野菊花茶饮料生产工艺研究

谢瑶欣，张璟怡，陶 铸，2,3* ，姚国新，2，汤亚芳，2，温 馨，2

(1. 湖北工程学院 生命科学技术学院，湖北 孝感 432000；2. 湖北工程学院 特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北 孝感 432000；3. 湖北工程学院 湖北省植物功能成分利用工程技术研究中心，湖北 孝感 432000)

野菊花(ChrysanthemumindicumL.)是菊科多年生草本植物的干燥头状花序，广泛用作中药材和茶叶原料[1]，也被称为“苦薏”、“山菊花”、“路边菊”、“野黄菊”等[2]。其资源比较丰富，主要生长在山坡、草地、河边、路边等潮湿处，广泛分布于我国东北、华北、华中、华东及西南地区[3-4]，在东亚地区如韩国、日本和在欧洲东北部得到了广泛的应用[5-6]。野菊花味苦、辛，性微寒，归肝心经；具有清热解毒、泻火平肝的功效，含有黄酮类、有机酸类、挥发油和萜类等化学成分，主要用于治疗目赤肿痛、头痛眩晕等病症，目前广泛应用于茶饮、香料、食品、化妆品等[7]。

进入21世纪后，茶饮料成为饮料新贵，市场需求量越来越大，已经上升到以疗效、营养为目标，而且这种要求越来越迫切，因此茶饮料更要适应消费者的需求，开发具有自身特点的新产品。野菊花饮品主要是由晾晒、蒸煮、干燥、精制过的新鲜野菊花制成，可以单独饮用或与其他配方搭配饮用，或做成保健饮料。但野菊花干燥后的提取液长时间暴露在空气中，会发生明显的褐变，甚至会产生浑浊，因此，如何将野菊花适当地加工成具有优良口感和外观的野菊花饮品，具有较大的研究价值[8]。

野菊花是一种传统的药食两用的植物资源，对其进行更深层次的研究一直是生物、医药工作者和食品科研工作者所关注的问题。但目前对野菊花茶的研究文献较少，且大都处在初步发展阶段，市场上常见的为将新鲜的菊花经晾晒、蒸煮、干燥、精制后制成野菊花茶饮品，至今还处于初级加工阶段，很少有野菊花的衍生产品，其附加值较低，需要进一步开发，可考虑加工成外观更好、风味更佳的饮料，从而获得更高的经济效益。本研究主要是对野菊花进行水提取、浓缩、过滤等工艺，获得提取物，并对其进行调配，在单因素试验结果的基础上，利用Box-Behnken设计原理和响应面法，构建回归方程预测模型，并结合感官评价确定最佳配方，生产出外观品质良好、风味更佳并具有保健功能的野菊花茶饮料，为其生产工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

野菊花(湖北大悟县中医院)，白砂糖(市售)，山梨糖醇(山东绿健生物技术有限公司)，无水柠檬酸(潍坊英轩实业有限公司制造)，无水乙醇(武汉市中天化工有限责任公司)，LC5090高效液相色谱仪(浙江福立分析仪器股份有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

野菊花预处理→提取→浓缩→过滤→调配→检验(蒙花苷含量测定)→包装→成品。

1)预处理、提取。称取45.5 g野菊花，洗净、干燥，加入20倍纯净水，然后将其混合液倒入容量瓶中，在磁力搅拌器回流提取，至温度上升到90 ℃开始计时，回流提取2次，每次1.5 h。每次回流提取后倒出提取液，用真空泵进行抽滤，将滤液在4 ℃条件下静置12 ～ 24 h。

2)浓缩。用旋转蒸发器浓缩提取的滤液，直至相对密度在常温下保持在1.055 ～ 1.065，然后在4 ℃条件下将浓缩液静置12 ～ 24 h。

3)过滤、调配。将静置后的浓缩液进行真空抽滤，即得混合提取物。将一定量的白砂糖、山梨糖醇和柠檬酸与该提取物混合，并加入适量的纯净水进行调配，搅拌均匀。

4)检验。将静置后的调配液利用高效液相色谱法进行含量测定。

5)包装、成品。将调配液包装封口、贴标，制成瓶装茶饮料，即为成品。

1.2.2 野菊花茶饮料的单因素试验

选取白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、柠檬酸用量进行单因素试验，根据表1设定各试验的因素、水平和条件，以感官评分为指标，考核各因素对野菊花茶饮料感官评分的影响。

表1 单因素试验因素和水平

1.2.3 响应面试验设计

根据单因素试验结果，选择白砂糖、野菊花、山梨糖醇、柠檬酸4个因素作为响应变量，以野菊花茶饮料的感官评价作为响应值，利用Design Expert8.0.6软件，进行Box-Behnken方法设计4因素3水平的响应面分析试验(见表2)。

