蓮子鉆芯粉固體飲料制備工藝研究

任 美，夏延斌*，車再全，雷 辰

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

蓮子（Nelumbo nucifereGaertn.）是睡蓮科蓮成熟后的種子，屬于藥食兩用藥材，據(jù)《本草綱目》記載，它能“清心去熱”[1]。《隨息居飲食譜》記載它味“苦涼”，能“斂液、止汗、消熱、養(yǎng)神”[2]。蓮子心主要活性成分包括蓮芯堿、甲基蓮芯堿和異蓮芯堿等異喹啉類生物堿[3]，水溶性成分以黃酮類物質(zhì)為主，包括木犀草素、蘆丁、金絲桃甙等活性成分，且具有較強(qiáng)的生理活性作用，如清除自由基[4]、抗腫瘤[5]、抗氧化[6]、抗病毒[7]等。蓮子鉆芯粉是機(jī)械鉆頭從蓮子的果蒂到果尖鉆孔去芯形成的粉末，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蓮子鉆芯粉的利用研究很少，但不少人開展了純蓮芯的應(yīng)用研究，黃贛輝等[8]對(duì)蓮芯苦味飲料的配方進(jìn)行了研究，對(duì)其進(jìn)行護(hù)色、酶解等處理，研發(fā)出了風(fēng)味奇特的苦味嗜好飲料。肖貴平[9]以蓮芯、菊花為原料，采用正交試驗(yàn)對(duì)飲料進(jìn)行了最佳配方的研究，復(fù)合添加蔗糖、檸檬酸、乙基麥芽酚等物質(zhì)，研發(fā)了蓮芯菊花飲料。

近年來(lái)，有關(guān)固體飲料加工工藝的研究日漸成熟，但是少有利用蓮子鉆芯粉制成固體飲料的文獻(xiàn)，本研究利用蓮子鉆芯粉為原料先提取其中的水溶性成分，制成分散性較好的顆粒狀沖劑。為充分利用鉆芯粉中有效成分，采取水提醇沉的工藝，以黃酮含量和浸膏含量為考察指標(biāo)，利用正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，制成的沖劑狀保健食品，既能保留其保健成分，同時(shí)又有利于服用和攜帶，在提高蓮子鉆芯粉的利用價(jià)值的同時(shí)，節(jié)約了資源，具有廣闊的應(yīng)用和研究?jī)r(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原材料：蓮子鉆芯粉，2014年6月加工于湘潭宏興隆公司。

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品：中國(guó)藥品生物制品檢定所；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、乙醇（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蔗糖、麥芽糊精：購(gòu)于湘樺超市。

1.2 儀器與設(shè)備

722S可見分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；RE52CS-1型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、B-260型恒溫水浴鍋：上海亞榮生化儀器廠；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海飛越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蓮子鉆芯粉固體飲料制備工藝流程90%）、醇沉?xí)r間（6～48 h）、濃縮液相對(duì)密度（1.00～1.25）、乙醇加入量（2～5倍）對(duì)有效成分含量的影響，得出醇沉最佳單因素條件。

（2）蓮芯粉水提濃縮液醇沉條件優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)醇沉單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取乙醇體積分?jǐn)?shù)（A）、醇沉?xí)r間（B）、濃縮液相對(duì)密度（C）及乙醇用量（D）作為正交試驗(yàn)的考察因素，并且每個(gè)因素選擇3個(gè)水平進(jìn)行2次重復(fù)試驗(yàn)，以黃酮及浸膏含量為考察指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)，因素與水平見表2。

1.3.2 工藝操作要點(diǎn)

選擇無(wú)蟲害、無(wú)砂石的蓮子鉆芯粗粉進(jìn)行粉碎，過40目篩。將過篩后的蓮芯粉加入一定量的水提取水溶性成分，濾渣進(jìn)行重復(fù)提取3次，并收集濾液于3 500 r/min離心15 min，取上清液在40～60 ℃的水浴條件下減壓濃縮（0.09 MPa）至相對(duì)密度為1.10左右的濃縮液。將一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇加入濃縮液中，邊加邊攪拌，取醇沉上清液減壓蒸餾至無(wú)乙醇味，并濃縮成稠狀浸膏。取2 g浸膏加入一定比例的糖粉和麥芽糊精進(jìn)行調(diào)味和制粒，使其均勻形成顆粒。攪拌成型后的顆粒過40目篩，并于60 ℃烘箱烘干3 h，制成蓮子鉆芯粉固體飲料成品。

