牛蒡-普洱茶加工工藝對(duì)可溶性膳食纖維提取率影響的研究

盛雪云 董玉瑋 潘鋮 苗敬芝 李偉 劉飛

摘要：為了探討加工工藝對(duì)牛蒡普洱茶可溶性膳食纖維提取率的影響，采用傳統(tǒng)制備工藝，根據(jù)單因素分析和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化加熱溫度、加熱時(shí)間、牛蒡普洱配比等條件，測定可溶性膳食纖維提取率。結(jié)果表明：加熱時(shí)間、加熱溫度和配比都對(duì)可溶性膳食纖維提取率有顯著影響（P<0.05）;在加熱時(shí)間4h、加熱溫度75℃、牛蒡普洱配比為1：1的工藝條件下，得到的牛蒡普洱茶膳食纖維提取率最高，為16.2%，加熱時(shí)間和加熱溫度的交互作用對(duì)可溶性膳食纖維提取率有顯著影響（P<0.05）。最佳工藝下獲得的牛蒡普洱茶含水率為7.65%，復(fù)水比5.44g/g。

關(guān)鍵詞：牛蒡普洱茶;響應(yīng)面;可溶性膳食纖維

膳食纖維通常來自于植物的細(xì)胞壁，屬于非淀粉性多糖，在牛蒡、普洱、蘆筍等食物中含量豐富。膳食纖維根據(jù)溶解性可分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）[1]。SDF較IDF相比，吸水膨脹等理化特性水平更高，保健功效突出，可通過抑制α葡萄糖苷酶活性，降低餐后高血糖，改善高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖，對(duì)糖尿病的預(yù)防和治療發(fā)揮著積極的作用[2，3]，因此具有廣闊的利用前景。

牛蒡俗稱東洋參，為菊科兩年生草本植物，主要分布于北歐、西伯利亞和中國東北地區(qū)，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、多糖、黃酮苷、菊糖等營養(yǎng)成分[4，5]。由于牛蒡口感不佳，青澀味重，企業(yè)一般選擇將其制作成牛蒡茶出售。目前市場上多為單一牛蒡茶，為提高牛蒡茶風(fēng)味及其營養(yǎng)價(jià)值，本研究在牛蒡茶中加入一定比例的普洱茶。普洱為山茶科茶系樹本植物，主要產(chǎn)于云南省的西雙版納、臨滄、普洱等地區(qū)。普洱茶茶湯橙黃濃厚，香氣持久，滋味濃醇，具有降血脂、減肥、生津、止渴、抑菌解毒等多種功效[6]。

現(xiàn)階段牛蒡茶烘烤的加工工藝有熱風(fēng)烘干[7]、微波干燥[8]、高溫翻炒[9]，主要原理是高溫作用下使原料快速失水，達(dá)到提升品質(zhì)、易于保存的目的。受加工工藝的影響，部分活性物質(zhì)的含量會(huì)發(fā)生變化。張端莉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，烘烤溫度和時(shí)間直接影響大麥茶茶湯營養(yǎng)成分的損失，溫度越高，時(shí)間越長，營養(yǎng)成分損失量就越大。在最佳烘烤條件制作下，可溶性膳食纖維增長了38.2%。因此如果加工工藝選擇條件不當(dāng)，會(huì)破壞膳食纖維物質(zhì)結(jié)構(gòu)，降低牛蒡茶營養(yǎng)與保健價(jià)值。

本研究以新鮮牛蒡根、普洱為原料，探討牛蒡普洱茶加工工藝中加熱時(shí)間、加熱溫度和原料配比對(duì)SDF提取率的影響，為牛蒡、普洱資源的有效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

一、材料與方法

（一）材料與試劑

牛蒡由徐州康匯百年食品有限公司提供;普洱茶購自云南大益公司;提取與檢測試劑均為國產(chǎn)分析純。

（二）儀器與設(shè)備

7230G可見分光光度計(jì)上海安亭儀器廠;BGZ76/146/246電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱烘箱上海博迅有限公司;FSD101A電動(dòng)粉碎機(jī)上海博訊有限公司;牛蒡切片機(jī)常州國華電器有限公司;TU1810APC紫外可見分光光度計(jì)北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

（三）方法

1.牛蒡普洱茶成茶工藝

選擇質(zhì)量好、粗細(xì)均勻的牛蒡，洗凈泥土后去皮，牛蒡切片厚度2mm，切片浸泡在含有0.1%檸檬酸和0.02%二氧化氯的護(hù)色液中10min，瀝干水分后，備用。含水率采用GB 5009.32010“食品中水分的測定”的方法，按式（1）計(jì)算。

干基含水率%=mtmsms×100（1）

式中：mt為物料t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的質(zhì)量，g;ms為絕干物料質(zhì)量，g。

2.牛蒡預(yù)處理

牛蒡切片于28℃烘箱中加熱，測定含水率至30%以下，取出，約3～5h。

3.單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

考察加熱時(shí)間、加熱溫度、牛蒡茶與普洱茶配比對(duì)牛蒡普洱SDF提取率的影響，每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

4.加熱溫度的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于60℃、65℃、70℃、75℃、80℃烘箱中加熱4h，取出冷卻后，按牛蒡與普洱質(zhì)量比1∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

5.加熱時(shí)間的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，分別加熱2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h，取出冷卻后，按牛蒡與普洱質(zhì)量比1∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

