牛蒡保健飲料加工研究

王海東，陳文武，王印，楊英歌（徐州生物工程職業技術學院，江蘇徐州221006）

牛蒡保健飲料加工研究

王海東，陳文武，王印，楊英歌
（徐州生物工程職業技術學院，江蘇徐州221006）

摘要：以牛蒡根為原料，最大限度的保留營養成分為目標研制牛蒡保健飲料，并融合超聲波、微波、木瓜蛋白酶處理技術，使牛蒡菊糖等保健活性成分最大限度溶出。通過正交試驗確定了保健飲料成分的優化配比為牛蒡液40mL/ 100m L飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，得到乳白色、具有牛蒡特有清香氣味的飲料，由于飲料中不含有蔗糖，并含有牛蒡菊糖等抗糖尿病的保健成分，適合健康人群及糖尿病人群，具有廣闊的市場前景，并且，牛蒡保健飲料的開發生產對地區農業發展和農民增收有非常重要的意義。

關鍵詞：牛蒡；牛蒡菊糖；保健飲料

牛蒡（Arctium lappa L.）屬菊科牛蒡屬，二年生草本植物，江蘇省徐州市豐縣和沛縣是中國主要的種植區域。食用牛蒡根流行于日韓，風靡于東南亞，《本草綱目》中記載“牛蒡性溫、味甘無毒，通十二經、除五臟惡氣，久服輕身耐老”，現代研究表明牛蒡根提取物具有抗菌、抗突變、防癌、抗氧化、抗疲勞、降血糖、降血脂和免疫調節等藥理作用[1-5]。牛蒡根屬于《衛生部藥食同源藥物目錄》中可用于保健食品的物品，結合地區的種植優勢，將牛蒡根開發成地區名片性質的保健型飲料具有廣闊的市場前景。傳統的牛蒡茶產品是將牛蒡根切片、烘焙后用水浸泡后直接飲用，其保健作用取決于有益成分的溶出，大量的膳食纖維等有益成分伴隨殘渣被丟棄。本試驗致力于開發一種渾濁型牛蒡保健飲料，以期最大限度的保留其有益成分，使牛蒡根的保健功能得到充分的發揮。

1　材料與方法

1.1試劑與儀器

1.1.1牛蒡

牛蒡從豐縣種植區采購，為新成熟的新鮮牛蒡、外形飽滿、無蟲斑、無破損發霉、無腐爛變質。

1.1.2試劑

檸檬酸、安賽蜜、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、黃原膠，均為食品級；結冷膠，鄲城財鑫糖業有限責任公司；木瓜蛋白酶（40萬U/g）：無錫酶制劑廠；硫酸、苯酚為分析純；次氯酸鈉為化學純；果糖為標準品。

1.1.3儀器

超聲波發生器、微波爐、膠體磨、FW80微型高速萬能試樣粉碎機：天津市泰斯儀器有限公司；FA1004型精密天平：上海天平儀器廠；HHS21-6型電熱恒溫水浴鍋：上海精密儀器廠；722型可見分光光度計：上海第三分析儀器廠。

1.2方法

1.2.1牛蒡根含水量的測定

鮮牛蒡刮去棕色皮后，干燥至恒重，計算水分含量。

1.2.2菊糖含量的測定[1]

采用苯酚-硫酸法測定牛蒡溶液中的總糖含量，以果糖為標準繪制標準曲線；

采用3，5-二硝基水楊酸法測牛蒡溶液中的還原糖含量，以果糖為標準繪制標準曲線。

菊糖含量=總糖含量-還原糖含量

菊糖溶出率（%）=菊糖含量/原料干重×100%

1.2.3穩定性試驗

加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、黃原膠和結冷膠，參考飲料中常用添加量和國家標準[9]，濃度定為0.25%，放置30 d，觀察牛蒡溶液的穩定性效果。

