草果理化特性分析及其速溶茶饮调配

薛亚杰 ，胡荣锁 ，姚美芹，张彦军 ，谷风林 ，徐飞

1. 中国热带农业科学院香料饮料研究所（万宁 571533）；2. 云南农业大学热带作物学院（普洱 665000）；3. 海南省特色热带作物适宜性加工与品质控制重点实验室（万宁 571533）

草果（Amomum tsaokoCrevost et Lemarie）是姜科豆蔻属的多年生常绿丛生草本植物。主要种植在我国云南省怒江、文山等地。果实入药能治痰积聚、除瘀消食、治疗疟疾等，也是常用的调味香料[1-2]。草果作为药食同源的中药材和调味品，其发展越来越受到重视。但是目前90%以上的草果主要用于整果添加食用，较少被应用于中成药调配和其他领域，其药用及保健价值有待开发[3]。复合保健茶饮属于茶饮料的一种。文献报道复合保健茶饮料主要有花卉茶、药茶、菌茶等[4]。杨绍兰等[5]以秋季柿叶为原料，西洋参、麦冬等中药材进行拼配，配制成汤色、香气、滋味俱佳的柿叶复合茶，具有润喉利咽、美容安神的保健功效。李欣等[6]报道葛根冬麦复合茶能显著降低高血糖人群空腹血糖和餐后血糖。周才碧等[7]报道复合茶对高脂血症小鼠的体重、肝系数、肝组织形态及肝脏有机酸代谢均有影响。

草果和红茶都是种类繁多且营养丰富的食材，红茶中的茶色素还有抗氧化、抗菌等多重功效[8]。将两种食材进行科学搭配，研发草果复合茶饮料，试验在分析草果理化特性基础上，通过采用草果浸膏和红茶、生姜、山楂等速溶粉进行配方工艺研究，为草果综合利用开发提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

草果原料（云南省怒江州泸水市）；速溶红茶粉（江苏涧辉食品有限公司）；红糖粉（云南滇鹏糖业有限公司）；速溶山楂粉、速溶生姜粉（均为市售）。

7890B-5977B气相色谱质谱联用仪（美国安捷伦公司）；Alpha MOS电子鼻分析系统（配有6种金属氧化物电极和AlphaSoft 12.0工作站，法国Alpha M.O.S公司）；Malvern MASTERSIZER 3000粒径分析仪（英国Malvern公司）；R-220SE旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司）；YZN50多功能真空浓缩机（北京东华原医疗设备有限责任公司）；XY-102MV水分测定仪（常州市幸运电子设备有限公司）。

1.2 草果粉末制备及理化特征分析

草果经日晒干燥后，研磨成粉，分析草果的水分、总灰分、蛋白质、氨基酸等理化特性。

1.2.1 水分测定

称取1 g草果粉末，利用水分测定仪测定，重复测定3次，取平均值。

1.2.2 灰分测定

根据GB 5009.4—2016规定执行。

1.2.3 蛋白质测定

称取50~60 mg草果粉，置于样品锡纸杯，利用杜马斯定氮仪测量蛋白质含量，同时做不同梯度标准曲线。

1.2.4 氨基酸分析

称取1 g草果粉于20 mL安瓿管中，加入1 mL 6 mol/L HCl（250 mL纯盐酸，定容至500 mL，加0.5 g苯酚），抽真空封管，在110 ℃水解22 h，冷却过滤；取100 μL滤液置于氮吹仪上，氮吹蒸发至干；加入5 mL样品稀释液，使氨基酸浓度达到50~250 mol/mL，振荡混匀，用0.22 μL滤膜过滤后，供上机测定使用。

1.2.5 精油提取

参考胡椒粉精油[9]的提取方式，料液比1︰100（g/mL），称取40 g草果粉末放入蒸馏瓶中，加入400 mL去离子水，利用水蒸气蒸馏法，蒸馏5 h，得到草果精油，计算提取率。

1.3 草果粉粒径分析

草果粉粒径分析按照湿法测定，颗粒类型为非球形；折射率1.56；分散剂为水，折射率1.33；测定次数3次；测量遮光度限制为上限10、下限6；清洁类型：标准；搅拌速度2 000 r/min，从测量开始连续超声，稳定时间20 s。

