天麻苦瓜绿茶复合饮料配方工艺优化

朱苗，田奇，王锡念，冯绍彪，何娅，刘庆庆，李刚凤

（铜仁学院材料与化学工程学院，贵州 铜仁 554300）

天麻（Gastrodia elata），又名赤箭、合离草、神草等，主要集中在甘肃、西藏、云南、贵州、四川等地[1]。它富含多糖、天麻素、蛋白质、香荚兰素等[2]，具有改善学习记忆、抗氧化、降血压、增强免疫力、抗缺血缺氧、抗血凝、镇痛等功能[3]。目前天麻主要药用，在复合饮料方面的研究甚少。苦瓜（Momordica charantia L.）又名菩提瓜、凉瓜等，味苦性寒，具有清暑涤热、明目解毒之功效[4]。众多研究表明，苦瓜不仅含有糖类、蛋白质、多肽、维生素、氨基酸和矿物质等丰富的营养成分[5]，具有降低血糖、抗突变、抗病毒、抗肿瘤和增强机体免疫等功能[6-7]。绿茶在我国被誉为“国饮”。主要含有茶多酚、氨基酸、碳水化合物、矿物质等物质[8]，其中茶多酚具有多种保健和药理作用，如抗癌、护肝、抗氧化、降血脂等[9-10]，目前已被广泛应用于食品工业、化妆和医药等行业[11]。

本试验以天麻、苦瓜和绿茶为主要原料，并添加柠檬酸、木糖醇来调节口感，实现原料在营养及风味上的互补，为天麻、苦瓜和绿茶的开发利用开辟新的途径，同时带动当地经济发展。且以天麻、苦瓜和绿茶为原料研制的复合饮料还未发现相关报道，因此，本研究通过优化工艺，研制以天麻、苦瓜和绿茶为原料的具有保健作用的植物饮料[12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

天麻：德江天麻种植基地，烘干过80目筛得到最终的天麻粉；苦瓜：市售，烘干过100目筛后放入干燥器皿中保存待用；绿茶：梵净山绿茶，烘干过100目筛后放入干燥器皿中保存待用；木糖醇：浙江华康药业股份有限公司；柠檬酸、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose sodium ，CMC-Na）、黄原胶、果胶、卡拉胶（均为食品级）：河北万邦化工科技有限公司。

1.2 主要仪器

MAX-A3003电子天平：深圳市无限量衡器有限公司；HH-6数显恒温水浴锅：常州智博瑞仪器制造有限公司；JP-500C-6高速多功能粉碎机：永康市久品工贸有限公司；SRH-S实验室均质机：上海世赫机电设备有限公司；WAY-2S数字阿贝折光仪：上海申光仪器仪表有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：北京科伟永兴仪器有限公司；ALpha-系列分光光度计：上海谱元仪器有限公司；TG16K-Ⅱ高速离心机：东旺仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 复合饮料工艺流程

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 天麻浸提液制备流程

采用热水浸提法，将天麻粉按1∶150（g/mL）的料液比，在温度为85℃的条件下浸提50 min，然后经初次过滤，再进行抽滤，最终制得天麻浸提液[13]。

1.3.2.2 苦瓜浸提液制备流程

采用热水浸提法，将苦瓜粉按1∶120（g/mL）的添加量，在温度75℃的条件下浸提30 min，然后经初次过滤，再进行抽滤，最终制得苦瓜浸提液[14]。

1.3.2.3 绿茶浸提液制备流程

采用热水浸提法，将绿茶粉按1∶100（g/mL）的料液比在温度75℃的条件下浸提15 min，然后经初次过滤，再进行抽滤，最终制得绿茶浸提液[13]。

1.3.2.4 复合浸提液制备流程

天麻苦瓜绿茶复合饮料的关键环节是确定不同主料之间的搭配比例及其适用范围。本试验以100 mL天麻苦瓜绿茶复合饮料为基准，选择天麻浸提液添加量20%、苦瓜浸提液添加量为30%、绿茶浸提液添加量为35%、木糖醇添加量为6 g（其中柠檬酸的添加量固定为0.04%）作为初始添加量，然后分别设置不同的天麻、苦瓜、绿茶浸提液及木糖醇梯度，以感官评分和可溶性固形物含量为其评价依据，挑选最佳天麻浸提液、苦瓜浸提液、绿茶浸提液及木糖醇的添加量[15]。

1.3.3 天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评定

采取100分制，根据饮料色泽（30分）、形态（20分）、滋味（30分）和风味（20分）等，选择10人组成评定小组，按下列评分标准对天麻苦瓜绿茶复合饮料进行综合评分，最终取10人评分结果的平均值为试验结果。感官检验项目及感官评分标准见表1[16-17]。

