野菊花茶飲料生產(chǎn)工藝研究

謝瑤欣，張璟怡，陶 鑄，2,3* ，姚國新，2，湯亞芳，2，溫 馨，2

(1. 湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2. 湖北工程學(xué)院 特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北 孝感 432000；3. 湖北工程學(xué)院 湖北省植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖北 孝感 432000)

野菊花(ChrysanthemumindicumL.)是菊科多年生草本植物的干燥頭狀花序，廣泛用作中藥材和茶葉原料[1]，也被稱為“苦薏”、“山菊花”、“路邊菊”、“野黃菊”等[2]。其資源比較豐富，主要生長在山坡、草地、河邊、路邊等潮濕處，廣泛分布于我國東北、華北、華中、華東及西南地區(qū)[3-4]，在東亞地區(qū)如韓國、日本和在歐洲東北部得到了廣泛的應(yīng)用[5-6]。野菊花味苦、辛，性微寒，歸肝心經(jīng)；具有清熱解毒、瀉火平肝的功效，含有黃酮類、有機酸類、揮發(fā)油和萜類等化學(xué)成分，主要用于治療目赤腫痛、頭痛眩暈等病癥，目前廣泛應(yīng)用于茶飲、香料、食品、化妝品等[7]。

進入21世紀后，茶飲料成為飲料新貴，市場需求量越來越大，已經(jīng)上升到以療效、營養(yǎng)為目標，而且這種要求越來越迫切，因此茶飲料更要適應(yīng)消費者的需求，開發(fā)具有自身特點的新產(chǎn)品。野菊花飲品主要是由晾曬、蒸煮、干燥、精制過的新鮮野菊花制成，可以單獨飲用或與其他配方搭配飲用，或做成保健飲料。但野菊花干燥后的提取液長時間暴露在空氣中，會發(fā)生明顯的褐變，甚至?xí)a(chǎn)生渾濁，因此，如何將野菊花適當(dāng)?shù)丶庸こ删哂袃?yōu)良口感和外觀的野菊花飲品，具有較大的研究價值[8]。

野菊花是一種傳統(tǒng)的藥食兩用的植物資源，對其進行更深層次的研究一直是生物、醫(yī)藥工作者和食品科研工作者所關(guān)注的問題。但目前對野菊花茶的研究文獻較少，且大都處在初步發(fā)展階段，市場上常見的為將新鮮的菊花經(jīng)晾曬、蒸煮、干燥、精制后制成野菊花茶飲品，至今還處于初級加工階段，很少有野菊花的衍生產(chǎn)品，其附加值較低，需要進一步開發(fā)，可考慮加工成外觀更好、風(fēng)味更佳的飲料，從而獲得更高的經(jīng)濟效益。本研究主要是對野菊花進行水提取、濃縮、過濾等工藝，獲得提取物，并對其進行調(diào)配，在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Box-Behnken設(shè)計原理和響應(yīng)面法，構(gòu)建回歸方程預(yù)測模型，并結(jié)合感官評價確定最佳配方，生產(chǎn)出外觀品質(zhì)良好、風(fēng)味更佳并具有保健功能的野菊花茶飲料，為其生產(chǎn)工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

野菊花(湖北大悟縣中醫(yī)院)，白砂糖(市售)，山梨糖醇(山東綠健生物技術(shù)有限公司)，無水檸檬酸(濰坊英軒實業(yè)有限公司制造)，無水乙醇(武漢市中天化工有限責(zé)任公司)，LC5090高效液相色譜儀(浙江福立分析儀器股份有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

野菊花預(yù)處理→提取→濃縮→過濾→調(diào)配→檢驗(蒙花苷含量測定)→包裝→成品。

1)預(yù)處理、提取。稱取45.5 g野菊花，洗凈、干燥，加入20倍純凈水，然后將其混合液倒入容量瓶中，在磁力攪拌器回流提取，至溫度上升到90 ℃開始計時，回流提取2次，每次1.5 h。每次回流提取后倒出提取液，用真空泵進行抽濾，將濾液在4 ℃條件下靜置12 ～ 24 h。

2)濃縮。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮提取的濾液，直至相對密度在常溫下保持在1.055 ～ 1.065，然后在4 ℃條件下將濃縮液靜置12 ～ 24 h。

3)過濾、調(diào)配。將靜置后的濃縮液進行真空抽濾，即得混合提取物。將一定量的白砂糖、山梨糖醇和檸檬酸與該提取物混合，并加入適量的純凈水進行調(diào)配，攪拌均勻。

4)檢驗。將靜置后的調(diào)配液利用高效液相色譜法進行含量測定。

5)包裝、成品。將調(diào)配液包裝封口、貼標，制成瓶裝茶飲料，即為成品。

1.2.2 野菊花茶飲料的單因素試驗

選取白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、檸檬酸用量進行單因素試驗，根據(jù)表1設(shè)定各試驗的因素、水平和條件，以感官評分為指標，考核各因素對野菊花茶飲料感官評分的影響。

