牛蒡保健饮料加工研究

王海东，陈文武，王印，杨英歌（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州221006）

牛蒡保健饮料加工研究

王海东，陈文武，王印，杨英歌
（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州221006）

摘要：以牛蒡根为原料，最大限度的保留营养成分为目标研制牛蒡保健饮料，并融合超声波、微波、木瓜蛋白酶处理技术，使牛蒡菊糖等保健活性成分最大限度溶出。通过正交试验确定了保健饮料成分的优化配比为牛蒡液40mL/ 100m L饮料，黄原胶0.25%，安赛蜜0.03%，柠檬酸0.10%，得到乳白色、具有牛蒡特有清香气味的饮料，由于饮料中不含有蔗糖，并含有牛蒡菊糖等抗糖尿病的保健成分，适合健康人群及糖尿病人群，具有广阔的市场前景，并且，牛蒡保健饮料的开发生产对地区农业发展和农民增收有非常重要的意义。

关键词：牛蒡；牛蒡菊糖；保健饮料

牛蒡（Arctium lappa L.）属菊科牛蒡属，二年生草本植物，江苏省徐州市丰县和沛县是中国主要的种植区域。食用牛蒡根流行于日韩，风靡于东南亚，《本草纲目》中记载“牛蒡性温、味甘无毒，通十二经、除五脏恶气，久服轻身耐老”，现代研究表明牛蒡根提取物具有抗菌、抗突变、防癌、抗氧化、抗疲劳、降血糖、降血脂和免疫调节等药理作用[1-5]。牛蒡根属于《卫生部药食同源药物目录》中可用于保健食品的物品，结合地区的种植优势，将牛蒡根开发成地区名片性质的保健型饮料具有广阔的市场前景。传统的牛蒡茶产品是将牛蒡根切片、烘焙后用水浸泡后直接饮用，其保健作用取决于有益成分的溶出，大量的膳食纤维等有益成分伴随残渣被丢弃。本试验致力于开发一种浑浊型牛蒡保健饮料，以期最大限度的保留其有益成分，使牛蒡根的保健功能得到充分的发挥。

1　材料与方法

1.1试剂与仪器

1.1.1牛蒡

牛蒡从丰县种植区采购，为新成熟的新鲜牛蒡、外形饱满、无虫斑、无破损发霉、无腐烂变质。

1.1.2试剂

柠檬酸、安赛蜜、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、黄原胶，均为食品级；结冷胶，郸城财鑫糖业有限责任公司；木瓜蛋白酶（40万U/g）：无锡酶制剂厂；硫酸、苯酚为分析纯；次氯酸钠为化学纯；果糖为标准品。

1.1.3仪器

超声波发生器、微波炉、胶体磨、FW80微型高速万能试样粉碎机：天津市泰斯仪器有限公司；FA1004型精密天平：上海天平仪器厂；HHS21-6型电热恒温水浴锅：上海精密仪器厂；722型可见分光光度计：上海第三分析仪器厂。

1.2方法

1.2.1牛蒡根含水量的测定

鲜牛蒡刮去棕色皮后，干燥至恒重，计算水分含量。

1.2.2菊糖含量的测定[1]

采用苯酚-硫酸法测定牛蒡溶液中的总糖含量，以果糖为标准绘制标准曲线；

采用3，5-二硝基水杨酸法测牛蒡溶液中的还原糖含量，以果糖为标准绘制标准曲线。

菊糖含量=总糖含量-还原糖含量

菊糖溶出率（%）=菊糖含量/原料干重×100%

1.2.3稳定性试验

加入海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、黄原胶和结冷胶，参考饮料中常用添加量和国家标准[9]，浓度定为0.25%，放置30 d，观察牛蒡溶液的稳定性效果。

