黄精天然饮料的研制

2019-05-23叶文峰涂明锋高贵艳关爱国

食品工业 2019年5期

叶文峰，涂明锋，高贵艳，关爱国

1. 宜春学院化学与生物工程学院（宜春 336000）；2. 江西科技职业学院（南昌 330200）

黄精（Polygonatum sibiricum）是百合科黄精属植物，有黄精、滇黄精和多花黄精之分[1]，俗称为“仙人余粮”、“老虎姜”、“救命草”和“鸡头黄精”等，是药食同源的食物，始载于《名医笔录》[2]。黄精的主要化学成分有多糖、甾体皂苷、蒽醌、生物碱[3]等，具有降血糖、降血脂、抗衰老[4]、抗炎、抗肿瘤、抗骨质疏松[5]、抗动脉粥样硬化[6]、抗疲劳[7]等作用及功效。近年来，由于黄精具有良好的功能作用，以其为主要原料的相关产品研究成为热点，其市场前景非常广阔。

罗汉果（Momordica grosvenori）为葫芦科属多生宿根草质藤本植物，被人们誉为“神仙果”，罗汉果的果实，又名汉果、拉汗果、青皮果、假苦瓜等。罗汉果既可生吃，又可烘干保存，是一种风味独特的干果，其果实的营养价值很高，含有丰富的葡萄糖、果糖及多种维生素等。中医药学研究者认为，罗汉果味甘，酸，性凉，有清热凉血，生津止渴，嫩肤益颜等[8]功效，现代医学发现罗汉果具有降血糖、辅助治疗糖尿病的作用，还有抗衰老，抗癌及益肤美容降血脂及减肥的作用[9]，罗汉果用途广泛，逐渐被人们所关注和利用，具有良好的发展前景。

黄精、罗汉果作为药食两用的原料，在食品上的应用比较广泛，已有人研究了黄精保健黄酒，黄精酸奶、黄精橙汁复合饮料、黄精米酒保健饮料等产品[10-13]。罗汉果制品有干果、果精、果露等，还可作为调味品用于炖品、煲汤以及糕点、糖果和饼干[14]等食品的制作黄精罗汉果复合饮料的报道还较少见，试验在黄精提取物中添加天然甜味剂罗汉果制成饮料，顺应饮料向天然和保健方向发展的趋势。

1 仪器与材料

1.1 主要仪器与设备

RC 900旋转蒸发仪，上海越众仪器设备有限公司；722-100分光光度计，上海天普分析仪器有限公司；202-A型数电热恒温干燥箱，上海阳光实验仪器有限公司；HB-6水浴锅，常州亿通分析仪器制造有限公司；CS-1000粉碎机，上海新诺仪器厂；1 400 ℃高温炉烘箱，深圳中达电炉厂。

1.2 试验原料

黄精：新鲜饱满、棕黄色、无损坏。罗汉果：外壳完好无损、无异味。以上材料均购于宜春市老百姓大药房。

柠檬酸（潍坊英轩实业有限公司）、β-环糊精（河南华悦化工产品有限公司）、山梨酸钾（山东昆达生物科技有限公司），食品级，符合国标标准。

2 黄精饮料的生产工艺流程及操作要点

2.1 黄精饮料的生产工艺流程

2.2 试验操作要点

2.2.1 黄精提取液的制备

将新鲜生黄精洗净，切片，晾干，并称取一定量样品，按料液比1︰10（g/mL）加入水，煮沸10 min，趁热过滤，以防冷却过后因黏稠度过大不易过滤，得到黄精提取液。

2.2.2 罗汉果提取液的制备

将去皮的干罗汉果按料液比1︰10（g/mL）加入水，煮沸5 min，趁热过滤，得到罗汉果提取物。

2.2.3 调配饮料

将黄精提取液、罗汉果提取液和柠檬酸溶液按一定量的比例混合，调配出口感适当的饮料，并进行风味评价。

2.2.4 装罐，杀菌，成品

将调配好的黄精天然饮料装入玻璃罐，密封，在100 ℃下灭菌20 min，制成成品。

2.3 饮料调配单因素试验

影响黄精天然饮料风味的因素为黄精提取液、罗汉果提取液、柠檬酸，确定其中任意2个因素，改变1个变量，以感官评价为参考指标进行单因素试验。

2.4 响应面优化试验

在单因素试验的基础上，选取每个因素的3个水平，进行三因素三水平响应面优化试验，调配出黄精天然饮料的最佳配方比例。

3 试验结果与分析

3.1 感官评价指标与试验方法

将调配好的饮料邀请20位学生（男女各半），按感官评价标准对其进行评分，评分标准见表1。

表1 黄精天然饮料的感官评价标准

3.1.1 罗汉果提取液对黄精天然饮料的影响及结果

在黄精提取液比例为40%、柠檬酸含量为0.04%的条件下，分别添加20%，25%，30%，35%和40%罗汉果提取液进行单因素试验，结果见表2。

由表2可知，罗汉果提取液对黄精天然饮料的风味影响，以30%的比例最适宜，比例过高会导致黄精饮料的甜味过高，口感较差，若比例过低，会导致黄精饮料所特有的独特风味受到影响。

