三七花玫瑰復合飲料的研制

梁應忠,崔秀明,向巧,郭敏,鄒玉林,李銀飛,邵琳嬌,楊曉艷*

1(昆明理工大學 生命科學與技術學院,云南 昆明,650500)2(云南省三七資源可持續發展利用重點實驗室,云南 昆明,650500)

三七花是五加科人參屬植物三七(Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen)的干燥花蕾。三七距今已有400多年的使用歷史[1],在傳統的使用習慣中多半以三七根及剪口入藥,三七莖葉用來生產酒,而三七花則用來代茶飲用或者炒肉食用[2]。三七中公認的活性成分是皂苷類成分,即三七總皂苷[3],三七花是全株三七中皂苷含量最高的部位,在一級三七花中總皂苷含量達28.48%[4]。雖然在民間一直存在食用三七花的習慣,但因為沒有相關的食品標準,不能作為普通食品原料開發利用,而且三七花經干燥處理后,易碎且不能長期儲存[5],極大限制了三七花市場的發展。經過多年的努力,2016年云南省衛計委正式將三七花、莖葉作為普通地方特色食品原料進行管理[6],自此各類三七花保健產品相繼問世,比如三七花醋[7]、三七花苷元牙膏[8]、三七花花生酥糖[9]、三七花菠蘿夾心軟糖[10]、三七花保健硬糖[11]、三七花啤酒[12]、三七花姜茶[13]等,但用三七花研制的復合飲料產品卻較少,以三七花搭配玫瑰花研制的復合飲料就更少。本研究選用文山三七花、云南墨紅玫瑰搭配白砂糖、蜂蜜、檸檬酸研制一款酸甜可口、色香俱全、營養豐富的三七花玫瑰飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干燥三七花,云南文山中藥材市場,經昆明理工大學崔秀明研究員鑒定為五加科人參屬植物三七的干燥花蕾；干燥墨紅玫瑰花瓣,云南省昆明市花太美花茶店；白砂糖,云南云縣甘化有限公司；蜂蜜,云南滇云蜜語生物科技有限公司；檸檬酸,濰坊英軒實業有限公司；三七總皂苷(純度>90%),上海源葉生物科技有限公司；人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3對照品(純度≥98%),四川省維克奇生物科技有限公司；95%(體積分數)食用乙醇,河南鑫河陽酒精有限公司；香草醛、冰乙酸、高氯酸,天津市致遠化學試劑有限公司；色譜級甲醇、乙腈,德國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

UV—2600紫外-可見分光光度計、SPD-20 A型高效液相色譜儀,日本島津公司；UPT-I-20 T優普系列超純水器,成都超純科技有限公司；BL10-250A超聲清洗儀,上海比朗有限公司；RE-5205旋轉蒸發儀,上海亞榮生化儀器廠；MS-0212經濟型磁力攪拌器,上海泰坦科技股份有限公司；BS-3型10L小型巴氏滅菌機,上東商廚電器科技有限公司；pH計,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 工藝流程

三七花提取液浸膏制備：

三七花粉→過50目篩→食用乙醇回流提取→抽濾→減壓濃縮濾液→浸膏。

墨紅玫瑰花提取液制備：

干燥墨紅玫瑰花瓣→研磨→水浴浸泡、超聲輔助提取→抽濾→玫瑰花提取液。

三七花玫瑰復合飲料調配：

三七花提取液浸膏、白砂糖、蜂蜜、墨紅玫瑰花提取液、檸檬酸→混合調配→均質→密封→加熱滅菌→冷卻→飲料成品。

1.4 操作要點

1.4.1 三七花總皂苷的制備

本實驗采用乙醇回流法[14-16]對三七花中的總皂苷進行提取,用60%(體積分數)食用乙醇進行提取,料液比1∶14(g∶mL),提取時間1.5 h,溫度60 ℃,過濾得濾液,濾渣按上述條件重復提取1次,合并濾液濃縮成浸膏,經比色法[17]測定所提取的三七花浸膏中三七總皂苷的含量為26.6%。

1.4.2 墨紅玫瑰花提取液制備

墨紅玫瑰花提取液制備工藝選用何菁等[18]優化的超聲輔助水浸提法,水浴溫度65 ℃,加熱75 min,料液比1∶25(g∶mL),超聲20 min。

1.4.3 三七花玫瑰復合飲料制作

稱取三七花提取液浸膏用適量純凈飲用水超聲溶解,加入白砂糖、蜂蜜、墨紅玫瑰花提取液、檸檬酸粉,根據具體設計用純凈水補足復合飲料總質量,超聲溶解10 min,磁力攪拌10 min,將飲料裝入玻璃瓶中立即封口,82 ℃殺菌30 min,立即冰水浴20 min即得三七花玫瑰復合飲料成品。