1.2.4調配試驗

采用L9（34）正交表設計試驗，因素水平如表1所示，水平值參考飲料中常用添加量和國家標準[9]，按飲料狀態和味道綜合評分。

表1 因素水平表Table 1　Factorsand levels

1.2.5飲料加工設計試驗流程

鮮牛蒡→清洗→去皮（護色）→切片→膠體磨磨漿→超聲波處理→微波處理→蛋白酶處理→煮沸滅酶→調配→成品

2　試驗結果

2.1牛蒡含水量測定

牛蒡含水量測定結果見表2。

表2　含水量的測定結果Table2　Determination of themoisture content

由表2可以得出牛蒡中的水分含量為85.90%，干物質含量為14.10%。

2.2清洗

精確稱取牛蒡根在清洗槽中徹底清洗，洗凈后用0.20%次氯酸鈉溶液中浸泡2min～3min，去除表面雜菌，用潔凈自來水沖洗干凈。

2.3去皮

牛蒡根皮的顏色為深褐色，如果不去皮，會給最后的成品飲料帶來不愉快的顏色，但去皮過程中會發生褐變，所以，試驗中整個過程在水中進行，并加VC護色，試驗證明濃度為0.30%[10]就可以達到良好的護色效果，另外，保持較低的溫度也是降低褐變程度的有效方法。用鋼絲球輕輕刮去褐色皮，精確稱量重量，計算損失的重量平均為1.26%。

2.4切片

本試驗采用的方法為直接切片，厚度1mm，并立即投入到4℃左右、含有0.30%抗壞血酸的冷水中，料液比1∶15（g/mL）[7]，能夠有效抑制褐變的發生，并可直接進行下一步磨碎工序。

2.5磨碎

切片步驟完成后，立即采用膠體磨磨碎，膠體磨功率50 kW，每次磨1min，磨2次，得到的溶液為乳白色，經測定菊糖的溶出率為13.23%。

2.6超聲波、微波輔助處理

綜合曹澤虹、唐仕榮和宋慧等[8，11-12]的研究成果，采用超聲波和微波相結合的方法處理，超聲波功率400W，每次處理10min，共處理3次，微波功率為300W，處理時間為110 s，目的是增加牛蒡菊糖等有益成分的溶出率。

2.7蛋白酶處理

由于牛蒡菊糖常常與蛋白呈結合狀態，綜合宋慧等[13]的研究在微波和超聲波輔助處理后加入木瓜蛋白酶，濃度為3.0%，溫度50℃、pH 5.0、4 h[13]，檢測到菊糖的溶出率為20.17%。

2.8煮沸

由于牛蒡根粉碎后的溶液有較濃的生青味，經煮沸會除去，還會增加牛蒡特有的清香氣味，試驗證明煮沸10min效果比較理想，同時也起到了滅酶的作用。

2.9穩定性試驗

試驗結果表明加入海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的牛蒡液短時間均出現了明顯的沉淀，穩定效果不理想；加入結冷膠的牛蒡液，靜置2 d后，上層逐漸析出清晰的水層，時間越長，水層越明顯，沉淀出現的相對緩慢；黃原膠的穩定效果最好，室溫放置30 d沒有觀察到沉淀或分層現象。

2.10調配試驗

配比正交試驗結果如表3所示。

表3 正交試驗結果分析Table 3　Resultsand analysisoforthogonally designed tests

由表2可以得出飲料的最優配比是A1B3C2D2，即牛蒡液40mL/100mL飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，經驗證試驗，該配比所得產品綜合評分92.67為最優，飲料狀態穩定、酸甜可口。4個因素對飲料品質影響順序是黃原膠>牛蒡液>檸檬酸>安賽蜜，黃原膠對飲料狀態的影響最明顯，牛蒡液對飲料的口味影響最為明顯。

3　結論與討論

試驗得到的飲料優化配比為牛蒡液40mL/100mL飲料，黃原膠0.25%，安賽蜜0.03%，檸檬酸0.10%，為乳白色，有牛蒡特有的清香氣味，由于含有牛蒡菊糖等對糖尿病有益的保健成分，且不含有蔗糖，所以適合健康人群也適合糖尿病人群。

