造粒型黄精苦荞代用茶的研究

2021-05-25刘品华刘明研郑绍聪尹翠琳

西南农业学报 2021年1期

刘品华，刘明研，郑绍聪，尹翠琳，杨芬*

(1. 曲靖师范学院化学与环境科学学院，云南曲靖 655011；2. 广西百色农业学校，广西百色 533000)

【研究意义】滇黄精(PolygonatumkingianumColl. et Hemsl)、黄精 (PolygonatumsibiricumRed)或多花黄精(Polygonatumcyrtonema Hua)为中药黄精的基原品种，滇黄精系仅有滇黄精一种，是黄精属中比较原始而特化的类型[1]，是云南道地品种之一，自古为药食兼用，2012年国家卫计委公布为食品又是药品。传统中医药学认为其主要功效有补气养阴、健脾、润肺、益肾，用于脾胃气虚、体倦乏力、胃阴不足、口干食少、肺虚燥咳、捞嗽咳血、精血不足、腰膝酸软、须发早白、内热消渴等[1]。滇黄精不含淀粉，可溶性成分高达70 %以上[2]，具有较好的抗氧化活性和吸附胆酸盐的功效[3]，适用于冲泡饮用。苦荞[Fagopyrumtataricum(L.)Gaerth]属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)，1年生双子叶作物，耐寒、耐贫瘠、耐干旱[4]，欧、美洲均有分布，中国西南山区、西北、东北、华北都有悠久的栽培历史，为药食两用杂粮作物，现代研究认为有抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、改善胰岛功能、降低血液与肝脏胆固醇、抑制脂肪积累、防治心脑血管疾病、改善便秘，在调节血糖、保护心血管、改善微循环等方面效果显著[5-7]。传统中医认为，苦荞性平寒、味苦、能实肠胃、益气力、续精神、利耳目、炼五脏渣秽[6]。近些年苦荞及加工的食品广泛受到消费者的青睐。甜叶菊[Steviarebaudiana(Bertoni)Hemsl．]，菊科(Compositae)斯台维亚属多年生草本植物，原产于南美洲巴拉圭和巴西交界的阿曼拜山脉，当地人作为甜茶食用[8]。研究表明甜叶菊含有糖苷、黄酮、绿原酸等多种化学成分[9]，在抗氧化活性、抑菌、抗病毒、抗糖尿病、抗肿瘤、治疗糖尿病、调节免疫等方面有着重要的作用[10]。甜叶菊苷，是一种天然甜味剂，高甜度、低热量、可刺激胰岛素分泌，抑制肠道中葡萄糖吸收，从而促进葡萄糖代谢，降低血糖[11]。中国近些年引种成功后在食品加工业得到广泛应用。【前人研究进展】目前市场所售的苦荞茶主要有以完整脱壳苦荞粒为原料，不添加其他成分制成的全麦型苦荞茶和以苦荞粉和苦荞麦麸为原料，添加黄原胶、瓜尔豆胶等成分，通过挤压成型等工序制成的造粒型苦荞茶[12-13]。还未见造粒型黄精苦荞代用茶的报道及产品。【本研究切入点】经调研直接冲泡滇黄精饮片，长期饮用后部分人群表现出体热症状。为此配伍性平寒的苦荞和味甜的甜叶菊，制成方便冲泡，具有黄精、苦荞、甜叶菊功效的一种造粒型代用茶。【拟解决的关键问题】在不添加黏稠剂的前提下实现沸水冲泡颗粒不散、汤色清亮红润、气味焦香、口感微甜润喉的产品是需解决的关键。

1 材料与方法

1.1 供试材料

滇黄精，云南曲靖市煜欣农林生物科技有限公司药材种植基地提供；苦荞粉，马龙县品康农业科技有限公司提供；甜叶菊，淘宝网购买；a-淀粉酶 ≥3700 U·Dg-1，北京奥博星生物有限责任公司，BR；芦丁，中国药品生物制品检定所，化学对照品92.5 %；硫酸、葡萄糖、苯酚等试剂均为分析纯。

