葛根清汁复合饮料配方优化

韦柳燕，秦礼康*，胡秋云，涂 鸿

（1.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州梵净山葛根科技有限公司，贵州 铜仁 554300）

葛根（Pueraria lobota）是一种药食同源两用植物[1]，富含淀粉、人体必需氨基酸、维生素和钙、铁、锌、硒等多种微量元素[2]。异黄酮类化合物是其主要活性成分[3]，具有调节血液循环、降低心肌耗氧、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、降血脂、提高免疫等多种功能[4-9]。藤茶（Ampelopsis grossedentata）含有丰富的黄酮类物质、氨基酸、活性多糖等营养功能成分[10]，是一种具有清热解毒、祛风除湿、散瘀破结等功效的野生藤本植物。苦丁茶（Ilex kudingcha）为冬青科冬青属常绿乔木，含有苦丁茶素、儿茶素、熊果酸、皂甙、β-谷甾醇、咖啡碱等200多种成分，具有明目益智、抑癌防癌、保护心血管系统等多种药用价值[11]。金银花是忍冬科忍冬属植物忍冬（Lonicera japonicaThunb）的花蕾，具有抗炎解热、保肝利胆、免疫调节、止血、抗氧化等作用，其主要活性成分为绿原酸[12]。蔷薇科甜茶（Rubus suavissimusS.Lee）含有丰富的甜茶素[13]。甜茶素天然无毒、高甜低热，是一种优质的糖类代替品，可以有效的辅助治疗由于长期吃糖过量引起的肥胖、糖尿病、心血管疾病[14]。目前对葛根饮料产品的研究开发有很多，主要集中于酶解或发酵型复合饮料，如王端等[15]以葛根、核桃为原料，采用发酵和酶解工艺，研制出葛根核桃肽复合饮料；陈雷等[16]以蓝莓、葛根为原料，用果胶酶、α-淀粉酶水解法后，经调配得到风味俱佳的蓝莓葛根复合饮料；马晓珂等[17]以葛根为原料，采用协同酶解和多菌种混合发酵的方法研制出葛根醋饮料。

本研究以葛根淀粉副产物——葛根汁、贵州特色资源——藤茶、苦丁茶、金银花及甜茶为主要成分，采用正交优化试验对葛根清汁复合饮料的配方进行优化，经过科学的提取、加工，合理地进行复配，研制出一款风味良好、功效成分含量高、保健功能强的低糖饮料产品，为提高葛根、藤茶等资源的开发利用提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葛根汁：贵州梵净山葛根科技有限公司；藤茶、苦丁茶、金银花：购于贵州贵阳太升茶叶市场；甜茶：贵州三都县健康茶科技有限公司。

果胶酶（食品级，酶活力20 000 U/g）：上海蓝季科技发展有限公司；壳聚糖、β-环糊精、抗坏血酸等（均为食品级）：河南金润食品添加剂有限公司；蜂蜜：贵州省贵阳市花溪区大寨村养蜂场；葛根素（纯度95.5%）：中国食品药品检定研究院；硅藻土（食品级）：成都华耀化工有限公司。

1.2 仪器与设备

HH-S6数显恒温水浴锅：上海梅香仪器有限公司；AR224CN电子分析天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司；UV-7502PC紫外分光光度计：北京谱析通仪器有限责任公司；LD-Y300A高压万能粉碎机：上海顶帅电器有限公司；MLS-3708高压蒸汽灭菌锅：杭州亚旭生物科技有限公司；SHB-ⅢS循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；PHS-3CPH计：上海越平科学仪器有限公司；RHB32ATC型糖度计：上海力郎仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 工艺要点

（1）葛根汁的处理：本试验所用葛根汁为葛根淀粉生产过程中产生的汁液，含少量淀粉。将葛根汁加热至95℃糊化，保持10 min，冷却后过滤备用。

（2）藤茶汁的制备[18]：选取洁净、干燥的藤茶，剔除老梗及杂质，粉碎过20目筛。取一定量藤茶粉，加入25倍的纯净水，于100℃水浴箱中浸提30 min，布氏漏斗过滤，第二次浸提将茶水比缩小至1∶15（g∶mL），浸提温度、时间不变，过滤合并2次滤液。分别添加壳聚糖（0.15g/100mL）、果胶酶（0.02g/100mL），将滤液澄清处理备用。

