葛根袋泡茶研制及風味成分分析

王夢琪，陳文婷，程金生，敬思群*，鐘瑞敏，李發利，于白音

（1.韶關學院英東食品學院，廣東 韶關 512005；2.喀什大學生命與地理科學學院，新疆 喀什 844006；3.韶關市曲江區竹園火山粉葛專業合作社，廣東 韶關 512005）

葛根（Puerariae Lobatae Radix，RLP）為豆科植物的干燥根[1]，分為粉葛和野葛根兩大類。葛根資源十分豐富，分布極其廣泛，在我國它主要分布在溫暖潮濕、土質深厚、富含砂質土壤的江南地域[2]。葛根是一種藥食同源的植物，始記于《神農本草經》，具有較高的營養保健功效和藥用價值。葛根性甘、辛、涼，具有解肌退熱、透疹、生津止渴、升陽止瀉之功[3]。其主要的活性成分是葛根素、大豆苷、大豆苷元等異黃酮類化合物[4]，葛根對心腦血管、免疫系統疾病有很好的治療效果[5]。葛根茶作為一項新興的葛根制品具有很大的市場潛力[6-8]。黃維安等[9]以菊苣、葛根、甜茶、五指毛桃、橘皮等藥食同源的中藥材為原料，經清洗、干燥、粉碎、包裝等工藝制成菊苣葛根袋泡茶；雷成群等[10]經發酵除淀粉、烘炒提香、烘干等工藝制得粉狀葛根茶；王潤東等[11]利用提取完淀粉后的葛根纖維渣，采用固定化細胞技術制得紅茶菌發酵葛根茶飲料。野葛根直接沖泡時，具有濃郁的中藥氣味以及苦味，飲后口感粗糙苦澀。通過預試驗發現，搭配枸杞、杭白菊沖泡后不僅能凸顯野葛根較濃郁的特征風味，還保留了杭白菊、枸杞子的酸甜清香的口感。目前，關于葛根茶抗氧化作用研究鮮見報道。

本研究以異黃酮含量、感官評價為考察指標，研究配料比（葛根∶枸杞子∶杭白菊）、沖泡時間、沖泡溫度和用水量對葛根袋泡茶（Puerariae Lobatae Radix tea bag，PLRTB）品質的影響，采用綜合評分法，通過均勻設計優化葛根袋泡茶配方和沏茶工藝參數，同時分析了葛根袋泡茶的抗氧化性及揮發性成分，為葛根袋泡茶產業化生產提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

野葛根粒：韶關學院英東食品學院功能食品研究室自制。將野葛根粒清理除雜，用中藥鍘刀切成1 cm×0.5 cm小段，過14目篩除去篩下物，在60℃烘箱烘干7 h～8 h，真空干燥器中保存。野葛根：韶關市曲江區大塘鎮竹園火山粉葛專業合作社；杭白菊（食品級）：寧國市藝然食品商貿有限公司；枸杞子（食品級）：寧夏果果老爹食品有限公司。

葛根素（色譜純，純度≥99.9%）：上海麥克林生化科技有限公司；抗壞血酸（VC）（優級純，純度≥99.7%）：西隴科學股份有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析純，純度＞97%）、2，2-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二 胺 鹽 [2，2'-Azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS]（分析純，純度＞98%）：上海源葉生物科技有限公司；過硫酸鉀（K2S2O8）、氯化鉀、鐵氰化鉀[K3Fe（CN）6]（分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.1.2 儀器與設備

BSM-220.4分析天平：上海卓精電子科技有限公司；KD0281中藥鍘刀：廣東膳道廚具有限責任公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋：常州越新儀器制造有限公司；DHG-9146電熱恒溫鼓風干燥箱：金壇市大地自動化儀器廠；UV-2600紫外分光光度計、GCMS-QP2010氣相色譜質譜聯用儀：島津企業管理（中國）有限公司；TD-5Z臺式低速多管架離心機：四川蜀科儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 葛根袋泡茶制備工藝單因素試驗

