金釵石斛多糖提取及風味飲料制備研究

李 夏 ，胡 琪 ，胡孟君 ，姚 禹

（1.四川化工職業技術學院，四川 瀘州 646000；2.天然產物與功能性食品開發研究瀘州市重點實驗室，四川 瀘州 646000）

金釵石斛（Dendrobium nobile Lindl） 又名“吊蘭花”“扁金釵”，為蘭科多年生草本植物，其性微寒，味甘、淡，具有益脾健胃、滋陰清熱、生津止渴的功效[1]，其功能性成分主要為石斛多糖和石斛堿，其中石斛多糖具有清除自由基、抗氧化及提高免疫力等功能[2]，而石斛多糖的提取率又與提取工藝密切相關[3]。

L- 蘋果酸口感接近天然蘋果的酸味，與檸檬酸相比，具有酸度大、味道柔和、滯留時間長等特點。目前，已廣泛用于高檔飲料、食品等行業，已成為繼檸檬酸、乳酸之后用量排第3 位的食品酸味劑[4]。由于蘋果酸酸味舒適，非常適合制備清涼飲料和果味飲料，且蘋果酸閾值低，較檸檬酸用量少，已逐漸呈現替代檸檬酸的趨勢。

甜菊糖苷是一種甜度高且熱量低的天然食品添加劑，并且已有研究證實，其在預防齲齒、糖尿病等方面有較好效果。因此，甜菊糖苷正逐漸被大量應用在減肥食品和保健食品中，開始代替蔗糖、白砂糖等甜味劑[5]。

以金釵石斛為主要原料，以石斛多糖浸出率為指標，通過正交試驗優化金釵石斛多糖飲料制備工藝，制備出富含石斛多糖的金釵石斛飲料，再使用水蜜桃香精、甜菊糖苷、L- 蘋果酸等添加劑調節風味。以感官評分為指標，通過響應面法分析復合添加劑對金釵石斛飲料風味的影響，最終確定復合添加劑的最佳組合。

1 材料與方法

1.1 材料與設備儀器

1.1.1 試驗材料

金釵石斛，市售；L- 蘋果酸，甜菊糖苷、水蜜桃香精、檸檬香精、荔枝香精、草莓香精、藍莓香精，均為食品級。

1.1.2 儀器與設備

C21-WH2128 型電磁爐、MJ-BL1503B 型破壁機，廣東美的集團股份有限公司產品；BKQ-B50II型高壓蒸汽滅菌鍋，博科醫療器械有限公司產品；JA2003 型電子天平；HZ-51 型智能煎藥機，成都漢正科技有限公司產品；SHZ-D 型真空抽濾機，鞏義市萊卡儀器設備有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 金釵石斛飲料制備工藝流程

1.2.2 操作要點

（1） 金釵石斛多浸提。選用新鮮優質的金釵石斛，清洗后切斷，放入破壁機中破碎，在浸提時間75 min，料液比1∶40（g∶mL），溫度70 ℃條件下浸提多糖，真空抽濾后備用。

（2） 金釵石斛多糖飲料調配。用甜菊糖苷、L-蘋果酸、水蜜桃香精對金釵石斛多糖飲料進行調配，以感官評分作為食品添加劑最佳配比指標。

（3） 灌裝滅菌。無菌環境下快速裝入已滅菌的玻璃瓶中密封后，65 ℃下滅菌30 min，達到滅菌同時保證飲料風味、色澤、營養不發生變化[6]。

1.3 評價指標

1.3.1 感官指標[7]

參照果汁感官檢驗標準：NY 82.2—1988《果汁測定方法感官檢驗》對飲料進行感官檢驗。

選擇20 名專業飲料感官評價人員組成品鑒小組，主要從口感（30分）、組織狀態（10分）、色澤（10分）、香氣（30分）、協調性（20分） 5 個感官方面對花果茶進行評價（總分100分）。

添加劑調配金釵石斛多糖飲料感官評分標準見表1[8]。

表1 添加劑調配金釵石斛多糖飲料感官評分標準

1.3.2 微生物指標[9]

參照食品衛生微生物學檢驗標準檢測產品微生物指標：GB/T 4789.21—2003《冷凍飲品、飲料規定的方法檢驗》。

1.3.3 可溶性固形物指標[10]