表1 單因素試驗因素和水平

1.2.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇白砂糖、野菊花、山梨糖醇、檸檬酸4個因素作為響應(yīng)變量，以野菊花茶飲料的感官評價作為響應(yīng)值，利用Design Expert8.0.6軟件，進行Box-Behnken方法設(shè)計4因素3水平的響應(yīng)面分析試驗(見表2)。

表2 響應(yīng)面分析試驗因素與水平設(shè)計

1.2.4 感官評價標準

飲料的感官得分是由10名品評人員根據(jù)規(guī)定的標準進行評估，主要從產(chǎn)品的外觀色澤、香味、口感、組織狀態(tài)進行綜合評分，以其平均值為最終得分(見表3)。

表3 感官評價標準

1.3 高效液相色譜法測定蒙花苷含量

1.3.1 色譜條件

參照《中國藥典》2020版方法測定蒙花苷含量，以十八烷基硅烷鍵合硅膠作為色譜柱的填充劑，以甲醇-水-冰醋酸(26∶23∶1)為流動相，檢測波長為334 nm，流速1.0 mL/min，柱溫20 ℃，進樣量20 μL，檢測時間26 min[9]。

1.3.2 對照品溶液的制備

取蒙花苷對照品適量，精密稱重，加甲醇溶解并配制成0.1 mg/mL的溶液，即得。

1.3.3 標準曲線制作

將配制好的蒙花苷標準品溶液，用甲醇逐級稀釋成0.05 mg/mL、0.01 mg/mL、0.006 mg/mL、0.003 mg/mL、0.001 mg/mL的混合對照品溶液，并做一個空白甲醇，各取1 mL過膜后分別置于液相小瓶中，放入液相色譜儀的自動進樣器中。以蒙花苷質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

1.3.4樣品含量測定

取樣品溶液1 mL，按1.3.3的方法，在高效液相色譜儀中測定，得到峰面積，代入回歸方程中得到試驗結(jié)果。

1.4 穩(wěn)定性試驗

將成品飲料制成6份，包裝封口，分別置于4 ℃下，放置7 d后，比較感官指標前后變化[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 白砂糖用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

從圖1可以看出，在其他條件相同的情況下，野菊花茶飲料的感官評分隨著白砂糖用量的增加而升高，在白砂糖用量為160 g/L時，野菊花茶飲料的外觀色澤、香氣、口感、組織狀態(tài)均較好，感官評分達到了最高，而當(dāng)白砂糖的含量超過160 g/L時，其感官評分開始顯著下降。結(jié)果表明，選擇白砂糖的含量為160 g/L是最合適的。

圖1 白砂糖用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.2 野菊花用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

從圖2可以看出，在其他條件相同的情況下，野菊花茶飲料的感官評分隨著野菊花用量的增加而升高，在野菊花用量為80 g/L時，野菊花茶飲料的外觀色澤、香氣、口感、組織狀態(tài)均較好，感官評分達到了最高，而當(dāng)野菊花的含量超過80 g/L時，其感官評分開始顯著下降。結(jié)果表明，選擇野菊花的含量為80 g/L是最合適的。

圖2 野菊花用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.3 山梨糖醇用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

從圖3可以看出，在其他條件相同的情況下，野菊花茶飲料的感官評分隨著山梨糖醇用量的增加而升高，在山梨糖醇用量為160 g/L時，野菊花茶飲料的外觀色澤、香氣、口感、組織狀態(tài)均較好，感官評分達到了最高，而當(dāng)山梨糖醇的含量超過160 g/L時，其感官評分開始顯著下降。結(jié)果表明，選擇山梨糖醇的含量為160 g/L是最合適的。

圖3 山梨糖醇用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.4 檸檬酸用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

從圖4可以看出，在其他條件相同的情況下，野菊花茶飲料的感官評分隨著檸檬酸用量的增加而升高，在檸檬酸用量為0.8 g/L時，野菊花茶飲料的外觀色澤、香氣、口感、組織狀態(tài)均較好，感官評分達到了最高，而當(dāng)檸檬酸的含量超過0.8 g/L時，其感官評分開始顯著下降。結(jié)果表明，選擇檸檬酸的含量為0.8 g/L是最合適的。

圖4 檸檬酸用量對野菊花茶飲料感官品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果與分析

2.2.1 模型的建立及顯著性檢驗

在單因素試驗結(jié)果基礎(chǔ)上進行響應(yīng)面分析，結(jié)果見表4。應(yīng)用DesignExpert 8.0.6軟件，采用Box-Behnken設(shè)計原理對表2中的實驗數(shù)據(jù)進行響應(yīng)面分析，通過分析，得到二次多項回歸擬合方程：

Y=+88.68+0.86×A-1.81×B+1.20×C+0.30×D+1.35×A×B+0.00×A×C-0.075×A×D+0.40×B×C+0.025×B×D-0.35×C×D-1.77×A2-5.52×B2-0.46×C2-0.18×D2