ZH-57型挤压成型机，河北泛泰机械设备科技有限公司生产； TU-1810紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司生产； PS-40超声波仪，深圳市超艺达科技有限公司生产；WHY-2往返水浴恒温振荡器，江苏省金坛市大地自动化仪器厂生产。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理鲜滇黄精洗净后切片，80 ℃热风烘干，粉碎，过80目筛，密封保存备用。苦荞粉过80目筛，密封保存备用。甜叶菊粉碎过80目筛，放入105 ℃烘箱，烘至恒重，保存在干燥器中备用。按照GB 5009.3-2016中直接干燥法检测滇黄精粉、苦荞粉中水分含量。

1.2.2 工艺流程通过预试验探索，确定工艺流程为苦荞粉、滇黄精粉、甜叶菊粉混合均匀→加水搅拌均匀→放置20 ～ 30 min(熟化)→挤压成型→烘烤→冷却→指标检验→成品。

1.2.3 单因素筛选苦荞粉、滇黄精粉和水的配比考查：取苦荞粉100 g(按无水计，下述表述相同)，滇黄精粉25 g(按无水计，下述表述相同)，加入水70 g(含苦荞粉、滇黄精粉中的水量，下述表述相同)，搅拌混匀，放入挤压机挤压成型。考查指标为挤压颗粒成型情况。改变滇黄精粉为50、100、150、200 g同法分别考查。改变水用量分别为80、90、100、110 g同法分别考查。

烘烤温度与时间的考查：取苦荞粉100 g，滇黄精粉100 g，加水80 g搅拌均匀，挤压成型，进行烘烤。根据预试验的情况，确定考查烘烤温度为140、150、160、170、180、190 ℃。考查烘烤时间为60、90、120、150、180 min。考查指标为沸水冲泡颗粒是否完整，汤色，香气。

甜叶菊配比的考查：取苦荞粉100 g，滇黄精粉100 g，水80 g。同法配制5份，分别加入甜叶菊粉0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 g，搅拌均匀，挤压形成， 170 ℃烘烤170 min。考查指标为沸水冲泡后的滋味、汤色。

1.2.4 正交试验筛选在通过单因素试验筛选配方的基础上，进一步采用正交试验确定优化配方，烘烤温度、烘烤时间对产品质量的关系(表1～2)。

表1 正交试验配方Table 1 The formula of orthogonal experiment

表2 正交试验因素与水平Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 烘烤温度、时间对粗多糖、总黄酮、水溶性成分的影响原料配比为苦荞粉600 g、滇黄精粉600 g、甜叶菊粉2.4 g、水480 g，搅拌混匀，挤压成型。分成3份，分别用温度150、160、170 ℃烘烤。烘烤至120、140、160、180 min时混匀取出约100 g。考查指标为沸水冲泡颗粒的完整性，汤色，粗多糖、总黄酮、水溶性成分含量。

1.2.6 评价指标及方法挤压颗粒成型：符合条件的应当是挤压出料时成型完好，切粒直径2 ～ 2.5 mm、长度4 ～ 6 mm时刀口不粘连，表面光滑，颗粒堆放高度为3 cm放置10 min 颗粒相互间不粘连，粒型完整。

沸水冲泡颗粒完整性、汤色、香气、滋味：参照GH/T1091-2014《代用茶》标准对汤色、香气、滋味进行感官评价。取样品3.0 g，置于评茶杯中，加入150 mL沸水，加盖，泡5 min后观察颗粒是否完整，是否有散碎的颗粒，然后将茶汤沥入评茶碗中，依次对汤色、香气、滋味进行评价。由15人组成评议小组，整个审评过程由个人独立完成，并填写评价表，然后再对结果进行汇总(表3)。

表3 沸水冲泡评判标准及分值Table 3 The evaluation standards and scores of boiling water brewing

结果计算方法：将单项因子的得分与该因子的评分系数相乘，并将各个乘积值相加，即为茶样审评的总得分。

Y=A×40%+B×25%+C×15%+D×20%

式中：Y为评分总得分；A、B、C、D为各审评因子的审评得分。

粗多糖含量参照文献[14]进行检测。总黄酮按照NY/T1295《荞麦及其制品中总黄酮含量的测定》进行的检测。水浸出物含量按照GB/T8305-2013《茶水浸出物测定》进行检测。

