用響應面法研制荔枝草金銀花復合保健飲料

黃秀錦，李新建，李思陽，彭菲菲

(江蘇食品藥品職業技術學院,江蘇 淮安 223003)

荔枝草為唇形科鼠尾草屬植物荔枝草的全草,其別名有雪見草、蛤蟆草等,幾乎遍布全國各地[1-2]。據《綱目拾遺》記載,“荔枝草治咽喉十八癥,消癰腫”。荔枝草含高車前甙、原兒茶酸、楔葉澤蘭素、4-羥基苯乳酸等成分,具有清熱解毒、消腫利尿、涼血散淤等功效[3]。江、浙、皖等地民間流行將荔枝草晾干后代茶飲,治療咽炎等疾病。金銀花(尤以其花蕾為佳)是一種具有悠久歷史的常用中藥。金銀花營養豐富[4-5],蛋白質含量為20%,另含有多種維生素、礦物元素,藥用成分為綠原酸、異氯原酸、揮發油等,具有清熱解毒、殺菌消炎功能,對人體發揮良好的調理作用。

郭仁永等[6]發現,荔枝草水煎劑對小鼠有鎮咳作用,據此得出荔枝草液具有止咳平喘作用的結論。劉旭杰等[7]發現,荔枝草榨汁液和煎煮液具有良好的祛痰和抗組胺作用。肖允貞[8]發明了一種將蛤蟆草加工成飲用茶的方法。王斌貴等[9]提出,荔枝草提取物對豬油具有顯著的抗氧化作用,將荔枝草提取物與檸檬酸混合使用,對大豆高級烹調油發揮出較強的抗氧化作用。以綠茶、玉竹、大麥、檸檬酸和金銀花為主要原料,采用適宜的配方,進行提取、過濾、調配、帶熱灌裝、滅菌,制得的蓮藕金銀花復合飲料[10]、桑葉金銀花復合保健飲料[11]和金銀花綠豆皮纖維保健飲料[12],呈金黃色,清亮透明,無雜質,酸甜適口,有清涼感,是集營養、保健功能于一體的飲料。以金銀花為主要原料,以菊花、甘草、薄荷等為輔助原料,采用適宜配方,進行提取、過濾、調配和滅菌,制得的復合保健涼茶飲料[13],呈金黃色,色澤均勻一致,口感爽滑,清咽利喉,具有金銀花、菊花和甘草的天然風味。

1 材料與方法

1.1 材料與器材

1.1.1 主要原輔料

金銀花、荔枝草等,購于淮安天頤藥房;優質白砂糖,購于上海上棠食品有限公司;檸檬酸,購于柘城縣耕道貿易有限公司;蜂蜜,購于北京百花蜂業科技發展股份有限公司。

1.1.2 主要設備

數控電熱恒溫水浴鍋、電子天平、糖度計,湖南力辰儀器科技有限公司;電磁爐,浙江蘇泊爾股份有限公司;容量瓶、燒杯、玻璃棒、量筒,蜀牛玻璃儀器有限公司;勺子,恒達塑料制品廠;溫度計,天津吉星儀表廠。

1.2 工藝流程

首先，將荔枝草、金銀花以1∶1的比例配好，第一次浸提，過濾，第二次浸提，再次過濾后將提取液混合。然后，將蜂蜜、檸檬酸、白砂糖溶解后過濾。最后，將所有材料混合、灌裝、封口、殺菌、冷卻。

1.3 產品初始配方

產品初始基本配方見表1。

表1 產品基本配方一覽表

1.4 操作要點

1.4.1 第一次浸提

第一次浸提料水比為1∶16。在料液沸騰條件下,浸提25 min。

1.4.2 過濾

將浸提液用80目過濾篩進行過濾。

1.4.3 第二次浸提

第二次浸提料水比為1∶12。在料液沸騰條件下,浸提25 min。

1.4.4 對白砂糖、蜂蜜、檸檬酸的預處理

將白砂糖、蜂蜜、檸檬酸和適量的水充分溶解,再用80目過濾篩充分過濾。

1.4.5 殺菌

將飲料溶液倒入消毒容器,封閉容器口,用85 ℃的熱水滅菌,時間為5～10 min。

1.5 單因素實驗設計

1.5.1 浸提液添加量對飲料感官質量的影響

白砂糖、蜂蜜、檸檬酸添加量分別為6%、2%、0.6%,浸提液添加量分別為35%、40%、45%、50%、55%。利用感官評分確定浸提液的最佳添加量。

1.5.2 白砂糖添加量對飲料感官質量的影響

浸提液、蜂蜜、檸檬酸添加量分別為45%、2%、0.6%,白砂糖添加量分別為4%、5%、6%、7%、8%。利用感官評分確定白砂糖的最佳添加量。

1.5.3 蜂蜜添加量對飲料感官質量的影響

浸提液、白砂糖、檸檬酸添加量分別為45%、7%、0.6%,蜂蜜添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%。利用感官評分確定蜂蜜的最佳添加量。

1.5.4 檸檬酸添加量對飲料感官質量的影響

浸提液、白砂糖、蜂蜜添加量分別為45%、7%、3%,檸檬酸添加量分別為0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%。利用感官評分確定蜂蜜的最佳添加量。

1.6 響應面實驗設計

以上述單因素實驗的結果為參照物,對浸提液添加量、白砂糖添加量、蜂蜜添加量和檸檬酸添加量進行4因素3水平的響應面實驗設計,由專業的感官評定員進行評分,最后利用平均值得出綜合評分,從而篩選出最優組合方式。

