鳳尾茶精油提取工藝及涼茶飲料配方的優化

詹永，樊保敏，廖霞，楊勇

1(重慶市中藥研究院，重慶，400065)2(云南民族大學，云南 昆明，650031)

鳳尾茶(ElsholtziabodinieriVaniot)，為云南民間常用草藥，也是滇南各地少數民族廣泛飲用的日常茶飲[1-3]，是藥食兩用植物[4-10]。鳳尾茶的研究主要以成分分析為主，產品形式單一，缺乏深加工，將鳳尾茶加工成營養豐富、飲用方便的涼茶飲料，可以滿足不同層次消費者的需求。

涼茶是以藥性寒涼和能消解人體內熱的中草藥為原料，用獨特的熬制方法煎熬而成的一類具有一定功效的飲品，在我國有著悠久的歷史[11-13]。隨著人們生活水平的提高，保健意識的增強，涼茶飲料日漸受到歡迎，國內市場對涼茶飲料的消費量也在不斷擴大，涼茶已經成為當今的一種流行飲料[14-16]。鳳尾茶加工方便、營養豐富，具有多種生物學作用，精油亦具有抑菌和抗氧化等功能。目前，已有鳳尾茶、羅漢果、仙草、菊花復合保健涼茶，但對鳳尾茶的精深利用加工鮮見報道。

本實驗以鳳尾茶全株為原料提取有效成分，通過現代加工工藝，研制了符合當今消費者需求的涼茶飲料，擬開發出具有清熱解暑、生津止渴等功效的鳳尾茶涼茶飲品，為其精深利用和涼茶飲料發展提供理論與技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

鳳尾茶，購于昆明中藥材市場；無水Na2SO4，成都科龍化工試劑廠；無水乙醚，北京奧博星生物技術有限責任公司；檸檬酸，濰坊英軒實業有限公司；白砂糖，市售；黃原膠、羧甲基纖維素鈉，河南省商丘市柘城縣耕道貿易有限公司；NaOH、酚酞，天津市天力化學試劑有限公司。

YF-118B高速藥物粉碎機，浙江省瑞安市環球藥械廠；自制揮發油蒸餾器；RE-3000C旋轉式蒸發器，上海昕儀儀器儀表有限公司；SX-28013手提式高壓消毒鍋，南京曉曉儀器設備有限公司；WZB數顯折光儀，上海儀電物理光學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鳳尾茶涼茶的加工工藝流程

風尾茶涼茶的加工工藝如下：

1.2.1.1 原料處理

選取干燥無雜質的鳳尾茶原料，于50 ℃烘箱烘干至恒重，用中藥粉碎機粉碎，過10目篩后密封備用。

1.2.1.2 鳳尾茶精油提取

準確稱取鳳尾茶粉末100 g，加入一定倍數的蒸餾水，浸泡一段時間，置于揮發油蒸餾器中，在100 ℃條件下提取揮發油，按照一定流速收集揮發油[17]。

1.2.1.3 鳳尾茶濃縮液制備

蒸餾器中揮發油提取過后剩余液體經過濾得到濾渣，濾渣再加10倍量水，煮沸后保持微沸狀態提取35 min，過濾，合并2次濾液，濃縮至鳳尾茶原料重的1.25倍，加入85%食用酒精攪拌均勻進行酒沉，靜置48 h后過濾，旋轉蒸發儀在60 ℃、0.095 MPa條件下濃縮濾液，得到濃縮液。

1.2.1.4 飲料調配

將白砂糖與鳳尾茶濃縮液、檸檬酸分別用(40±2)℃溫水溶解，攪拌均勻，加入精油，再攪拌均勻，定容至1 L。

1.2.1.5 灌裝、殺菌、冷卻

將調配好的飲料升溫至85 ℃以上30 min，進行熱灌裝、封口，放入殺菌鍋中121 ℃條件下殺菌20 min，立即進行噴淋冷卻，以免長時間高溫使液體產生焦糊味[18-20]。