表1 天麻苦瓜绿茶复合饮料感官评分标准Table 1 Sensory evaluation of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

1.3.4 单因素试验

1.3.4.1 天麻浸提液添加量的选择

以100 mL天麻苦瓜绿茶复合饮料为基准，选择苦瓜浸提液添加量30%，绿茶浸提液添加量35%，木糖醇添加量6%，柠檬酸添加量0.04%为初始添加量，分别添加10%、15%、20%、25%、30%的天麻浸提液，以感官评分和可溶性固形物含量为评价依据，选择最佳天麻浸提液添加量。

1.3.4.2 苦瓜浸提液添加量的选择

以100 mL天麻苦瓜绿茶复合饮料为基准，选择天麻浸提液添加量20%，绿茶浸提液添加量35%，木糖醇添加量6%，柠檬酸添加量0.04%为初始添加量，分别添加5%、10%、20%、30%、40%的苦瓜浸提液，以感官评分和可溶性固形物含量为评价依据，选择最佳苦瓜浸提液添加量。

1.3.4.3 绿茶浸提液添加量的选择

以100 mL天麻苦瓜绿茶复合饮料为基准，选择天麻浸提液添加量20%，苦瓜浸提液添加量30%，木糖醇添加量6%，柠檬酸添加量0.04%为初始添加量，分别添加20%、25%、30%、35%、40%的绿茶浸提液，以感官评分和可溶性固形物含量为评价依据，选择最佳绿茶浸提液添加量。

1.3.4.4 木糖醇添加量的选择

以100 mL天麻苦瓜绿茶复合饮料为基准，选择天麻浸提液添加量20%，苦瓜浸提液添加量30%，绿茶浸提液添加量35%，柠檬酸添加量0.04%为初始添加量，分别添加5%、6%、7%、8%、9%的木糖醇，以感官评分和可溶性固形物含量为其评价依据，挑选最佳木糖醇添加量。

1.3.5 正交试验设计

在单因素试验的基础上，以天麻浸提液、苦瓜浸提液、绿茶浸提液、木糖醇的添加量为试验因素，以感官评价、可溶性固形物含量为评价指标，进行L9（34）正交试验来确定复合饮料的最佳配方，因素水平见表2。

表2 天麻苦瓜绿茶饮料正交试验因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

1.3.6 天麻苦瓜绿茶复合饮料指标的测定

1.3.6.1 总黄酮含量的测定

采用芦丁比色法进行测定[18]。

1.3.6.2 总酸含量的测定

参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》进行测定[19]。

1.3.6.3 可溶性固形物含量的测定

参照GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》进行测定[20]。

1.4 数据处理方法

采用origin8.5.1、spss19.0对单因素和正交试验数据进行处理与分析。

2 结果与讨论

2.1 天麻浸提液添加量对复合饮料品质的影响

天麻浸提液添加量对复合饮料品质的影响见图1。

图1 天麻浸提液添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响Fig.1 Effect of Gastrodia elata extract content on the quality of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

由图1可以看出，天麻浸提液的添加量在10%～15%时，天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评分和可溶性固形物含量呈上升趋势，且都在15%处达到最大值，此时感官评分的最高为79分，说明此时天麻苦瓜绿茶复合饮料的色泽、形态、滋味和风味较好[21]，可溶性固形物含量的最大值为6.94%，说明此时的天麻苦瓜绿茶复合饮料浓度最大；而在15%～30%之间，其感官评分趋于下降，可溶性固形物在25%时虽略有上升，但小于其最大值。综合考虑，选择天麻浸提液添加量为15%。

2.2 苦瓜浸提液添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响

苦瓜浸提液添加量对复合饮料品质的影响见图2。

从图2可以看出，苦瓜浸提液添加量在5%～20%时，天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评分和可溶性固形物含量呈上升趋势，且都在20%处取得最大值，此时感官评分的最高分为78.67，说明此时的苦瓜浸提液添加量适宜，可溶性固形物含量的最大值为6.75%，说明天麻苦瓜绿茶复合饮料浓度最大；而在20%～40%之间，其感官评分分值和可溶性固形物含量都趋于下降。苦瓜味苦，添加苦瓜不能过多，所以综合考虑选择苦瓜浸提液的添加量为20%。

图2 苦瓜浸提液添加量对天麻苦瓜绿茶饮料品质的影响Fig.2 Effect of balsam pear extract content on the quality of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

2.3 绿茶浸提液添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响

绿茶浸提液添加量对复合饮料品质的影响见图3。

图3 绿茶浸提液添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响Fig.3 Effect of green tea extract content on the quality of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