1.2.4调配试验

采用L9（34）正交表设计试验，因素水平如表1所示，水平值参考饮料中常用添加量和国家标准[9]，按饮料状态和味道综合评分。

表1 因素水平表Table 1　Factorsand levels

1.2.5饮料加工设计试验流程

鲜牛蒡→清洗→去皮（护色）→切片→胶体磨磨浆→超声波处理→微波处理→蛋白酶处理→煮沸灭酶→调配→成品

2　试验结果

2.1牛蒡含水量测定

牛蒡含水量测定结果见表2。

表2　含水量的测定结果Table2　Determination of themoisture content

由表2可以得出牛蒡中的水分含量为85.90%，干物质含量为14.10%。

2.2清洗

精确称取牛蒡根在清洗槽中彻底清洗，洗净后用0.20%次氯酸钠溶液中浸泡2min～3min，去除表面杂菌，用洁净自来水冲洗干净。

2.3去皮

牛蒡根皮的颜色为深褐色，如果不去皮，会给最后的成品饮料带来不愉快的颜色，但去皮过程中会发生褐变，所以，试验中整个过程在水中进行，并加VC护色，试验证明浓度为0.30%[10]就可以达到良好的护色效果，另外，保持较低的温度也是降低褐变程度的有效方法。用钢丝球轻轻刮去褐色皮，精确称量重量，计算损失的重量平均为1.26%。

2.4切片

本试验采用的方法为直接切片，厚度1mm，并立即投入到4℃左右、含有0.30%抗坏血酸的冷水中，料液比1∶15（g/mL）[7]，能够有效抑制褐变的发生，并可直接进行下一步磨碎工序。

2.5磨碎

切片步骤完成后，立即采用胶体磨磨碎，胶体磨功率50 kW，每次磨1min，磨2次，得到的溶液为乳白色，经测定菊糖的溶出率为13.23%。

2.6超声波、微波辅助处理

综合曹泽虹、唐仕荣和宋慧等[8，11-12]的研究成果，采用超声波和微波相结合的方法处理，超声波功率400W，每次处理10min，共处理3次，微波功率为300W，处理时间为110 s，目的是增加牛蒡菊糖等有益成分的溶出率。

2.7蛋白酶处理

由于牛蒡菊糖常常与蛋白呈结合状态，综合宋慧等[13]的研究在微波和超声波辅助处理后加入木瓜蛋白酶，浓度为3.0%，温度50℃、pH 5.0、4 h[13]，检测到菊糖的溶出率为20.17%。

2.8煮沸

由于牛蒡根粉碎后的溶液有较浓的生青味，经煮沸会除去，还会增加牛蒡特有的清香气味，试验证明煮沸10min效果比较理想，同时也起到了灭酶的作用。

2.9稳定性试验

试验结果表明加入海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的牛蒡液短时间均出现了明显的沉淀，稳定效果不理想；加入结冷胶的牛蒡液，静置2 d后，上层逐渐析出清晰的水层，时间越长，水层越明显，沉淀出现的相对缓慢；黄原胶的稳定效果最好，室温放置30 d没有观察到沉淀或分层现象。

2.10调配试验

配比正交试验结果如表3所示。

表3 正交试验结果分析Table 3　Resultsand analysisoforthogonally designed tests

由表2可以得出饮料的最优配比是A1B3C2D2，即牛蒡液40mL/100mL饮料，黄原胶0.25%，安赛蜜0.03%，柠檬酸0.10%，经验证试验，该配比所得产品综合评分92.67为最优，饮料状态稳定、酸甜可口。4个因素对饮料品质影响顺序是黄原胶>牛蒡液>柠檬酸>安赛蜜，黄原胶对饮料状态的影响最明显，牛蒡液对饮料的口味影响最为明显。

3　结论与讨论

试验得到的饮料优化配比为牛蒡液40mL/100mL饮料，黄原胶0.25%，安赛蜜0.03%，柠檬酸0.10%，为乳白色，有牛蒡特有的清香气味，由于含有牛蒡菊糖等对糖尿病有益的保健成分，且不含有蔗糖，所以适合健康人群也适合糖尿病人群。