（3）苦丁茶汁的制备[19]：选取叶片完整，无病虫害、无其他异物、干燥的苦丁茶叶，粉碎过40目筛。取一定量苦丁茶粉，加入50倍的纯净水，于100℃水浴锅中浸提10 min，重复提取3次，布氏漏斗过滤。合并3次滤液备用。

（4）金银花汁的制备[20]：选取浅绿色、花朵完整、质地较佳、干燥的金银花，粉碎过40目筛。取一定量金银花粉，加入12倍的纯净水，于75℃水浴锅中浸提1 h，重复提取3次，布氏漏斗过滤，合并3次滤液。趁热向滤液加入一定比例的硅藻土，搅拌后静置冷却，布氏漏斗过滤。

（5）甜茶汁的制备[21]：选取无病虫害、干燥的甜茶叶，粉碎过40目筛。取一定量甜茶粉，加入30倍的纯净水，于80℃水浴锅中浸提30 min，重复提取2次，布氏漏斗过滤后合并两次滤液。

（6）混合调配将葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金银花汁及甜茶汁进行复合调配，确定复合汁的最佳配比。将复合汁、β-环糊精、抗坏血酸、蜂蜜在60～70℃按一定比例混合（总体积为100 mL），搅拌均匀。

（7）均质：将调配好的饮料于20 MPa、50℃条件下均质一次，保证最终产品的稳定。

（8）灌装、杀菌：上述料液过滤后立即灌装，加热脱气，封盖。将灌装的料液进行巴氏杀菌（85℃、30 min），室温下冷却，即得葛根清汁复合饮料成品。

1.3.3 正交试验设计

（1）葛根饮料复合汁最佳配比的研究

在单因素试验基础上，以复合汁感官评分为评价指标，选择葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金银花汁以及甜茶汁5因素，采用L16（45）正交试验设计优化葛根饮料复合汁配比，正交试验因素及水平见表1。

表1 复合汁配比优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for proportion of compound juice optimization

（2）葛根清汁复合饮料最佳配方的确定

在单因素试验基础上，以葛根清汁复合饮料感官评分为评价指标，选择复合汁、β-环糊精（包埋剂）、抗坏血酸（护色剂）以及蜂蜜4因素，采用L9（34）正交设计优化葛根饮料配方，正交试验因素及水平见表2。

表2 饮料配方优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for beverage formula optimization

1.3.4 分析评价方法

（1）感官评价

复合汁感官评分满分为100分，具体感官评分标准见表3；葛根饮料感官评分采用10位专家的加权评分[22]，满分为50分，具体感官评分标准见表4。

表3 复合汁感官评分标准Table 3 Sensory evaluation standards of compound juice

表4 葛根清汁饮料感官评分标准Table 4 Sensory evaluation standards of kudzu root beverage

（2）理化指标测定

可溶性固形物：采用折光计法；总酸：参照国标GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中第二法pH电位法测定；游离氨基酸总量：参照国标GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸总量的测定》；茶多酚：参照国标GB/T 8313—2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》；儿茶素：香荚兰素比色法；咖啡碱：参照国标GB/T 8312—2013《茶咖啡碱测定》。

总黄酮含量的测定采用分光光度法：取饮料样品用体积分数10%的乙醇适当稀释数倍，取稀释样品于波长251 nm处，以参比液调零，测定样品吸光度值A[23-24]。按照葛根素标准曲线回归方程计算样品中总黄酮含量。葛根素标准曲线的绘制：精密称取5 mg葛根素标准品于25 mL容量瓶中，用体积分数为95%的乙醇溶液溶解后定容至刻度，得标准品溶液；量取标准品溶液1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL，分别置于50 mL容量瓶中，用体积分数为95%乙醇定容至刻度（体积分数为95%乙醇10mL，用水定容至100mL，为参比溶液）；用参比溶液调零，在波长251 nm处检测各标准液吸光度值，以葛根素质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制葛根素标准曲线。标准曲线回归方程为：y=0.069 2x+0.007 5，相关系数R2=0.999 8。

（3）微生物指标的测定

细菌总数：参照国标GB/T 4789.2—2010《食品微生物学检验菌落总数测定》。大肠菌群：参照国标GB/T 4789.3—2010《食品微生物学检验大肠菌群计数》。致病菌：参照国标GB/T 4789.4—2010《食品微生物学检验沙门氏菌检验》、GB/T 4789.5—2012《食品微生物学检验志贺氏菌检验》、GB/T 4789.10—2010《食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》、GB/T 4789.11—2003《食品微生物学检验溶血性链球菌检验》。