參照飲料通用分析方法：GB/T 12143—2008 檢驗可溶性固形物指標。

1.3.4 多糖含量測定[11]

參照《中國藥典》 （2015 版） 玉竹多糖測定方法：采用苯酚——硫酸法測定金釵石斛飲料中多糖含量。

1.4 試驗方法

1.4.1 金釵石斛多糖浸提試驗

宋美芳等人[12]、Song T H 等人[13]、王軍輝[14]研究證實，石斛多糖具有增強免疫活性、改善肺功能、抗白內障活性等功能。試驗通過考查浸提時間（min）、浸提溫度（℃）、料液比（g∶mL） 三因素不同水平對石斛多糖提取率的影響確定正交試驗組，優化金釵石斛多糖飲料制備工藝。

（1） 金釵石斛多糖浸提單因素試驗。金釵石斛多糖提取單因素試驗分別考查浸提時間（30，45，60，75，90 min）、浸提溫度 （40，50，60，70，80 ℃）、料液比 （1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50） 3 個因素，采用苯酚—硫酸法對多糖含量進行分析，研究各因素水平對金釵石斛多糖浸提率的影響，進而篩選出正交試驗的因素和水平。

（2） 金釵石斛多糖浸提正交試驗。在單因素試驗結果的基礎上，設計三因素三水平的正交試驗表，設計正交試驗，確定金釵石斛多糖提取的最優條件。

金釵石斛多糖飲料制備正交試驗因素水平編碼見表2。

表2 金釵石斛多糖飲料制備正交試驗因素水平編碼

根據正交試驗結果，提取金釵石斛多糖，制備石斛多糖溶液。

1.4.2 添加劑對金釵石斛多糖飲料風味影響試驗

（1） 不同香精對金釵石斛多糖飲料風味影響試驗。采用感官評價方法進行綜合分析，研究水蜜桃香精、檸檬香精、荔枝香精、草莓香精、藍莓香精對金釵石斛多糖飲料風味的影響，篩選出與金釵石斛多糖飲料風味協調的果香型食用香精，與甜菊糖苷、L- 蘋果酸進行復配，制得復合添加劑。

（2） 添加劑對金釵石斛飲料風味影響單因素試驗。添加劑對金釵石斛風味影響單因素試驗分別考查水蜜桃香精（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）、甜菊糖苷（0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%）、L - 蘋果酸（0.001%，0.002%，0.003%，0.004%，0.005%） 3 個因素，采用感官評價方法進行綜合分析，研究各因素水平對金釵石斛多糖飲料風味的影響，進而篩選出響應面試驗的因素和水平。

（3） 復合添加劑對金釵石斛飲料風味影響響應面試驗。在單因素試驗結果的基礎上利用Boxbehnken 響應面優化技術研究水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L - 蘋果酸添加量（X3） 3 個因素對飲料感官品質的影響，進而確定復合添加劑的配方。應用Design Expert 8.0.6 優化配方并進行數據模擬和模型預測。

復合添加劑配比響應面試驗因素水平編碼見表3。

表3 復合添加劑配比響應面試驗因素水平編碼/%

2 結果與分析

2.1 金釵石斛多糖提取試驗結果

2.1.1 金釵石斛多糖提取單因素試驗結果

（1） 浸提時間對石斛多糖提取率的影響。取破壁后的金釵石斛泥10 g，在料液比1∶10，浸提溫度40 ℃的條件下，研究浸提時間對石斛多糖提取率的影響。

浸提時間對石斛多糖提取率的影響見圖1。

圖1 浸提時間對石斛多糖提取率的影響

由圖1 可知，當浸提時間達75 min 時，石斛多糖提取率達最大值，之后隨著時間延長，石斛多糖提取率趨于穩定，變化較小。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇60，75，90 min 作為正交試驗的3 個水平。

浸提溫度對石斛多糖提取率的影響見圖2。

圖2 浸提溫度對石斛多糖提取率的影響

由圖2 可知，溫度較低時，隨浸提溫度增加，石斛多糖提取率逐漸增大，當浸提溫度達70 ℃時，石斛多糖提取率達最大值，其后溫度提高，石斛多糖提取率顯著下降，這是由于高溫破壞了石斛多糖結構，導致多糖含量下降。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇50，60，70 ℃作為正交試驗的3 個水平。