1.4.4 三七花玫瑰復合飲料配方優化

復合飲料的主要用料是三七花提取液浸膏、白砂糖、蜂蜜、墨紅玫瑰花提取液、檸檬酸,通過單因素試驗及正交試驗設計對三七花玫瑰復合飲料配方進行優化,得到一個具有統計學意義的最佳配方組合。

1.4.4.1 復合飲料配方優化的單因素試驗

各因素水平分別設置為三七花浸膏0.03%、0.08%、0.13%、0.18%、0.23%；白砂糖2.50%、5.00%、7.50%、10.00%、12.50%；蜂蜜1.50%、3.00%、4.50%、6.00%、7.50%；墨紅玫瑰花提取液1.50%、3.00%、4.50%、6.00%、7.50%；檸檬酸0.08%、0.10%、0.13%、0.15%、0.18%,均為質量分數。復合飲料感官評分由10名學生(5男,5女)組成的小組評價得出。

1.4.4.2 復合飲料配方優化的正交試驗

在單因素試驗基礎上,選取3個因素水平設計正交試驗,為使試驗設計更加合理,將“誤差項”也作為一個因素納入試驗設計,運用軟件Minitab 15進行L27(36)的正交試驗設計、結果分析和最佳配方預測。

1.5 感官評分方法

感官評價主要包括色澤、香味、滋味、組織狀態4個方面,評分標準及分值比例如表1所示。

表1 感官評定標準表

1.6 三七花特征皂苷的高效液相色譜分析

人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3是三七花主要的特征性皂苷,對其含量的測定便于明確三七花玫瑰復合飲料中保健成分皂苷的含量。高效液相色譜分析條件：C18柱(5 μm,250 mm×4.6 mm)；檢測波長203 nm；柱溫30 ℃；體積流量1.0 mL/min；進樣量20 μL；流動相0.05%磷酸水溶液(A)-乙腈(B)；洗脫程序:0～12 min,19% B；12～60 min,19%～36% B；60～75 min,36%～70% B；75～80 min,70%～100% B。分別精確稱取人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb30.8、1.1、0.7、0.5 mg,用甲醇定容至10 mL,得到混合對照品溶液,分別吸取0.1、0.3、0.5、1、1.5、2.0、2.5 mL混合對照品溶液用甲醇定容至10 mL,用于標準曲線繪制,并對標準曲線方程進行包括精密度試驗、穩定性試驗、重復性試驗、加樣回收試驗在內的方法學考察。

1.7 理化指標及微生物指標測定

總酸的測定參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》;還原糖的測定參照GB/T 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》;pH值的測定使用pH計。大腸菌群和菌落總數測定分別參照GB/T 4789.3—2016《食品微生物學檢測大腸菌群計數》和GB/T 4789.2—2016《食品微生物學檢測菌落總數測定》;微生物限量值參照食品安全國家標準GB 7101—2015《飲料》。

2 結果與分析

2.1 三七花玫瑰復合飲料配方優化

2.1.1 復合飲料配方優化的單因素試驗

單因素試驗結果如圖1所示。結果表明三七花浸膏、墨紅玫瑰花提取液、檸檬酸存在較高評分的添加量水平,而白砂糖、蜂蜜隨添加量增加,感官評分呈上升趨勢,這可能因為在一定甜度范圍內,糖分含量越高產品越容易被人接受,但根據2016版《中國居民膳食指南》中每天攝糖量不超過50 g的相關建議,經綜合考慮,白砂糖和蜂蜜的最適添加量分別選擇7.50%、6.00%,三七花浸膏、玫瑰花提取液、檸檬酸的最適添加量分別為0.08%、6.00%、0.13%。