式中：Y為野菊花茶飲料的感官評分，A、B、C、D分別表示白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、檸檬酸用量。

表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

表5 回歸模型的方差分析

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

在其他試驗因素不變的情況下，白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、檸檬酸用量4個因素兩兩交互作用對野菊花茶飲料感官評分影響的趨勢圖分別如圖5所示。

從圖5(a)可以看出，白砂糖的坡面比野菊花的平緩，說明野菊花用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖趨于橢圓形，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分有顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：白砂糖用量為160 g/L，野菊花用量為80 g/L。

從圖5(b)可以看出，白砂糖的坡面比山梨糖醇的平緩，說明山梨糖醇用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖弧度較小，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分無顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：白砂糖用量為160 g/L，山梨糖醇用量為160 g/L。

從圖5(c)可以看出，白砂糖的坡面比檸檬酸的陡峭，說明白砂糖用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖弧度較小，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分無顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：白砂糖用量為160 g/L，檸檬酸用量為0.8 g/L。

從圖5(d)可以看出，野菊花的坡面比山梨糖醇的陡峭，說明野菊花用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖弧度較小，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分無顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：野菊花用量為80 g/L，山梨糖醇用量為160 g/L。

從圖5(e)可以看出，野菊花的坡面比檸檬酸的陡峭，說明野菊花用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖弧度較小，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分無顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：野菊花用量為80 g/L，檸檬酸用量為0.8 g/L。

從圖5(f)可以看出，山梨糖醇的坡面比檸檬酸的陡峭，說明山梨糖醇用量對野菊花茶飲料感官評分的影響較為顯著；二者等高線圖弧度較小，說明二者交互作用對野菊花茶飲料感官評分無顯著影響，由等高線可以確定最佳配方為：山梨糖醇用量為160 g/L，檸檬酸用量為0.8 g/L。

(a)白砂糖用量與野菊花用量的交互作用

2.2.3 試驗最佳配方

從圖5中可以看出有最大的響應(yīng)值，通過軟件分析，預(yù)測野菊花茶飲料的最佳配方為：白砂糖164.13 g/L、野菊花77.95 g/L、山梨糖醇180 g/L、檸檬酸0.78 g/L。根據(jù)實際情況，將最佳配方改為白砂糖160 g/L、野菊花80 g/L、山梨糖醇180 g/L、檸檬酸0.8 g/L。

2.3 含量測定結(jié)果

2.3.1 標準曲線繪制

取樣品溶液1 mL，按1.3.3的方法，繪制標準曲線，得到回歸方程為：y=389.34x+0.0784，R2=0.9995，如圖6所示。蒙花苷濃度在0到-0.1 mg/mL范圍內(nèi)，呈良好的線性關(guān)系。

圖6 蒙花苷標準曲線

2.3.2 野菊花飲料中蒙花苷含量的測定

蒙花苷是野菊花中含量較高的重要化學(xué)成分之一，也是野菊花質(zhì)量控制標準之一。在高效液相色譜儀中測定樣品溶液，得到峰面積為1.2955，代入回歸方程中得到蒙花苷含量為0.0031 mg/mL。

2.4 穩(wěn)定性試驗結(jié)果

試驗結(jié)果(見圖7)表明野菊花茶飲料在4 ℃條件下，放置7 d后，產(chǎn)品的外觀色澤、香氣、口感、組織狀態(tài)均無明顯變化，說明該飲料制品至少在7 d內(nèi)可以保持穩(wěn)定。

圖7 飲料制品放置7 d前后對比

3 結(jié)論與討論

本研究以野菊花、白砂糖、山梨糖醇、檸檬酸等為主要原料，制作野菊花茶飲料，以單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)確定因素水平，采用Box-Behnken設(shè)計試驗優(yōu)化，建立的二次多項回歸擬合方程擬合度和可信度均很好，能夠合理地反映野菊花用量、白砂糖用量、山梨糖醇用量和檸檬酸用量對野菊花茶飲料感官評分的影響。利用此模型得到的野菊花茶飲料的最佳配方為白砂糖160 g/L、野菊花80 g/L、山梨糖醇180 g/L、檸檬酸0.8 g/L，在此條件下利用高效液相色譜法測得飲料中蒙花苷的含量為0.0031 mg/mL。制成的成品飲料呈淡黃色，澄清透明，具有野菊花主體的香味，無異味且香氣濃郁，酸甜可口，苦澀味基本沒有，容易被接受。本試驗方法經(jīng)濟便捷、健康安全，可以為野菊花茶飲料產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝研究提供參考依據(jù)。

制作野菊花茶飲料的過程受很多因素的影響，主要在前期預(yù)處理過程中很容易會造成野菊花中蒙花苷的損失，導(dǎo)致其藥用價值降低，不能達到很好的保健功能的作用。并且茶飲料的品質(zhì)最易因消毒問題，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，有效的滅菌可以延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，從而使穩(wěn)定性更好。因此，本文中的生產(chǎn)工藝還需進一步優(yōu)化，以期研究出更高效的工藝方法，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。