金钗石斛多糖提取及风味饮料制备研究

李 夏 ，胡 琪 ，胡孟君 ，姚 禹

（1.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646000；2.天然产物与功能性食品开发研究泸州市重点实验室，四川 泸州 646000）

金钗石斛（Dendrobium nobile Lindl） 又名“吊兰花”“扁金钗”，为兰科多年生草本植物，其性微寒，味甘、淡，具有益脾健胃、滋阴清热、生津止渴的功效[1]，其功能性成分主要为石斛多糖和石斛碱，其中石斛多糖具有清除自由基、抗氧化及提高免疫力等功能[2]，而石斛多糖的提取率又与提取工艺密切相关[3]。

L- 苹果酸口感接近天然苹果的酸味，与柠檬酸相比，具有酸度大、味道柔和、滞留时间长等特点。目前，已广泛用于高档饮料、食品等行业，已成为继柠檬酸、乳酸之后用量排第3 位的食品酸味剂[4]。由于苹果酸酸味舒适，非常适合制备清凉饮料和果味饮料，且苹果酸阈值低，较柠檬酸用量少，已逐渐呈现替代柠檬酸的趋势。

甜菊糖苷是一种甜度高且热量低的天然食品添加剂，并且已有研究证实，其在预防龋齿、糖尿病等方面有较好效果。因此，甜菊糖苷正逐渐被大量应用在减肥食品和保健食品中，开始代替蔗糖、白砂糖等甜味剂[5]。

以金钗石斛为主要原料，以石斛多糖浸出率为指标，通过正交试验优化金钗石斛多糖饮料制备工艺，制备出富含石斛多糖的金钗石斛饮料，再使用水蜜桃香精、甜菊糖苷、L- 苹果酸等添加剂调节风味。以感官评分为指标，通过响应面法分析复合添加剂对金钗石斛饮料风味的影响，最终确定复合添加剂的最佳组合。

1 材料与方法

1.1 材料与设备仪器

1.1.1 试验材料

金钗石斛，市售；L- 苹果酸，甜菊糖苷、水蜜桃香精、柠檬香精、荔枝香精、草莓香精、蓝莓香精，均为食品级。

1.1.2 仪器与设备

C21-WH2128 型电磁炉、MJ-BL1503B 型破壁机，广东美的集团股份有限公司产品；BKQ-B50II型高压蒸汽灭菌锅，博科医疗器械有限公司产品；JA2003 型电子天平；HZ-51 型智能煎药机，成都汉正科技有限公司产品；SHZ-D 型真空抽滤机，巩义市莱卡仪器设备有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 金钗石斛饮料制备工艺流程

1.2.2 操作要点

（1） 金钗石斛多浸提。选用新鲜优质的金钗石斛，清洗后切断，放入破壁机中破碎，在浸提时间75 min，料液比1∶40（g∶mL），温度70 ℃条件下浸提多糖，真空抽滤后备用。

（2） 金钗石斛多糖饮料调配。用甜菊糖苷、L-苹果酸、水蜜桃香精对金钗石斛多糖饮料进行调配，以感官评分作为食品添加剂最佳配比指标。

（3） 灌装灭菌。无菌环境下快速装入已灭菌的玻璃瓶中密封后，65 ℃下灭菌30 min，达到灭菌同时保证饮料风味、色泽、营养不发生变化[6]。

1.3 评价指标

1.3.1 感官指标[7]

参照果汁感官检验标准：NY 82.2—1988《果汁测定方法感官检验》对饮料进行感官检验。

选择20 名专业饮料感官评价人员组成品鉴小组，主要从口感（30分）、组织状态（10分）、色泽（10分）、香气（30分）、协调性（20分） 5 个感官方面对花果茶进行评价（总分100分）。

添加剂调配金钗石斛多糖饮料感官评分标准见表1[8]。

表1 添加剂调配金钗石斛多糖饮料感官评分标准

1.3.2 微生物指标[9]

参照食品卫生微生物学检验标准检测产品微生物指标：GB/T 4789.21—2003《冷冻饮品、饮料规定的方法检验》。

1.3.3 可溶性固形物指标[10]

