牛蒡-普洱茶加工工艺对可溶性膳食纤维提取率影响的研究

盛雪云 董玉玮 潘铖 苗敬芝 李伟 刘飞

摘要：为了探讨加工工艺对牛蒡普洱茶可溶性膳食纤维提取率的影响，采用传统制备工艺，根据单因素分析和响应面试验优化加热温度、加热时间、牛蒡普洱配比等条件，测定可溶性膳食纤维提取率。结果表明：加热时间、加热温度和配比都对可溶性膳食纤维提取率有显著影响（P<0.05）;在加热时间4h、加热温度75℃、牛蒡普洱配比为1：1的工艺条件下，得到的牛蒡普洱茶膳食纤维提取率最高，为16.2%，加热时间和加热温度的交互作用对可溶性膳食纤维提取率有显著影响（P<0.05）。最佳工艺下获得的牛蒡普洱茶含水率为7.65%，复水比5.44g/g。

关键词：牛蒡普洱茶;响应面;可溶性膳食纤维

膳食纤维通常来自于植物的细胞壁，属于非淀粉性多糖，在牛蒡、普洱、芦笋等食物中含量丰富。膳食纤维根据溶解性可分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纤维（Insoluble dietary fiber，IDF）[1]。SDF较IDF相比，吸水膨胀等理化特性水平更高，保健功效突出，可通过抑制α葡萄糖苷酶活性，降低餐后高血糖，改善高脂饮食诱导的肥胖，对糖尿病的预防和治疗发挥着积极的作用[2，3]，因此具有广阔的利用前景。

牛蒡俗称东洋参，为菊科两年生草本植物，主要分布于北欧、西伯利亚和中国东北地区，富含膳食纤维、蛋白质、多糖、黄酮苷、菊糖等营养成分[4，5]。由于牛蒡口感不佳，青涩味重，企业一般选择将其制作成牛蒡茶出售。目前市场上多为单一牛蒡茶，为提高牛蒡茶风味及其营养价值，本研究在牛蒡茶中加入一定比例的普洱茶。普洱为山茶科茶系树本植物，主要产于云南省的西双版纳、临沧、普洱等地区。普洱茶茶汤橙黄浓厚，香气持久，滋味浓醇，具有降血脂、减肥、生津、止渴、抑菌解毒等多种功效[6]。

现阶段牛蒡茶烘烤的加工工艺有热风烘干[7]、微波干燥[8]、高温翻炒[9]，主要原理是高温作用下使原料快速失水，达到提升品质、易于保存的目的。受加工工艺的影响，部分活性物质的含量会发生变化。张端莉等[10]研究发现，烘烤温度和时间直接影响大麦茶茶汤营养成分的损失，温度越高，时间越长，营养成分损失量就越大。在最佳烘烤条件制作下，可溶性膳食纤维增长了38.2%。因此如果加工工艺选择条件不当，会破坏膳食纤维物质结构，降低牛蒡茶营养与保健价值。

本研究以新鲜牛蒡根、普洱为原料，探讨牛蒡普洱茶加工工艺中加热时间、加热温度和原料配比对SDF提取率的影响，为牛蒡、普洱资源的有效开发提供技术支撑。

一、材料与方法

（一）材料与试剂

牛蒡由徐州康汇百年食品有限公司提供;普洱茶购自云南大益公司;提取与检测试剂均为国产分析纯。

（二）仪器与设备

7230G可见分光光度计上海安亭仪器厂;BGZ76/146/246电热恒温鼓风干燥箱烘箱上海博迅有限公司;FSD101A电动粉碎机上海博讯有限公司;牛蒡切片机常州国华电器有限公司;TU1810APC紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司。

（三）方法

1.牛蒡普洱茶成茶工艺

选择质量好、粗细均匀的牛蒡，洗净泥土后去皮，牛蒡切片厚度2mm，切片浸泡在含有0.1%柠檬酸和0.02%二氧化氯的护色液中10min，沥干水分后，备用。含水率采用GB 5009.32010“食品中水分的测定”的方法，按式（1）计算。

干基含水率%=mtmsms×100（1）

式中：mt为物料t时刻对应的质量，g;ms为绝干物料质量，g。

2.牛蒡预处理

牛蒡切片于28℃烘箱中加热，测定含水率至30%以下，取出，约3～5h。

3.单因素试验设计

考察加热时间、加热温度、牛蒡茶与普洱茶配比对牛蒡普洱SDF提取率的影响，每组试验重复3次取平均值。

4.加热温度的选择

预处理后的牛蒡切片于60℃、65℃、70℃、75℃、80℃烘箱中加热4h，取出冷却后，按牛蒡与普洱质量比1∶1混合，粉碎，测定SDF提取率。

5.加热时间的选择

预处理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，分别加热2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h，取出冷却后，按牛蒡与普洱质量比1∶1混合，粉碎，测定SDF提取率。

6.配比的选择

预处理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，加热4h，取出测定含水率。牛蒡与普洱按质量比0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1混合，粉碎，测定SDF提取率。

