铁皮石斛叶保健袋泡茶的研制

罗洺楚，谢文佩*

广西中医药大学食品科学系（南宁 530200）

铁皮石斛是多年生兰科（Orchidaceae）石斛属（DendrobiumSw.）草本植物，是一种传统的名贵中药材，具有益胃生津、滋阴清热的功效，被誉为“中华九大仙草之首”[1-2]。铁皮石斛叶是铁皮石斛的叶片，呈披针形，长3~4 cm，宽0.9~1.1 cm，气清香，味微甜[3]，占铁皮石斛植株质量的45%，是铁皮石斛鲜条采收后的副产物。研究显示铁皮石斛含有多糖、联苄类、生物碱类等多类活性成分[4-6]，具提升免疫、抗氧化、抗疲劳、抗肿瘤等功效[7-9]。而铁皮石斛叶与铁皮石斛的成分基本一致[10]，只是存在含量的差异[11]。周桂芬等[12]从铁皮石斛叶中鉴定出了8个黄酮碳糖苷类化合物，其中每种黄酮碳糖苷的含量均比茎部位高10倍以上，而且铁皮石斛茎、叶具有相同的多糖成分，叶多糖含量约为茎部位的1/3。2018年国家卫计委将铁皮石斛叶纳入地方特色食品管理，标志着其可作为地方特色食品使用。铁皮石斛种植面积正在逐年扩大，广西种植面积约3.3 km2，铁皮石斛叶年产量高达4万 t左右，但总体综合利用程度不高。由于铁皮石斛鲜叶表面附有蜡质层，经过参照红茶工艺加工，有助于提升叶子有效溶出物，控制酸涩度。为使铁皮石斛叶子这一废弃物得到高效处理与资源化利用，拟以经预处理的铁皮石斛叶子为试材，探究铁皮石斛叶粉碎粒径的大小，再配以广西特产茉莉花和罗汉果等原料增加香气和甜味，研制一款具有一定保健功效、口味协调的袋泡茶。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

铁皮石斛叶（收集于广西武鸣县）；干罗汉果（购自桂林）；干茉莉花（购自广西横县）；PET无纺布抽线茶包过滤袋（产自鸿泰包装有限公司）。

1.1.2 试剂

硫酸（廉江市爱廉化试剂有限公司）；无水乙醇（成都市科龙化工试剂厂）；苯酚、亚硝酸钠（天津博迪化工股份有限公司）；无水葡萄糖、芦丁标准品（上海融禾医药科技发展有限公司）；氢氧化钠（成都金山化学试剂有限公司）；硝酸铝（天津市大茂化学试剂厂）。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

759s紫外-可见分光光度计（INESA上海仪电分析仪器有限公司）；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥机（上海精宏设备有限公司）；UPC-Ⅱ-20T型优普系列超纯水器（四川优普超纯科技有限公司）；OSB-2100型油浴锅（上海爱朗仪器有限公司）；pH计（雷磁PHS-3E）。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

罗汉果、茉莉花↘

铁皮石斛叶预处理→粉碎→过筛→装袋→包装

铁皮石斛叶预处理：为了提升叶子有效溶出物、控制酸涩度，参考传统红茶加工工艺对铁皮石斛叶进行预处理：萎凋12 h；经过单动式揉捻机揉捻至叶片紧卷成条；于30 ℃发酵8 h，高温（105 ℃）烘焙20 min，然后低温（80 ℃）烘至含水量约6%。

铁皮石斛叶粉：将经过预处理的铁皮石斛叶粉碎，分别过孔径为0.150，0.180，0.250和0.425 mm的筛网，按粒径大小分别收集，按2 g/袋定量装袋，备用。

