西洋參袋泡茶的研制及沖泡工藝優化

于梓芃，王文亮，單成鋼，弓志青，宋莎莎，賈鳳娟*

（1.山東省農業科學院農產品加工與營養研究所，山東濟南 250100；2.山東省農產品精深加工技術重點實驗室，山東濟南 250100；3.農業部新食品資源加工重點實驗室，山東濟南 250100；4.山東省農業科學院經濟作物研究所，山東濟南 250100）

西洋參（Panax quiquefoliumL.）原產北美，主要分布于加拿大的東南部和美國的東部，是五加科、人參屬多年生草本植物。西洋參味苦、微甘，性涼，是一種“清涼”參，具有滋陰補氣、保肝利尿、清虛火的功效[1]，其中含有一種成分叫人參皂苷，這種成分可提高人體免疫力、抗腫瘤[2]。另外，西洋參在心血管系統、代謝、抗氧化和減慢衰老等方面具有藥理活性[3]。西洋參除具有潛在抗癌作用外，在癌癥治療中常被作為輔助藥物來緩解因化療引起的毒副作用[4]。西洋參中有藥理作用的成分很多，且作用效果較好，但一般市場所用西洋參多為主根，支根多被當作廢渣處理[5]，相關開發研究相對較少[6]。但西洋參支根中具有藥理活性的有效成分含量較高，以皂苷為例，大約是主根的2 倍[7]，現已在高級補品、飲料、化妝品等領域中被利用[8]。以西洋參支根為主要原料設計并研制西洋參支根袋泡茶，能提高西洋參支根的附加值，也有利于西洋參支根產品市場的擴大，解決西洋參支根資源浪費問題。

袋泡茶是最近新出現的一種新的茶產品類型，沖泡快速、用量標準、便于攜帶[9]。且具有不受原料產地、季節性限制等特點，深受消費者喜愛，具有廣闊的市場前景[10]。再加上西洋參具有較好的醫療保健效果[11]，近幾年市場的需求量不斷增加，現以西洋參支根與黃芪、枸杞、洛神花復配成補氣益經袋泡茶，口味新穎獨特，溫和適口。結合黃芪保護心血管、調節免疫、抗腫瘤、抗氧化應激、改善代謝等作用[12]；枸杞抗衰老、提高免疫力、促進睡眠、降糖降脂等功效[13]；洛神花保肝護肝的作用[14]，配得此袋泡茶具有提高免疫、補血益氣、補養三陰、保肝護肝的作用，研制成益氣養生的袋泡茶，通常具有治療氣虛體質的慢性疲勞綜合癥的功效[15]。本實驗通過研制袋泡茶中各原料的用量，得出最優配比，再通過對沖泡條件、裝袋材料的研究，得出最佳沖泡條件以及最優的裝袋材料，從而使西洋參的活性成分最大限度地浸出，使其藥理作用發揮到最大，提高西洋參支根利用率，擴大西洋參副產物開發范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西洋參支根，山東省農業科學院中草藥團隊提供；枸杞、洛神花、黃芪，濟南漱玉平民大藥房；DPPH 自由基，分析純，廣東翁江化學試劑有限公司；無水乙醇，分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

紫外可見分光光度計，UV-6100，上海元析儀器有限公司；數顯恒溫水浴鍋，HH-S6，江蘇金怡儀器科技有限公司；超聲波清洗機，SB26-12DTD，寧波新芝生物科技股份有限公司；粉碎機，ZN-20L，北京興時利和科技發展有限公司；封口機，FS-200，溫州市正雄包裝機械有限公司；電熱鼓風干燥箱，GZX-9240MBE，上海博迅實業有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

（1）工藝流程

原料→清洗→烘干→粉碎→過篩→稱量→復配→裝袋→封口

（2）操作要點

西洋參原料預處理：選擇無霉變、無蟲害的干西洋參支根為原料，清洗，擺盤，吸去表面水分，放入烘箱40～50 ℃烘干1～2 h[16]。干燥后用粉碎機破碎，過篩，?。?0目過篩物作為原料，裝袋備用。

其它原料預處理：枸杞、洛神花、黃芪干燥，洛神花處理成小塊，備用。

復配加工：將分選出的西洋參支根原料、配方所需的其他原料進行稱量，按照配比標準進行復配，按質量要求配好后放入小袋，用帶式封口機進行封口。

1.3.2 西洋參袋泡茶配方優化

單因素試驗設計：在水溫90 ℃，用水量140 mL，泡茶時間10 min 的條件下制得樣品溶液。袋泡茶配比按照：西洋參用量（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g），黃芪用量（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g），枸杞用量（0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g），洛神花用量（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g）分別進行單因素試驗，確定每種材料最佳適用量。