1.2.2 鳳尾茶精油提取工藝優化

1.2.2.1 單因素實驗

準確稱取鳳尾茶粉末10 g，以浸泡時間(1、2、3、4、5 h)、料液比(1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18 (g∶mL))、收集精油的流速(0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mL/min)和蒸餾時間(5、6、7、8、9 h)為單因素試驗條件提取鳳尾茶精油。固定條件：浸泡時間3 h、料液比1∶14 (g∶mL)、流速0.8 mL/min、蒸餾時間7 h，改變其中1個條件以考察浸泡時間、料液比、流速和蒸餾時間對鳳尾茶精油提取率的影響。

1.2.2.2 正交試驗

在前期單因素實驗基礎上，研究浸泡時間(A)、料液比(B)、流速(C)和蒸餾時間(D)對揮發油提取量的影響，每個因素設3個水平，采用L9(34)正交表進行揮發油提取工藝優選，因素水平見表1。

1.2.2.3 涼茶飲料穩定性的測定

采用離心沉降的方法，在刻度離心管中加入10 mL的飲料樣液，在5 000 r/min的條件下離心30 min，棄上清液，準確稱取沉淀物重量，以沉淀率判斷飲料穩定性[21]。

1.2.2.4 成品飲料品質測定

可溶性固形物：采用手持折光法測定，按照GB/T 12143—2008執行[22]；總酸：采用NaOH標準液滴定法，按照GB/T 12456—2008執行[23]；微生物：按照GB/T 4789—2016執行。

表1 揮發油提取工藝正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels table of the orthogonaltest of extraction process of volatile oil

1.2.3 鳳尾茶涼茶飲料配方優化

1.2.3.1 單因素實驗

在1.2.1.4條件下調配飲料，固定添加白砂糖60 g/L、鳳尾茶濃縮液15 g/L、檸檬酸0.3 g/L和精油4 g/L，改變其中1個條件，考察不同白砂糖添加量(50、55、60、65、70 g/L)、鳳尾茶濃縮液添加量(9、12、15、18、21 g/L)、檸檬酸添加量(1、2、3、4、5 g/L)、精油添加量(1、2、3、4、5 g/L)對涼茶飲料感官評分的影響。

1.2.3.2 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以白砂糖(A)、鳳尾茶濃縮液(B)、檸檬酸(C)、精油(D)添加量為因素，涼茶飲料的感官綜合評分為指標，采用L9(34)正交表進行正交試驗優選飲料配方，因素水平見表2。

表2 飲料配方正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels table of the orthogonal test of formula

1.2.4 鳳尾茶涼茶飲料穩定劑的選擇

為了提高涼茶飲料的穩定性，選取黃原膠和羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)復合穩定劑進行穩定性實驗，添加量分別為0.4、0.8 g/L。以成品飲料的沉淀率作為考察指標，選擇合適的穩定劑復配，并確定穩定劑添加量[19]。

1.2.5 相關指標的測定

1.2.5.1 精油提取率的測定

水蒸氣蒸餾收集的芳香水，用1/3體積乙醚萃取3次，油水分離后用無水硫酸鈉干燥，揮干乙醚后得鳳尾茶揮發油，測定其體積，計算精油提取率。

(1)

1.2.5.2 涼茶飲料感官評分標準

采用百分制評分檢驗法[20]。由20名專業人員組成感官評定小組，對鳳尾茶飲料的色澤(20分)、香氣(20分)、滋味(40分)和組織形態(20分)進行評分，取其平均值作為評分結果。綜合評分標準見表3，滿分為100分。

表3 鳳尾茶飲料的感官評定標準Table 3 Sensory evaluation criteria for E. bodinieriherbal tea beverage

1.2.5.3 涼茶飲料穩定性的測定

采用離心沉降的方法，在刻度離心管中加入10 mL的飲料樣液，在5 000 r/min的條件下離心30 min，棄上清液，準確稱取沉淀物重量，以沉淀率判斷飲料穩定性[21]。

(2)

