鮮榨葛根飲料的制備

陳 曦，石芳芳，候兵鑫，許躍飛，袁懷波

（1. 合肥工業大學 食品與生物工程學院，安徽 合肥 230009；2. 安徽山葛老天然食品有限公司，安徽 霍山 237270）

葛根（Pueraria lobata） 是一種豆科植物葛麻姆的干躁塊根，又稱葛藤、葛于根、葛子根、葛麻藤，是一種藥食兩用植物[1]。葛根分布廣闊，在我國各地均有生長，主要在溫暖潮濕、富含砂質土壤的江南地域[2]，其營養豐富，富含大量葛根素、大豆黃酮苷等黃酮類化合物，以及氨基酸和人體必需微量元素[3-4]。《神農本草經》早有記載，葛根具有解肌退熱、透發麻疹、生津止渴、升陽止瀉的作用[5-7]，對心腦血管系統、免疫系統疾病有較好的治療效果[8-9]。現代藥理研究證明其有改善心腦血管循環、降血糖、降血脂、抗氧化、解痙等作用[10-11]。雖然近年來已有關于葛根復合飲料的報道[12-15]，但葛根飲料的研制仍處于初步階段，還需要繼續研究。以野生葛根為原料進行鮮榨，輔以白砂糖、檸檬酸等配料調配而成具有葛根特殊清香的健康飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

野生葛根，產自六安大別山山區，安徽山葛老天然食品有限公司提供；滁菊，產自滁州；白砂糖、檸檬酸、焦亞硫酸鈉、β -環糊精、果膠酶、α -淀粉酶，均為市售。

HR1837 型榨汁機，荷蘭皇家飛利浦公司產品；HH-4S 型水浴鍋，上海唐河事業發展有限公司產品；C21-WT2112T 型電磁爐，美的集團股份有限公司產品；PIONEER PX 型電子天平、ST 5000 型pH 計，奧豪斯國際貿易有限公司產品；GL-23M 型離心機，湘儀集團有限公司產品；CT14RD 型臺式高速冷凍離心機，上海天美生化儀器設備工程有限公司產品；0-80%W/W型折光光度計，上海碩群電子科技有限公司產品；S-43300 型氨基酸分析儀，力晶科學儀器有限公司產品；9140A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，江蘇天翎儀器有限公司產品；T-6M 型紫外分光光度計，上海光譜儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

葛根預處理→打漿→糊化→酶解、滅酶→調配→殺菌→無菌灌裝→成品。

1.2.2 操作要點

（1） 葛根預處理。選取表皮無蟲害、無霉變的新鮮葛根，用流動的清水充分洗滌葛根，除去泥沙和雜質，切成3～4 cm 的小段。

（2） 護色。把切段的葛根在0.2%亞硫酸氫鈉和0.1%檸檬酸的混合溶液中浸泡2 h，然后將其漂洗干凈，放在陰冷通風處瀝干水分。

（3） 打漿。將護色后的葛根用打漿機以料液比1∶6 打漿。

（4） 糊化。將打漿過濾后的汁液加熱至90 ℃進行糊化，保持30 min。

（5） 酶解、滅酶。將糊化后的葛根汁冷卻至室溫，用4%的檸檬酸溶液調至適宜pH 值后，加入15 U/mL α - 淀粉酶和500 U/mL 果膠酶進行酶解；將酶解后的葛根汁加熱至90 ℃滅酶，維持10 min。

（6） 菊花汁制備。挑選出花朵干燥、完整的菊花，將其粉碎之后過40 目的篩。取適量的菊花粉，加入24 倍的純凈水后，在75 ℃水浴鍋中浸提1 h，重復浸提2 次，真空抽濾，合并2 次濾液。將所得濾液通過0.2 μm 的無機陶瓷膜微濾，操作壓力為0.14 MPa，室溫下進行。

1.3 酶解條件優化試驗

選取酶解溫度（30，40，50，60，70 ℃）、pH值（3.5，4.0，4.5，5.0，5.5）、酶解時間（30，45，60，75，90 min） 3 個因素進行單因素試驗，以葛根汁透光率為評定指標選取3 個最佳的梯度進行響應面優化試驗。