正交優化試驗設計：在單因素試驗的基礎上，考察西洋參、黃芪、枸杞、洛神花添加量4 個因素間的交叉影響，以感官評分為指標，設計L9(34)正交試驗（見表1），優化西洋參袋泡茶配方。

表1 正交試驗因素與水平Table 1 Univariate test factors and levels

1.3.3 袋裝材料的選擇

取最優配比下的西洋參復合材料分別裝于紙漿袋、玉米纖維袋、無紡布袋、尼龍網布袋中制成西洋參袋泡茶。將其置于玻璃杯中加入140 mL、90 ℃的熱水進行觀察對比，以水浸出物含量及湯色為指標[17]。

1.3.4 西洋參袋泡茶沖泡工藝研究

單因素試驗：取最佳配比下袋泡茶樣品，考察沖泡水溫（60、70、80、90、100 ℃）、沖泡時間（0、5、10、15、20 min）、加水量（80、100、120、140、160 mL）對茶湯感官及其體外抗氧化性的影響[18]。

響應面試驗設計：根據單因素試驗，選取沖泡水溫、沖泡時間、加水量作為自變量，以茶湯的DPPH 清除率作為響應值，設計三因素三水平響應面試驗如表2 所示。

表2 響應面試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface test

1.4 測定指標與方法

1.4.1 感官評價

邀請10 名食品專業評審員組成感官評價小組，品嘗不同處理制得的茶湯，并從湯色、香氣、滋味3 方面進行感官評分，評分標準見表3[19-20]。

表3 茶湯的感官評價表Table 3 Sensory evaluation table of tea soup

1.4.2 體外抗氧化性檢測

分別取待測樣品2 mL 置于試管中，試管1 加入濃度為20 μg/mL 的DPPH 的無水乙醇溶液2 mL，試管2 加入無水乙醇2 mL，震蕩搖勻，室溫下避光反應30 min，在517 nm 條件下，測其吸光值，分別記為A1、A2；另外量取20 μg/mL DPPH 的無水乙醇溶液2 mL，與2 mL 無水乙醇震蕩搖勻，做空白對照，測定其吸光值，記為Ao[21]。試驗平行測定3 次。計算樣品對DPPH 的清除率（K），計算公式見式（1）。

1.4.3 水浸出物含量檢測

參照GB/T 8305—2013，做適當修改。取配好已知質量的西洋參袋泡茶于杯中，以80 ℃、140mL熱水浸泡7min后，用約80 mL 的80 ℃蒸餾水洗滌原料渣數次，將原料渣移入烘皿內，然后移入120±2 ℃的恒溫干燥箱內，皿蓋打開斜至皿邊，烘干1 h，加蓋取出，冷卻1 h 后再烘1 h，立即移入干燥器內冷卻至室溫，稱量[22]。計算出原料可溶性固形物中水浸出物含量，計算公式見式（2）。

式中，m0為試樣質量，g；m1為干燥后的原料渣質量，g；ω為試樣干物質含量（干草類干物質含量默認為1），%。

1.5 數據處理

每組數據均由3 次平行實驗后取平均值。使用Design expert 8.0 軟件進行實驗設計，SPSS 25.0 軟件對實驗結果進行分析檢驗，Excel 2016 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 配方工藝優化

2.1.1 單因素試驗結果

（1）西洋參添加量對袋泡茶感官品質的影響

如圖1 所示，隨著西洋參添加量的增加，感官評分呈現先上升后下降的趨勢，當西洋參添加量為0.6 g 時，感官評分最大，為90 分。當添加量高于0.6 g 時，由于西洋參添加量增大而引起茶湯的苦味增加，感官評分下降。因此西洋參添加量選取0.5、0.6、0.7 g 進行下一步試驗。

圖1 西洋參添加量對袋泡茶感官評價的影響Fig.1 Effect of American ginseng addition on sensory evaluation of tea bags

（2）黃芪添加量對袋泡茶感官品質的影響

如圖2 所示，隨著黃芪添加量的增加，袋泡茶的感官評分整體呈先上升后下降的趨勢，當黃芪添加量為0.3 g時，感官評分最大，為90 分；當添加量高于0.3 g 時，由于黃芪添加量增大而引起茶湯的苦味、澀味增加，使感官評分下降。因此黃芪添加量選取0.2、0.3、0.4 g 進行下一步試驗。

圖2 黃芪添加量對袋泡茶感官評價的影響Fig.2 Effect of A. membranaceus addition on sensory evaluation of tea bags