1.3.3 蓮芯粉水提試驗(yàn)優(yōu)化

（1）蓮芯粉水提單因素試驗(yàn)

采用水提法對(duì)蓮子鉆芯粉中的水溶性成分進(jìn)行提取，取4 g蓮子鉆芯粉，以料液比1∶15（g∶mL），在70 ℃的水浴條件下采用回流裝置提取3次，每次提取0.5 h，測(cè)定提取液中黃酮含量。固定其他條件，分別對(duì)提取次數(shù)（1～4次）、浸提時(shí)間（0.5～2.0 h）、浸提溫度（50～90 ℃）、料液比（1∶8～1∶25（g∶mL））進(jìn)行試驗(yàn)，得出最佳單因素水提條件。

（2）蓮芯粉水提工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，將浸提時(shí)間（A）、浸提次數(shù)（B）、浸提溫度（C）、料液比（D）作為正交因素，以黃酮含量為考察指標(biāo)，結(jié)合L9（34）正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，因素與水平見表1。

表1 水提工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for water extraction conditions optimization

1.3.4 蓮芯粉水提濃縮液醇沉條件優(yōu)化試驗(yàn)

（1）蓮芯粉水提濃縮液醇沉單因素試驗(yàn)

取蓮子鉆芯粉5份按最佳水提條件提取后，合并濾液，減壓濃縮得到濃縮液后，分別考察乙醇體積分?jǐn)?shù)（50%～

表2 醇沉條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for alcohol precipitation conditions optimization

1.3.5 指標(biāo)測(cè)定

浸膏含量測(cè)定采用參考文獻(xiàn)[10]中的測(cè)定方法；黃酮含量的測(cè)定采用參考文獻(xiàn)[11]中的測(cè)定方法。浸膏及黃酮含量計(jì)算公式如下：

式中：m1為浸膏質(zhì)量，g；m為蓮心粉質(zhì)量，g。

式中：W為黃酮含量，mg/g；x為吸光值所對(duì)應(yīng)的黃酮質(zhì)量濃度，mg/mL；n為溶液稀釋倍數(shù)；v為測(cè)定體積，mL；m為蓮心粉質(zhì)量，g。

1.3.6 蓮子鉆芯粉固體飲料工藝配方

浸膏與糖粉比例：取2 g浸膏，按浸膏與蔗糖粉的混合比例分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4添加糖粉作為矯味劑，加入50 mL 70 ℃熱水沖泡，對(duì)4組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，比較其口感、苦澀度及氣味，選出最佳比例。

浸膏與糊精的比例：取2 g浸膏，加入適量比例的糖粉，分別按浸膏質(zhì)量加入1、2、3、4、5倍的麥芽糊精作為成型劑，快速研磨成型，比較各成品制粒及過篩狀況，確定浸膏與糊精比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸提時(shí)間對(duì)水提黃酮含量的影響

由圖1可知，浸提時(shí)間在0.5～1.0 h時(shí)，黃酮含量逐漸提高，當(dāng)浸提時(shí)間為1.0 h時(shí)，含量達(dá)到1.36 mg/g，浸提時(shí)間＞1.0 h后，含量逐漸下降并呈現(xiàn)平穩(wěn)的狀態(tài)，原因可能是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮的析出逐漸達(dá)到飽和，其他有效成分也從細(xì)胞物質(zhì)中溶出，逐漸溶解在水溶液中。在相對(duì)高溫的情況下，黃酮等有效物質(zhì)的活性降低，其再生程度大于損失程度[12]。因此，浸提時(shí)間應(yīng)選擇1.0 h為宜。