参照饮料通用分析方法：GB/T 12143—2008 检验可溶性固形物指标。

1.3.4 多糖含量测定[11]

参照《中国药典》 （2015 版） 玉竹多糖测定方法：采用苯酚——硫酸法测定金钗石斛饮料中多糖含量。

1.4 试验方法

1.4.1 金钗石斛多糖浸提试验

宋美芳等人[12]、Song T H 等人[13]、王军辉[14]研究证实，石斛多糖具有增强免疫活性、改善肺功能、抗白内障活性等功能。试验通过考查浸提时间（min）、浸提温度（℃）、料液比（g∶mL） 三因素不同水平对石斛多糖提取率的影响确定正交试验组，优化金钗石斛多糖饮料制备工艺。

（1） 金钗石斛多糖浸提单因素试验。金钗石斛多糖提取单因素试验分别考查浸提时间（30，45，60，75，90 min）、浸提温度 （40，50，60，70，80 ℃）、料液比 （1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50） 3 个因素，采用苯酚—硫酸法对多糖含量进行分析，研究各因素水平对金钗石斛多糖浸提率的影响，进而筛选出正交试验的因素和水平。

（2） 金钗石斛多糖浸提正交试验。在单因素试验结果的基础上，设计三因素三水平的正交试验表，设计正交试验，确定金钗石斛多糖提取的最优条件。

金钗石斛多糖饮料制备正交试验因素水平编码见表2。

表2 金钗石斛多糖饮料制备正交试验因素水平编码

根据正交试验结果，提取金钗石斛多糖，制备石斛多糖溶液。

1.4.2 添加剂对金钗石斛多糖饮料风味影响试验

（1） 不同香精对金钗石斛多糖饮料风味影响试验。采用感官评价方法进行综合分析，研究水蜜桃香精、柠檬香精、荔枝香精、草莓香精、蓝莓香精对金钗石斛多糖饮料风味的影响，筛选出与金钗石斛多糖饮料风味协调的果香型食用香精，与甜菊糖苷、L- 苹果酸进行复配，制得复合添加剂。

（2） 添加剂对金钗石斛饮料风味影响单因素试验。添加剂对金钗石斛风味影响单因素试验分别考查水蜜桃香精（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）、甜菊糖苷（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%）、L - 苹果酸（0.001%，0.002%，0.003%，0.004%，0.005%） 3 个因素，采用感官评价方法进行综合分析，研究各因素水平对金钗石斛多糖饮料风味的影响，进而筛选出响应面试验的因素和水平。

（3） 复合添加剂对金钗石斛饮料风味影响响应面试验。在单因素试验结果的基础上利用Boxbehnken 响应面优化技术研究水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L - 苹果酸添加量（X3） 3 个因素对饮料感官品质的影响，进而确定复合添加剂的配方。应用Design Expert 8.0.6 优化配方并进行数据模拟和模型预测。

复合添加剂配比响应面试验因素水平编码见表3。

表3 复合添加剂配比响应面试验因素水平编码/%

2 结果与分析

2.1 金钗石斛多糖提取试验结果

2.1.1 金钗石斛多糖提取单因素试验结果

（1） 浸提时间对石斛多糖提取率的影响。取破壁后的金钗石斛泥10 g，在料液比1∶10，浸提温度40 ℃的条件下，研究浸提时间对石斛多糖提取率的影响。

浸提时间对石斛多糖提取率的影响见图1。

图1 浸提时间对石斛多糖提取率的影响

由图1 可知，当浸提时间达75 min 时，石斛多糖提取率达最大值，之后随着时间延长，石斛多糖提取率趋于稳定，变化较小。综合考虑石斛多糖浸出率和成本，选择60，75，90 min 作为正交试验的3 个水平。

