富含類黃酮的蘆葦風味固體飲料加工工藝研究

◎ 朱文娟，王 藝，曹鑫雨，王歡莉，劉忠權

（鹽城師范學院 海洋與生物工程學院，江蘇 鹽城 224007）

蘆葦葉中可分離得到糖類、黃酮類、酚酸及甾體類等物質，其中，蘆葦莖葉黃酮類成分為蘆葦的主要有效成分。類黃酮可預防與活性氧有關的動脈硬化、癌癥、糖尿病、帕金森氏病等疾病，有抗衰老作用[1]。

食品中的風味物質是指能對人的嗅覺（氣味）和味覺（滋味）產生刺激而獲得感覺的物質，含量極少，但對食品的風味貢獻極大。風味物質及其分子結構缺乏普遍規律性，并且性質不穩定。食品中風味物質的提取方法有：液-液萃取（LLE）、頂空固相微萃取法、同時蒸餾萃取法（SDE）、超臨界流體萃取法（SFE）等。本試驗在蘆葦葉萃取工藝優化的基礎上將其制成固體飲料，產品具有風味獨特、功能性強、攜帶食用方便、易儲存、保質期較長等優勢，可為蘆葦加工產品的開發和市場開拓提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料

采摘不同成熟度蘆葦葉，經烘干、粉碎與過篩制成蘆葦葉粉末，密封保存。嫩蘆葦葉：葉長15 cm左右；成熟蘆葦葉：30 cm左右；過老蘆葦葉：45 cm左右。

1.2 蘆葦葉風味物質提取的工藝優化

1.2.1 萃取方法

萃取方法采用同時蒸餾萃取法。采用同時蒸餾萃取裝置，將蘆葦葉置于蒸餾燒瓶中，加入超純水和沸石，加熱控溫保持沸騰。另一端加20 mL溶劑（乙酸乙酯）60 ℃水浴加熱。連續萃取2 h，收集萃取液。

1.2.2 同時蒸餾萃取法工藝優化

風味閾值代表某種香氣成分在蘆葦葉中可感受到的最低含量，蘆葦葉香味種類為5類，即果香味、粽香味、生青味、樹脂味及青草香味。以傳統加工工藝中成熟蘆葦葉30 cm、料液比1∶10、100 ℃處理3 h為標準，每種類型香味物質的權重為0.2，綜合值為風味閾值。試驗組中單種風味濃郁或不足時調整閾值權重為0.1～0.3，以不同工藝提取物中風味閾值為指標，根據蘆葦葉成熟度、溶劑、萃取溫度、萃取時間，設計4因素3水平正交試驗試驗，見表1。

表1 正交試驗水平因素表

1.3 蘆葦葉類黃酮提取工藝優化

1.3.1 蘆丁標準曲線繪制

0.2 mg·mL-1蘆丁標準儲備液配制：準確稱取0.006 g蘆丁標準品，用95%乙醇定容至30 mL；5% NaNO2溶液配制：準確稱取0.5 g NaNO2，用蒸餾水定容至10 mL；10% Al(NO3)3溶液配制：準確稱取1 g Al(NO3)3，用蒸餾水定容至10 mL；4% NaOH溶液配制：準確稱取4 g NaOH，用蒸餾水定容至100 mL；30%乙醇溶液配制：準確量取30 mL，用蒸餾水定容至100 mL[3]。

標準曲線繪制方法：準確吸取0.2 mg·mL-1的蘆丁標準儲備液0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL和6.0 mL置于10 mL具塞試管中并按順序編號，加入5% NaNO2溶液0.3 mL，放置6 min后，加10%的Al(NO3)3溶液0.3 mL，放置6 min，加4% NaOH溶液4.0 mL，用30%的乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，放置15 min后，以0號為空白分別測定上述標準溶液在波長507 nm處的吸光度，橫坐標為蘆丁含量，縱坐標為光密度值，繪制標準曲線。

1.3.2 蘆葦葉類黃酮提取得率的測定

取1 mL提取液置于10 mL的具塞試管中，以下從1.3.1中“加入5% NaNO2溶液0.3 mL”開始，按標準曲線的制定方法進行測定，根據吸光度和標準曲線計算提取液中類黃酮的含量。

蘆葦葉類黃酮得率計算如式（1）：

式中：c為提取液中類黃酮濃度（mg·mL-1），v為提取液體積（mL），w為蘆葦葉干量（g）。

1.3.3 單因素試驗及正交試驗設計

（1）單因素試驗設計。①不同水浴時間對蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：在100℃、料液比1∶100條件下，設定水浴時間分別為20 min、40 min、60 min、 80 min、100 min、120 min、140 min、160 min和 180 min提取蘆葦葉汁，以類黃酮得率為指標確定提取最佳時間。②不同料液比對蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：試驗以1 g處理成熟蘆葦葉為原料，最佳提取時間下，溫度為100 ℃，料液比設計為水的添加量為20～200 mL等10個梯度，即設定料液比分別為1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100、1∶120、1∶140、1∶160、1∶180和1∶200進行蘆葦葉汁提取，以類黃酮得率為指標確定最佳料液比。③不同水浴溫度對蘆葦葉汁中類黃酮提取量的影響：試驗在最佳提取時間、最佳提取料液比下，設定水浴溫度分別為20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃和100 ℃提取蘆葦葉汁，以類黃酮得率為指標確定提取最佳時間。

