復(fù)合黃精飲料的配方及工藝優(yōu)化

孫修成，王哲靖，毛丹丹，李霄

北京工業(yè)大學(xué)（北京 100124）

黃精（Polygonati Rhizoma）為百合科植物滇黃精、黃精或多花黃精的干燥根莖。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為黃精具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎的功能，用于脾胃氣虛、體倦乏力、胃陰不足、肺虛燥咳等病癥[1]。黃精也是藥食兩用藥材之一，現(xiàn)代研究表明，黃精中含有多糖、揮發(fā)油、甾體皂苷、強(qiáng)心苷、蒽酮類化合物、木脂素、維生素、微量元素、氨基酸等成分[2-4]，其中黃精多糖是其主要活性成分之一[5]，而且具有良好的抗衰老、降血糖、調(diào)節(jié)免疫等功效[6-7]，因此，黃精及黃精多糖在食品行業(yè)受到廣泛關(guān)注[8]，越來(lái)越多的含有黃精的食品被開發(fā)出來(lái)，如：張瑞宇[9]采用黃精、竹蓀為主要原料研制的天然清爽型黃精竹蓀復(fù)合飲料；王娣[10]采用黃精萵苣為主要原料，加入果葡糖漿和蘋果酸等輔助原料，研制天然黃精萵筍保健飲料；許鵬輝[11]以黃精為原料，采用噴霧干燥法制作黃精水提物干粉，探討黃精干粉在食品添加劑方面的用途；李惠[12]研制出速溶黃精茶。

此次試驗(yàn)以黃精作為主要原料，以麥芽、陳皮、薄荷等作為輔料，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)定法評(píng)價(jià)黃精飲料感官指標(biāo)，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度和隸屬函數(shù)理論，結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，調(diào)配出營(yíng)養(yǎng)豐富，具有保健作用的復(fù)合方黃精飲料，明確了復(fù)合黃精飲料的最佳配比，為黃精在食品開發(fā)中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃精，浙江省寧海縣希源農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社；薄荷、陳皮、麥芽，北京市雙橋燕京中藥飲片廠；木糖醇，山東福田藥業(yè)有限公司。

UV-5500PC紫外分光光度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司；電子天平，瑞士Precisa公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 操作要點(diǎn)

1.2.1.1 悶潤(rùn)、切片[15]

悶潤(rùn)：取100 g黃精，置于清潔容器中。用85 ℃熱水沖淋后即傾去沖淋水，用已消毒的潔凈紗布四層覆蓋表面，加蓋、計(jì)時(shí)。然后根據(jù)物料干濕情況，分次均勻噴霧少量65 ℃無(wú)菌水，遮蔽加蓋，悶潤(rùn)6～8 h后物料整塊變得柔韌，橫切面基本無(wú)硬心時(shí)即悶潤(rùn)完畢。

切片：用切片機(jī)或不銹鋼刀切成1.0～2.0 mm均勻薄片。

1.2.1.2 麥芽汁的制備

取25 g麥芽，粗粉碎，按照1∶20（g/mL）的料液比添加80 ℃的熱水，放置在80 ℃水浴鍋中保溫浸提30 min，浸提2次，用四層紗布過(guò)濾，沉淀加少量熱水洗滌后再次過(guò)濾，合并濾液，加熱濃縮至500 mL，于離心機(jī)3 000 r/min離心3 min，取上清液，得到含有0.05 g/mL麥芽的麥芽汁，置于0～4 ℃冷藏備用。

1.2.1.3 薄荷汁的制備

稱取50 g薄荷葉，薄荷葉與水的體積比為1∶20，用90 ℃的水保溫浸提15 min，用四層紗布過(guò)濾，濾液放冷，加水至1 000 mL，得到含0.05 g/mL薄荷的薄荷汁，置于0～4 ℃冷藏備用。

1.2.1.4 陳皮汁的制備

取40 g陳皮，按照料液比1∶30（g/mL），沸水浴浸提2次，每次1 h，用四層紗布過(guò)濾，合并濾液，濃縮至1 000 mL[16]，放冷，得到含0.04 g/mL陳皮的陳皮汁，置于0～4 ℃冷藏備用。

1.2.2 單因素試驗(yàn)

