李伟，朱畅（.吉林工程职业学院生物工程分院，吉林四平36000；.吉林工程职业学院食品工程分院，吉林四平36000）



菊芋菊糖、山楂、菊花复合饮料的研制

李伟1，朱畅2
（1.吉林工程职业学院生物工程分院，吉林四平136000；2.吉林工程职业学院食品工程分院，吉林四平136000）

摘要：采用热水浸提法对菊糖进行提取，通过正交试验确定了提取菊糖的最佳条件为：料水比1∶25（g/g），温度90℃，提取时间60min，菊糖提取率为79.98%。以菊芋菊糖、山楂、菊花为主要原料，添加白砂糖、蜂蜜等辅料。针对其关键技术进行了探讨，采用单因素和正交试验设计，以产品感官评价为指标，确定菊芋菊糖、山楂、菊花复合饮料的最佳工艺配方。结果表明：山楂和菊花提取液比为2∶3（mL/mL）、菊芋菊糖2%、白砂糖4%、蜂蜜3%、最佳稳定剂为0.05%海藻酸钠和0.1%CMC-Na。该复合饮料具有营养、保健的功能，色泽、香味、口感俱佳。

关键词：菊芋；菊糖；山楂；菊花；复合饮料；保健

菊芋（Helianthus tuberosus L.）又名洋姜，是菊科向日葵属多年生宿根性草本植物[1]。菊芋原产于北美洲，目前在我国东北、内蒙等省均有种植。新鲜的菊芋含有丰富的菊糖，占菊芋块茎干重70 %以上，是生产菊糖、果糖的良好原料。菊糖具有水溶性膳食纤维和低聚糖的双重特性，被大量用于低糖、低脂食品中，适合糖尿病人使用。亦含有丰富的维生素、氨基酸等，可作为全新功能性配料和良好的双歧因子，具有益生保健价值。另外，菊糖还具有降低血脂，调节血糖，增强免疫与抗癌的作用[2]。

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge）又名红果，属于蔷薇科山楂属，具有很高的营养价值和保健价值，含有多种氨基酸、钾、铁、钙等矿物质及多种维生素。其中铁和钙、VB1的含量居各种水果之首，VC的含量仅次于红枣和猕猴桃[3]。含有丰富的山楂酸、柠檬酸等多种有机酸，能增加胃蛋白酶的分泌，有助于消化。此外，现代药理学研究证明，山楂所含黄酮类、三萜类物质，具有舒张血管、降压活血、降血脂的作用以及抗癌、提高机体免疫力的作用等[4]。

菊花（Dendranthema morifolium），又称甘菊，是菊科菊属多年生宿根性草本植物。菊花味甘苦、无毒，有散风清热、消炎解毒等之功效[5]。现代药理学研究表明，菊花中含有菊胆碱、挥发油等多种成分，具有降低血压、扩张冠状动脉、抗病毒、抗炎等多种生理活性[6]。

本试验以菊芋菊糖、山楂、菊花为主要原料，并添加适量的甜味剂、稳定剂而制成天然复合型保健饮料。利用营养丰富、风味独特的山楂、菊花提取液和具有特殊生物活性的菊糖复合，实现不同营养成分的互补。同时，本复合型饮料的研发对于开发和利用我国的菊芋资源，加速了其在保健食品上的应用，增加营养源意义重大。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

材料：菊芋（新鲜）、山楂、菊花（干货）、白砂糖、蜂蜜、海藻酸钠、CMC-Na、D-异抗坏血酸钠（食品级）均为市售。

试剂：Ca（OH）2、H3PO4、乙醇、分析纯（AR）均为国药集团化学试剂有限公司生产。

1.2试验仪器设备

FA1140型电子天平：郑州南北仪器设备有限公司；UV754型紫外-可见分光光度计：泉州中友光学仪器有限公司；DZKW-4型电子恒温水浴锅：金坛市金南仪器制造有限公司；2WA-J型阿贝折光仪、pHS-25型数显酸度计：上海佑科仪器仪表有限公司；HPX-250B型恒温恒湿箱；上海悦丰仪表有限公司；TDL-40B型台式离心机：上海安亭科学仪器厂；DS-1型高速组织捣碎机：江苏金坛医疗仪器厂；D301-G型树脂：上海南开树脂有限公司；KW250型硅藻土过滤机：温州市长宏轻工机械有限公司。

1.3方法

1.3.1菊芋菊糖复合饮料的工艺流程

1.3.2操作要点

1）菊芋的预处理：将新鲜的菊芋洗净、切片，60℃条件下烘干，经植物粉碎机粉碎后，过40目筛制得菊芋干粉，备用[7]。

2）菊糖的浸提：将菊芋干粉用4倍量80 %的乙醇回流处理1h，然后采用热水提取，料水比为1∶25（g/g），温度为90℃，加热时间为60min的条件下提取菊糖。

3）除杂：将菊糖粗提液离心过滤后，取上清液100 mL，置于60℃水浴，先加入适量的Ca（OH）2溶液中和其中的有机酸，调节pH为10，升高温度到80℃，保温15min，放冷，再加入磷酸调节pH为6，温度为80℃条件下保温15min，离心，除去沉淀杂质。