1.7 感官評定

根據風味、色澤、口感和組織狀態對荔枝草飲料的質量進行評定。總分為100分,評分標準見表2。

表2 感官評定標準

2 結果分析

2.1 單因素實驗結果

用上述方法分別考察浸提液、白砂糖、蜂蜜、檸檬酸添加量對飲料感官質量的影響,結果見圖1、圖2、圖3、圖4。

由圖1可知,當提取液添加量為45%的時候,飲料風味最好。

由圖2可知,當白砂糖添加量為7%時,飲料甜度最佳。

由圖3可知,當蜂蜜添加量為3%時,飲料感官質量最好。

由圖4可知,當檸檬酸添加量為0.5%時,飲料酸度最好。

圖1 浸提液添加量對飲料感官質量的影響

圖2 白砂糖添加量對飲料感官質量的影響

圖3 蜂蜜添加量對飲料感官質量的影響

圖4 檸檬酸添加量對飲料感官質量的影響

2.2 響應面試驗結果

在單因素實驗的基礎上,應用Box-behnken Design中心設計原理,以提取液、白砂糖、蜂蜜、檸檬酸為自變量,以飲料感官評分為響應值,分析響應面因素水平(見表3)。設計出4因素3水平共29個試驗點的響應面試驗,實驗方案和結果見表4,回歸統計分析見表5。

表3 響應面因素水平表

表4 響應面分析試驗設計方案及結果

表5 回歸方程模型方差分析及系數的顯著性檢驗

續表5：

注:*. 顯著性差異,P<0.1;**. 差異極顯著,P<0.01

由表5可知,該試驗模型非常顯著(P<0.0001<0.01),模型失擬項(P=0.0594)不顯著,表明該模型擬合度良好,可以用于飲料感官評分。相關系數為0.9774,調整相關系數為0.9547,進一步說明模型擬合度很好。變異系數能反映試驗模型的置信度,變異系數越低則置信度越高。本試驗的變異系數為0.47,表明模型方程能夠較好地反映真實值。

通過以上分析,可以看出該模型的擬合度良好,能使用該模型分析最佳護色劑的配方。

2.3 因素與飲料感官評分模型的建立

應用Design Expert 8.0.6軟件,獲得響應面回歸模型方程:

感官評分=92.56+0.56*A+0.43*B+0.55*C-0.53*D-1.50*A*B+1.50*A*C+0.79*A*D+0.50*B* C-0.56*B*D-0.31*C*D-1.06*A2-2.70*B2-2.20*C2-1.60*D2

2.4 交互分析

如圖5所示,在一定范圍內,只有提取液和白砂糖含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當提取液含量為42%～46%,白砂糖含量為6.5%～7.55%時,感官評分達到最大值92.5。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

如圖6所示,在一定范圍內,只有提取液和蜂蜜含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當提取液含量為42%～46%,蜂蜜含量為2.5%～3.5%時,感官評分達到最大值92.6。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

圖5 提取液和白砂糖對飲料感官評分的影響

圖6 提取液和蜂蜜對飲料感官評分的影響

如圖7所示,在一定范圍內,只有提取液和檸檬酸含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當提取液含量為42%～46%,檸檬酸含量為0.45%～0.55%時,感官評分達到最大值92.6。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

圖7 提取液和檸檬酸對飲料感官評分的影響

如圖8所示,在一定范圍內,只有白砂糖和蜂蜜含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當白砂糖含量為6.5%～7.5%,蜂蜜含量為2.5%～3.5%時,感官評分達到最大值92.6。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

圖8 白砂糖和蜂蜜對飲料感官評分的影響

如圖9所示,在一定范圍內,只有白砂糖和檸檬酸含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當白砂糖含量為6.5%～7.5%,檸檬酸含量為0.45%～0.55%時,感官評分達到最大值92.6。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

圖9 白砂糖和檸檬酸對飲料感官評分的影響

如圖10所示,在一定范圍內,只有蜂蜜和檸檬酸含量同時升高,才能提高飲料的感官質量。當蜂蜜含量為2.5%～3.5%,檸檬酸含量為0.45%～0.55%時,感官評分達到最大值92.5。兩者之間的等高線呈橢圓形,說明交互作用顯著。

圖10 蜂蜜和檸檬酸對飲料感官評分的影響

2.5 荔枝草金銀花飲料的最佳配方

根據手動優化后的回歸方程,得到感官評分最優值,可預測最佳荔枝草金銀花配方為:X1=47.20%,X2=6.99%,X3=3.28%,X4=0.48%,即浸提液添加量為47.2%,白砂糖添加量為6.99%,蜂蜜添加量為3.28%,檸檬酸添加量為0.48%。在此條件下,感官評分的預測值為92.78。為了保證響應面法的可行性,重復試驗3次，取平均值。飲料的實測感官評分值為92.9,與理論預測值相差0.12%,驗證了響應面模型的正確性,表明相應面法適用于荔枝草金銀花配方的回歸分析和優化。

3 結論

通過試驗,可知荔枝草金銀花復合飲料提取液的制作條件為:荔枝草與金銀花的比例為1∶1,第一次浸提25 min、料水比為1∶16,第二次浸提25 min、料水比為1∶12。通過響應面實驗最終得出荔枝草金銀花飲料的最佳配方:浸提液添加量為47.2%,白砂糖添加量為6.99%,蜂蜜添加量為3.28%,檸檬酸添加量為0.48%。用這個配方生產出來的荔枝草飲料擁有濃郁的荔枝草風味,整體呈現紅褐色,品嘗起來酸甜可口，并且有較高的營養價值和較強的保健功能。