1.2.1.1 原輔料配方單因素試驗

以野葛根為原料，枸杞子、杭白菊為輔料，按照以下配比制成袋泡茶（總質量為2.00 g），以感官評分、異黃酮含量為考察指標，采用綜合評分法確定最適的原輔料配方。原輔料比是葛根∶輔料（杭白菊∶枸杞子）（g/g），輔料比為杭白菊∶枸杞子（g/g）。

1）原輔料比對葛根袋泡茶品質的影響：在輔料比為1∶1（g/g）時，用 100℃100 mL 水沖泡 8 min，原輔料比分別為 1∶1、2∶1、3∶1、3∶2、4∶1（g/g），確定最適原輔料配比。

2）輔料比（杭白菊∶枸杞子）對葛根袋泡茶品質的影響：在原輔料比為 2∶1（g/g）時，用 100 ℃ 100 mL 水沖泡 8 min，輔料比（杭白菊∶枸杞子）分別為 1∶6、2∶5、1∶1、5∶2、6∶1（g/g），確定最適輔料配比。

1.2.1.2 葛根袋泡茶沏茶工藝單因素試驗

以野葛根為原料，枸杞子、杭白菊花為輔料，按照原輔料比為 2∶1（g/g），輔料比為 1∶1（g/g）的配比制成袋泡茶（總重為2.00 g），以感官評分、異黃酮含量為考察指標，采用綜合評分法確定最適的單因素水平。

1）沖泡時間對葛根袋泡茶品質的影響：用100℃100 mL 水進行沖泡，分別沖泡 4、6、8、10、12 min，確定最適沖泡時間。

2）用水量對葛根袋泡茶品質的影響：用100℃的水沖泡 10 min，分別加入 50、100、150、200、250 mL 水進行沖泡，確定最適用水量。

3）沖泡溫度對葛根袋泡茶品質的影響：用100 mL水沖泡 10 min，分別用 40、55、70、85、100 ℃進行沖泡，確定最適沖泡溫度。

1.2.2 葛根袋泡茶制備工藝均勻設計試驗

通過單因素試驗，得最適配比及其沏茶工藝后，為優化袋泡茶方案，選取5個試驗因素：原輔料比（X1）、輔料比（X2）、沖泡時間（X3）、沖泡溫度（X4）、用水量（X5），每個因素設置 5 個水平，以異黃酮含量（W1）和感官評分（W2）為試驗指標，綜合評分使用因變量W表示，其綜合評分越高，各試驗因素組合效果越好。根據均勻設計基本原理，采用均勻設計U10（1010）優化葛根袋泡茶配方，設計表見表1。

表1 U10（1010）均勻設計試驗因素水平Table 1Factors and levels of U10（1010）uniform design

1.2.3 葛根袋泡茶品質的評價方法

1.2.3.1 感官評定標準

從袋泡茶的外形、湯色、香氣、滋味、葉底5方面評定袋泡茶的質量，由8位具有一定專業知識的技術人員根據袋泡茶的感官質量指標進行評分。參考國標GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》[12]制定評價標準，見表2。

表2 葛根袋泡茶感官評分標準Table 2 Sensory scoring criteria of PLRTB

1.2.3.2 異黃酮含量測定

異黃酮含量測定方法參考地方標準DB32/T 1277—2008《葛根中異黃酮含量的測定紫外分光光度法》[13]，稍有改動。得到吸光度與葛根素濃度的回歸方程為y=74.536x+0.011 5，相關系數R2=0.999 6，在0～0.012 mg/mL范圍內呈良好的線性相關。

樣品異黃酮含量測定：移取100 μL在一定沖泡溫度、沖泡時間、用水量下制得的茶液，以70%乙醇定容到10 mL容量瓶中，于250 nm處測定樣品吸光度，以70%乙醇為參比溶液，根據標準曲線計算得出試樣中異黃酮含量。計算公式如下。