1.2.2.1 黃精麥芽復(fù)合汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，將黃精汁、麥芽汁按照20∶7的比例制備黃精麥芽復(fù)合汁。控制木糖醇添加量1.5%、陳皮汁添加量4%、薄荷汁添加量4%，設(shè)定黃精麥芽復(fù)合汁添加量20%，30%，40%，50%和60%，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察黃精麥芽復(fù)合汁添加量對(duì)復(fù)合黃精飲料感官品質(zhì)的影響。

1.2.2.2 木糖醇添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

控制黃精麥芽復(fù)合汁添加量40%、陳皮汁添加量4%、薄荷汁添加量4%，設(shè)定木糖醇添加量2.5%，3.5%，4.5%，5.5%和6.5%。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察木糖醇添加量對(duì)復(fù)合黃精飲料感官品質(zhì)的影響。

1.2.2.3 陳皮汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

控制黃精麥芽復(fù)合汁添加量40%、木糖醇添加量1.5%、薄荷汁添加量4%，設(shè)定陳皮汁添加量2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%和16%。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察陳皮汁添加量對(duì)復(fù)合黃精飲料感官品質(zhì)的影響[17]。

1.2.2.4 薄荷汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

控制黃精麥芽復(fù)合汁添加量40%、木糖醇添加量1.5%、陳皮汁添加量4%，設(shè)定薄荷汁添加量2%，4%，6%，8%和10%。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察薄荷汁添加量對(duì)復(fù)合黃精飲料感官品質(zhì)的影響。

1.2.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化黃精提取工藝

采用DNS聯(lián)合苯酚硫酸法測(cè)定黃精多糖的含量，通過(guò)苯酚硫酸法測(cè)定總糖含量，通過(guò)DNS法測(cè)定還原糖含量，兩者之差為多糖含量[13]。通過(guò)單因試驗(yàn)，考察料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)對(duì)黃精多糖含量的影響[14]，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，優(yōu)化提取黃精工藝，正交試驗(yàn)因素平見表1。

表1 提取正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化復(fù)合黃精飲料配方

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，優(yōu)化黃精復(fù)合飲料配方，正交試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 原料配比正交試驗(yàn)因素水平表 %

1.2.5 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

由10名食品專業(yè)的學(xué)生組成評(píng)定小組，對(duì)飲料的色澤、香氣、滋味、組織形態(tài)進(jìn)行感官審評(píng)，按照很好、好、一般、差4個(gè)等級(jí)，采用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定法進(jìn)行評(píng)定。感官評(píng)定人員在評(píng)定前12 h不喝酒，不吸煙，不吃辛辣等刺激性食物，評(píng)定一個(gè)樣品后，要以清水漱口再感官評(píng)定下一個(gè)樣品[18]，對(duì)復(fù)合黃精飲料的色澤、香氣、滋味、組織形態(tài)進(jìn)行感官評(píng)定，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 復(fù)合黃精飲料感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 黃精復(fù)合飲料模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定

1) 確定感官評(píng)定論域。根據(jù)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，確定復(fù)合黃精飲料的感官評(píng)定論域。感官評(píng)定論域是指最能反映該食品感官質(zhì)量的一組評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合，表示為U={u1，u2，u3，u4}。其中，u1表示色澤，u2表示香氣，u3表示滋味，u4表示組織形態(tài)。

2) 確定評(píng)語(yǔ)論域。評(píng)語(yǔ)論語(yǔ)為參評(píng)者對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)反饋信息的集合，構(gòu)建了復(fù)合黃精飲料的確定需要評(píng)定的等級(jí)，表示為V1={v1，v2，v3，v4}。其中，v1表示很好，v2表示好，v3表示一般，v4表示差，每個(gè)等級(jí)分別對(duì)應(yīng)90，80，70，60分。

3) 確定權(quán)重域。感官評(píng)價(jià)時(shí)，各感官評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予的權(quán)重直接影響模糊評(píng)價(jià)結(jié)果，權(quán)重分配方案的正確與否直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、正確性和客觀性。根據(jù)感官評(píng)定人員對(duì)所品嘗食品的各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行歸一化處理。根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重的值確定權(quán)重域矩陣A=（a1，a2，a3，a4），且滿足條件（a1+a2+a3+a4）=1。

4) 確定模糊評(píng)判矩陣。模糊評(píng)判矩陣即參加模糊綜合評(píng)判各因素根據(jù)相應(yīng)隸屬度所組成的評(píng)判結(jié)果矩陣R，定義為