（3）枸杞添加量對袋泡茶感官品質的影響

如圖3 所示，隨著枸杞添加量的增加，感官評分先增大后減小。當枸杞添加量為1.0 g 時，感官評分最大，為87 分；當添加量高于1.0 g 時，由于枸杞添加量增大而引起茶湯的甜味增加，掩蓋住其它味道，使得感官評分下降。因此枸杞添加量選取0.9、1.0、1.1 g 進行下一步試驗。

圖3 枸杞添加量對袋泡茶感官評價的影響Fig.3 Effect of Chinese wolfberry addition on sensory evaluation of tea bags

（4）洛神花添加量對袋泡茶感官品質的影響

如圖4 所示，隨著洛神花添加量的增加，感官評分呈現先上升后下降的趨勢，當洛神花添加量為0.3 g 時，感官評分最大，為90 分；當添加量高于0.3 g 時，由于洛神花添加量增大而引起茶湯的酸味、澀味增加，口味變劣，使其感官評分下降。因此洛神花添加量選取0.2、0.3、0.4 g進行下一步試驗。

圖4 洛神花添加量對袋泡茶感官評價的影響Fig.4 Effect of Luoshen flower addition on sensory evaluation of tea bags

2.1.2 正交試驗結果

由表4 可知，各因素對西洋參袋泡茶感官評價的影響大小為A＞B＞C＞D，即西洋參添加量＞黃芪添加量＞枸杞添加量＞洛神花添加量，從而得出西洋參袋泡茶的最佳配方組合為A1B1C3D2，即西洋參添加量0.5 g、黃芪添加量0.2 g、枸杞添加量1.1 g、洛神花添加量0.3 g。對最佳配方組合進行驗證試驗，感官評定結果為90 分，優于其他實驗組。

表4 袋泡茶配方優化正交試驗結果Table 4 The results of formulation optimization orthogonal test of tea bags

2.2 袋裝材料的選擇

由圖5 可知，在統一的處理條件下，尼龍袋的水浸出物含量最大，其次是無紡布袋、玉米纖維袋和紙漿袋的。由于紙漿材料的致密性好，透水能力相對較弱[23]，故阻礙了有效成分從袋中的遷出，沖泡時水浸出率較低，浸出效果最差。尼龍袋是經過國家安全檢驗的無毒、無細菌、耐熱的高質感食品級濾材[24]，孔徑相對較大，水與袋泡茶能充分融合，故茶袋中的浸出物能迅速浸出，因此最終選擇尼龍袋為西洋參袋泡茶的袋裝材料。

圖5 不同袋裝材料對水浸出物含量的影響Fig.5 Influence of different bag materials on the content of water extract

2.3 袋泡茶沖泡工藝研究

2.3.1 沖泡水溫對茶湯DPPH 清除率的影響

如圖6 所示，當沖泡水溫為90 ℃時，DPPH 清除率最大，為99.81%；當沖泡水溫低于90 ℃時，沖泡水溫越高，DPPH 清除率越大，體外抗氧化性越強；當溫度大于90 ℃時，DPPH 清除率下降。當溫度達到100 ℃時，DPPH清除率下降到94.41%?？赡苁歉邷貙Σ铚械牟瓒喾拥瓤寡趸镔|有所破壞。因此沖泡水溫選取80、90、100 ℃進行下一步試驗。

圖6 沖泡水溫對袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.6 Effect of brewing temperature on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.2 沖泡時間對茶湯DPPH 清除率的影響

如圖7（見下頁）所示，隨著沖泡時間的延長，DPPH清除率呈現先上升后下降的趨勢。當沖泡后立即檢測時，DPPH 清除率最低，當沖泡時間為10 min 時，DPPH清除率最大，為89.91%；當沖泡時間大于10 min 時，隨著沖泡時間的延長，DPPH 清除率降低，體外抗氧化性降低。長時間的高溫浸泡造成茶湯中茶多酚氧化聚合，從而使茶湯泛黃；茶湯中的香味也被燜熟，茶湯質量大大降低[25]。因此沖泡時間選取8、10、12 min 進行下一步試驗。

圖7 沖泡時間對袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.7 Effect of brewing time on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.3 加水量對茶湯DPPH 清除率的影響

根據2.1.2 得到的最佳配方，在每袋茶裝量均為2.1 g的條件下，研究加水量對茶湯DPPH 清除率的影響。如圖8 所示。由圖知，隨著加水量的增加，DPPH 清除率呈現先上升后下降的趨勢，當加水量為120 mL 時，DPPH 清除率最大為85.77%；當加水量大于120 mL 時，隨著加水量的增加，DPPH 清除率降低，體外抗氧化性降低。因此加水量選取110、120、130 mL 進行下一步試驗。