式中：C為回歸方程中求出的葛根素含量，mg/mL；V1為試樣溶液體積，mL；V2為茶湯體積，mL。

1.2.3.3 綜合評分法

本試驗以異黃酮含量、感官評分作為考察指標，采用綜合評分法可將兩者有效結合。異黃酮含量和感官評分的權重系數各為0.5。

按此方法進行加權求和，綜合評分計算公式如下。

式中：W為綜合評分；W1為異黃酮含量的數值；W1max為各組的異黃酮含量對應的最大值；W2為感官評分。

1.2.4 體外抗氧化活性評價

1.2.4.1 樣液制備

取5袋葛根袋泡茶（每袋含葛根、枸杞子、杭白菊質量分別為 1.33、0.40、0.27 g，內容物共 10.00 g），搗碎，加入100mL冷凝水，65℃水浴提取5h，離心后取上清液，在0.08 MPa、80℃條件下旋蒸2 h，得濃度為0.1 g/mL的袋泡茶提取液。再將袋泡茶提取液用去離子水稀釋為 5 個梯度濃度：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL，備用。

1.2.4.2 抗壞血酸（VC）溶液制備

準確稱取0.25 g抗壞血酸（VC），溶解并定容于25 mL容量瓶中，制得10 mg/mL的抗壞血酸對照品溶液，再將其稀釋為 5 個梯度濃度：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL，備用。

1.2.4.3 抗氧化活性分析

以清除DPPH自由基能力、清除ABTS+自由基能力、總抗氧化能力為體外抗氧化能力評價指標，以抗壞血酸為對照。以IC50值表示清除DPPH自由基能力、清除ABTS+自由基能力，IC50值表示樣品提取液抑制DPPH（或ABTS+）自由基的吸光度為50%時提取物的濃度，IC50值越小，表示抗氧化能力越強。制備葛根袋泡茶提取液，以它們的抗氧化性來反映袋泡茶的抗氧化活性。

DPPH自由基清除能力、ABTS+自由基清除能力及總抗氧化能力的測定參考周揚等[14]的方法。

DPPH自由基清除能力測定采用紫外分光光度計于波長517 nm處分別測定3 mL蒸餾水與3 mL DPPH乙醇混合溶液、3 mL樣品液與3 mL DPPH乙醇混合液、3 mL樣品液與3 mL無水乙醇混合液的吸光度A0、A1、A2。以抗壞血酸為陽性對照組。DPPH自由基清除率計算公式：DPPH 自由基清除率/%=[A0-（A1-A2）/A0]×100。

ABTS+自由基清除能力是采用紫外分光光度計于波長734 nm處分別測定0.2 mL蒸餾水與4 mL ABTS溶液、0.2 mL樣品液與4 mL ABTS溶液、0.2 mL樣品液與4 mL蒸餾水混合溶液反應后的吸光度A0、A1、A2。ABTS+自由基的清除率計算公式：清除率/%=[A0-（A1-A2）/A0]×100。

總抗氧化能力的測定：取1 mL樣品液與2.5 mL磷酸鹽緩沖液（pH6.6）、2.5 mL1%鐵氰化鉀溶液混勻，50℃水浴反應20 min，隨后加入10%三氯乙酸溶液2.5 mL，混勻，吸取2.5 mL，加入蒸餾水和0.1%FeCl3溶液各2.5 mL，混勻，室溫下靜置10 min，700 nm處測定吸光度A。以蒸餾水作空白對照測吸光度A0，以抗壞血酸為陽性對照。總抗氧化能力（WA）計算公式：WA=A-A0。

1.2.5 葛根袋泡茶揮發性成分分析

采用頂空-固態微萃取-氣相色譜-質譜聯用法（headspace solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）分析袋泡茶風味成分，參照雷丹等[15]的方法，稍有修改。

