黃精天然飲料的研制

葉文峰，涂明鋒，高貴艷，關愛國

1. 宜春學院化學與生物工程學院（宜春 336000）；2. 江西科技職業學院（南昌 330200）

黃精（Polygonatum sibiricum）是百合科黃精屬植物，有黃精、滇黃精和多花黃精之分[1]，俗稱為“仙人余糧”、“老虎姜”、“救命草”和“雞頭黃精”等，是藥食同源的食物，始載于《名醫筆錄》[2]。黃精的主要化學成分有多糖、甾體皂苷、蒽醌、生物堿[3]等，具有降血糖、降血脂、抗衰老[4]、抗炎、抗腫瘤、抗骨質疏松[5]、抗動脈粥樣硬化[6]、抗疲勞[7]等作用及功效。近年來，由于黃精具有良好的功能作用，以其為主要原料的相關產品研究成為熱點，其市場前景非常廣闊。

羅漢果（Momordica grosvenori）為葫蘆科屬多生宿根草質藤本植物，被人們譽為“神仙果”，羅漢果的果實，又名漢果、拉汗果、青皮果、假苦瓜等。羅漢果既可生吃，又可烘干保存，是一種風味獨特的干果，其果實的營養價值很高，含有豐富的葡萄糖、果糖及多種維生素等。中醫藥學研究者認為，羅漢果味甘，酸，性涼，有清熱涼血，生津止渴，嫩膚益顏等[8]功效，現代醫學發現羅漢果具有降血糖、輔助治療糖尿病的作用，還有抗衰老，抗癌及益膚美容降血脂及減肥的作用[9]，羅漢果用途廣泛，逐漸被人們所關注和利用，具有良好的發展前景。

黃精、羅漢果作為藥食兩用的原料，在食品上的應用比較廣泛，已有人研究了黃精保健黃酒，黃精酸奶、黃精橙汁復合飲料、黃精米酒保健飲料等產品[10-13]。羅漢果制品有干果、果精、果露等，還可作為調味品用于燉品、煲湯以及糕點、糖果和餅干[14]等食品的制作黃精羅漢果復合飲料的報道還較少見，試驗在黃精提取物中添加天然甜味劑羅漢果制成飲料，順應飲料向天然和保健方向發展的趨勢。

1 儀器與材料

1.1 主要儀器與設備

RC 900旋轉蒸發儀，上海越眾儀器設備有限公司；722-100分光光度計，上海天普分析儀器有限公司；202-A型數電熱恒溫干燥箱，上海陽光實驗儀器有限公司；HB-6水浴鍋，常州億通分析儀器制造有限公司；CS-1000粉碎機，上海新諾儀器廠；1 400 ℃高溫爐烘箱，深圳中達電爐廠。

1.2 試驗原料

黃精：新鮮飽滿、棕黃色、無損壞。羅漢果：外殼完好無損、無異味。以上材料均購于宜春市老百姓大藥房。

檸檬酸（濰坊英軒實業有限公司）、β-環糊精（河南華悅化工產品有限公司）、山梨酸鉀（山東昆達生物科技有限公司），食品級，符合國標標準。

2 黃精飲料的生產工藝流程及操作要點

2.1 黃精飲料的生產工藝流程

2.2 試驗操作要點

2.2.1 黃精提取液的制備

將新鮮生黃精洗凈，切片，晾干，并稱取一定量樣品，按料液比1︰10（g/mL）加入水，煮沸10 min，趁熱過濾，以防冷卻過后因黏稠度過大不易過濾，得到黃精提取液。