（2）正交試驗設計。以類黃酮得率為指標，設計正交試驗研究不同水浴時間、料液比、水浴溫度對類黃酮得率的影響，確定最佳因素水平。正交試驗因素與水平如表2所示。

表2 正交試驗因素與水平設計表

1.4 蘆葦固體飲料的制備

蘆葦固體飲料制備中的蘆葦汁原料為風味物質提取液與類黃酮提取液按體積比1∶4.25（V/V）配制而成，以下對輔料配方進行優化。

1.4.1 不同輔料添加量對產品品質的影響

響應面設計。以綿白糖（A）、檸檬酸（B）和CMC-Na（C）添加量為自變量，感官評定得分（R）為響應值，進行3因素3水平響應面分析試驗，優化輔料配方[4]，響應面分析試驗因素與水平見表3。

表3 響應面分析試驗因素與水平設計表

1.4.2 感官評價

確定色澤、形態、滋味和香氣為產品感官評定的4個指標，并分別賦予各指標一定分值，選擇20名相關人員組成評價小組，分別對產品進行評定打分，將各產品的4個指標得分值相加，即為各產品的綜合分值。感官評價具體評分標準見表4。

表4 感官評定標準表

1.4.3 真空冷凍干燥優化設計

設定預凍溫度為-20 ℃，探討不同預凍時間（0 h、3 h、6 h、9 h和12 h）對產品出粉率、含水量的影響[3]。

（1）出粉率測定方法。精確稱取一定量的蘆葦葉（W1），105 ℃烘干至恒重質量（W2），式（2）式（3）為總固形物質量分數計算公式：

式中：M1為冷凍干燥后蘆葦粉質量（g），W為冷凍干燥前的總固形物質量（g），M2為冷凍干燥前輔料的添加量（g）。

（2）含水量測定方法。精確稱取一定量的蘆葦葉（W1），采用干燥法（105 ℃）處理6 h至恒重（W2），測定樣品質量差。式（4）為含水量計算公式：

2 結果與分析

2.1 風味物質提取工藝優化結果

從表5可知，極差R越大，說明該因素與蘆葦葉風味閾值的范圍越相關，4個因素中影響風味閾值大小主次關系為：溫度＞溶劑＞時間＞成熟度；蘆葦葉風味物質提取的最佳組合為：A2B3C1D2，即溫度 60 ℃，溶劑40 mL，時間為3 h，蘆葦葉長30 cm的成熟蘆葦葉。

表5 蘆葦葉風味物質提取工藝條件優化直觀分析表

2.2 不同工藝條件對蘆葦葉中類黃酮得率的影響

2.2.1 單因素試驗

水浴時間、水浴溫度和料液比對類黃酮的影響均為動態變化（圖1～圖3）。最佳水浴時間為120 min， 最佳水浴溫度為60 ℃，類黃酮含量達峰值。類黃酮在不同料液比下出現兩個峰值，在100 ℃水浴、120 min條件下，類黃酮得率在加水量為180 mL即料液比為1∶180時達到最高值，為（2.20±0.19）%。

圖1 不同加水量對類黃酮得率的影響圖

圖2 不同水浴溫度對類黃酮得率的影響圖

圖3 不同水浴時間對類黃酮得率的影響圖

2.2.2 正交試驗

選取時間、液料比、溫度為考察因素，并選擇適當的因素水平，對蘆葦葉類黃酮提取工藝進行優化，結果如表6所示。結果表明，各種因素對類黃酮提取效果影響的主次順序依次為：水溫＞時間＞料液比。最優組合為A3B1C3，該組合下，類黃酮得率最高。因此，最佳提取條件為：液料比1∶170，70 ℃ 水浴130 min。

表6 蘆葦葉類黃酮提取加工工藝條件優化直觀分析表

2.3 不同輔料添加量對產品品質的影響

2.3.1 對感官評價的響應面分析結果

運用Design-Expert 8.0.6.1軟件對表7的試驗結果進行擬合得到輔料添加量的影響因素的回歸方程：

表7 響應面分析數據表

由表8的方差分析數據可知，應用Design-Expert 8.0.6.1軟件得到的數據模型顯著，而失擬項不顯著，這說明本試驗得到的數據模型的回歸方程擬合度良好，試驗結果可靠。由回歸模型得到的方程最優組合為：綿白糖5%、檸檬酸0.10%、CMC-Na 0.07%，其預測感官評分值為84分。進行3組平行試驗，經方差分析，3個平行組間差異不顯著（p＞0.05），表明該最優參數所得產品感官較為穩定。

表8 方差分析結果表

2.3.2 真空冷凍干燥

由表9可知，預凍時間為6 h的條件下，出粉率達到最大值，為（1.97±0.52）%，出粉率高于其他組 （p＞0.05），含水量顯著低于其他組（p＜0.05）。因此，真空冷凍干燥的最佳預凍時間為6 h。

表9 預凍時間對飲料出粉率、含水量的影響表

3 結論

（1）蘆葦葉風味物質提取采用同時蒸餾萃取法，以蘆葦葉長30 cm的成熟蘆葦葉為原料，最佳工藝為：溫度60 ℃，溶劑40 mL，時間為3 h。

（2）蘆葦葉中類黃酮提取最佳工藝為：水浴溫度70 ℃，時間130 min，料液比為1∶170。

（3）固體飲料制備中，以風味物質提取液與類黃酮提取液按體積比1∶4.25配制而成蘆葦汁為原料，最佳輔料添加為：5%綿白糖，0.10%檸檬酸，0.07% CMC-Na，真空冷凍干燥6 h，產品品質最佳。