1.4 草果浸膏制备

草果浸膏制备借鉴包秀萍等[10]的方法略有修改。称取1 kg草果粉，加入12 L去离子水，使用多功能真空浓缩机在80 ℃下浸提45 h，过滤溶液经旋转蒸发仪在80 ℃浓缩直至液体完全蒸发后取出，此时得到草果浸膏。

1.5 草果速溶茶饮制备

草果浸膏和速溶红茶粉的调配，参考范乔[11]的方法。将草果浸膏与红茶粉末按照3︰1，2︰1，1︰1，1︰2和1︰3的比例设置5个处理，3组重复。参考杨在侠[12]的方法，加入0.1 g速溶生姜粉、0.2 g速溶山楂粉、3 g红糖粉到5个不同处理中，按料液比1︰50（g/mL）加水进行冲泡。

1.6 草果速溶茶饮感官评价

依据GB/T 23776—2018《茶叶感官评审方法》，按照料液比1︰50（g/mL）进行冲泡。对每种组合的草果红茶饮料的口感、香气、滋味、茶汤进行感官评价，筛选出最佳调配比例。

表1 草果速溶茶饮感官评分标准

1.7 草果速溶茶饮电子感官分析

参考段梦雅等[13]的方法并稍作改动。取1 mL草果茶饮装入电子鼻瓶中（重复6次），密封待检。样品在50 ℃下孵化120 s，顶空分析注射量1 500 μL，采集延迟210 s，注射器温度60 ℃。使用电子鼻系统自带的软件（法国Alpha M.O.S公司的Alphashft 12.0工作站）分析响应数据。传感器检测范围[14-15]如表2所示。

表2 传感器检测范围

1.8 草果速溶茶饮风味分析

参考赵泽伟等[16]的方法稍作修改。取1 mL样品置于20 mL固相微萃取瓶中，于65 ℃孵化30 min，吸附15 min，解吸附15 min。

色谱柱为ZB-5 MSI弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升温程序：初始温度45 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升温至250 ℃，保持2 min。载气为氦气，流量1.0 mL/min；不分流进样，溶剂延迟1.5 min，离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃，电子能量70 eV；接口温度280 ℃；质量扫描范围m/z30~450。

1.9 数据处理分析

试验数据用Excel，Origin软件及仪器自带软件处理，差异显著性水平P＜0.05，数据结果以平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 草果理化特性分析

水是食品的主要组成成分，其在食品中的含量、分布和状态对食品的外观、质构、风味、新鲜程度产生极大的影响[17]。灰分则是样品灼烧后的残渣，主要由无机盐组成，是评价食品营养的指标之一[18]。蛋白质在生物体内起到十分重要的作用，从基础的能量储存到复杂的生物代谢都离不开蛋白质[19]。因此，分析草果理化特性对草果速溶茶饮调配具有一定的指导意义。表3显示，草果粉含水率13.91%、灰分6.21%、蛋白质4.80%、精油得率1.75 mL/100 g。对比海南热带特色香料胡椒，白胡椒及黑胡椒国家标准中规定水分在13%~14%，草果粉水分结果与胡椒水分相似。草果粉灰分低于加工黑胡椒粉国标规定，高于白胡椒粉灰分。草果中蛋白质含量和胡椒相似，低于花椒[20-21]。精油得率高于黑胡椒、青胡椒，低于白胡椒和胡椒鲜果（黑胡椒、白胡椒、青胡椒和胡椒鲜果的精油提取得率分别为1.718，1.867，1.487和3.229 mL/100 g）[22]。

表3 草果主要理化特征分析

现代营养学研究表明，食品中的氨基酸种类、含量及其组成的比率是影响食品蛋白品质的重要因素，是非常重要的营养素和生物活性物质，是衡量果实营养价值的重要指标之一[23]，能够调节营养物质代谢、增强机体免疫力[24‒25]，除此之外，氨基酸对食品的色、香和味等方面具有重要作用[26]。草果粉中氨基酸种类及含量如表4所示。草果包含6种必需氨基酸赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸和10种非必需氨基酸，必需氨基酸含量为9.59%，非必需氨基酸的含量为10.12%。草果中必需及非必需氨基酸含量高于花椒中氨基酸含量[27]。