罗汉果粉、茉莉花粉：罗汉果、茉莉花粉碎，分别过孔径为0.250 mm的筛网，收集备用。

装袋：取罗汉果粉、茉莉花粉、铁皮石斛叶粉进行复配，装袋。

1.3.2 铁皮石斛叶粉粒径的确定试验

分别对不同粒径大小的铁皮石斛叶粉进行感官评价以及测定pH、可溶性固形物、水浸出物、总多糖类物质、总黄酮类物质，分析确定铁皮石斛叶的最佳粉碎粒径。

1.3.3 响应面法试验设计

在单因素试验基础上，选取单因素试验中各最佳因素条件为中间水平[13]，以感官评分为响应值，进行三因素三水平的响应面试验，如表1所示。

表1 响应面试验因素水平表 单位：g

1.3.4 感官评定

将净重2 g的铁皮石斛叶袋泡茶，用300 mL的沸水浸泡3次，每次3 min，得到汤液，请10名经过一定感官培训的同学按表2感官评价标准进行评分。

表2 铁皮石斛叶粉袋泡茶的感官评分标准

1.3.5 理化指标的测定

1) pH的测定：pH计。

2) 可溶性固形物含量的测定：折射法，每种试样重复3次测试，取其平均值。

3) 水浸出物的测定：参考GB/T 8305—2013。铁皮石斛叶粉用300 mL的沸水浸泡3次，每次3 min，茶汤抽滤后备用。将旋蒸瓶洗净烘干，放置干燥器中冷却至室温后称其质量，记录旋蒸瓶质量；分别取每一泡茶汤的1/3到旋蒸瓶中进行旋转蒸发，当蒸发至剩少量水分时取下旋蒸瓶，放入烘箱中120 ℃烘至水分完全蒸发。取出旋蒸瓶，放置在干燥器中冷却至室温，称其质量。袋泡茶水浸出物质量按式（1）计算，袋泡茶水浸出率按式（2）计算。

式中：M1、M2和M3为干燥旋转蒸发瓶与试样干燥后的质量，g；m为干燥旋转蒸发瓶的质量，g。

4) 总多糖类物质的测定：比色法[14]，以葡萄糖标准溶液为对照品，制作标准曲线。

5) 总黄酮类物质的测定：参考李芳等[15]方法，以芦丁为标准品，制作标准曲线。

2 结果与分析

2.1 铁皮石斛叶粉粒径的确定试验

2.1.1 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶感官评分的影响

茶汤感官指标主要分为汤色、香气、滋味[16]。由图1可知，随着冲泡次数的增加，铁皮石斛叶袋泡茶茶汤逐渐稀释，其汤色、香气和滋味逐渐变淡，澄清度则增高。在第一泡中，总体上茶汤滋味浓郁，但酸涩味较重，部分茶汤因为铁皮石斛叶粒径过小而有颗粒感；在第二泡时，茶汤酸涩味减弱，气味清香，但滋味也随之变淡。第一泡中，随着粒径的减小，滋味越来越浓厚，澄清度逐渐降低，其中铁皮石斛叶粉碎粒径为0.250 mm的茶汤味道浑厚且澄清度较高，粉碎粒径为0.150 mm的茶汤非常浑浊且有颗粒感。第二泡中，粒径为0.425 mm的茶汤，由于粒径大，浸出的物质少，滋味淡；粒径大小分别为0.180 mm和0.150 mm时，由于颗粒小，在第一泡有少量粉末漏出，因此茶汤滋味较淡，粉碎粒径为0.250 mm的茶汤滋味最浑厚。第三泡时，茶汤总体滋味淡，粒径为0.150 mm的茶汤由于第一、第二泡时损失最多，因此滋味最淡，评分最低。

图1 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶感官评分的影响

2.1.2 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶酸度的影响

由图2可知，随着冲泡次数的增加，单次冲泡pH逐渐升高，总酸含量不断降低；随着铁皮石斛叶粉粒径的减小，总酸含量呈先增多后减少的趋势。当铁皮石斛叶粉粒径为0.250 mm时，铁皮石斛叶袋泡茶的pH最低，为5.02，说明其冲泡出的酸性物质最多。