2.2.2 羅漢果提取液的制備

將去皮的干羅漢果按料液比1︰10（g/mL）加入水，煮沸5 min，趁熱過濾，得到羅漢果提取物。

2.2.3 調配飲料

將黃精提取液、羅漢果提取液和檸檬酸溶液按一定量的比例混合，調配出口感適當的飲料，并進行風味評價。

2.2.4 裝罐，殺菌，成品

將調配好的黃精天然飲料裝入玻璃罐，密封，在100 ℃下滅菌20 min，制成成品。

2.3 飲料調配單因素試驗

影響黃精天然飲料風味的因素為黃精提取液、羅漢果提取液、檸檬酸，確定其中任意2個因素，改變1個變量，以感官評價為參考指標進行單因素試驗。

2.4 響應面優化試驗

在單因素試驗的基礎上，選取每個因素的3個水平，進行三因素三水平響應面優化試驗，調配出黃精天然飲料的最佳配方比例。

3 試驗結果與分析

3.1 感官評價指標與試驗方法

將調配好的飲料邀請20位學生（男女各半），按感官評價標準對其進行評分，評分標準見表1。

表1 黃精天然飲料的感官評價標準

3.1.1 羅漢果提取液對黃精天然飲料的影響及結果

在黃精提取液比例為40%、檸檬酸含量為0.04%的條件下，分別添加20%，25%，30%，35%和40%羅漢果提取液進行單因素試驗，結果見表2。

由表2可知，羅漢果提取液對黃精天然飲料的風味影響，以30%的比例最適宜，比例過高會導致黃精飲料的甜味過高，口感較差，若比例過低，會導致黃精飲料所特有的獨特風味受到影響。

表2 羅漢果提取液對黃精天然飲料風味的影響

3.1.2 檸檬酸的含量對黃精天然飲料的影響及結果

當羅漢果的添加量為30%、黃精添加量為40%時，選取0.03%，0.04%，0.05%，0.06%和0.07%檸檬酸進行單因素試驗，結果見表3。

由表3得出：檸檬酸含量0.04%最好，若檸檬酸含量偏高或者偏低，會直接影響黃精飲料的口感與獨特的風味，消費者不易接受。

表3 檸檬酸對黃精天然飲料的影響

3.1.3 黃精提取液對黃精天然飲料風味的影響及結果

當羅漢果提取液為30%、檸檬酸含量為0.04%時，選取25%，30%，35%，40%和45%黃精提取液進行單因素試驗，結果見表4。

由表4得出：當羅漢果提取液為30%、檸檬酸含量為0.04%時，黃精提取液最佳含量為40%。若黃精提取液含量偏高或偏低，會直接影響相應的黃精天然飲料的口感與風味。

表4 黃精提取液對黃精天然飲料的影響

3.2 黃精天然飲料配方的優選

為了使配制飲料具有良好的口感、風味、色澤和穩定性，在以羅漢果提取液、檸檬酸、黃精提取液三個單因素試驗的基礎上，采用響應面優化試驗尋找飲料的最佳配方。

3.2.1 響應面（Box-Behnken）試驗設計與試驗結果

采用響應面（Box-Behnken）優化試驗設計，以黃精提取液、羅漢果提取液、檸檬酸為自變量，以黃精天然飲料的感官評價分數為響應值繪制響應面，分析出黃精飲料的最佳配方。響應面（Box-Behnken）試驗設計與結果分別見表5和表6，響應面二次回歸方程方差及顯著性分析見表7。

由表7中的試驗數據進行二次項回歸擬合，得到以感官評價（Y）為響應值，以黃精提取液（A）、羅漢果提取液（B）、檸檬酸（C）為編碼自變量的二次項回歸方程：Y=96.94+2.31A-0.90B-1.14C-2.15AB-0.48AC-0.35BC-4.81A2-4.43B2-4.36C2。

因此，響應面二次回歸方差及顯著性分析結果（模型的Prob＞F項值小于0.000 1）說明該方程模型級為顯著，而失擬項（Lack of it）檢驗為不顯著，則說明該方程對試驗擬合性較好。