从图3可以看出，绿茶浸提液添加量在20%～30%时，天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评分和可溶性固形物含量趋于上升，且都在30%处取得最大值，此时感官评分的最高分为81.33，说明天麻苦瓜绿茶复合饮料整体口感比较好；可溶性固形物含量最大值为6.90%，此时的天麻苦瓜绿茶复合饮料浓度最大；而在30%～40%之间，其感官评分和可溶性固形物含量都趋于下降。综合考虑选择绿茶浸提液的添加量为30%。

2.4 木糖醇添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响

木糖醇添加量对复合饮料品质的影响见图4。

从图4可以看出，木糖醇添加量在5%～7%时，天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评分和可溶性固形物含量趋于上升，且都在7%处取得最大值，此时感官评分的最高分为81.33分，可溶性固形物含量的最大值为7.80%；而在7%～9%之间，其感官评分和可溶性固形物含量都呈缓慢的下降趋势。木糖醇添加过多会使天麻苦瓜绿茶复合饮料过甜，添加过少使口感太淡，所以选择木糖醇添加量为7%最适。

图4 木糖醇添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响Fig.4 Effect of xylitol content on the quality of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

2.5 复合饮料优化配方正交试验结果及方差分析

根据单因素试验对天麻苦瓜绿茶复合饮料品质的影响，分别选择天麻浸提液添加量（A）、苦瓜浸提液添加量（B）、绿茶浸提液添加量（C）、木糖醇添加量（D）四因素三水平，采用L9（34）正交设计对复合饮料的工艺进行优化，正交试验结果见表3。

表3 天麻苦瓜绿茶复合饮料优化正交试验方案及结果分析Table 3 Orthogonal test scheme and result of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea

由表3正交试验极差分析结果可以看出，各因素之间的影响程度大小D＞A＞B＞C，即木糖醇添加量对本试验的结果影响最大；其次是天麻浸提液添加量、苦瓜浸提液添加量；最后为绿茶浸提液添加量。以感官评分为评价标准的各因素最优水平组合为A2B1C3D3和A2B1C2D3，选择A2B1C3D3即添加15%天麻浸提液、18%苦瓜浸提液、33%绿茶浸提液、7.5%木糖醇，以较大的绿茶添加量掩盖天麻和苦瓜特殊的气味，此时所制的天麻苦瓜绿茶复合饮料质量也最佳；可溶性固形物含量为评价标准的各因素最优水平组合为A2B3C3D3，即添加15%天麻浸提液、22%苦瓜浸提液、33%绿茶浸提液、7.5%木糖醇时所制的天麻苦瓜绿茶饮料质量最佳。综上，感官评分和可溶性固形物含量的最优组合不同的地方是苦瓜的添加量，苦瓜添加量过多会使口感过苦，考虑最终以口感为主，所以选择最优水平组合为A2B1C3D3。感官评分及可溶性固形物方差分析见表4和表5。

表4 天麻苦瓜绿茶复合饮料正交试验方差分析（感官评分）Table 4 Variance analysis of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea（sensory score）

表5 天麻苦瓜绿茶复合饮料正交试验方差分析（可溶性固形物含量）Table 5 Variance analysis of compound beverage with Gastrodia elata balsam pear green tea（the content of soluble solids）

从表4、表5正交试验方差分析结果均可以看出，木糖醇的添加量对天麻苦瓜绿茶复合饮料的感官评分和可溶性固形物含量均有显著影响。天麻浸提液添加量、苦瓜浸提液添加量、绿茶浸提液添加量对感官评分和可溶性固形物含量均没有显著影响。

2.6 验证性试验

天麻苦瓜绿茶复合饮料的最优水平组合为A2B1C3D3，即添加15%天麻浸提液、18%苦瓜浸提液、33%绿茶浸提液、7.5%木糖醇。经试验得出感官评分为84.67，可溶性固形物含量7.93%。可以得出，该条件下得到的天麻苦瓜绿茶复合饮料口感最佳。

2.7 天麻苦瓜绿茶复合饮料的理化分析

天麻苦瓜绿茶复合饮料的总黄酮含量为34.45 mg/L，总酸度为0.756 g/kg，可溶性固形物含量为7.93%。

3 结论

本试验以天麻、苦瓜、绿茶等为原料，经单因素试验和正交试验，主要研究天麻苦瓜绿茶复合饮料的配方工艺。通过正交优化试验得到的最佳配方为15%的天麻浸提液、18%的苦瓜浸提液、33%的绿茶浸提液、7.5%的木糖醇和0.04%的柠檬酸。此配方制作的天麻苦瓜绿茶复合饮料呈浅黄绿色，汁液清澈明亮，口感醇厚，具有天麻苦瓜和绿茶混合的特殊风味。