表2 罗汉果提取液对黄精天然饮料风味的影响

3.1.2 柠檬酸的含量对黄精天然饮料的影响及结果

当罗汉果的添加量为30%、黄精添加量为40%时，选取0.03%，0.04%，0.05%，0.06%和0.07%柠檬酸进行单因素试验，结果见表3。

由表3得出：柠檬酸含量0.04%最好，若柠檬酸含量偏高或者偏低，会直接影响黄精饮料的口感与独特的风味，消费者不易接受。

表3 柠檬酸对黄精天然饮料的影响

3.1.3 黄精提取液对黄精天然饮料风味的影响及结果

当罗汉果提取液为30%、柠檬酸含量为0.04%时，选取25%，30%，35%，40%和45%黄精提取液进行单因素试验，结果见表4。

由表4得出：当罗汉果提取液为30%、柠檬酸含量为0.04%时，黄精提取液最佳含量为40%。若黄精提取液含量偏高或偏低，会直接影响相应的黄精天然饮料的口感与风味。

表4 黄精提取液对黄精天然饮料的影响

3.2 黄精天然饮料配方的优选

为了使配制饮料具有良好的口感、风味、色泽和稳定性，在以罗汉果提取液、柠檬酸、黄精提取液三个单因素试验的基础上，采用响应面优化试验寻找饮料的最佳配方。

3.2.1 响应面（Box-Behnken）试验设计与试验结果

采用响应面（Box-Behnken）优化试验设计，以黄精提取液、罗汉果提取液、柠檬酸为自变量，以黄精天然饮料的感官评价分数为响应值绘制响应面，分析出黄精饮料的最佳配方。响应面（Box-Behnken）试验设计与结果分别见表5和表6，响应面二次回归方程方差及显著性分析见表7。

由表7中的试验数据进行二次项回归拟合，得到以感官评价（Y）为响应值，以黄精提取液（A）、罗汉果提取液（B）、柠檬酸（C）为编码自变量的二次项回归方程：Y=96.94+2.31A-0.90B-1.14C-2.15AB-0.48AC-0.35BC-4.81A2-4.43B2-4.36C2。

因此，响应面二次回归方差及显著性分析结果（模型的Prob＞F项值小于0.000 1）说明该方程模型级为显著，而失拟项（Lack of it）检验为不显著，则说明该方程对试验拟合性较好。

3.2.2 响应面曲面分析与结果

应用多元二次回归方程拟合表7的试验数据分析，该方程可推算出试验因素在响应面曲面中所覆盖的区域并进行初步筛选因素的最佳取值范围，根据多元二次回归方程模型分别做出试验因素间交互作用的3-D响应曲面和等高线（见图1～图3）以评价罗汉果提取液与黄精提取液、罗汉果提取液与柠檬酸、黄精提取液与柠檬酸之间因素作用试验评分的影响。

从图1中可以看出，当柠檬酸在一定条件下，各影响因素在一定区域内，试验感官评价分数随黄精提取液和罗汉果提取液的改变而呈现由上升再降低的趋势，发现黄精天然饮料感官评价分数获得最高值存在于响应面曲面的最顶部，口感细腻，颜色清亮、状态具有稳定性。

从图2中可以看出，当黄精在一定条件下，各影响因素在一定区域内，试验感官评价分数随柠檬酸和罗汉果提取液的改变而呈现由上升再降低的趋势，黄精天然饮料感官评价分数获得最高值存在于响应面曲面的最顶部，口感细腻，其饮料具有天然性的风味。

从图3中可以看出，当罗汉果在一定条件下，各影响因素在一定区域内，试验感官评价分数随黄精提取液和罗汉果提取液的改变而呈现由上升再降低的趋势，黄精天然饮料感官评价分数获得最高值存在于响应面曲面的最顶部，口感细腻，风味最佳。

因此从响应面二次回归方程方差及显著性分析得出黄精饮料最佳配方比例：黄精提取液41.42%，罗汉果提取液29.17%，柠檬酸0.04%。以此配方制得的饮料感官评价最高分数为97.42分，且A2B2C2的数值p均小于0.001，对感官评价的影响极为显著。为了便于实际操作，取整处理，对试验结果进行验证，将最佳饮料配方修正为：黄精提取液41%，罗汉果提取液30%，柠檬酸0.04%。因黄精有一定的苦涩味，需添加0.5%的β-环糊精以掩盖其不良风味。

表5 Box-Behnken试验因素与水平设计

表6 试验分析方案及结果

表7 响应面二次回归方程方差及显著性分析

4 饮料杀菌及保存条件的选择

食品杀菌技术主要有热杀菌和非热杀菌，该试验主要用热杀菌的方式对饮料进行杀菌试验，来选取最佳杀菌条件，结果见表8。如表8所示，300 mL饮料在杀菌温度100 ℃，时间20 min条件下，杀菌效果最好，品质较稳定。

图1 黄精提取液与罗汉果提取液的试验评分等高线图和响应面曲面

图2 罗汉果提取液与柠檬酸的试验评分等高线图和响应面曲面

表8 饮料杀菌条件和品质

5 验证试验

为了验证黄精天然饮料的最佳比例可行性，用上述饮料最优比例为条件，现进行3组平行试验，对3组饮料分别进行感官评价，结果见表9。评价结果表明：3组试验分数有一定的重复性，且接近于黄精天然饮料的最佳比例：黄精提取液41%，罗汉果提取液30%，柠檬酸0.04%。在此配方下制作的黄精饮料，其理论感官评价分数为97，预测的感官评价分数为96.67，且与理论预测值相相对误差仅为0.33。因此，由该验证试验结果可知，采用响应面法优化得到的最优配方制成的黄精天然饮料，具有一定的真实性和重现性。