表2 响应面分析试验因素与水平设计

1.2.4 感官评价标准

饮料的感官得分是由10名品评人员根据规定的标准进行评估，主要从产品的外观色泽、香味、口感、组织状态进行综合评分，以其平均值为最终得分(见表3)。

表3 感官评价标准

1.3 高效液相色谱法测定蒙花苷含量

1.3.1 色谱条件

参照《中国药典》2020版方法测定蒙花苷含量，以十八烷基硅烷键合硅胶作为色谱柱的填充剂，以甲醇-水-冰醋酸(26∶23∶1)为流动相，检测波长为334 nm，流速1.0 mL/min，柱温20 ℃，进样量20 μL，检测时间26 min[9]。

1.3.2 对照品溶液的制备

取蒙花苷对照品适量，精密称重，加甲醇溶解并配制成0.1 mg/mL的溶液，即得。

1.3.3 标准曲线制作

将配制好的蒙花苷标准品溶液，用甲醇逐级稀释成0.05 mg/mL、0.01 mg/mL、0.006 mg/mL、0.003 mg/mL、0.001 mg/mL的混合对照品溶液，并做一个空白甲醇，各取1 mL过膜后分别置于液相小瓶中，放入液相色谱仪的自动进样器中。以蒙花苷质量浓度(mg/mL)为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程和相关系数。

1.3.4样品含量测定

取样品溶液1 mL，按1.3.3的方法，在高效液相色谱仪中测定，得到峰面积，代入回归方程中得到试验结果。

1.4 稳定性试验

将成品饮料制成6份，包装封口，分别置于4 ℃下，放置7 d后，比较感官指标前后变化[10]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 白砂糖用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

从图1可以看出，在其他条件相同的情况下，野菊花茶饮料的感官评分随着白砂糖用量的增加而升高，在白砂糖用量为160 g/L时，野菊花茶饮料的外观色泽、香气、口感、组织状态均较好，感官评分达到了最高，而当白砂糖的含量超过160 g/L时，其感官评分开始显著下降。结果表明，选择白砂糖的含量为160 g/L是最合适的。

图1 白砂糖用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

2.1.2 野菊花用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

从图2可以看出，在其他条件相同的情况下，野菊花茶饮料的感官评分随着野菊花用量的增加而升高，在野菊花用量为80 g/L时，野菊花茶饮料的外观色泽、香气、口感、组织状态均较好，感官评分达到了最高，而当野菊花的含量超过80 g/L时，其感官评分开始显著下降。结果表明，选择野菊花的含量为80 g/L是最合适的。

图2 野菊花用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

2.1.3 山梨糖醇用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

从图3可以看出，在其他条件相同的情况下，野菊花茶饮料的感官评分随着山梨糖醇用量的增加而升高，在山梨糖醇用量为160 g/L时，野菊花茶饮料的外观色泽、香气、口感、组织状态均较好，感官评分达到了最高，而当山梨糖醇的含量超过160 g/L时，其感官评分开始显著下降。结果表明，选择山梨糖醇的含量为160 g/L是最合适的。

图3 山梨糖醇用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

2.1.4 柠檬酸用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

从图4可以看出，在其他条件相同的情况下，野菊花茶饮料的感官评分随着柠檬酸用量的增加而升高，在柠檬酸用量为0.8 g/L时，野菊花茶饮料的外观色泽、香气、口感、组织状态均较好，感官评分达到了最高，而当柠檬酸的含量超过0.8 g/L时，其感官评分开始显著下降。结果表明，选择柠檬酸的含量为0.8 g/L是最合适的。

图4 柠檬酸用量对野菊花茶饮料感官品质的影响

2.2 响应面试验设计结果与分析

2.2.1 模型的建立及显著性检验

在单因素试验结果基础上进行响应面分析，结果见表4。应用DesignExpert 8.0.6软件，采用Box-Behnken设计原理对表2中的实验数据进行响应面分析，通过分析，得到二次多项回归拟合方程：

Y=+88.68+0.86×A-1.81×B+1.20×C+0.30×D+1.35×A×B+0.00×A×C-0.075×A×D+0.40×B×C+0.025×B×D-0.35×C×D-1.77×A2-5.52×B2-0.46×C2-0.18×D2

式中：Y为野菊花茶饮料的感官评分，A、B、C、D分别表示白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、柠檬酸用量。