圖8 加水量對袋泡茶茶湯DPPH 清除率的影響Fig.8 Effect of water addition on DPPH clearance rate of tea soup of tea bags

2.3.4 響應面優化試驗結果分析

沖泡條件的響應面優化試驗結果分析如表5 所示。運用Design Expert 8.0.6.0 軟件進行二次多元回歸擬合，得到二次多元回歸方程：Y=92.90+0.11A+1.92B-0.89C+0.73AB+0.82AC+1.05BC-2.14A2-3.01B2-1.99C2。

表5 響應面試驗結果Table 5 Response surface test results

由表6 方差分析可知，回歸模型P＜0.01，說明方程模型極顯著，失擬項不顯著（P＞0.05），決定系數R2為0.961 0，顯示出該模型擬合性良好，能夠用該模型對實驗進行分析預測。在該模型的A、B、C 三個因素中，一次項B 達到極顯著水平，C 達到顯著水平，交互項BC 達到顯著水平，AB、AC 均不顯著，二次項A2、B2、C2均達到極顯著水平。由F值可以看出，各因素對袋泡茶茶湯體外抗氧化影響的大小順序為B＞C＞A，即沖泡時間＞加水量＞沖泡水溫。

表6 顯著性檢驗分析表Table 6 Significance test analysis table

如圖9a 所示，沖泡時間與加水量對茶湯體外抗氧化性的交互作用較顯著。抗氧化性隨加水量的變化幅度小于沖泡時間，說明沖泡時間對茶湯體外抗氧化性的影響更為明顯。如圖9b 所示，沖泡時間與沖泡水溫對茶湯體外抗氧化性的交互作用顯著。茶湯體外抗氧化程度隨沖泡時間的變化幅度大于沖泡水溫，說明沖泡時間對茶湯體外抗氧化程度的影響更顯著。如圖9c 所示，在一定范圍內，隨著沖泡水溫與加水量的增加，抗氧化能力逐漸增大，當達到一定點后，繼而呈現下降的趨勢，并且加水量對抗氧化能力的影響比加水量更明顯。

圖9 沖泡時間、沖泡溫度與加水量對體外抗氧化性影響的響應曲面圖Fig.9 Response surface of brewing time,brewing temperature and water addition to the effects of in vitro antioxidants

2.3.5 回歸模型驗證

經過Design-expert 8.0 軟件自動分析得到西洋參袋泡茶最佳制備工藝為沖泡水溫93 ℃、沖泡時間10 min、加水量120 mL，對優化后的工藝進行驗證試驗，得到DPPH 清除率為94.35%。

3 結論及展望

西洋參中富含多種具有藥理作用的生物活性成分，有較高的藥用價值，但目前有關西洋參袋泡茶的研究報道不多，其根本原因是由于西洋參的口感過于苦澀，草藥味大[26]，直接飲用難以接受。另外，市面大部分西洋參加工產品使用了西洋參主根，對支根的利用較少。本研究以西洋參、枸杞、洛神花、黃芪為主要原料，通過單因素試驗分析了上述各配料添加量對西洋參袋泡茶感官評分的影響，后通過正交試驗對各配料添加量進行交叉組合優化，結合水浸出率對袋裝材料進行優化，最終獲得最佳袋裝材料為尼龍網布袋，最佳配方及添加量為西洋參0.5 g、黃芪0.2 g、枸杞1.1 g、洛神花0.3 g。

綜合西洋參袋泡茶茶湯對DPPH 自由基的清除能力，通過響應面優化試驗設計，得到最佳制備工藝下的西洋參袋泡茶經120 mL、93 ℃熱水沖泡10 min、沖泡1次后制備茶湯的清除自由基能力最高，具有較好的體外抗氧化性。此制備工藝下的西洋參袋泡茶茶湯呈珊瑚紅色、色澤透亮、酸甜適中，帶有西洋參滋味、洛神花酸甜味和枸杞甘甜味，具有補氣益經、利水消腫、益氣固表、保肝護肝、生津益血的功效，既保留了各原料的營養品質和功能，還大大改善了其感官，且攜帶方便，易于保存，既擴大了西洋參副產品開發范圍，又節約了西洋參支根資源，提高了西洋參支根附加值，有利于西洋參支根產品市場的擴大，具有較好的應用前景。下一步將繼續對西洋參支根做進一步的研究，為西洋參支根行業的發展提供技術支持。