試驗過程中發現去皮環節采用鋼絲球效果比較好，只需要刮除上面的一層棕色表皮，丟棄的部分比例僅為1.26%，不需要用刀把整個牛蒡皮層都除去，最大限度的保留了牛蒡原有營養成分，更好的發揮其保健作用。

試驗過程中發現牛蒡整段用微波爐800W加熱處理5min，然后再用切片機將牛蒡根切為1.0mm左右的薄片，不會發生褐變，雖然效果出色，但微波加熱會造成局部溫度過高養成分會受到破壞；或直接切片，并立即投入到80℃熱水中燙漂10min也可以抑制褐變，但效果不理想，溶液會稍微變為綠色。為了達到抑制褐變并最大限度保留營養成分的目的，試驗采用了冷水中加入VC防止褐變的方法，效果理想，同時VC也會增加飲料的營養，對飲料的口味影響也較小。

因為牛蒡中含有34%的牛蒡菊糖[1]，有增強免疫力[14]、清除自由基[15]、調節腸道平衡、抗疲勞、降血脂、預防酒精損傷和抑制癌細胞等生理功能[16]，試驗采用微波、超聲波和木瓜蛋白酶處理工藝，目的是提高牛蒡菊糖的溶出率，效果也比較理想，溶出率達到20.17%，比單純的膠體磨處理溶出率提高了52.46%。

飲料沒有采用傳統的蔗糖作為甜味劑，因其本身含有的牛蒡菊糖具有甜味，并且有抗糖尿病的保健功能，其消費群體可以包括糖尿病人，所以采用安賽蜜作為甜味劑，配合檸檬酸形成酸甜可口的味道。

結冷膠是比較新型的穩定劑，效果好、應用廣泛，但在本試驗中效果并不理想，不如黃原膠，可能與牛蒡溶液的成分或者溶液環境有關，也可能與廠家結冷膠的質量有關。

通過正交試驗確定了飲料的最優配比，但牛蒡液含量并非最優，含量降低應該味道會更好，但需要保證飲料中牛蒡原液的含量，所以沒有進一步降低添加量做試驗。

試驗得到的成品為乳白色，顏色易于被大眾接受，有牛蒡特有的清香氣味，符合人們回歸自然，追求綠色食品的心理。采用超聲波、微波和木瓜蛋白酶處理工藝，使功能性成分牛蒡菊糖更好的溶出，以更好的發揮其保健功能，也符合人們追求健康的心理需求，消費市場非常廣闊，另外，進一步研究牛蒡和其它保健材料相結合的復合型保健飲料，也是一個很有前景的研究方向[17-20]。牛蒡在徐州的豐縣、沛縣區域種植非常廣，原料充足，牛蒡保健飲料的開發生產對該地區的農業發展，農民增收也有非常重要的意義。

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DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.027

收稿日期：2014-04-04

作者簡介：王海東（1981—），男（漢），講師，碩士研究生，研究方向：食品生物技術。

Study on the Processing of Burdock Health Beverage

WANGHai-dong，CHENWen-wu，WANGYin，YANG Ying-ge
（Xuzhou VocationalCollegeofBioengineering，Xuzhou 221006，Jiangsu，China）

Abstract：The experimentsused burdock rootsas rawmaterial，aimd formaximize keepingnutrients in burdock health drink，and combiningmicrowave，ultrasonic，papain processing intented tomake the active ingredients maximum stripping，such as burdock inulin.The health beverage proportionswere optimized by orthogonal：burdock fluid 40mL/100mL，xanthan gum 0.25%，acesulfame 0.03%and citric acid 0.10%.The beverage wasmilk white and with special burdock scentand it contained no sugar，rich in burdock inulin and other anti diabetes care ingredients，suitable for healthy people also suitable for peoplewith diabetes.The beverage had broad market prospects，and the development of burdock health drinks had very important implications for regionalagriculturaland peasantincomes.

Keywords：burdock；burdock inulin；health beverage