浸提温度对石斛多糖提取率的影响见图2。

图2 浸提温度对石斛多糖提取率的影响

由图2 可知，温度较低时，随浸提温度增加，石斛多糖提取率逐渐增大，当浸提温度达70 ℃时，石斛多糖提取率达最大值，其后温度提高，石斛多糖提取率显著下降，这是由于高温破坏了石斛多糖结构，导致多糖含量下降。综合考虑石斛多糖浸出率和成本，选择50，60，70 ℃作为正交试验的3 个水平。

（3） 料液比对石斛多糖提取率的影响。取破壁后的金钗石斛泥10 g，在浸提温度40 ℃，浸提时间60 min 的条件下，研究料液比对石斛多糖提取率的影响。

料液比对石斛多糖提取率的影响见图3。

图3 料液比对石斛多糖提取率的影响

由图 3 可知，在料液比 1∶10 ～ 1∶30 （g∶mL）时，石斛多糖提取率随蒸馏水使用量的增加而增加，当料液比达1∶30 以后，随水溶液的增加，石斛多糖含量逐渐下降，主要原因是石斛多糖浸出率达最大后水溶液的增加稀释了多糖浓度。综合考虑石斛多糖浸出率和成本，选择料液比1∶20，1∶30，1∶40（g∶mL） 作为正交试验的3 个水平。

2.1.2 金钗石斛多糖提取正交试验结果

微课教学作为现代教学工作实施中较为重要的一项教学形式，体现在整个教学工作的规划中。为了提升教学质量，应该将微课在小学数学教学中进行重点阐述，让学生明确整个教学工作规划中应要完成的学习内容。同时教师在教学工作的布置中，以微课作为主要性教学布置方案能够满足小学数学教学中对教学内容的分层次教学需求。作为小学数学教师在现有的教学条件下，要做的就是针对教学中的微课课堂构建分析，保障在其教学课堂的构建过程中，能够提升教学质量，促进小学数学教学工作的科学性规划。

根据单因素试验结果，按照表2 设计的正交试验因素水平进行三因素三水平的正交试验，确定金钗石斛多糖饮料制备的最优条件。

金钗石斛多糖饮料制备正交试验结果见表4。

表4 金钗石斛多糖饮料制备正交试验结果

由表4 可知，各因素对于石斛多糖得率的影响程度为浸提温度＞浸提时间＞料液比。金钗石斛多糖饮料的最佳制备条件为A2B3C3。经验证试验，最佳条件A2B3C3下石斛多糖提取率为22.41%。因此，确定金钗石斛多糖饮料最佳制备条件为浸提时间75 min，浸提温度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL）。

取破壁后的金钗石斛泥100 g，加入4 000 mL 蒸馏水，在70 ℃条件下浸提75 min，真空抽滤后备用。

2.2 添加剂对金钗石斛多糖饮料风味影响试验结果

2.2.1 添加剂单因素试验结果

（1） 复合添加剂中食用香精的确定。在甜菊糖苷添加量0.02%、L - 苹果酸添加量0.002%的条件下，向金钗石斛饮料中分别添加0.2%的不同食用香精，品鉴小组重点考查食用香精与金钗石斛多糖饮料风味的协调性，以及对饮料香气、色泽、澄清度、组织形态的影响，按表1 感官评分指标进行打分。