表4 草果中主要氨基酸种类及含量分析

2.2 草果粉粒径分析

草果粉粒径的大小与浸膏浸提效果具有直接关系。草果粉粒径大小分析见表5，Dx(10)表示有10%的颗粒小于81.6 μm，Dx(50)表示有50%的颗粒小于724 μm，Dx(90)和Dx(99)含义以此类推。敖颖等[28]进行菠萝蜜淀粉的粒径分析，标准差数值较大，说明粉末颗粒大小均一性差，数值越小，说明粉末颗粒大小越均一。表5显示草果粉末平均粒径在724 μm，径距平均为2.489 μm，加权残差为16.36%。该试验原料草果粉标准偏差稍大，这可能与草果中纤维较多，对粉末的粒径有一定影响有关。

表5 草果粉粒径分析

2.3 草果浸膏特征

草果、草果粉及浸膏外观见图1。草果呈长椭圆形，具三钝棱，长2~4 cm，直径1~2.5 cm，表面呈现灰棕色或者红棕色，具纵沟及棱线，顶端有圆形突起的柱基，基部有果梗或者果梗痕。草果果皮比较坚硬，纤维较多，粉碎后有少量纤维，草果粉呈现土黄色，具有浓郁的草果清香。草果浸膏呈棕褐色膏状液体，草果香气较浓，易溶于水，滋味醇厚。浸膏得率为65.73 g，提取率为6.57%。

图1 草果（A）、草果粉（B）及草果浸膏（C）外观图

2.4 草果速溶茶饮感官评价

草果速溶茶饮汤色外形图见图2，感官评价表见表6。结果显示，在茶汤的亮度方面，速溶红茶粉与草果浸膏比例3︰1的汤色较协调，明亮度稍低，呈棕红色。速溶红茶粉与草果浸膏比例1︰2和2︰1时，汤色亮度差别不太明显，色彩尚鲜艳，呈暗红色。速溶红茶粉与草果浸膏比例1︰1时，色彩较鲜艳，亮度较差。速溶红茶粉与草果浸膏比例1︰3的汤色明亮度最高，但红茶颜色欠佳。5个处理的汤色区别不太明显，感官外形分析显示，速溶红茶粉与草果浸膏比例3︰1的汤色呈现协调搭配的棕红色，色调较佳。

图2 不同比例草果速溶茶饮汤色图

表6 草果速溶红茶饮感官评价表

在草果速溶茶饮的滋味上，草果浸膏与速溶红茶粉的比例不同，茶汤的滋味差异较为明显。速溶红茶粉与草果浸膏比例3︰1时得分最高，说明草果浸膏比例少时茶汤口感鲜醇爽口，口感细腻，还具有淡淡草果清香。速溶红茶粉与草果浸膏比例1︰3和1︰2时，茶汤滋味尚醇但有青涩粗糙感，草果味较重，可能由于草果浸膏比例增加与红茶复配时产生了青涩口感，口感不协调。因此速溶红茶粉与浸膏比例3︰1时滋味效果最佳。

在草果速溶茶饮的香气上，5个不同比例的茶饮差别不明显。随着草果浸膏比例的增加，草果独特的气味逐步显现，与茶叶的香气逐渐融合，形成较为协调的速溶茶饮，但浸膏比例较大时草果味浓郁，未能体现醇厚的茶香。速溶红茶粉与草果浸膏比例3︰1时，具有茶叶香味及草果淡淡清香，比例为1︰2，1︰1和2︰1时，草果的香气与茶香融合度较差，香气欠佳。