1.2.7 数据处理以150 ℃烘制160 min的粗多糖、总黄酮、水溶性成分含量为对照，采用Excel 2017进行z检验(双样本均值分析)做差异性分析。

粗多糖含量检测精密度为3次独立检测结果的差值不超过平均值的10 %，结果采用3次独立检测的平均值。

2 结果与分析

2.1 苦荞粉与水、滇黄精粉比例对成型性的影响

检测得知，备用滇黄精粉含水量为3.28 %。备用苦荞粉含水量为13.02 %。下文中“水”包含原料中的水分含量，滇黄精粉、苦荞粉折合为无水的质量计量。

造粒是成型代用茶的基础，粒型对冲泡时间、感官都有影响，也直接影响烘烤的温度和时间。选择2 mm孔径的模具出口造粒。

由表4可知，滇黄精的比例增加有利于黄精苦荞茶表面光滑，但也出现黏刀情况。水的比例增多易出现黏刀，比例减少表面粗糙。黏刀和颗粒间的黏连都会影响粒型的完整。在滇黄精所占比例尽可能多的选择下，最佳配比是苦荞粉∶水∶滇黄精粉=100∶0.8∶50 ～ 100∶0.8∶100(质量比)。

表4 苦荞粉100 g加入不同计量水和滇黄精粉对成型性的影响Table 4 The influence of 100 g tartary buckwheat powder with different H2O contents doped and different amounts of Polygonatum kingianum powder on molding

2.2 烘烤温度与时间对黄精苦荞茶感官指标的影响

设计考查烘烤温度为140 ～ 190 ℃，烘烤时间60 ～ 180 min。由表5可知，烘烤温度、时间不但对汤色、气味有影响，还对冲泡颗粒完整性有较大影响。烘烤温度升高、时间增加，有利于冲泡颗粒的完整性和汤色清亮。气味随烘烤温度升高、时间增长，香味增加，但180 ℃，150 min以上或190 ℃，90 min以上则产生糊焦味。合理烘烤条件为150 ℃，150 ～ 180 min；160 ℃，120 ～ 180 min；170℃，90 ～ 180 min；180 ℃，90 ～ 120 min；190 ℃，60 min。

表5 烘烤温度、时间对黄精苦荞茶感官指标的影响Table 5 The influence of baking temperature and time on the organoleptic character of Polygonatum kingianum buckwheat tea

另外通过单因素试验考查，得知拌粉时间、熟化时间、原料预蒸对黄精苦荞茶感官指标的影响不大。为保持拌粉后面团水分均匀、熟化时间20 ～ 30 min即可，放置时间不可过长防止芦丁降解酶降解芦丁[15]。

2.3 甜叶菊配比对黄精苦荞茶滋味的影响

由表6可知，甜叶菊适宜使用量为0.4 ～ 0.6 g，苦荞粉∶滇黄精粉∶水∶甜叶菊粉=100∶100∶0.8∶0.4 ～ 100∶100∶0.8∶0.6(质量比)。

表6 甜叶菊配比量的考查结果Table 6 The examination of stevia rebaudiana ratio

2.4 正交筛选试验结果

正交评价表中分别用冲泡后颗粒完整性、汤色、香气、滋味单项指标得分评价，由表7得知，配料中滇黄精的配比越多，冲泡后颗粒的完整性就越差，烘烤温度越高、时间越长冲泡后颗粒的完整性越好；配料中滇黄精配比多、烘烤温度高、烘烤时间长则汤色、香气就越好；黄精配比越多、烘烤时间越短滋味就越好。综合指标得分评价表明，主要影响因素是烘烤温度，筛选条件为烘烤温度170 ℃，时间160 min， B配方最理想。