1.2.5.4 成品飲料品質測定

可溶性固形物：采用手持折光法測定，按照GB/T 12143-2008執行[22]；總酸：采用氫氧化鈉標準液滴定法，按照GB/T 12456-2008執行[23]；微生物：按照GB/T 4789-2016執行。

1.2.6 數據處理

實驗中每個處理重復3次，利用Excel 2007軟件繪制圖表，正交設計助手V3.1處理正交實驗數據，SPSS 19.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鳳尾茶精油提取工藝優化結果

2.1.1 單因素實驗考察結果

各因素對鳳尾茶精油提取率的影響如圖1所示。由圖1-A可知，精油提取率隨浸泡時間延長逐漸增加，當浸泡時間為3 h時，精油提取率最高，浸泡時間超過3 h時，精油得率緩慢降低。由圖1-B可知，當料液比為1∶14 (g ∶mL)時，精油提取率最高，為0.52%,之后隨著料液比增加而呈下降趨勢，可能是由于當溶劑劑量過多時，精油溶出達到飽和。由圖1-C可知，隨著流速增加精油提取率增加，當收集精油的流速為0.7 mL/min時，精油提取率最高，為0.53%,之后隨著流速增加而呈下降趨勢，可能是由于流速過快，精油未溶出完全。由圖1-D可知，精油提取率隨蒸餾時間延長逐漸增加，當蒸餾時間為7 h時，精油提取率最高，之后隨著時間的增加而下降。可能是由于隨著時間延長，揮發油部分成分不穩定而分解。因此，選取浸泡時間3 h、料液比1∶14 (g ∶mL)、流速0.7 mL/min和蒸餾時間7 h進行后續實驗。

2.1.2 正交試驗

揮發油提取正交實驗及極差分析結果如表4所示。

表4 精油提取工藝正交實驗結果Table 4 Result of orthogonal test on extraction process of oil

由表4可知，各因素對揮發油提取率的影響依次為D>B>A>C，即影響精油提取率因素的順序為：蒸餾時間>料液比>浸泡時間>流速。提取精油的最佳工藝為A2B3C2D3，即浸泡時間2 h，料液比1∶16 (g ∶mL)，流速0.7 mL/min，蒸餾時間8 h。以極差最小的一列作為誤差進行方差分析，結果如表5所示，表明蒸餾時間和料液比對揮發油提取率有顯著影響(P<0.05)，浸泡時間的影響未達到顯著水平(P<0.05)。在最佳工藝條件下，進行重復驗證實驗，提取率分別為0.57%、0.60%、0.61%，RSD=3.51%，平均提取率為0.60%。該最佳提取工藝重復性好，精油提取率高。

表5 精油提取工藝的正交試驗方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal test on extraction process of oil

注：*P<0.05為顯著。下同。

A-浸泡時間；B-料液比；C-流速；D-蒸餾時間圖1 浸泡時間、料液比、流速和蒸餾時間對鳳尾茶精油提取率的影響Fig.1 The effect of soaking time, solid-liquid ratio, flow rate and distillation time on extraction rate of Elsholtzia bodinieri Vaniot oil

2.2 鳳尾茶涼茶飲料配方優化結果

2.2.1 單因素實驗考察結果

各因素對涼茶飲料感官評分的影響如圖2所示。由圖2-A可知，隨著白砂糖添加量增加，感官評分值呈上升趨勢，當白砂糖添加量達到55 g/L時，感官評分最高，當白砂糖添加量超過55 g/L后感官評分值逐漸呈下降趨勢，原因可能是白砂糖添加過量使涼茶飲料過于甜膩。由圖2-B可知，當鳳尾茶濃縮液添加量為15 g/L時，感官評分值最高，添加量大于15 g/L時，隨鳳尾茶濃縮液添加量增加感官評分值降低，可能是因為添加量為15 g/L時，涼茶飲料的口感比較均衡。由圖2-C可知，感官評分隨著檸檬酸添加量增加而增加，當檸檬酸添加量為3 g/L時，感官評分值最高，之后隨著檸檬酸添加量繼續增加感官評分值呈下降趨勢。原因可能是由于檸檬酸濃度過高，酸味蓋過鳳尾茶的清香風味，從而導致口感不佳。由圖2-D可知，隨著精油添加量增加，感官評分值增加，當精油添加量為4 g/L時，感官評分值最高，之后隨著精油添加量繼續增加感官評分值緩慢下降，可能是由于精油濃度過高，導致涼茶飲料滋味不協調。因此，選擇白砂糖添加量55 g/L、鳳尾茶濃縮液添加量為15 g/L、檸檬酸添加量3 g/L和精油添加量4 g/L進行后續實驗。