樣品處理：稱取葛根袋泡茶樣品2 g，制得茶湯，準確吸取（3.5±0.01）mL茶湯于15 mL頂空瓶中，置于65℃恒溫水浴中平衡10 min，使葛根茶樣品揮發性物質充分釋放；用DVB-CAR-PDMS萃取頭頂空萃取40 min（萃取前于250℃活化15 min），然后置于250℃進樣口解吸5 min。

氣相色譜-質譜分析條件：分流比1∶1；載氣為高純氦氣；流速1.0 mL/min；進樣口溫度250℃。

氣相色譜（gas chromatography，GC）升溫程序：起始溫度40℃，保持時間2 min，以3℃/min的速率升溫至120℃保持2 min，再以10℃/min的速率升溫至230℃，保持5 min。

質譜（mass spectrometry，MS）條件：電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度 230 ℃，電子能力 70 eV，接口溫度250℃，掃描范圍40.00 amu～500.00 amu。根據得到的總離子流圖譜中各色譜峰的質譜信息，與質譜庫進行對比，確定各個色譜峰對應的物質。各色譜峰面積與總峰面積之比為各組分的相對含量。

1.3 數據統計與分析

所有試驗重復3次，試驗數據以平均值±標準差表示，采用SPSS 22.0軟件和Microsoft office Excel 2016軟件對數據進行分析，采用Prism 6.0作圖。

2 結果與分析

2.1 葛根袋泡茶配方單因素試驗結果

原輔料比和輔料比對葛根袋泡茶品質的影響見圖1、圖2。

圖1 原輔料比對葛根袋泡茶品質的影響Fig.1 Effect of raw material-to-auxiliary material ratio on quality of PLRTB

圖2 輔料比對葛根袋泡茶品質的影響Fig.2 Effect of chrysanthemum-to-wolfberry fruit ratio on quality of PLRTB

由圖1可知，原輔料比為3∶2（g/g）時感官評分達到最高值，原輔料比為2∶1（g/g）時異黃酮含量、綜合評分最高，綜合考慮確定最適原輔料比為2∶1（g/g）。

由圖2可知，輔料比為2∶5時異黃酮含量最高；輔料比為1∶1（g/g）時感官評分、綜合評分最高，綜合考慮確定最適輔料比為 1∶1（g/g）。

2.2 葛根袋泡茶沏茶工藝單因素試驗結果

沖泡時間、用水量、沖泡溫度對葛根袋泡茶品質的影響見圖3～圖5。

圖3 沖泡時間對葛根袋泡茶品質的影響Fig.3 Effect of brewing time on quality of PLRTB

圖4 用水量對葛根袋泡茶品質的影響Fig.4 Effect of water amount on quality of PLRTB

圖5 沖泡溫度對葛根袋泡茶品質的影響Fig.5 Effect of brewing temperature on quality of PLRTB

由圖3可知，葛根袋泡茶的感官評分、綜合評分在沖泡時間為8 min時達到最高值，之后隨沖泡時間的延長感官評分下降，綜合評分基本不變，異黃酮含量持續升高，綜合考慮確定最適沖泡時間為10 min。

由圖4可知，當用水量為100 mL時感官評分最高，當用水量為50 mL時綜合評分最高，異黃酮含量隨用水量增加呈下降趨勢，用水量為50 mL時袋泡茶口感差，綜合考慮確定最佳用水量為100 mL。

由圖5可知，隨著沖泡溫度的升高，感官評分逐漸增長并在100℃時達到最高分；當沖泡溫度為55℃～70℃時，異黃酮含量急劇升高并達到頂峰，高于70℃后平緩下降；沖泡溫度為70℃綜合評分最高，綜合考慮確定最適沖泡溫度為70℃。

以上單因素試驗結果顯示，葛根袋泡茶最適配比分別為原輔料比 2∶1（g/g）、輔料比 1∶1（g/g）；最適沏茶工藝分別為沖泡時間10 min、用水量100 mL、沖泡溫度70℃。