图2 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶酸度的影响

2.1.3 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶可溶性固形物的影响

由图3可知，随着冲泡次数的增加，可溶性固形物的浸出率急剧下降，第一泡时可溶性固形物浸出率基本相同，第二泡时开始出现零浸出率；第三泡时，可溶性固形物的浸出率均为零；随着铁皮石斛叶粉粒径的减小，每次浸泡可溶性固形物的浸出率差别不大。说明铁皮石斛叶粉粒径对可溶性固形物的浸出率影响不大。

图3 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶可溶性固形物的影响

2.1.4 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶水浸出物的影响

由图4可知，随着冲泡次数的增加，单次冲泡的水浸出物含量不断减少；随着铁皮石斛叶粉粒径的减小，水浸出物总量呈先增加后减少的趋势。当铁皮石斛叶粉粒径为0.250 mm时，铁皮石斛叶袋泡茶的水浸出物总量最大，为1.06 g，浸出率为53%。原料粒径的大小是影响袋泡茶水浸出物量和茶汤澄清度的重要因素，而水浸出物的多少又直接影响制品的保健作用。原料粒径过小时，在冲泡时会从滤纸袋中漏出，还会因其表面积过大产生吸附作用，导致扩散渗透速度下降，浸出率有所下降[17]。

图4 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶水浸出物的影响

2.1.5 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶多糖类物质浸出率的影响

采用紫外-可见分光光度计分别测定其吸光度，以吸光度为纵坐标，溶液浓度为横坐标进行回归，绘制标准曲线，得到回归方程y=0.005 3x+0.040 6（R=0.999 3）。计算多糖类物质的浸出率，结果见图5。随着冲泡次数的增加，单次冲泡多糖类物质含量不断减少；随着铁皮石斛叶粉粒径的减小，多糖类物质的总浸出率先增大再减少后增大，在粒径大小0.250 mm时达到最大值，在粒径大小为0.180 mm时达到最小值。当铁皮石斛叶粉粒径为0.250 mm时，铁皮石斛叶袋泡茶中多糖类物质总含量最大，其浸出率为9.52%。

图5 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶多糖类物质浸出率的影响

2.1.6 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶黄酮类物质浸出率的影响

采用紫外-可见分光光度计测定其吸光度，以吸光度为纵坐标，溶液浓度为横坐标进行回归，绘制标准曲线，得到回归方程y=0.006 2x（R=0.999 1）。计算黄酮类物质的浸出率，结果见图6。随着冲泡次数的增加，单次冲泡黄酮类物质含量不断减少；随着铁皮石斛叶粉粒径的减小，黄酮类物质总量呈先增加后减少的趋势。当铁皮石斛叶粉粒径为0.250 mm时，铁皮石斛叶袋泡茶的黄酮类物质总含量最大，浸出率为0.22%。李慕春等[18]在研究粉碎处理对罗布麻叶茶主要指标的影响中指出原料粒径在0.180~0.425 mm范围内有利于黄酮的溶出。

图6 铁皮石斛叶粉粒径对铁皮石斛叶袋泡茶黄酮类物质浸出率的影响

综合感官评定和理化指标的检测结果，可确定铁皮石斛叶粉的最佳粒径大小为0.250 mm。

2.2 响应面试验结果分析

以罗汉果粉末添加量（A）、茉莉花粉末添加量（B）、铁皮石斛叶粉末添加量（C）为因素，以感官评分为响应值，用Design Expert 8.06响应面软件的Box-Behnken试验设计三因素三水平试验，试验设计结果与分析见表3。方差分析表见表4。

表3 响应面设计及结果

三项因素交互作用获得的数学模型为：R=93.84+0.66A+1.84B+0.95C+0.25AB+0.12AC+0.23BC-14.95A2-1.29B2-7.92C2。