1.4 響應面優化鮮榨葛根飲料配方試驗

1.4.1 鮮榨葛根飲料口味影響因素單因素試驗

鮮榨葛根飲料的口味主要受菊花汁和葛根汁的體積比、白砂糖添加量和檸檬酸添加量的影響。結合感官評定的方法，進行單因素試驗確定響應面試驗的各因素水平。各因素水平如下：菊花汁與葛根汁的體積比1∶1，2∶1，3∶1，1∶2，1∶3；白砂糖添加量4%，6%，8%，10%，12%；檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%，2.50%，3.00%，在最佳酶解條件下進行試驗。

1.4.2 鮮榨葛根飲料配方響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，以菊花汁與葛根汁的體積比、白砂糖添加量和檸檬酸添加量這3 個因素作為響應因素，葛根飲料的感官評分為響應值。利用Design Expert 8.0.6 軟件進行Box-benhnken 響應面分析，以獲得葛根鮮榨飲料的最佳配方。

1.5 鮮榨葛根飲料的感官評定方法

根據鮮榨葛根飲料的色澤、沉淀、氣味和口感等感官指標來制定感官評價表。

鮮榨葛根飲料感官評價見表1。

表1 鮮榨葛根飲料感官評價

2 結果與分析

2.1 酶解條件優化試驗

2.1.1 酶解條件單因素試驗

（1） 酶解溫度。酶解溫度對葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖1。

圖1 酶解溫度對葛根鮮榨飲料透光率的影響

由圖1 可以看出，酶解溫度在50 ℃以下時，葛根汁的透光率隨溫度的升高而增大，在50 ℃時達到最高透光率85%，之后透光率隨溫度的升高而降低。為確定最佳溫度，縮小溫度間隔，選擇45，50，55 ℃進行下一步的響應面優化試驗。

（2） 酶解時間。

酶解時間對葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖2。

由圖2 可以看出，當酶解時間小于60 min 時，葛根汁的透光率隨著酶解時間增加而增加，在酶解時間為60 min 時達到最高透光率69.3%，之后透光率緩慢降低。同樣縮小時間間隔，選擇50，60，70 min進行下一步的響應面優化試驗。

圖2 酶解時間對葛根鮮榨飲料透光率的影響

（3） 酶解pH 值。

酶解pH 值對葛根鮮榨飲料透光率的影響見圖3。

圖3 酶解pH 值對葛根鮮榨飲料透光率的影響

由圖3 可以看出，酶解pH 值從3.5 增加到4.0時，透光率呈上升趨勢，但當pH 值大于4.0 時，透光率隨著pH 的增加顯著度降低，最高透光率時pH 值為4.0。從5 個梯度中選取透光率前3 位對應的pH 值進行響應面分析，分別為pH 值3.5，4.0，5.0。

2.1.2 Box-benhnken 響應面法優化酶解條件結果

經過前期單因素試驗，選取酶解溫度45，50，55 ℃；酶解pH 值3.5，4.0，4.5；酶解時間50，60，70 min 進行響應面分析，進一步用響應面試驗優化鮮榨葛根飲料的酶解條件。

酶解條件優化響應面分析試驗因素與水平設計見表2。

表2 酶解條件優化響應面分析試驗因素與水平設計

酶解條件優化響應面試驗結果見表3。

試驗采用Design Expert 8.0.6 版本的軟件對表3的響應面方案試驗數據結果進行了多元回歸擬合，然后得到葛根汁透光率（Y） 與酶解溫度（A）、酶解pH 值（B）、酶解時間（C） 間的二次多項式模型式：

最佳葛根飲料酶解條件酶解溫度50 ℃，酶解時間50 min，酶解pH 值3.5。

表3 酶解條件優化響應面試驗結果

2.2 鮮榨葛根飲料最佳配方優化試驗

2.2.1 鮮榨葛根飲料配方單因素試驗

（1） 菊花汁和葛根汁體積比。

菊花汁和葛根汁體積比對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響見圖4。

圖4 菊花汁和葛根汁體積比對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響

由圖4 可以看出，隨著菊花汁占比的增加，葛根飲料的感官評分越高，菊花汁與葛根汁比例為3∶1 時，飲料的感官評分最高，為46 分。因此，選擇體積比1∶1，2∶1 和3∶1 進行進一步的響應面優化。