2.3 葛根袋泡茶工藝U10（1010）均勻設計試驗結果

葛根袋泡茶工藝U10（1010）均勻設計試驗結果見表3。

表3 U10（1010）均勻設計試驗結果Table 3Results of U10（1010）uniform design test

由表3對試驗結果的直接分析，得出第8號試驗的綜合評分W最高（91.07分）。

根據均勻設計試驗結果顯示，葛根袋泡茶最佳配比分別為原輔料比 2.00∶1（g/g）、輔料比 1.50∶1（g/g）；最佳沏茶工藝分別為沖泡時間9min、料水比為1∶25（g/mL）（袋內容物總重為2 g，用水量50 mL）、沖泡溫度65℃。在此條件下進行驗證試驗，制備的葛根袋泡茶的綜合評分為91.25分，異黃酮含量為1.03 mg/mL。

2.4 袋泡茶的體外抗氧化性及風味成分分析

2.4.1 體外抗氧化性

葛根袋泡茶體外抗氧化能力見圖6。

圖6 葛根袋泡茶體外抗氧化能力Fig.6 In vitro antioxidant capacity of PLRTB

由圖6可知，葛根袋泡茶的DPPH、ABTS+自由基清除率和總抗氧化能力皆隨濃度增加而增加，且呈劑量效應關系。葛根袋泡茶提取液與抗壞血酸（VC）清除ABTS+自由基的 IC50值分別為（1.136±0.010）、（1.228±0.011）mg/mL；清除DPPH自由基的IC50值分別為（0.307±0.005）、（0.060±0.003）mg/mL；袋泡茶提取液濃度為2.5 mg/mL時，袋泡茶與抗壞血酸（VC）的總抗氧化能力（吸光度）分別為0.319、0.205，袋泡茶的總抗氧化能力強于抗壞血酸。葛根袋泡茶有較強的抗氧化能力。

2.4.2 葛根袋泡茶揮發性成分

葛根袋泡茶的GC-MS總離子流色譜圖見圖7，葛根袋泡茶的主要揮發性成分及相對含量見表4。

圖7 葛根袋泡茶的GC-MS總離子流色譜圖Fig.7 GC-MS total ion chromatogram of PLRTB

表4 葛根袋泡茶的主要揮發性成分及相對含量Table 4 Main volatile components of PLRTB and their relative content

續表4 葛根袋泡茶的主要揮發性成分及相對含量Continue table 4 Main volatile components of PLRTB and their relative content

由表4可知，葛根袋泡茶的揮發性成分有35種，含量位于前列的依次為酯類2種（27.86%）、烯烴類10種（24.6%）、醇類9種（13.99%）、酮類4種（6.01%）、其他類10種（28.17%），單體揮發性成分含量較高的分別是左旋乙酸冰片酯（16.15%）、（Z）-乙酸菊酯（11.71%）、3，3-二甲基-6-亞甲基-環己烯（8.82%）、α-泛酸酶（7.56%）、左旋龍腦（7.06%），左旋乙酸冰片酯具有森林的新鮮香氣，左旋龍腦具有清香氣，初步推測左旋乙酸冰片酯、（Z）-乙酸菊酯、左旋龍腦是葛根袋泡茶的主要特征風味成分。

3 結論

葛根袋泡茶的最優配方和最優沖泡參數：原輔料比（葛根∶杭白菊+枸杞子）為 2∶1（g/g），輔料比（杭白菊∶枸杞子）為 1.5∶1（g/g），沖泡時間 9 min，沖泡溫度65℃，沖泡料水比為1∶25（g/mL）。在此條件下制備的葛根袋泡茶的綜合評分為91.25分，異黃酮含量為1.03 mg/mL。葛根茶有較強的抗氧化能力。左旋乙酸冰片酯、（Z）-乙酸菊酯、左旋龍腦是葛根袋泡茶的主要特征風味成分。