（3） 料液比對石斛多糖提取率的影響。取破壁后的金釵石斛泥10 g，在浸提溫度40 ℃，浸提時間60 min 的條件下，研究料液比對石斛多糖提取率的影響。

料液比對石斛多糖提取率的影響見圖3。

圖3 料液比對石斛多糖提取率的影響

由圖 3 可知，在料液比 1∶10 ～ 1∶30 （g∶mL）時，石斛多糖提取率隨蒸餾水使用量的增加而增加，當料液比達1∶30 以后，隨水溶液的增加，石斛多糖含量逐漸下降，主要原因是石斛多糖浸出率達最大后水溶液的增加稀釋了多糖濃度。綜合考慮石斛多糖浸出率和成本，選擇料液比1∶20，1∶30，1∶40（g∶mL） 作為正交試驗的3 個水平。

2.1.2 金釵石斛多糖提取正交試驗結果

微課教學作為現代教學工作實施中較為重要的一項教學形式，體現在整個教學工作的規劃中。為了提升教學質量，應該將微課在小學數學教學中進行重點闡述，讓學生明確整個教學工作規劃中應要完成的學習內容。同時教師在教學工作的布置中，以微課作為主要性教學布置方案能夠滿足小學數學教學中對教學內容的分層次教學需求。作為小學數學教師在現有的教學條件下，要做的就是針對教學中的微課課堂構建分析，保障在其教學課堂的構建過程中，能夠提升教學質量，促進小學數學教學工作的科學性規劃。

根據單因素試驗結果，按照表2 設計的正交試驗因素水平進行三因素三水平的正交試驗，確定金釵石斛多糖飲料制備的最優條件。

金釵石斛多糖飲料制備正交試驗結果見表4。

表4 金釵石斛多糖飲料制備正交試驗結果

由表4 可知，各因素對于石斛多糖得率的影響程度為浸提溫度＞浸提時間＞料液比。金釵石斛多糖飲料的最佳制備條件為A2B3C3。經驗證試驗，最佳條件A2B3C3下石斛多糖提取率為22.41%。因此，確定金釵石斛多糖飲料最佳制備條件為浸提時間75 min，浸提溫度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL）。

取破壁后的金釵石斛泥100 g，加入4 000 mL 蒸餾水，在70 ℃條件下浸提75 min，真空抽濾后備用。

2.2 添加劑對金釵石斛多糖飲料風味影響試驗結果

2.2.1 添加劑單因素試驗結果

（1） 復合添加劑中食用香精的確定。在甜菊糖苷添加量0.02%、L - 蘋果酸添加量0.002%的條件下，向金釵石斛飲料中分別添加0.2%的不同食用香精，品鑒小組重點考查食用香精與金釵石斛多糖飲料風味的協調性，以及對飲料香氣、色澤、澄清度、組織形態的影響，按表1 感官評分指標進行打分。

不同食用香精感官評分見表5。

表5 不同食用香精感官評分/分

結果表明，水蜜桃香精味道與金釵石斛多糖飲料最為協調，口味明顯優于其他食用香精，且飲料香氣、色澤、澄清度較好，故選擇水蜜桃香精制作金釵石斛多糖飲料的復合添加劑。

（2） 水蜜桃香精添加量對飲料風味的影響。在甜菊糖苷添加量0.02%、L- 蘋果酸添加量0.002%的條件下，研究水蜜桃香精添加量對金釵石斛多糖飲料風味的影響。

水蜜桃香精添加量對金釵石斛飲料風味的影響見圖4。

圖4 水蜜桃香精添加量對金釵石斛飲料風味的影響

由圖4 可知，香精添加量達0.3%時，飲料風味最好，過少則味寡淡，過多則石斛清香不明顯。因此，選擇0.2%，0.3%，0.4%3 個水平進行響應面試驗。

（3） 甜菊糖苷添加量對飲料風味的影響。在水蜜桃香精添加量0.2%、L- 蘋果酸添加量0.002%的條件下，研究甜菊糖苷添加量對金釵石斛飲料風味的影響。

甜菊糖苷添加量對金釵石斛飲料風味的影響見圖5。

圖5 甜菊糖苷添加量對金釵石斛飲料風味的影響

由圖5 可知，在0.01%～0.03%內隨甜菊糖苷添加量增大，飲料感官評分逐漸增加，但繼續增加甜菊糖苷添加量，飲料口感過甜，逐漸失去了天然的石斛清香。因此，選擇0.02%，0.03%，0.04% 3 個水平進行響應面試驗。