不同食用香精感官评分见表5。

表5 不同食用香精感官评分/分

结果表明，水蜜桃香精味道与金钗石斛多糖饮料最为协调，口味明显优于其他食用香精，且饮料香气、色泽、澄清度较好，故选择水蜜桃香精制作金钗石斛多糖饮料的复合添加剂。

（2） 水蜜桃香精添加量对饮料风味的影响。在甜菊糖苷添加量0.02%、L- 苹果酸添加量0.002%的条件下，研究水蜜桃香精添加量对金钗石斛多糖饮料风味的影响。

水蜜桃香精添加量对金钗石斛饮料风味的影响见图4。

图4 水蜜桃香精添加量对金钗石斛饮料风味的影响

由图4 可知，香精添加量达0.3%时，饮料风味最好，过少则味寡淡，过多则石斛清香不明显。因此，选择0.2%，0.3%，0.4%3 个水平进行响应面试验。

（3） 甜菊糖苷添加量对饮料风味的影响。在水蜜桃香精添加量0.2%、L- 苹果酸添加量0.002%的条件下，研究甜菊糖苷添加量对金钗石斛饮料风味的影响。

甜菊糖苷添加量对金钗石斛饮料风味的影响见图5。

图5 甜菊糖苷添加量对金钗石斛饮料风味的影响

由图5 可知，在0.01%～0.03%内随甜菊糖苷添加量增大，饮料感官评分逐渐增加，但继续增加甜菊糖苷添加量，饮料口感过甜，逐渐失去了天然的石斛清香。因此，选择0.02%，0.03%，0.04% 3 个水平进行响应面试验。

（4） L- 苹果酸添加量对饮料风味的影响。在水蜜桃香精添加量0.2%、甜菊糖苷添加量0.02%的条件下，研究L - 苹果酸添加量对金钗石斛饮料风味的影响。

L- 苹果酸添加量对金钗石斛饮料风味的影响见图6。

图6 L- 苹果酸添加量对金钗石斛饮料风味的影响

由图6 可知，当L - 苹果酸添加量超过0.002%后，随L - 苹果酸添加量增大，饮料感官评分逐渐下降，饮料口感过酸，不协调。因此，选择0.001%，0.002%，0.003% 3 个水平进行响应面试验。

2.2.2 复合添加剂最佳配比响应面试验结果

根据单因素试验结果，按表3 复合添加剂配比响应面试验因素水平编码表进行三因素三水平响应面试验，确定复合添加剂最佳配比。

复合添加剂配比响应面试验结果见表6。

表6 复合添加剂配比响应面试验结果

2.2.3 复合添加剂配比响应面试验结果显著性检验

利用Design Expert 8.0.6 软件对表6 响应面试验结果进行多元回归拟合，分别对水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L- 苹果酸添加量（X3）进行试验数据分析。

复合添加剂配比响应面试验方差分析结果见表7。

表7 复合添加剂配比响应面试验方差分析结果

由表7 可知，回归模型显著性检验p＜0.000 1，说明二次多元回归模型具有显著性，可以对试验结果进行分析，并对回归方程各项做显著性检验。方差分析结果表明，所选取的因素对金钗石斛多糖饮料风味影响的顺序为水蜜桃香精添加量（X1） ＞L -苹果酸添加量（X3） ＞甜菊糖苷添加量（X2）。

三因素交互作用对金钗石斛饮料风味的影响见图7。

图7 三因素交互作用对金钗石斛饮料风味的影响

2.2.4 复合添加剂最佳配比确定和回归模型验证

回归模型通过响应面分析法得到复合添加剂的最佳配比，并根据设备情况对相关参数进行调整，对复合添加剂的最佳配比进行验证试验。

复合添加剂最佳配比验证试验结果见表8。

表8 复合添加剂最佳配比验证试验结果

由表8 可知，回归模型通过响应面法得到金钗石斛多糖饮料复合添加剂最佳配比为水蜜桃香精添加量0.3%，甜菊糖苷添加量0.03%，L - 苹果酸添加量0.002%。在此条件下进行试验验证，得到金钗石斛多糖饮料感官评分为89分，与理论值88.803 2分接近。

3 结论

试验在叶荣飞等人[15]、蔡秋萍等人[16]的研究基础上，采用正交试验优化金钗石斛多糖的浸提工艺，结合饮料口味特征，选择与饮料风味协调的水蜜桃香精和天然食品添加剂甜菊糖苷和L - 苹果酸对饮料风味进行调配。结果表明，在温度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL） 条件下浸提75 min，可制得多糖含量高的金钗石斛多糖饮料。使用0.3%水蜜桃香精、0.03%甜菊糖苷、0.002% L- 苹果酸制备成的复合添加剂对饮料进行调配，能够使饮料在保留金钗石斛特有的清香的同时带有水蜜桃的香甜，且两者香气、味道结合好，口味协调，饮料汤汁清亮舒适、口感细腻柔滑、甘甜适口、回味悠长，深受欢迎。