圖1 浸提時(shí)間對(duì)黃酮含量的影響Fig.1 Effect of extraction time on flavonoid yield

2.2 浸提次數(shù)對(duì)水提黃酮含量的影響

圖2 提取次數(shù)對(duì)黃酮含量的影響Fig.2 Effect of extraction times on flavonoid yield

由圖2可知，隨著提取次數(shù)的增加，蓮子鉆芯粉水提液中的黃酮含量在不斷增大，第3、4次提取時(shí)，其黃酮含量與第2次的已無(wú)太大差別，表明其中的有效成分已基本提取完成，因此選擇提取次數(shù)為2次。

2.3 浸提溫度對(duì)水提黃酮含量的影響

圖3 浸提溫度對(duì)黃酮含量的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on flavonoid yield

由圖3可知，在50～70 ℃的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)溫度升高時(shí)，物料細(xì)胞內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)速度加快，黃酮類物質(zhì)加速溶解在溶液中，含量逐漸增加。70 ℃時(shí)，溶液中的黃酮類物質(zhì)含量達(dá)到最高1.46 mg/g。溫度＞70 ℃后，黃酮含量已不再平穩(wěn)上升，呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，可能是由于高溫使得黃酮等有效成分的活性逐漸降低。因此，浸提溫度選擇70 ℃為宜。

2.4 料液比對(duì)水提黃酮含量的影響

圖4 料液比對(duì)黃酮含量的影響Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on flavonoid yield

由圖4可知，當(dāng)料液比為1∶8～1∶10（g∶mL）時(shí)，蓮子鉆芯粉沒有被充分浸潤(rùn)，藥材中的黃酮類物質(zhì)沒有完全溶解到水中，溶液中有效成分的含量較低。料液比逐漸增加時(shí)，蓮子鉆芯粉被完全浸沒，有效成分能得到更好的提取。當(dāng)料液比為1∶15（g∶mL）時(shí)，黃酮類物質(zhì)含量達(dá)到1.22 mg/g。當(dāng)料液比＞1∶25（g∶mL）時(shí)，其中的黃酮成分的析出已趨于飽和，并且由于其他成分的溶出，導(dǎo)致提取率增加緩慢。因此選擇料液比1∶15（g∶mL）為宜。

2.5 水提工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以黃酮含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 水提工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and levels of orthogonal tests for water extraction conditions optimization

表4 水提工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results for water extraction conditions optimization

由表3可知，以黃酮含量為考察指標(biāo)時(shí)，4個(gè)影響因素大小順序?yàn)锳＞C＞D＞B，即浸提次數(shù)＞提取時(shí)間＞料液比＞浸提溫度。且最佳工藝組合為A3B2C1D3，即水浴溫度為60 ℃，料液比為1∶20（g∶mL），回流提取2次，每次1.5 h。由表4可知，4個(gè)因素均對(duì)黃酮含量有極顯著（P＜0.01）影響。在此最佳水提工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，黃酮含量為1.842 mg/g。

2.6 水提濃縮液相對(duì)密度對(duì)醇沉黃酮含量的影響

圖5 水提濃縮液相對(duì)密度對(duì)黃酮含量的影響Fig.5 Effect of relative density of alcohol precipitation on flavonoid yield

由圖5可知，黃酮含量隨著水提濃縮液相對(duì)密度的增大而逐漸增加，當(dāng)密度達(dá)到1.20左右時(shí)，上清液中的黃酮含量達(dá)到1.16 mg/g，可能是因?yàn)樵跐饪s的過程中，密度越大時(shí)，單位體積內(nèi)的有效活性成分含量越多[13]，隨著濃縮液相對(duì)密度的增大，有效成分的析出已達(dá)到飽和，濃縮難度加大。且密度在1.20左右時(shí)其黃酮含量與1.15左右時(shí)相比無(wú)明顯變化。因此，出于生產(chǎn)效率的考慮，選取濃縮液相對(duì)密度1.10～1.15較合理。

2.7 乙醇用量對(duì)醇沉黃酮含量的影響

由圖6可知，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇用量為浸膏的2～5倍時(shí)，醇沉上清液中的黃酮含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)；乙醇用量為浸膏的4倍時(shí)，靜置后上清液中的黃酮含量達(dá)到1.05 mg/g；當(dāng)乙醇用量＞4倍時(shí)，上清液中單位體積內(nèi)的黃酮類成分含量增長(zhǎng)緩慢。因此乙醇用量4倍為最佳。