2.2.2 正交試驗

涼茶飲料正交實驗設計及極差分析結果如表6所示。

由表6可知，影響鳳尾茶涼茶飲料品質的主次因素為B>A>C>D，即鳳尾茶濃縮液>白砂糖>檸檬酸>精油。通過極差分析得出的最優組合為A2B2C2D3，即白砂糖55 g/L，鳳尾茶濃縮液15 g/L，檸檬酸3 g/L，精油5 g/L。以極差最小的一列作為誤差進行方差分析，結果如表7所示。由表7可以看出，鳳尾茶濃縮液、白砂糖及檸檬酸添加量對涼茶飲料感官品質影響顯著(P<0.05)。以最優配方調試的飲料進行重復驗證實驗，得到的涼茶飲料感官評分為(94.5±1.5)分，飲料色香味俱佳。

2.4 穩定劑的選擇

沉淀率越小，說明穩定劑對飲料的穩定性能越好。由表8可知，穩定劑用黃原膠0.4 g/L+CMC-Na 0.8 g/L效果最好，沉淀率最低，沉淀率為6.3%，說明此復配條件下，飲料的穩定性較好。因此，選擇0.4 g/L黃原膠、0.8 g/L CMC-Na作為復合穩定劑。

A-白糖添加量；B-鳳尾茶濃縮添加量；C-檸檬酸添加量；D-精油添加量圖2 白糖添加量、鳳尾茶濃縮液添加量、檸檬酸添加量和精油添加量對涼茶飲料感官評分的影響Fig.2 The effect of addition of sugar, E. bodinieri juice, citric acid and oil on sensory scores of herbal tea beverage

表6 飲料配方正交實驗結果Table 6 Result of orthogonal test on herbal tea beverage formula

表7 飲料配方正交試驗方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test on herbal tea beverage formula

表8 穩定劑對飲料的影響Table 8 Effect of stabilizers on herbal tea beverage

2.4 產品質量標準

2.4.1 感官指標

色澤：淺褐色，色澤均勻；滋味和氣味：味感協調柔和，酸甜適口，無異味，香氣宜人，具有鳳尾茶特有的清香香氣；組織形態：澄清透明，無懸浮物，無分層現象，無肉眼可見的雜質和沉淀。

2.4.2 理化指標

飲料中可溶性固形物含量(20 ℃折光計)≥5.6%，總酸(以檸檬酸計)：0.28 g/kg。

2.3.3 微生物指標

經過測定，飲料中細菌總數≤10 CFU/mL，大腸菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出。

3 結論

本實驗通過水蒸氣蒸餾法，以鳳尾茶精油提取率為指標，優化了鳳尾茶精油的提取工藝，并采用鳳尾茶精油與鳳尾茶濃縮液配制成鳳尾茶涼茶飲料。以單因素和正交試驗確定精油最佳提取工藝為料液比1∶16 (g∶mL)、浸泡時間2 h、提取時間8 h、芳香水流速0.7 mL/min，精油提取率0.6%。涼茶飲料最優配方為白砂糖55 g/L、鳳尾茶濃縮液15 g/L、檸檬酸3 g/L、鳳尾茶精油5 g/L、黃原膠0.4 g/L、CMC-Na 0.8 g/L。最優條件下制得的涼茶飲料呈淺褐色、均勻、無分層及沉淀現象，是一款清香宜人、味感柔和、酸甜適中的天然飲料，其可溶性固形物含量高于5.6%，總酸(以檸檬酸計)為0.28 g/kg，微生物指標檢測均符合相應的國家標準。