黄酒浸提福白菊活性成分工艺优化及无醇饮品的研制
2021-08-15薛淑静肖卓杨德卢琪李露
薛淑静，肖卓,，杨德，卢琪，李露
1.湖北省农科院农产品开发与核能技术研究所（武汉 430000）；2.长江大学生命科学学院（荆州 434000）
福白菊（Chrysanthemum morifolium），系药食两用植物、湖北省道地药材、三大名菊之一[1]。经现代医药理证明福白菊具有消炎、明目、降压、降脂、强身保护心血管的作用[2]。福白菊含有黄酮、萜类、多糖等多种活性成分[3-4]。因其清风散热、清肝明目、解暑降温等功效，常被加工成茶、饮料等产品。
黄酒是中国最古老的酒类之一，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒[5-6]。黄酒属于低度酿造酒，又称为“液体蛋糕”，营养丰富，同时含有多酚、类黑精、谷胱甘肽等生理活性成分[7-9]。除了饮用，黄酒还可以炮制中药、引药上行、增强疗效、矫臭去腥和增强有效成分的溶解度[8]。
试验以黄酒为溶剂浸提福白菊，以黄酮为主要指标，通过单因素试验及二次回归正交旋转组合设计对提取条件原料粉碎度、料液比、提取温度、浸提时间进行优化，并评价提取液的抗氧化性。以此提取液为主要原料，通过感官评价和模糊数学统计法研制了无醇饮品，以期为福白菊产品的开发提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
福白菊，湖北麻城种植基地提供；黄酒，房县庐陵王酒业原浆黄酒；三氯化氯（AlCl3），分析纯，上海沪试公司；三水合乙酸钠（C2H9NaO5），分析纯，上海沪试公司；无水乙醇，分析纯，上海沪试公司；芦丁，HPLC≥98%，上海额叶生物科技有限公司；PBS缓冲液，pH 7.2～7.4，北京索莱宝科技有限公司；2,2-二氮-双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）铵盐（ABTS），HPLC≥98.0%，北京索莱宝科技有限公司；羧甲基纤维素钠（CMC），食品级；柠檬酸，食品级；白砂糖，市售。
数显恒温三用水箱（金坛市岸头国瑞实验仪器厂）；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器；FA1104N电子天平（河南恒信仪器设备有限公司）；GL-21M湘仪离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）；液晶超声清洗器（昆山洁力美超声仪器有限公司）；UT-1810紫外分光广度系统（北京普析通用仪器有限责任公司）；Tecan Spark多功能酶标仪（瑞士帝肯（TECAN）集团公司）；KW-200型高速多功能粉碎机（浙江武义鼎藏日用金属制品厂）。
1.2 试验方法
1.2.1 黄酒浸提菊花工艺优化
1.2.1.1 黄酒浸提菊花的工艺
取干燥菊花粉碎过筛，称取2.5 g粉末置于100 mL的锥形瓶中，加入100 mL黄酒摇匀，使用保鲜膜封口，于30 ℃、功率100 W、频率40 Hz超声10 min，在一定温度下恒温浸提一定时间后，在8000 r/min条件下离心15 min，取上清液测定黄酮提取率。在单因素试验的基础上进行二次回归正交旋转试验[10]，优化提取工艺。
1.2.1.2 黄酮的测定[11-12]
精确移取0，0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 mL芦丁标准溶液，分别置于10 mL具塞比色管中。各管均加入2 mL 0.1 mol/L三氯化铝溶液和3 mL 1 mol/L乙酸钠溶液，用60%的乙醇溶液定容至刻度，摇匀静置15 min。在417 nm下测定吸光度，以吸光度作纵坐标，质量浓度作横坐标，得方程y=0.0347x-0.0088，回归系数R2=0.9993。取2 mL澄清后的提取液，进行黄酮的测定，根据式（1）进行计算。
式中：C为浸提液中总黄酮的提取率，mg/L；A为样品吸光度；x为标准曲线截距；B为标准曲线斜率。
1.2.2 抗氧化能力
ABTS·+自由基清除能力的测定[13-14]：7 mmol/L的ABTS·+溶液和2.4 nmol/L 溶液等体积混合，在黑暗条件下保持12 h。0.1 mol/L磷酸缓冲液以1∶50（V/V）比例稀释上述混合液，得到ABTS·+工作液，在734 nm波长下测定吸光度，为0.70±0.05。200 μL ABTS·+工作液与50 μL样品混合，室温下保持3～5 min，在734 nm波长下读取吸光度。清除ABTS·+自由基能力以每毫升提取液的Trolox当量表示（μmol TE/mL）。
1.2.3 饮品配方优化
1.2.3.1 福白菊无醇浸提液的制备
按照最佳工艺制备提取液，经过旋转蒸发器分离出乙醇。
1.2.3.2 饮品配方优化
100 mL纯净水，添加一定量的福白菊无醇浸提液、1% CMC-Na溶液、柠檬酸、白砂糖进行调配，以感官评价和模糊数学统计法[15-16]进行配方优化。