圖6 乙醇用量對(duì)黃酮含量的影響Fig.6 Effect of ethanol addition on flavonoid yield

2.8 醇沉?xí)r間對(duì)醇沉部分黃酮含量的影響

圖7 醇沉?xí)r間對(duì)黃酮含量的影響Fig.7 Effect of alcohol precipitation time on flavonoid yield

由圖7可知，隨著醇沉?xí)r間的延長(zhǎng)，其黃酮含量逐漸增加，在36 h左右時(shí)達(dá)到最高含量1.08 mg/g，因?yàn)橐掖嫉募尤胗欣谌芤褐杏行С煞值霓D(zhuǎn)移至上清層，而醇沉?xí)r間＞36 h后，黃酮含量增加的速度減慢，可能是因?yàn)橐掖荚谝欢ǔ潭壬蠒?huì)對(duì)有效成分具有包埋作用[13]。同時(shí)，沉淀時(shí)間過長(zhǎng)影響生產(chǎn)周期。因此，應(yīng)當(dāng)選擇醇沉?xí)r間36 h為宜。

2.9 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)醇沉部分黃酮含量的影響

圖8 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)黃酮含量的影響Fig.8 Effect of alcohol concentration on flavonoid yield

乙醇的體積分?jǐn)?shù)直接影響制粒[14]，不同的乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)濃縮液中的成分有不同的除雜作用，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%左右時(shí)，淀粉等物質(zhì)開始沉淀；乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，可以除去濃縮液中無(wú)機(jī)鹽；而當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到70%～80%時(shí)，可除去蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)等雜質(zhì)。由圖8可知，在乙醇體積分?jǐn)?shù)80%進(jìn)行醇沉?xí)r，黃酮含量達(dá)到最高1.01 mg/g；乙醇體積分?jǐn)?shù)＞80%，其上清液中的黃酮含量開始降低。因此，選擇體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇作為醇沉為宜。

2.10 醇沉條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

將單因素試驗(yàn)中最佳數(shù)據(jù)作為正交因素水平進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)，以黃酮含量及浸膏含量作為正交試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果與分析見表5，方差分析見表6。

表5 醇沉條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal tests for alcohol precipitation conditions optimization

表6 醇沉條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal tests results for alcohol precipitation conditions optimization

由表5可知，以黃酮含量為考察指標(biāo)，各因素對(duì)黃酮含量影響的大小順序?yàn)椋築＞A＞C＞D，即醇沉?xí)r間＞乙醇體積分?jǐn)?shù)＞水提濃縮液相對(duì)密度＞乙醇用量，最佳工藝組合為A2B2C2D1；以浸膏含量為考察指標(biāo)時(shí)，各因素中對(duì)浸膏含量影響大小順序?yàn)镃＞D＞A＞B，即水提液相對(duì)密度＞乙醇用量＞乙醇體積分?jǐn)?shù)＞醇沉?xí)r間，最佳工藝組合為A2B3C3D1。綜合考慮，選取A2B2C3D1為最優(yōu)方案，即將水提液減壓濃縮至密度1.15～1.20，加入3倍于濃縮液體積的80%的乙醇，攪拌靜置36 h。在此最佳醇沉條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，黃酮含量為1.458 mg/g，浸膏含量為24.70%。由表6可知，A、B、C、D4個(gè)因素均對(duì)黃酮及浸膏含量有極顯著（P＜0.01）影響。

2.11 蓮子鉆芯粉固體飲料工藝研究

2.1 1.1 浸膏與糖粉、糊精比例的確定

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，濃縮后的浸膏干燥后容易吸收空氣中的水分，將其與糊精類的賦形劑混合在一起再干燥可增加顆粒的流動(dòng)性，且易成顆粒，另外，添加糖粉等矯味劑來(lái)增加其口感，更適合大眾的需求[15]。浸膏與糖粉、糊精的質(zhì)量比確定結(jié)果見表7。

