 作為正交試驗(yàn)的3 個(gè)水平。

2.1.2 金釵石斛多糖提取正交試驗(yàn)結(jié)果

微課教學(xué)作為現(xiàn)代教學(xué)工作實(shí)施中較為重要的一項(xiàng)教學(xué)形式，體現(xiàn)在整個(gè)教學(xué)工作的規(guī)劃中。為了提升教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該將微課在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中進(jìn)行重點(diǎn)闡述，讓學(xué)生明確整個(gè)教學(xué)工作規(guī)劃中應(yīng)要完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時(shí)教師在教學(xué)工作的布置中，以微課作為主要性教學(xué)布置方案能夠滿足小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中對(duì)教學(xué)內(nèi)容的分層次教學(xué)需求。作為小學(xué)數(shù)學(xué)教師在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，要做的就是針對(duì)教學(xué)中的微課課堂構(gòu)建分析，保障在其教學(xué)課堂的構(gòu)建過(guò)程中，能夠提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)工作的科學(xué)性規(guī)劃。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照表2 設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)因素水平進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，確定金釵石斛多糖飲料制備的最優(yōu)條件。

金釵石斛多糖飲料制備正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 金釵石斛多糖飲料制備正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4 可知，各因素對(duì)于石斛多糖得率的影響程度為浸提溫度＞浸提時(shí)間＞料液比。金釵石斛多糖飲料的最佳制備條件為A2B3C3。經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，最佳條件A2B3C3下石斛多糖提取率為22.41%。因此，確定金釵石斛多糖飲料最佳制備條件為浸提時(shí)間75 min，浸提溫度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL）。

取破壁后的金釵石斛泥100 g，加入4 000 mL 蒸餾水，在70 ℃條件下浸提75 min，真空抽濾后備用。

2.2 添加劑對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味影響試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 添加劑單因素試驗(yàn)結(jié)果

（1） 復(fù)合添加劑中食用香精的確定。在甜菊糖苷添加量0.02%、L - 蘋(píng)果酸添加量0.002%的條件下，向金釵石斛飲料中分別添加0.2%的不同食用香精，品鑒小組重點(diǎn)考查食用香精與金釵石斛多糖飲料風(fēng)味的協(xié)調(diào)性，以及對(duì)飲料香氣、色澤、澄清度、組織形態(tài)的影響，按表1 感官評(píng)分指標(biāo)進(jìn)行打分。

不同食用香精感官評(píng)分見(jiàn)表5。

表5 不同食用香精感官評(píng)分/分

結(jié)果表明，水蜜桃香精味道與金釵石斛多糖飲料最為協(xié)調(diào)，口味明顯優(yōu)于其他食用香精，且飲料香氣、色澤、澄清度較好，故選擇水蜜桃香精制作金釵石斛多糖飲料的復(fù)合添加劑。

（2） 水蜜桃香精添加量對(duì)飲料風(fēng)味的影響。在甜菊糖苷添加量0.02%、L- 蘋(píng)果酸添加量0.002%的條件下，研究水蜜桃香精添加量對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味的影響。

水蜜桃香精添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響見(jiàn)圖4。

圖4 水蜜桃香精添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響

由圖4 可知，香精添加量達(dá)0.3%時(shí)，飲料風(fēng)味最好，過(guò)少則味寡淡，過(guò)多則石斛清香不明顯。因此，選擇0.2%，0.3%，0.4%3 個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

（3） 甜菊糖苷添加量對(duì)飲料風(fēng)味的影響。在水蜜桃香精添加量0.2%、L- 蘋(píng)果酸添加量0.002%的條件下，研究甜菊糖苷添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響。

甜菊糖苷添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響見(jiàn)圖5。

圖5 甜菊糖苷添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響

由圖5 可知，在0.01%～0.03%內(nèi)隨甜菊糖苷添加量增大，飲料感官評(píng)分逐漸增加，但繼續(xù)增加甜菊糖苷添加量，飲料口感過(guò)甜，逐漸失去了天然的石斛清香。因此，選擇0.02%，0.03%，0.04% 3 個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

（4） L- 蘋(píng)果酸添加量對(duì)飲料風(fēng)味的影響。在水蜜桃香精添加量0.2%、甜菊糖苷添加量0.02%的條件下，研究L - 蘋(píng)果酸添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響。

L- 蘋(píng)果酸添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響見(jiàn)圖6。

圖6 L- 蘋(píng)果酸添加量對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響

由圖6 可知，當(dāng)L - 蘋(píng)果酸添加量超過(guò)0.002%后，隨L - 蘋(píng)果酸添加量增大，飲料感官評(píng)分逐漸下降，飲料口感過(guò)酸，不協(xié)調(diào)。因此，選擇0.001%，0.002%，0.003% 3 個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.2.2 復(fù)合添加劑最佳配比響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按表3 復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼表進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，確定復(fù)合添加劑最佳配比。

復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果顯著性檢驗(yàn)

利用Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)表6 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，分別對(duì)水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L- 蘋(píng)果酸添加量（X3）進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 復(fù)合添加劑配比響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析結(jié)果

由表7 可知，回歸模型顯著性檢驗(yàn)p＜0.000 1，說(shuō)明二次多元回歸模型具有顯著性，可以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)回歸方程各項(xiàng)做顯著性檢驗(yàn)。方差分析結(jié)果表明，所選取的因素對(duì)金釵石斛多糖飲料風(fēng)味影響的順序?yàn)樗厶蚁憔砑恿浚╔1） ＞L -蘋(píng)果酸添加量（X3） ＞甜菊糖苷添加量（X2）。

三因素交互作用對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響見(jiàn)圖7。

圖7 三因素交互作用對(duì)金釵石斛飲料風(fēng)味的影響

2.2.4 復(fù)合添加劑最佳配比確定和回歸模型驗(yàn)證

回歸模型通過(guò)響應(yīng)面分析法得到復(fù)合添加劑的最佳配比，并根據(jù)設(shè)備情況對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)復(fù)合添加劑的最佳配比進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

復(fù)合添加劑最佳配比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 復(fù)合添加劑最佳配比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

由表8 可知，回歸模型通過(guò)響應(yīng)面法得到金釵石斛多糖飲料復(fù)合添加劑最佳配比為水蜜桃香精添加量0.3%，甜菊糖苷添加量0.03%，L - 蘋(píng)果酸添加量0.002%。在此條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得到金釵石斛多糖飲料感官評(píng)分為89分，與理論值88.803 2分接近。

3 結(jié)論

試驗(yàn)在葉榮飛等人[15]、蔡秋萍等人[16]的研究基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化金釵石斛多糖的浸提工藝，結(jié)合飲料口味特征，選擇與飲料風(fēng)味協(xié)調(diào)的水蜜桃香精和天然食品添加劑甜菊糖苷和L - 蘋(píng)果酸對(duì)飲料風(fēng)味進(jìn)行調(diào)配。結(jié)果表明，在溫度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL） 條件下浸提75 min，可制得多糖含量高的金釵石斛多糖飲料。使用0.3%水蜜桃香精、0.03%甜菊糖苷、0.002% L- 蘋(píng)果酸制備成的復(fù)合添加劑對(duì)飲料進(jìn)行調(diào)配，能夠使飲料在保留金釵石斛特有的清香的同時(shí)帶有水蜜桃的香甜，且兩者香氣、味道結(jié)合好，口味協(xié)調(diào)，飲料湯汁清亮舒適、口感細(xì)膩柔滑、甘甜適口、回味悠長(zhǎng)，深受歡迎。