试验过程中发现去皮环节采用钢丝球效果比较好，只需要刮除上面的一层棕色表皮，丢弃的部分比例仅为1.26%，不需要用刀把整个牛蒡皮层都除去，最大限度的保留了牛蒡原有营养成分，更好的发挥其保健作用。

试验过程中发现牛蒡整段用微波炉800W加热处理5min，然后再用切片机将牛蒡根切为1.0mm左右的薄片，不会发生褐变，虽然效果出色，但微波加热会造成局部温度过高养成分会受到破坏；或直接切片，并立即投入到80℃热水中烫漂10min也可以抑制褐变，但效果不理想，溶液会稍微变为绿色。为了达到抑制褐变并最大限度保留营养成分的目的，试验采用了冷水中加入VC防止褐变的方法，效果理想，同时VC也会增加饮料的营养，对饮料的口味影响也较小。

因为牛蒡中含有34%的牛蒡菊糖[1]，有增强免疫力[14]、清除自由基[15]、调节肠道平衡、抗疲劳、降血脂、预防酒精损伤和抑制癌细胞等生理功能[16]，试验采用微波、超声波和木瓜蛋白酶处理工艺，目的是提高牛蒡菊糖的溶出率，效果也比较理想，溶出率达到20.17%，比单纯的胶体磨处理溶出率提高了52.46%。

饮料没有采用传统的蔗糖作为甜味剂，因其本身含有的牛蒡菊糖具有甜味，并且有抗糖尿病的保健功能，其消费群体可以包括糖尿病人，所以采用安赛蜜作为甜味剂，配合柠檬酸形成酸甜可口的味道。

结冷胶是比较新型的稳定剂，效果好、应用广泛，但在本试验中效果并不理想，不如黄原胶，可能与牛蒡溶液的成分或者溶液环境有关，也可能与厂家结冷胶的质量有关。

通过正交试验确定了饮料的最优配比，但牛蒡液含量并非最优，含量降低应该味道会更好，但需要保证饮料中牛蒡原液的含量，所以没有进一步降低添加量做试验。

试验得到的成品为乳白色，颜色易于被大众接受，有牛蒡特有的清香气味，符合人们回归自然，追求绿色食品的心理。采用超声波、微波和木瓜蛋白酶处理工艺，使功能性成分牛蒡菊糖更好的溶出，以更好的发挥其保健功能，也符合人们追求健康的心理需求，消费市场非常广阔，另外，进一步研究牛蒡和其它保健材料相结合的复合型保健饮料，也是一个很有前景的研究方向[17-20]。牛蒡在徐州的丰县、沛县区域种植非常广，原料充足，牛蒡保健饮料的开发生产对该地区的农业发展，农民增收也有非常重要的意义。

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DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.027

收稿日期：2014-04-04

作者简介：王海东（1981—），男（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：食品生物技术。

Study on the Processing of Burdock Health Beverage

WANGHai-dong，CHENWen-wu，WANGYin，YANG Ying-ge
（Xuzhou VocationalCollegeofBioengineering，Xuzhou 221006，Jiangsu，China）

Abstract：The experimentsused burdock rootsas rawmaterial，aimd formaximize keepingnutrients in burdock health drink，and combiningmicrowave，ultrasonic，papain processing intented tomake the active ingredients maximum stripping，such as burdock inulin.The health beverage proportionswere optimized by orthogonal：burdock fluid 40mL/100mL，xanthan gum 0.25%，acesulfame 0.03%and citric acid 0.10%.The beverage wasmilk white and with special burdock scentand it contained no sugar，rich in burdock inulin and other anti diabetes care ingredients，suitable for healthy people also suitable for peoplewith diabetes.The beverage had broad market prospects，and the development of burdock health drinks had very important implications for regionalagriculturaland peasantincomes.

Keywords：burdock；burdock inulin；health beverage