1.2.3.3 饮品感官评价
由10名经过培训的评价人员根据表1进行评分，根据预试验，对指标赋予权重，分别为外观0.3、香气0.2、滋味0.4、风格0.1，计算饮品感官评价得分。
表1 感官评定表
1.3 数据处理
试验采用Excel 2010软件对数据进行分析及作图处理。采用IBM SPSS Statistics 19（SPSS公司，芝加哥，美国）进行显著性分析，p＜0.05表示差异显著，p＞0.05表示差异不显著。
2 结果与分析
2.1 超声预处理提取工艺单因素优化
优化不同粒度（0.15 mm，0.18 mm，0.28 mm，0.90 mm和整花）、料液比（1∶10，1∶20，1∶25，1∶40和1∶60 g/mL）、浸提温度（40，50，60，70和80 ℃）和浸提时间（2，4，6，8和10 h），结果如图1所示。
图1 不同因素对于总黄酮浸提率的影响
图1（A）显示，随着粉碎粒度的减小，提取率逐步上升，粒径小于0.18 mm后总黄酮浸提率增加缓慢，考虑过细粒度给澄清带来一定困难，故最佳粉碎度选择0.18 mm；图1（B）显示，随着投料量的增加，料液比达到1∶25（g/mL）后总黄酮浸提率增加不明显，故最佳料液比为1∶25（g/mL）；图1（C）显示，随着浸提温度的增加，浸提温度达到60 ℃后总黄酮浸提率增长缓慢，考虑浸提温度过高会产生褐变等不利影响，故最佳浸提温度选择60 ℃；图1（D）显示，随着浸提时间的增加，浸提时间4 h后总黄酮浸提率增长缓慢，考虑浸提时间对生产的影响，故最佳浸提时间选择4 h。
2.2 二次旋转正交组合设计优化提取工艺
根据单因素试验的结果，选择料液比、浸提温度、浸提时间为考察因素，以总黄酮提取率为评价指标，进行三元二次回归正交旋转组合设计，其因素与水平见表2，试验设计与结果见表3。
表2 二次旋转正交组合设计因素水平表
表3 试验设计与结果
使用三元二次旋转正交组合设计编码对单因素分析的最优数据进行优化试验，得到回归方程：Y=-3950.52+79928.26X1+76.66X2+247.03X3+144.09X1X2-528.34X1X3-1.34X2X3-X12-0.63X22-16.41X32，R2=0.970。各因素间的交互作用不显著，剔除α各因素间的显著性水平下不显著项，得到回归方程：Y=-3889.04+86460.44X1+77.05X2+145.21X3-965966X12-63X22-16.41X32，R2=0.965。方差分析见表4。以黄酒作为酒基浸提药用白菊的工艺参数中，影响总黄酮浸提率的因素按照主次排序分别为料液比＞浸提温度＞浸提时间。
表4 方差分析表
使用Excel软件的规划求解功能对回归方程进行分析，得到最佳浸提工艺：料液比4.5∶100（g/mL）、浸提温度61.11 ℃、浸提时间4.43 h，在最佳条件下总黄酮提取率为719.82 mg/L。通过验证试验得出最佳浸提率为709.71 mg/L，实际测得率与理论值基本吻合，说明该方法得到参数真实可靠，有一定实用价值。
2.3 抗氧化能力
按照优化结果，总黄酮提取率为719.82 mg/L，可溶性固形物含量为25.2%，ABTS法测定提取液的抗氧化性，测得抗氧化能力为3.583 mmol TE/mL。
2.4 饮品配方优化
使用单因素试验法优化柠檬酸（0.025，0.050，0.100，0.250和0.500 g）、白砂糖添加量（2.5，5，10，15和20 g）、无醇原汁添加量（5，10，15，20和25 mL）和1% CMC-Na溶液添加量（5，10，15，20和30 mL）。使用1.2.3.3感官评价标准进行评价，将每个等级数除以感官评价人数，运用模糊数学评价方法进行分析，根据加权平均原则对结果进行赋值，求得平均值，结果见表5。从表5可以看出，柠檬酸最佳添加量为0.05 g，白砂糖最佳添加量为10 g，福白菊无醇浸提液为20 mL，1% CMC-Na添加量为10 mL。
表5 感官评价结果表
2.5 最佳饮料调配工艺确定及产品验证调配
根据2.4小节得出最佳饮料调配工艺比例进行饮料调配，并进行感官评定验证，评定结果符合理论数据，证明该工艺具有一定实用价值。
3 结论
通过单因素试验和二次回归正交旋转组合设计，确定以黄酒为酒基浸提药用白菊的最佳工艺：粉碎度0.18 mm、料液比4.5∶100（g/mL）、浸提温度61.11℃、浸提时间4.43 h，在最佳条件下总黄酮提取率为709.71 mg/L，提取液抗氧化还原能力为3.583 μmol TE/mL。
将福白菊浸提液分离出乙醇，并使用模糊数学统计法确定最佳饮料调配工艺，配方：0.05 g的柠檬酸、10 g的白砂糖、20 mL的福白菊无醇浸提液、10 mL的1% CMC-Na溶液和100 mL的纯净水。使用以上工艺制备的饮品具有黄酒醇厚口感和菊花独有风味，具有一定的抗氧化性，可以为菊花和黄酒产品的开发提供应用基础。