（2） 白砂糖添加量。

白砂糖添加量對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響見圖5。

由圖5 可以看出，白砂糖添加量的逐漸增加，感官評分值也隨之逐漸上升，添加量為10%達到最高值47 分，隨后感官評分降低。因此，選擇白砂糖添加量8%，10%，12%進行進一步響應面優化試驗。

（3） 檸檬酸添加量。

檸檬酸添加量對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響見圖6。

由圖6 可以看出，檸檬酸添加量在0.15%以下時，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分逐漸增大，在0.15%時，飲料的感官評分達到最高，為42 分，隨后感官評分逐漸降低。因此，選擇檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%進行進一步的響應面優化試驗。

2.2.2 Box-benhnken 響應面法優化飲料配方試驗

經過前期單因素試驗，選取菊花汁和葛根汁體積比1∶1，2∶1，3∶1；白砂糖添加量8%，10%，12%；檸檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%進行響應面分析[16]，進一步優化葛根復合飲料配方。

配方優化響應面分析試驗因素與水平設計見表4。

圖5 白砂糖添加量對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響

圖6 檸檬酸添加量對鮮榨葛根飲料的感官評分的影響

表4 配方優化響應面分析試驗因素與水平設計

鮮榨葛根飲料配方優化響應面試驗結果見表5。

試驗采用Design Expert 8.0.6 版本的軟件對表2.1.1 的響應面方案試驗數據結果進行了多元回歸擬合，然后得到了鮮葛根汁感官評分（Y'） 與菊花汁與葛根汁體積比（A'）、糖含量（B'）、檸檬酸含量（C'） 之間的二次多項式模型：

從單個影響因素來看，檸檬酸添加量對鮮榨葛根飲料的口味影響最大。

為了觀察2 個因素對于鮮榨葛根飲料口味的影響，對回歸方程降維，進行響應面交互作用分析。

檸檬酸添加量與菊花汁葛根汁體積比交互作用對飲料感官評分影響見圖7，檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對飲料感官評分影響見圖8。

表5 鮮榨葛根飲料配方優化響應面試驗結果

圖7 檸檬酸添加量與菊花汁、葛根汁體積比交互作用對飲料感官評分影響

圖7 和圖8 分別是菊花汁葛根汁體積比和檸檬酸添加量交互作用及檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對飲料感官評分影響的等高線圖和響應面圖。由圖7 和圖8 可以知道，B'C'交互作用對感官評分的影響比A'C'交互作用影響大，也就是白砂糖和檸檬酸的添加量對鮮榨葛根飲料的口感方面影響更為顯著。

圖8 檸檬酸添加量與白砂糖添加量交互作用對飲料感官評分影響

2.3 鮮榨葛根飲料最佳制備方法的確定

通過模型回歸分析和響應面分析可知，在所選的試驗水平范圍內存在最優響應因素水平。由回歸方程得確定產品最佳酶解條件為酶解溫度 50 ℃，pH 值3.5，酶解時間50 min；最佳配方為菊花汁和葛根汁體積比為1∶1，白砂糖添加量12%，檸檬酸添加量0.15%。

2.4 產品品質指標

（1） 感官指標。色澤為紅褐色，澄清透明、均勻一致，無明顯沉淀物；具有葛根特有的香氣；酸甜適中，口感柔和細膩、無異味。

（2） 總酸度。應滿足0.25%～0.35%，經測定產品總酸度為0.32%。

（3） 可溶性固形物含量≥10%。產品的固形物含量為13%。

（4） 微生物指標。大腸桿菌及細菌總數符合國家衛生標準，致病菌不得檢出。

（5） 氨基酸含量。

氨基酸含量分析見表6。

3 結論

以葛根、菊花為主要原材料，添加白砂糖、檸檬酸、β -環糊精等，研制出了一款具有良好風味、兼具保健功能的飲料產品。經過單因素試驗和響應面優化試驗，最終確定的最佳酶解條件為酶解溫度50 ℃，pH 值3.5，酶解時間50 min；最佳飲料配方為菊花汁和葛根汁體積比為1∶1，白砂糖添加量12%，檸檬酸添加量0.15%。經此工藝制得的葛根鮮榨飲料呈紅褐色、澄清透明，均勻一致，無明顯沉淀物，具有葛根特有的香氣，酸甜適中，口感柔和細膩，無異味且其理化及微生物指標滿足相關標準要求。

表6 氨基酸含量分析/nmol·mL-1