从表4可以看出模型的p值＜0.01，说明试验建立的模型极显著；失拟项p=0.470 5，差异不显著，说明回归模型与实际情况吻合度高，试验误差小，模型选择合适。B，C，A2，B2，C2影响极显著（p＜0.01），A，AC影响显著（p＜0.05）。由F值可知，3个影响因素对感官评分的影响由高到低依次为B（茉莉花粉末添加量）＞C（铁皮石斛叶粉末添加量）＞A（罗汉果粉末添加量）。因此，可以利用该回归方程分析和预测铁皮石斛叶保健袋泡茶制作工艺的最佳参数，同时该回归方程能有效分析和预测各因素对铁皮石斛叶保健袋泡茶感官评分的影响[19-20]。

表4 感官得分回归模型方法分析

通过Design-Expert 8.0.6软件对回归模型的分析，可以得到当一个因素为零水平时，其他两个因素的交互作用对响应值的影响效果，结果见图7~图9。

由图7可知，随着罗汉果粉末添加量的增多，感官评分呈先升后降的趋势；随着茉莉花粉末含量的增加，感官评分的变化不大，略呈先升后降的趋势。从图形凸起的程度来看，两者的交互作用不显著，表明其对感官评分的影响不明显。

图7 罗汉果粉末添加量及茉莉花粉末添加量的交互作用对感官评分的影响

由图8可知，随着茉莉花粉末添加量的增多，感官评分的变化不大，略呈先升后降的趋势；随着铁皮石斛叶粉末添加量增多，感官评分呈现先升后降的趋势。从图形凸起的程度来看，两者的交互作用不显著，表明其对感官评分的影响不明显。

图8 茉莉花粉末添加量及铁皮石斛叶粉末添加量的交互作用对感官评分的影响

由图9可知，随着罗汉果粉末添加量的增多，感官评分呈先升后降的趋势；随着铁皮石斛叶粉末添加量的增多，感官评分呈先升后降的趋势。此外，响应面向下开口，图形曲面最陡，凸起的程度最大，说明两者的交互作用显著，其对感官评分有明显的影响。

图9 罗汉果粉末添加量及铁皮石斛叶粉末添加量的交互作用对感官评分的影响

综合响应面图形分析，可知当罗汉果粉添加量为0.9 g、茉莉花粉添加量为0.7 g、铁皮石斛叶粉添加量为1.6 g时感官评分最高，铁皮石斛叶保健袋泡茶的品质最好。

2.3 铁皮石斛叶袋泡茶的品质分析

铁皮石斛叶袋泡茶香气纯正、滋味纯和，茶汤棕黄色，水分为8.5%，灰分为7.5%，水浸出率为53%，符合GB/T 2690—2009《袋泡茶》的要求。

3 讨论与结论

广西每年铁皮石斛鲜条采收后产生的铁皮石斛叶高达4万 t左右，由于铁皮石斛鲜叶表面附有蜡质层，内含物不易溶出，而且经过煮制后口感酸涩，一直未被广泛接受和有效的综合利用。通过参照红茶工艺预处理后的铁皮石斛叶制备袋泡茶，调和口味，便于冲泡。试验探究铁皮石斛叶粉碎粒径大小对铁皮石斛叶袋泡茶浸出的酸度、可溶性固形物含量、水浸出物含量、多糖类物质浸出率以及黄酮类物质浸出率的影响，以及响应面优化茉莉花粉和罗汉果粉的配比试验。粉碎粒径为0.250 mm的铁皮石斛叶粉水浸出率为53%，多糖类物质浸出率为9.52%，黄酮类物质浸出率为0.58%，综合品质最好。按罗汉果粉、茉莉花粉以及铁皮石斛叶粉分别为0.9，0.7和1.6 g（以3.2 g计）装袋，冲泡出的茶汤汤色棕黄均匀，香气浓郁怡人，滋味酸甜适中，有回甘。产品水分为8.5%，灰分为7.5%，水浸出物为53%，符合GB/T 2690—2009《袋泡茶》的要求。