6.配比的選擇

預(yù)處理后的牛蒡切片于75℃烘箱中，加熱4h，取出測定含水率。牛蒡與普洱按質(zhì)量比0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1混合，粉碎，測定SDF提取率。

7.響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇牛蒡普洱SDF提取率影響較大的因素和提取率較高的水平，確定以加熱時(shí)間（X1）、加熱溫度（X2）、配比（X3）三個(gè)因素為自變量，以SDF提取率為響應(yīng)值，根據(jù)BoxBehnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用DesignExpert 8.0試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件對(duì)牛蒡茶提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)因素和水平見表1。

8.可溶性膳食纖維的提取與檢測

將粉碎后的牛蒡菊芋茶，40目過篩，加水溶解，調(diào)節(jié)pH，加入纖維素酶水解，抽濾將濾液濃縮至原體積1/3，用4倍體積95%乙醇醇析，再次抽濾，用丙酮、95%乙醇洗滌濾渣，干燥，稱重即得可溶性膳食纖維。SDF提取率按式（2）計(jì)算。

SDF提取率=SDF質(zhì)量（g）/樣品質(zhì)量（g）×100%（2）

9.復(fù)水比測定

將制備好的牛蒡片稱重，放入80℃恒溫水浴鍋中復(fù)水40min，取出后用濾紙吸干表面水分，按式（3）計(jì)算復(fù)水比。

復(fù)水比=mrmg（3）

式中：mr為樣品復(fù)水后質(zhì)量，g;mg為樣品復(fù)水前質(zhì)量，g。

（四）數(shù)據(jù)分析

采用Origin9.0軟件處理數(shù)據(jù)并作圖，所有數(shù)據(jù)用X-±s表示。

二、結(jié)果與分析

（一）單因素試驗(yàn)結(jié)果

1.加熱時(shí)間的選擇

由圖1可知，在加熱時(shí)間2.5～4.5h范圍內(nèi)SDF提取率先增加后減少，在加熱時(shí)間為4h時(shí)，SDF提取率達(dá)到最高，為15.4%。

2.加熱溫度的選擇

由圖2可知，SDF提取率在加熱溫度為60～80℃范圍內(nèi)先增加后減少，當(dāng)加熱溫度為75℃，SDF提取率達(dá)到最高，為15.6%。

3.配比的選擇

由圖3可知，SDF提取率在牛蒡普洱配比為0.5∶1～2.5∶1范圍內(nèi)先增加后減少，在配比為1∶1時(shí)，SDF提取率達(dá)到最高，為15.7%。

（二）響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)制定詳細(xì)的分析方案，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2。

（三）回歸模型的建立和檢驗(yàn)

對(duì)加熱溫度（X1）、加熱時(shí)間（X2）和配比（X3）3個(gè)單因素進(jìn)行回歸擬合，得出SDF提取率（Y）回歸方程：Y=15.66-059X1-0.56X2+0.68X3+0.80X1X2-0.38X1X3-0.28X2X3-171X12-0.31X22-1.28X32

經(jīng)響應(yīng)面軟件分析，預(yù)測模型標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.65，平均值14.11，變異系數(shù)4.63，預(yù)測殘差平方和38.5，此模型的擬合程度較好，決定系數(shù)R2為0.9179，P<0.05，為極顯著水平，說明該方程與實(shí)際情況相符，具有可靠性。失擬項(xiàng)P值大于0.05，不顯著。加熱時(shí)間、加熱溫度和配比的P值都小于0.05，對(duì)SDF提取率都有顯著影響。

（四）兩因素間的交互效應(yīng)分析

由圖4可知，交互影響作用大小排序?yàn)椋杭訜釙r(shí)間與加熱溫度>加熱溫度與配比>加熱時(shí)間與配比。3因素對(duì)SDF提取率的影響大小依次為：配比>加熱溫度>加熱時(shí)間。

回歸模型確定的最佳牛蒡普洱茶制備工藝為加熱溫度75.11℃、加熱時(shí)間4h，配比1.18∶1，預(yù)測得到的SDF提取率最高為16.09%，對(duì)此優(yōu)化條件進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)實(shí)際調(diào)整為加熱時(shí)間4h、加熱溫度75℃、配比1∶1時(shí)，提取的SDF平均提取率為16.2%，和預(yù)期結(jié)果基本相符，回歸模型的預(yù)測性能較好，可用于優(yōu)化牛蒡普洱茶制作工藝。此時(shí)測得復(fù)合茶含水率765%，復(fù)水比5.44g/g。

三、結(jié)論

本研究確定了加熱時(shí)間、加熱溫度、牛蒡普洱配比條件對(duì)SDF提取率的影響，經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化，最佳復(fù)合茶制備工藝為加熱溫度75℃、加熱時(shí)間4h、牛蒡：普洱配比為1∶1，SDF平均提取率為16.2%;含水率低且復(fù)水比較高，表明復(fù)合茶干品復(fù)水后越接近新鮮狀態(tài)。

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基金項(xiàng)目：江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目（蘇北專項(xiàng)），項(xiàng)目名稱：牛蒡茶新產(chǎn)品提升營養(yǎng)品質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化（XZSZ201846）;江蘇高校“青藍(lán)工程”資助項(xiàng)目

作者簡介：盛雪云（1996—），女，漢族，江蘇宿遷人，本科，研究方向：食品生物技術(shù)。

*通訊作者：董玉瑋（1980—），男，漢族，江蘇徐州人，博士，副教授，研究方向：食品生物技術(shù)。