5) 模糊綜合評(píng)價(jià)集合的計(jì)算。根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，計(jì)算樣品對(duì)各類因素的綜合評(píng)價(jià)集合：Y=A×R。

6) 產(chǎn)品的模糊感官評(píng)價(jià)綜合得分為模糊綜合評(píng)價(jià)集合Y與評(píng)語(yǔ)論域V的乘積，即模糊感官評(píng)價(jià)得分公式為H=（90，80，70，60）×Y。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃精提取工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，各因素對(duì)結(jié)果的影響程度為C＞A＞B，即提取次數(shù)＞料液比＞提取時(shí)間，最優(yōu)提取工藝為A2B3C2，即料液比1∶20（g/mL），提取時(shí)間2 h，提取次數(shù)2次。由表5可知，料液比和提取次數(shù)對(duì)黃精多糖的提取含量的影響顯著，提取時(shí)間對(duì)黃精多糖的提取含量的影響不顯著。綜合考察，將提取時(shí)間定為2 h，黃精最佳提取工藝為料液比1∶20（g/mL），提取時(shí)間2 h，提取次數(shù)2次，四層紗布過(guò)濾，濾液濃縮至1 500 mL，放冷，得到含0.067 g/mL黃精的黃精汁，置于0～4 ℃冷藏備用。在此條件下重復(fù)3次，黃精多糖含量均高于正交試驗(yàn)各組結(jié)果的含量，黃精提取液香氣濃厚，湯色純正，符合要求。

表4 黃精多糖提取正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 黃精多糖提取正交試驗(yàn)方差分析

2.2 復(fù)合黃精飲料配方的確定

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1.1 黃精麥芽復(fù)合汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

如圖1所示，隨著黃精和麥芽汁復(fù)合汁添加量的增加，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)黃精麥芽添加量為30%時(shí)，感官評(píng)分最高達(dá)82分，隨后明顯下降，其原因是增加黃精麥芽復(fù)合汁的添加比例，復(fù)合黃精飲料的澀味會(huì)略增，并且顏色不夠明亮，影響感官評(píng)分。從綜合感官評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，確定黃精麥芽復(fù)合汁的添加量30%。

圖1 黃精麥芽復(fù)合汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

2.2.1.2 木糖醇添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

如圖2所示，隨著木糖醇添加量的增加，感官評(píng)分先上升，在其添加量為5.5%達(dá)到最大值，此時(shí)復(fù)合黃精飲料綜合感官評(píng)價(jià)達(dá)到峰值，飲料風(fēng)味獨(dú)特，口感柔和、香甜，伴有濃郁的黃精香氣，然后感官評(píng)分下降，這是因?yàn)槟咎谴继砑恿亢窟^(guò)多，會(huì)造成口感黏膩，甜味過(guò)重。因此，木糖醇的添加量應(yīng)該控制在5.5%較為合適。

圖2 木糖醇添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

2.2.1.3 陳皮汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

如圖3所示，隨著陳皮汁添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，當(dāng)陳皮汁添加量為10%時(shí)，復(fù)合黃精飲料的感官評(píng)分最高。隨著陳皮汁添加量的繼續(xù)增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，其原因是陳皮汁本身具有一定的酸澀味道，隨著比例的增加，飲料味道混雜，使感官評(píng)分降低。因此，陳皮汁添加量控制在10%為宜。

圖3 陳皮汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

2.2.1.4 薄荷汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著薄荷汁添加量的增加，感官評(píng)分不斷升高，證明薄荷的添加會(huì)改善飲料的口感，但是各添加量之間分值差別不大。為了保證黃精的特殊香氣不被薄荷的氣味掩蓋，同時(shí)使薄荷的清涼感保持在一定范圍內(nèi)，綜合考慮，薄荷添加量控制在8%為宜。

圖4 薄荷汁添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響

2.2.2 模糊數(shù)學(xué)法綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

選擇正交表L9(34)進(jìn)一步考察黃精麥芽復(fù)合汁添加量（A）、木糖醇添加量（B）、陳皮汁添加量（C）和薄荷汁添加量（D）對(duì)黃精復(fù)合飲料感官的影響。采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)定法，由感官評(píng)價(jià)小組對(duì)復(fù)合黃精飲料的香氣、滋味、色澤、組織形態(tài)按照很好、好、一般、差的評(píng)價(jià)等級(jí)逐一對(duì)9組試樣進(jìn)行食品感官評(píng)定試驗(yàn)。感官評(píng)價(jià)結(jié)果匯總見表6。