a-三七花濃縮浸膏添加量；b-白砂糖添加量；c-蜂蜜添加量；d-玫瑰花提取液添加量；e-檸檬酸添加量

2.1.2 復合飲料配方優化的正交試驗

在單因素試驗基礎上,得如表2所示的正交因素水平表,運用軟件Minitab 15進行L27(36)正交試驗設計,結果如表3所示。

表2 正交因素水平表 單位：%

表3 正交試驗結果

續表3

對正交試驗結果進行極差分析得表4的結果,各因素對復合飲料影響程度的順序依次為：三七花浸膏>白砂糖>玫瑰花提取液>檸檬酸>蜂蜜。

表4 正交試驗極差分析結果

對正交試驗結果進行方差分析得表5的結果,從結果可知,選取置信水平α=0.05時,三七花浸膏、白砂糖、墨紅玫瑰花提取液、檸檬酸對復合飲料品質的影響具有顯著性差異,而蜂蜜對其無顯著性差異。最終得到復合飲料的最佳預測組合。三七花浸膏0.03%, 白砂糖10.00%, 蜂蜜4.50%, 玫瑰花提取液7.50%, 檸檬酸0.15%.此時預測響應值為88.088 5。

表5 感官評分的方差分析表

2.1.3 驗證試驗

按照軟件預測的三七花玫瑰復合飲料最佳配方組合進行實際驗證,最終得87.99的感官評分與預測值僅相差0.098 5分,說明模型建立良好,復合飲料的最佳配方預測結果可靠。

2.2 三七花特征皂苷的高效液相色譜分析

4種三七花特征性人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3的高效液相色譜分析結果如圖2所示。

a-混合對照品；b-未加熱滅菌飲料；c-加熱滅菌飲料；1-人參皂苷Rb1；2-人參皂苷Rc；3-人參皂苷Rb2；4-人參皂苷Rb3

2.2.1 方法學考察

精密度試驗。取人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3混合對照品溶液適量,連續進樣6次,計算峰面積。結果顯示人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3峰面積的相對標準差(relative standard deviation,RSD)分別為2.25%、1.89%、0.83%、2.55%,儀器精密度良好。

穩定性試驗。取三七花玫瑰復合飲料成品適量,分別于室溫下放置0、4、16、24 h后進樣測定峰面積,Rc、Rb1、Rb2、Rb3峰面積的RSD分別為0.55%、0.24%、0.27%、0.42%。

重復性試驗。取三七花玫瑰復合飲料成品適量,平行設置6份進行峰面積測定,結果人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3峰面積的RSD分別為0.92%、0.66%、0.25%、1.24%。

加樣回收試驗。取一定量三七花玫瑰復合飲料成品,平行設置6份,通過已建立的標準曲線方程初步計算出飲料中4種人參皂苷的質量,再按質量比1∶1加入4種人參皂苷對照品。人參皂苷Rc、Rb1、Rb2、Rb3的加樣回收率分別為98.13%、96.24%、95.61%、96.88%。

2.2.2 特征性皂苷含量測定

通過表6所示的標準曲線方程對三七花玫瑰復合飲料中的4種三七花特征性人參皂苷進行測定,結果如表7所示。高溫滅菌過程會破壞三七花中人參皂苷的結構,導致復合飲料中保健成分人參皂苷含量降低。

表6 三七花特征性皂苷的標準曲線方程

表7 復合飲料中人參皂苷含量

2.3 復合飲料理化指標及衛生指標測定

三七花玫瑰復合飲料的理化指標及微生物指標測定結果如表8所示,其中的微生物指標限量值參照食品安全國家標準GB 7101—2015《飲料》,從結果可知該飲料的微生物指標合格。

表8 理化指標及微生物指標測定結果

3 結論

本實驗通過單因素試驗和正交試驗對三七花玫瑰復合飲料配方進行優化,得到的最佳配方組合是三七花浸膏0.03%,白砂糖10.00%,蜂蜜4.50%,墨紅玫瑰花提取液7.50%,檸檬酸0.15%,用該配方配制的三七花玫瑰復合飲料成品酸甜可口,色香兼備。飲料成品中三七花特征性人參皂苷Rb1、Rc、Rb2、Rb3的含量分別為4.20、2.25、1.34、1.74 mg/L。

在測定三七花總皂苷(主要是原人參二醇型皂苷)提取率時,使用的對照品是三七總皂苷,其中既含原人參二醇型皂苷也含原人參三醇型皂苷,用于表征提取效果雖然是可行的,但如果選用原人參二醇組苷元作為對照品,那么提取率的測定可能會更加準確。從三七花特征性皂苷含量測定結果來看,加熱滅菌的過程會破壞皂苷結構,使保健成分減少,如果能改善飲料的滅菌方式,將會較大程度地保留其中的人參皂苷。