（4） L- 蘋果酸添加量對飲料風味的影響。在水蜜桃香精添加量0.2%、甜菊糖苷添加量0.02%的條件下，研究L - 蘋果酸添加量對金釵石斛飲料風味的影響。

L- 蘋果酸添加量對金釵石斛飲料風味的影響見圖6。

圖6 L- 蘋果酸添加量對金釵石斛飲料風味的影響

由圖6 可知，當L - 蘋果酸添加量超過0.002%后，隨L - 蘋果酸添加量增大，飲料感官評分逐漸下降，飲料口感過酸，不協調。因此，選擇0.001%，0.002%，0.003% 3 個水平進行響應面試驗。

2.2.2 復合添加劑最佳配比響應面試驗結果

根據單因素試驗結果，按表3 復合添加劑配比響應面試驗因素水平編碼表進行三因素三水平響應面試驗，確定復合添加劑最佳配比。

復合添加劑配比響應面試驗結果見表6。

表6 復合添加劑配比響應面試驗結果

2.2.3 復合添加劑配比響應面試驗結果顯著性檢驗

利用Design Expert 8.0.6 軟件對表6 響應面試驗結果進行多元回歸擬合，分別對水蜜桃香精添加量（X1）、甜菊糖苷添加量（X2）、L- 蘋果酸添加量（X3）進行試驗數據分析。

復合添加劑配比響應面試驗方差分析結果見表7。

表7 復合添加劑配比響應面試驗方差分析結果

由表7 可知，回歸模型顯著性檢驗p＜0.000 1，說明二次多元回歸模型具有顯著性，可以對試驗結果進行分析，并對回歸方程各項做顯著性檢驗。方差分析結果表明，所選取的因素對金釵石斛多糖飲料風味影響的順序為水蜜桃香精添加量（X1） ＞L -蘋果酸添加量（X3） ＞甜菊糖苷添加量（X2）。

三因素交互作用對金釵石斛飲料風味的影響見圖7。

圖7 三因素交互作用對金釵石斛飲料風味的影響

2.2.4 復合添加劑最佳配比確定和回歸模型驗證

回歸模型通過響應面分析法得到復合添加劑的最佳配比，并根據設備情況對相關參數進行調整，對復合添加劑的最佳配比進行驗證試驗。

復合添加劑最佳配比驗證試驗結果見表8。

表8 復合添加劑最佳配比驗證試驗結果

由表8 可知，回歸模型通過響應面法得到金釵石斛多糖飲料復合添加劑最佳配比為水蜜桃香精添加量0.3%，甜菊糖苷添加量0.03%，L - 蘋果酸添加量0.002%。在此條件下進行試驗驗證，得到金釵石斛多糖飲料感官評分為89分，與理論值88.803 2分接近。

3 結論

試驗在葉榮飛等人[15]、蔡秋萍等人[16]的研究基礎上，采用正交試驗優化金釵石斛多糖的浸提工藝，結合飲料口味特征，選擇與飲料風味協調的水蜜桃香精和天然食品添加劑甜菊糖苷和L - 蘋果酸對飲料風味進行調配。結果表明，在溫度70 ℃，料液比1∶40（g∶mL） 條件下浸提75 min，可制得多糖含量高的金釵石斛多糖飲料。使用0.3%水蜜桃香精、0.03%甜菊糖苷、0.002% L- 蘋果酸制備成的復合添加劑對飲料進行調配，能夠使飲料在保留金釵石斛特有的清香的同時帶有水蜜桃的香甜，且兩者香氣、味道結合好，口味協調，飲料湯汁清亮舒適、口感細膩柔滑、甘甜適口、回味悠長，深受歡迎。