表6 復(fù)合黃精飲料評(píng)價(jià)要素統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.2.1 建立權(quán)重域

由感官評(píng)價(jià)小組成員對(duì)復(fù)合黃精飲料的感官評(píng)定論域香氣、滋味、色澤、組織形態(tài)的進(jìn)行權(quán)重分配，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

對(duì)表7的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，取平均值，得到權(quán)重域矩陣A=（0.19，0.44，0.18，0.19）。

表7 復(fù)合黃精飲料評(píng)定論域權(quán)重統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.2.2 建立模糊矩陣

將表7正交試驗(yàn)所得9組試樣各評(píng)價(jià)等級(jí)所得票數(shù)進(jìn)行歸一化處理，綜合參加模糊評(píng)判各因素根據(jù)相應(yīng)隸屬度所組成的評(píng)判結(jié)果，以樣品1復(fù)合黃精飲料試樣舉例，得模糊矩陣。

2.2.2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)集合的計(jì)算

依據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理計(jì)算綜合隸屬度Y=A×R1，可知1號(hào)樣品模糊綜合評(píng)價(jià)集合為Y1=A×R1=（0.19，

0.266 ，0.325，0.144）。同理可得樣品Y2～Y9模糊綜合評(píng)價(jià)集合：Y2=（0.264，0.463，0.255，0.018）；Y3=（0.133，0.329，0.450，0.088）；Y4=（0.258，0.553，0.189，0.000）；Y5=（0.221，0.427，0.352，0.000）；Y6=（0.232，0.432，0.336，0.000）；Y7=（0.194，0.464，0.279，0.063）；Y8=（0.207，0.380，0.244，0.169）；Y9=（0.276，0.338，0.368，0.018）。

2.2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

已知給定V={很好（90），好（80），一般（70），差（60）}，根據(jù)綜合得分公式H=（90，80，70，60）×Y計(jì)算1～9號(hào)樣品復(fù)合黃精飲料的感官評(píng)價(jià)得分。正交試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，各因素對(duì)黃精復(fù)合飲料影響的強(qiáng)弱順序?yàn)锽＞D＞C＞A，即黃精木糖醇＞薄荷汁＞陳皮汁＞黃精麥芽復(fù)合汁，最佳配比為A1B3C2D3，即黃精復(fù)合汁20%，木糖醇添加量6.5%，陳皮汁10%，薄荷汁10%。綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果，確定飲料的配方：黃精復(fù)合汁20%，木糖醇添加量6.5%，陳皮汁12%，薄荷汁10%。

表8 復(fù)合黃精飲料配方正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

藥食同源類藥材黃精中的黃精多糖為其主要藥效作用物質(zhì)和活性成分。為有效地利用黃精的藥用和食用價(jià)值，充分提取黃精中以黃精多糖為代表的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，此次試驗(yàn)以黃精多糖含量為指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化了黃精的提取工藝：料液比為1∶20（g/mL），提取時(shí)間2 h，提取次數(shù)2次。

食品感官評(píng)價(jià)是食品質(zhì)量控制的重要組成部分，是影響食品市場(chǎng)認(rèn)可狀況的重要質(zhì)量屬性，應(yīng)用科學(xué)的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行感官評(píng)價(jià)十分重要。模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性受評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的可靠性及權(quán)重域等影響，由于能很好地減少感官評(píng)價(jià)指標(biāo)間和感官評(píng)價(jià)主體間的主觀評(píng)定誤差，使得模糊信息數(shù)值化，從而進(jìn)行綜合評(píng)判，具有科學(xué)性和有效性，且計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠，在食品感官評(píng)定中被廣泛應(yīng)用[20-22]。綜合應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，確定了復(fù)合黃精飲料的配方：黃精復(fù)合汁20%，木糖醇添加量6.5%，陳皮汁12%，薄荷汁10%。

隨著黃精的現(xiàn)代研究不斷深入，黃精在健康食品中的應(yīng)用逐漸受到食品行業(yè)的廣泛關(guān)注，含黃精的功能性食品、保健食品不斷被開發(fā)出來(lái)，但很多產(chǎn)品原料配比比較單一，限制了黃精的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能的應(yīng)用。此次試驗(yàn)開發(fā)的復(fù)合黃精飲料，對(duì)于提升產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)附加值，促進(jìn)當(dāng)?shù)攸S精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及提升產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要意義。