7.响应面法试验设计

根据单因素试验结果，选择牛蒡普洱SDF提取率影响较大的因素和提取率较高的水平，确定以加热时间（X1）、加热温度（X2）、配比（X3）三个因素为自变量，以SDF提取率为响应值，根据BoxBehnken试验设计原理，采用DesignExpert 8.0试验设计软件对牛蒡茶提取工艺进行优化，试验因素和水平见表1。

8.可溶性膳食纤维的提取与检测

将粉碎后的牛蒡菊芋茶，40目过筛，加水溶解，调节pH，加入纤维素酶水解，抽滤将滤液浓缩至原体积1/3，用4倍体积95%乙醇醇析，再次抽滤，用丙酮、95%乙醇洗涤滤渣，干燥，称重即得可溶性膳食纤维。SDF提取率按式（2）计算。

SDF提取率=SDF质量（g）/樣品质量（g）×100%（2）

9.复水比测定

将制备好的牛蒡片称重，放入80℃恒温水浴锅中复水40min，取出后用滤纸吸干表面水分，按式（3）计算复水比。

复水比=mrmg（3）

式中：mr为样品复水后质量，g;mg为样品复水前质量，g。

（四）数据分析

采用Origin9.0软件处理数据并作图，所有数据用X-±s表示。

二、结果与分析

（一）单因素试验结果

1.加热时间的选择

由图1可知，在加热时间2.5～4.5h范围内SDF提取率先增加后减少，在加热时间为4h时，SDF提取率达到最高，为15.4%。

2.加热温度的选择

由图2可知，SDF提取率在加热温度为60～80℃范围内先增加后减少，当加热温度为75℃，SDF提取率达到最高，为15.6%。

3.配比的选择

由图3可知，SDF提取率在牛蒡普洱配比为0.5∶1～2.5∶1范围内先增加后减少，在配比为1∶1时，SDF提取率达到最高，为15.7%。

（二）响应面试验设计结果

根据响应面试验制定详细的分析方案，试验设计与结果见表2。

（三）回归模型的建立和检验

对加热温度（X1）、加热时间（X2）和配比（X3）3个单因素进行回归拟合，得出SDF提取率（Y）回归方程：Y=15.66-059X1-0.56X2+0.68X3+0.80X1X2-0.38X1X3-0.28X2X3-171X12-0.31X22-1.28X32

经响应面软件分析，预测模型标准偏差为0.65，平均值14.11，变异系数4.63，预测残差平方和38.5，此模型的拟合程度较好，决定系数R2为0.9179，P<0.05，为极显著水平，说明该方程与实际情况相符，具有可靠性。失拟项P值大于0.05，不显著。加热时间、加热温度和配比的P值都小于0.05，对SDF提取率都有显著影响。

（四）两因素间的交互效应分析

由图4可知，交互影响作用大小排序为：加热时间与加热温度>加热温度与配比>加热时间与配比。3因素对SDF提取率的影响大小依次为：配比>加热温度>加热时间。

回归模型确定的最佳牛蒡普洱茶制备工艺为加热温度75.11℃、加热时间4h，配比1.18∶1，预测得到的SDF提取率最高为16.09%，对此优化条件进行验证，根据实际调整为加热时间4h、加热温度75℃、配比1∶1时，提取的SDF平均提取率为16.2%，和预期结果基本相符，回归模型的预测性能较好，可用于优化牛蒡普洱茶制作工艺。此时测得复合茶含水率765%，复水比5.44g/g。

三、结论

本研究确定了加热时间、加热温度、牛蒡普洱配比条件对SDF提取率的影响，经响应面优化，最佳复合茶制备工艺为加热温度75℃、加热时间4h、牛蒡：普洱配比为1∶1，SDF平均提取率为16.2%;含水率低且复水比较高，表明复合茶干品复水后越接近新鲜状态。

参考文献：

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[3]苏丹萍，朱明明.膳食纤维与糖尿病的研究进展[J].预防医学论坛，2019，25（11）：879881.

[4]Chan YS，Cheng L N，Wu J H.et al A review of the pharmacological efects ofArctium lappa （burdock）[J].Infammo pharmacology，2011，19（5）：245254.

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[9]杨东升，陈松光，欧阳惠芳，等.穿心莲流膏中穿心莲内酯类成分在烘干过程中的变化[J].中成药，2013，（11）：810.

[10]张端莉，桂余，刘雄.发芽大麦茶制备工艺及茶汤营养特性研究[J].食品工业科技，2014，35（17）：252257.

基金项目：江苏省科技计划项目（苏北专项），项目名称：牛蒡茶新产品提升营养品质关键技术研究与产业化（XZSZ201846）;江苏高校“青蓝工程”资助项目

作者简介：盛雪云（1996—），女，汉族，江苏宿迁人，本科，研究方向：食品生物技术。

*通讯作者：董玉玮（1980—），男，汉族，江苏徐州人，博士，副教授，研究方向：食品生物技术。