3.2.2 響應面曲面分析與結果

應用多元二次回歸方程擬合表7的試驗數據分析，該方程可推算出試驗因素在響應面曲面中所覆蓋的區域并進行初步篩選因素的最佳取值范圍，根據多元二次回歸方程模型分別做出試驗因素間交互作用的3-D響應曲面和等高線（見圖1～圖3）以評價羅漢果提取液與黃精提取液、羅漢果提取液與檸檬酸、黃精提取液與檸檬酸之間因素作用試驗評分的影響。

從圖1中可以看出，當檸檬酸在一定條件下，各影響因素在一定區域內，試驗感官評價分數隨黃精提取液和羅漢果提取液的改變而呈現由上升再降低的趨勢，發現黃精天然飲料感官評價分數獲得最高值存在于響應面曲面的最頂部，口感細膩，顏色清亮、狀態具有穩定性。

從圖2中可以看出，當黃精在一定條件下，各影響因素在一定區域內，試驗感官評價分數隨檸檬酸和羅漢果提取液的改變而呈現由上升再降低的趨勢，黃精天然飲料感官評價分數獲得最高值存在于響應面曲面的最頂部，口感細膩，其飲料具有天然性的風味。

從圖3中可以看出，當羅漢果在一定條件下，各影響因素在一定區域內，試驗感官評價分數隨黃精提取液和羅漢果提取液的改變而呈現由上升再降低的趨勢，黃精天然飲料感官評價分數獲得最高值存在于響應面曲面的最頂部，口感細膩，風味最佳。

因此從響應面二次回歸方程方差及顯著性分析得出黃精飲料最佳配方比例：黃精提取液41.42%，羅漢果提取液29.17%，檸檬酸0.04%。以此配方制得的飲料感官評價最高分數為97.42分，且A2B2C2的數值p均小于0.001，對感官評價的影響極為顯著。為了便于實際操作，取整處理，對試驗結果進行驗證，將最佳飲料配方修正為：黃精提取液41%，羅漢果提取液30%，檸檬酸0.04%。因黃精有一定的苦澀味，需添加0.5%的β-環糊精以掩蓋其不良風味。

表5 Box-Behnken試驗因素與水平設計

表6 試驗分析方案及結果

表7 響應面二次回歸方程方差及顯著性分析

4 飲料殺菌及保存條件的選擇

食品殺菌技術主要有熱殺菌和非熱殺菌，該試驗主要用熱殺菌的方式對飲料進行殺菌試驗，來選取最佳殺菌條件，結果見表8。如表8所示，300 mL飲料在殺菌溫度100 ℃，時間20 min條件下，殺菌效果最好，品質較穩定。

圖1 黃精提取液與羅漢果提取液的試驗評分等高線圖和響應面曲面

圖2 羅漢果提取液與檸檬酸的試驗評分等高線圖和響應面曲面

表8 飲料殺菌條件和品質

5 驗證試驗

為了驗證黃精天然飲料的最佳比例可行性，用上述飲料最優比例為條件，現進行3組平行試驗，對3組飲料分別進行感官評價，結果見表9。評價結果表明：3組試驗分數有一定的重復性，且接近于黃精天然飲料的最佳比例：黃精提取液41%，羅漢果提取液30%，檸檬酸0.04%。在此配方下制作的黃精飲料，其理論感官評價分數為97，預測的感官評價分數為96.67，且與理論預測值相相對誤差僅為0.33。因此，由該驗證試驗結果可知，采用響應面法優化得到的最優配方制成的黃精天然飲料，具有一定的真實性和重現性。

表9 平行試驗感官評分 分

6 結論

通過響應面優化試驗確定黃精天然飲料的最佳配方：黃精41%，羅漢果30%，檸檬酸0.04%，β-環糊精0.5%。調配好的飲料在100 ℃下滅菌20 min，制得的黃精天然飲料呈淡橙黃色，有光澤，入口酸甜適宜，有清爽細膩和特殊的香味，是一種含有天然甜味劑的低熱量飲料，具有良好的發展前景。