2 结果与分析

2.1 葛根饮料复合汁最佳配比的研究

本试验选择葛根汁、藤茶汁、苦丁茶汁、金银花汁、甜茶汁的添加量为影响因素，以感官评分为评价指标，采用5因素4水平正交试验对葛根饮料复合汁的配比进行优化，正交试验设计及结果见表5，方差分析结果见表6。

表5 复合汁配比优化正交试验结果与分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for proportion of compound juice optimization

由表5可知，影响葛根饮料复合汁感官品质最重要的因素是葛根汁的添加量，其次是藤茶汁和甜茶汁的添加量，苦丁茶汁和金银花汁的添加量影响最小。各因素主次关系为A＞B＞E＞C=D，最佳组合为A3B1C3D4E4。即葛根汁添加量为35%，藤茶汁添加量为2.5%，苦丁茶汁添加量为7.5%，金银花汁添加量为10%，甜茶汁添加量为10%。按此配方调配葛根饮料复合汁进行验证试验，获得产品感官评分为81分。

表6 复合汁配比优化正交试验结果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results for proportion of compound juice optimization

由表6可知，葛根汁的添加量对葛根饮料复合汁的感官品质有显著影响（P＜0.05），藤茶汁、苦丁茶汁、金银花汁及甜茶汁添加量对其感官品质均无显著影响。

2.2 葛根清汁复合饮料最佳配方的确定

由10名食品专业评审员对葛根清汁复合饮料的色泽、沉淀、气味、口感进行综合评分，评审结果见表7。

表7 权重评分结果Table 7 Results of weight score

由表7得出各个影响因素的权重系数：0.27、0.19、0.24、0.30。

本试验选择最佳配比复合汁、β-环糊精、抗坏血酸、蜂蜜的添加量为试验因素，以感官评分为评价指标，通过L9（34）正交试验确定葛根清汁复合饮料的最佳配方，正交试验结果见表8。

由表8可知，影响葛根清汁复合饮料感官品质最重要的因素是复合汁的添加量，其次是蜂蜜和β-环糊精的添加量，抗坏血酸的添加量影响最小。各因素主次关系为A＞D＞B＞C，最优组合为A3B2C2D3。即复合汁100%，β-环糊精0.3 g/100 mL，抗坏血酸0.04 g/100 mL，蜂蜜5 g/100 mL。按此配方调配葛根清汁复合饮料进行验证试验，获得产品综合评分为37分。

表8 饮料配方优化正交试验结果与分析Table 8 Results and analysis of orthogonal experiments for beverage formula optimization

2.3 葛根清汁复合饮料质量指标

2.3.1 感官指标

在优化的配方条件下获得的产品具有产品特有的橙黄色、澄清透明；组织细腻、均匀、无沉淀；风味独特、葛根味突出、茶香浓郁，具有藤茶、苦丁茶、金银花、甜茶的天然风味，酸甜适口，无不良风味。

2.3.2 理化指标

葛根清汁复合饮料的理化指标如表9所示。由表9可知，葛根清汁复合饮料的pH值为5.20、可溶性固形物4.0%、总酸含量0.15%、且含多种营养物质，其总黄酮及游离氨基酸含量较为突出，分别为0.738 6 mg/mL、0.108 6 mg/mL。产品不添加蔗糖，使用天然甜茶及蜂蜜作为甜味剂，是一种低糖饮料。

表9 葛根清汁复合饮料的理化指标Table 9 Physical and chemical indexes of compound beverage of kudzu root

2.3.3 微生物指标

细菌总数≤100 CFU/mL，大肠菌群≤6 MPN/100 mL，致病菌：不得检出。

3 结论

根据感官评分为指标的配方优化正交试验结果，葛根清汁复合饮料的最佳配方为葛根汁35%，藤茶汁2.5%，苦丁茶汁7.5%，金银花汁10%，甜茶汁10%，β-环糊精0.3 g/100 mL，抗坏血酸0.04 g/100 mL，蜂蜜5 g/100 mL。根据该配方研制出的饮料产品具有葛根特有的风味，颜色呈橙黄色，澄清透明，酸甜适口，香味宜人；感官指标、理化指标及微生物指标均符合国家标准。

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