表7 浸膏與糖粉的比例對(duì)產(chǎn)品感官的影響Table 7 Effect of extract and sugar powder on product sensory quality

由表7可知，當(dāng)浸膏與糖粉、糊精質(zhì)量比＜1∶2（m∶m）時(shí)，少量的糖粉不能掩蓋其苦味，無(wú)法制粒，顆粒成團(tuán)，無(wú)法過篩，吸濕性強(qiáng)；浸膏與糖粉、糊精當(dāng)質(zhì)量比為1∶3（m∶m）時(shí)，甜度逐漸適宜口感，且具有蓮芯獨(dú)有的清香味，制粒較易，成顆粒狀，容易過篩，易干燥成型；當(dāng)浸膏與糖粉、糊精質(zhì)量比＞1∶3（m∶m）時(shí)，沖劑過甜反而會(huì)引起口感不適，且輔料的量增大，增加了實(shí)際的服用量，所以，浸膏與糖粉的質(zhì)量比應(yīng)選擇1∶3（m∶m）為宜。

3 結(jié)論

采取水提醇沉的工藝對(duì)蓮子鉆芯粉進(jìn)行副產(chǎn)物再利用，考察了水提和醇沉各因素對(duì)黃酮含量和浸膏收率的影響，并對(duì)蓮子鉆芯粉固體飲料的配方進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：蓮子鉆芯粉最佳水提工藝為溫度60 ℃、時(shí)間1.5 h、料液比1∶20（g∶mL）、提取2次的條件下，經(jīng)濃縮達(dá)到密度1.15～1.20時(shí)，加入3倍于濃縮液體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇，靜置36 h。在此優(yōu)化水提醇沉條件下，黃酮含量為1.458 mg/g，浸膏含量為24.70%。取上清液濃縮后加入2倍于浸膏質(zhì)量的糊精和糖粉，制成蓮子鉆芯粉固體飲料，成品流動(dòng)性較好，吸濕率低，在保留其保健成分的同時(shí)，又有利于服用和攜帶，提高了蓮子鉆芯粉的利用價(jià)值。

[1]謝 綱，曾建國(guó).蓮子心的主要成分和藥理作用的研究進(jìn)展[J].湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（S1）：384-386.

[2]李高陽(yáng)，楊世平.蓮心保健茶的研制[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（3）：56.

[3]李 娟.蓮芯生物堿保健功能研究進(jìn)展[J].糧食與油脂，2010（1）：40-43.

[4]MARKHAM K R,RYAN K G,GOULD K S,et al.Cell wall sited flavonoids in lisianthus flower petals[J].Phytochemeistry,2000,54(7):681-687.

[5]蔡定建，柳茶花，鐘鴻鳴，等.蓮子心中黃酮類物質(zhì)的提取和測(cè)定[J].中國(guó)釀造，2010，29（1）：132-135.

[6]黃中梅，何自強(qiáng)，趙 婉，等.蓮子心總黃酮的超聲波萃取工藝研究[J].北方園藝，2015（4）：133-136.

[7]GIOVANNI A,ELISA A,SUSANNA P,et al.Flavonoids as antioxidants in plants:location and functional significance[J].Plant Sci,2012,196:67-76.

[8]黃贛輝，胡澤敏，李以鑌，等.蓮芯苦味嗜好飲料的生產(chǎn)工藝研究[J].食品科技，2002（1）：12-13.

[9]肖貴平.蓮芯菊花飲料的研制[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2012，2（3）：44-49.

[10]朱 珠.蓮心含片制備工藝研究[D].贛州：江西理工大學(xué)碩士論文，2012.

[11]肖貴平.建蓮蓮心黃酮類物質(zhì)水浸提條件優(yōu)化[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)科技，2011，7（3）：192-196.

[12]林志欽.蓮子心總黃酮的提取純化及其功能性研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)碩士論文，2012.

[13]馮加升.小兒清肺止咳顆粒藥學(xué)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)碩士論文，2012.

[14]張兆旺，陶建生，羅杰英，等.中藥藥劑學(xué)[M].北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2008.

[15]張素方.大連翹顆粒制備工藝及其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學(xué)碩士論文，2012.