综合外形、汤色、滋味、香气和体现草果味茶特色等多种因素，速溶红茶粉与草果浸膏比例3︰1时感官评价得分最高。

2.5 草果速溶茶饮电子感官分析

草果速溶茶饮电子感官分析如图3所示，分别对不同比例草果速溶茶饮成分进行电子鼻分析，挥发性物质成分PCA中第一主成分（PC1）方差贡献率为73.7%，第二主成分（PC2）方差贡献率为19.2%，累计方差贡献率为92.9%，说明这2个PC均能够反映样本整体信息。5种比例样本相互独立，说明彼此之间存在风味差异。速溶红茶粉与草果浸膏比例1︰3位于图3的第二象限，比例3︰1位于图3的第一象限，因此在PC1中，可以区分比例为1︰3和3︰1的样本。比例1︰2和2︰1位于图3的第四象限，说明速溶红茶粉与草果浸膏味3︰1时与其他比例的风味相差较远，这与感官评价较为一致。

图3 不同比例草果速溶茶饮PCA图

2.6 草果速溶茶饮风味成分分析

通过感官评价结合电子感官得到速溶红茶粉与草果浸膏味3︰1时风味较佳，对此比例下的草果速溶茶饮风味进行分析，见表7。结果显示，草果速溶茶饮鉴定出风味成分共计62种，主要成分为16种，其中醇类3种、醛类1种、酯类2种、烷烃类3种、烯烃类7种。草果速溶茶饮中主要风味物质以醇类（2-丁基-1-辛醇、2-乙基-1-己醇）、烯烃类（柠檬烯、α-荜澄茄油烯、（-）-β-长蒎烯、依兰烯、可巴烯、石竹烯、大根香叶烯）为主，由于醇类、烯烃类等化合物间的相互作用在一定程度上影响挥发性化合物的释放，最终影响草果茶饮整体风味品质，这与感官评价较为一致。

表7 最佳比例草果速溶茶饮风味成分分析

3 结果与讨论

草果属于药食同源，不仅是烹饪佐料的上品，而且在中药上有广泛用途，其果实入药具有温中燥湿之效，可治疗脘腹胀痛、痞满呕吐、疟疾寒热、瘟疫发热之疾。红茶中的茶色素具有抗氧化、抗菌、抗病毒、消炎、降血糖和血脂、抗癌等多重功效。将2种食材进行科学搭配，研发草果与红茶的复合饮料，充分发挥草果和红茶的营养特点，为速溶液体浓缩茶的制备提供了一定理论支撑。结果表明，草果速溶茶饮的最佳工艺配方：草果浸膏0.1 g、红茶速溶粉0.3 g、生姜粉0.1 g、山楂粉0.2 g、红糖3 g。此配方下的草果速溶茶饮口感细腻、无涩味、茶汤色泽鲜艳，呈棕红色，草果香味适中，适合大众口味。在速溶红茶中加入草果浸膏、红糖、生姜、山楂后，能很好地融合红茶、草果的不良口感，是老少皆宜的健康饮品，具有较为广阔的应用前景。

但试验所需草果浸膏提取率仅为6.57%，原料提取时间较长，这对草果速溶茶饮的进一步研究具有一定限制，后续需要进一步优化草果浸膏浸提工艺。

4 结论

为开发草果新用途并研发草果系列产品，此次试验在研究草果理化特性基础上以草果浸膏、速溶红茶粉为主原料，红糖粉、速溶生姜粉、速溶山楂粉等辅料按照不同比例调配草果速溶茶饮。采用电子感官和人为感官结合筛选确定物料最佳配比，利用顶空固相微萃取气相色谱质联用技术分析茶饮产品的风味品质。结果表明：草果含水分13.91%、灰分6.21%、蛋白质4.80%、必需氨基酸9.59%、非必需氨基酸10.12%、精油得率1.75 mL/100 g。草果速溶茶饮最佳配方为速溶红茶粉+草果浸膏0.4 g（0.3 g+0.1 g）、速溶生姜粉0.1 g、速溶山楂粉0.2 g、红糖粉3 g。按料液比1︰50（g/mL）加水进行冲泡，此配方下的草果速溶茶饮口感、汤色、滋味、香气俱佳。草果速溶茶饮风味以醇类、烯烃类为主。速溶茶饮制备对草果产品新用途提供了一定的理论参考。