表7 正交试验结果及分析Table 7 The results and analysis of orthogonal experiment

2.5 粗多糖、总黄酮、水溶性成分含量

采用单因素试验进一步考查评价烘烤温度、时间对功能性成分和感官指标的影响，以确定最佳烘烤温度和时间。

由表8可知，150 ℃烘烤120、140 min的产品沸水冲泡后颗粒不完整、汤色浑浊，为此不再做成分考查。由表9可知，烘烤时间、温度对黄酮含量基本没有影响，无差异性(Ρ>0.05)。烘烤温度为170 ℃时，粗多糖、水溶性成分含量下降极显著(Ρ<0.01)，表明烘制时温度应控制在170 ℃以内。由此得出，制作直径2 ～ 2.5 mm、长度4 ～ 6 mm颗粒的黄精苦荞茶最优条件是，苦荞粉∶滇黄精粉∶甜叶菊粉∶水=1∶1∶0.004∶0.8，烘烤温度为160 ℃，时间为140 ～ 180 min。

表8 烘烤温度、时间对冲泡颗粒完整性和汤色的影响Table 8 The influence of baking temperature and time on the granules integrity and the color of the soup in brewing

表9 烘烤温度、时间对粗多糖、总黄酮、水溶性成分含量的影响Table 9 The influence of baking temperature and time on the contents of crude polysaccharides and total flavonoids and water-soluble components

3 讨论

预试验结果表明，熟化时间对成型及烘烤后的指标影响很小，考虑到水分的均匀性和芦丁的降解，时间控制在30 min内。

配料中用水量多的优点是挤压成型时物料压力小，颗粒表面光滑，冲泡时可溶性成分的溶出时间短，缺点是水量过多易导致造粒后颗粒间相互黏连，烘烤后不易分离，烘烤时间相对较长。用水量少时情况相反。滇黄精干粉易吸水粘黏。预试验表明，在滇黄精中加入少量水就会很黏，所以水量配比主要由苦荞粉的量决定。

苦荞粉、黄精粉中分别含挥发性成分44种[16]、46种[17]，是重要的气味特征成分。有文献报道，全麦型苦荞茶炒制温度对滋味品质影响较大，差异显著，炒制时间对苦荞茶滋味品质的影响不显著[18]。成型苦荞茶烘烤对产品色泽、风味的影响大，温度过高会导致汤色深褐，焦糊味重，失去苦荞的风味，烤制温度应控制在120 ～ 170 ℃[19]。为此设定了140 ～ 190 ℃通过感官指标评价进行了研究，确定理想温度应当在150 ～ 170 ℃。进一步通过正交试验筛选确定了160 ℃烘烤是较为合理的，温度对感官指标的影响与报道的结论基本一致。

甜叶菊中糖苷类物质约占干重的 6 % ～ 8 %，其中以甜菊苷和莱鲍迪苷A含量最高，总和达到糖苷类物质总量的80 %以上[9]。甜菊糖苷的甜度约为蔗糖的200 ～ 350倍[20]，是理想的天然甜味物质。感官评价甜味表明使用甜叶菊干粉是合理的选择。

粗多糖、总黄酮分别是黄精、苦荞的主要特征功效成分。黄精粗多糖、荞麦黄酮具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老及防治心脑血管系统疾病等作用[6,21]。苦荞总黄酮含量是甜荞的20倍[22]，主要为黄酮醇和糖苷类化合物，目前已鉴定的多达52种[23]。苦荞籽粒总黄酮有较强的抗氧化活性[24]，温度高于180 ℃时，黄酮类物质含量会显著降低(Ρ<0.05)[15]。烘烤温度试验结果表明150 ～ 170 ℃对总黄酮含量变化的影响不显著，与田汉英等[15]，的研究报道有相同结论。

水溶性成分是评价代用茶品质的重要指标。文献报道炒制温度对苦荞茶的品质影响显著，而时间影响不显著[18]。试验表明烘烤时间对水溶性成分含量影响无差异性，但烘烤温度160 ℃以上则水溶性成分含量非常极显著的降低，影响了品质，与报道结论相同。

烘烤的温度和时间是决定黄精苦荞茶感官指标及功能性成分的重要因素。烘烤温度高、时间长，冲泡后有利于颗粒保持形状、汤色清亮、提升香气，但对功能性成分也会产生破坏。