表4 响应面试验设计及结果

表5 回归模型的方差分析

2.2.2 响应面交互作用分析

在其他试验因素不变的情况下，白砂糖用量、野菊花用量、山梨糖醇用量、柠檬酸用量4个因素两两交互作用对野菊花茶饮料感官评分影响的趋势图分别如图5所示。

从图5(a)可以看出，白砂糖的坡面比野菊花的平缓，说明野菊花用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图趋于椭圆形，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分有显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：白砂糖用量为160 g/L，野菊花用量为80 g/L。

从图5(b)可以看出，白砂糖的坡面比山梨糖醇的平缓，说明山梨糖醇用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图弧度较小，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分无显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：白砂糖用量为160 g/L，山梨糖醇用量为160 g/L。

从图5(c)可以看出，白砂糖的坡面比柠檬酸的陡峭，说明白砂糖用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图弧度较小，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分无显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：白砂糖用量为160 g/L，柠檬酸用量为0.8 g/L。

从图5(d)可以看出，野菊花的坡面比山梨糖醇的陡峭，说明野菊花用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图弧度较小，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分无显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：野菊花用量为80 g/L，山梨糖醇用量为160 g/L。

从图5(e)可以看出，野菊花的坡面比柠檬酸的陡峭，说明野菊花用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图弧度较小，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分无显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：野菊花用量为80 g/L，柠檬酸用量为0.8 g/L。

从图5(f)可以看出，山梨糖醇的坡面比柠檬酸的陡峭，说明山梨糖醇用量对野菊花茶饮料感官评分的影响较为显著；二者等高线图弧度较小，说明二者交互作用对野菊花茶饮料感官评分无显著影响，由等高线可以确定最佳配方为：山梨糖醇用量为160 g/L，柠檬酸用量为0.8 g/L。

(a)白砂糖用量与野菊花用量的交互作用

2.2.3 试验最佳配方

从图5中可以看出有最大的响应值，通过软件分析，预测野菊花茶饮料的最佳配方为：白砂糖164.13 g/L、野菊花77.95 g/L、山梨糖醇180 g/L、柠檬酸0.78 g/L。根据实际情况，将最佳配方改为白砂糖160 g/L、野菊花80 g/L、山梨糖醇180 g/L、柠檬酸0.8 g/L。

2.3 含量测定结果

2.3.1 标准曲线绘制

取样品溶液1 mL，按1.3.3的方法，绘制标准曲线，得到回归方程为：y=389.34x+0.0784，R2=0.9995，如图6所示。蒙花苷浓度在0到-0.1 mg/mL范围内，呈良好的线性关系。

图6 蒙花苷标准曲线

2.3.2 野菊花饮料中蒙花苷含量的测定

蒙花苷是野菊花中含量较高的重要化学成分之一，也是野菊花质量控制标准之一。在高效液相色谱仪中测定样品溶液，得到峰面积为1.2955，代入回归方程中得到蒙花苷含量为0.0031 mg/mL。

2.4 稳定性试验结果

试验结果(见图7)表明野菊花茶饮料在4 ℃条件下，放置7 d后，产品的外观色泽、香气、口感、组织状态均无明显变化，说明该饮料制品至少在7 d内可以保持稳定。

图7 饮料制品放置7 d前后对比

3 结论与讨论

本研究以野菊花、白砂糖、山梨糖醇、柠檬酸等为主要原料，制作野菊花茶饮料，以单因素试验结果为基础确定因素水平，采用Box-Behnken设计试验优化，建立的二次多项回归拟合方程拟合度和可信度均很好，能够合理地反映野菊花用量、白砂糖用量、山梨糖醇用量和柠檬酸用量对野菊花茶饮料感官评分的影响。利用此模型得到的野菊花茶饮料的最佳配方为白砂糖160 g/L、野菊花80 g/L、山梨糖醇180 g/L、柠檬酸0.8 g/L，在此条件下利用高效液相色谱法测得饮料中蒙花苷的含量为0.0031 mg/mL。制成的成品饮料呈淡黄色，澄清透明，具有野菊花主体的香味，无异味且香气浓郁，酸甜可口，苦涩味基本没有，容易被接受。本试验方法经济便捷、健康安全，可以为野菊花茶饮料产品的生产工艺研究提供参考依据。

制作野菊花茶饮料的过程受很多因素的影响，主要在前期预处理过程中很容易会造成野菊花中蒙花苷的损失，导致其药用价值降低，不能达到很好的保健功能的作用。并且茶饮料的品质最易因消毒问题，导致产品不合格，有效的灭菌可以延长产品的保质期，从而使稳定性更好。因此，本文中的生产工艺还需进一步优化，以期研究出更高效的工艺方法，提高产品的质量。