4）脱色：取除杂后的溶液，选用D301-G树脂进行脱色，脱色温度为30℃，上柱流速为2 BV/h，树脂用量为10 g/50 mL。

5）醇沉：取脱色后的溶液，添加4倍量体积的95%的乙醇，调至醇含量为76 %，放于冰箱，静置过夜，以4 000r/min离心10min，除去上清液，沉淀物60℃真空干燥即得菊糖。

6）山楂提取液的制备：取山楂干片适量，清水洗净粉碎，加10倍量90℃的去离子水提取30min，100目尼龙网粗滤，以3 000r/min离心10min，最后经硅藻土过滤机精滤，得到澄清透明的山楂提取液。

7）菊花提取液的制备：取干菊花适量，清水洗净搅碎，加10倍量90℃的去离子水浸提40min，100目尼龙网粗滤，以3 000r/min离心10min，最后经硅藻土过滤机精滤，即可得到澄清透明的菊花提取液。

8）调配：以体积比2∶3配制好山楂、菊花提取液，然后加入2 %菊糖、4 %白砂糖、3 %蜂蜜、0.05 %海藻酸钠和0.1 %CMC-Na、0.02 %的D-异抗坏血酸钠，搅拌使其完全溶解并混合均匀，静置，抽滤，加去离子水至所需体积。

9）灌装杀菌：复合饮料灌装封盖后在杀菌锅中90℃条件下杀菌30min，冷却后即得成品。

1.3.3菊芋菊糖最佳提取条件

本试验在单因素试验的基础上，以料水比、提取温度和提取时间为因素，以菊糖提取率为考察指标，采用正交试验L9（33）来确定菊糖粗提液制备的最佳工艺参数，正交试验因素水平见表1。

表1　菊芋中菊糖提取的正交试验因素水平表Table 1 Design of orthogonal test for inulin extracting from jerusalem artichok

1.3.4最佳配方设计

为了保证菊芋菊糖复合饮料达到最佳品质效果，分别以山楂、菊花提取液的体积比、蜂蜜添加量（%）、白砂糖添加量（%）、菊糖添加量（%）4个变量进行优化组合，进行正交试验，确定复合饮料的最佳配方。饮料调配正交试验因素水平见表2。

表2　复合饮料配方L9（34）正交试验因素水平表Table 2 Design of L9（34）orthogonal test for deterring compound drink formula

1.3.5分析方法

1.3.5.1感官评价

按设计方案进行调配，组成10人评分小组，根据国家食品感官标准，设计专用评分指标。从色泽（2分）、气味（3分）、口感（3分）、液体状态（2分）4个方面对调配结果进行综合评定，取分数的平均值。复合饮料感官分析评定标准见表3。

表3　感官分析评定标准（满分10分）Table 3 Criteria of sensory analysis of a compound beverage

1.3.5.2理化检验

可溶性固形物：阿贝折光仪进行测定；pH：pH酸度计进行测定。

1.3.5.3微生物学检验

菌落总数的测定：GB 4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》[8]；大肠菌群的测定：GB 4789.3-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》[9]。

2　结果与讨论

2.1菊芋菊糖最佳提取条件的确定

以料水比、提取温度、提取时间为三因素，菊糖提取率为评价标准，菊芋中菊糖提取的正交试验结果见表4。

表4　菊芋中菊糖提取的正交试验结果Table 4 Results of orthogonal test for inulin extracting from jerusalem artichok

从表4结果可以看出，影响菊芋菊糖提取因素依次为提取温度＞料水比＞提取时间，较优工艺为A3B3C2，即料水比1∶25（g/g），提取温度为90℃，提取时间60min。在此条件下，菊芋菊糖提取率为79.98 %。

2.2山楂和菊花提取液配比的确定

由于山楂和菊花提取液各自独特的口味，因此两种提取液的配比会影响混合液风味。本试验以二者体积进行单因素试验，通过评价其感官指标，确定提取液的配比，试验结果见表5。

表5　山楂和菊花提取液的配比对饮料品质的影响Table 5 The ratio of chrysanthemum and hawthorn extracting to the influence of beverage quality

从表5结果可看出，当山楂和菊花提取液比分别为1∶2、1∶3、2∶3（体积比）时，其混合液感官评价指标较好，因此选择这3种比例进行正交试验。在此基础上，还需进一步加水稀释调配。发现当山楂和菊花混合液体积占总体积50 %时，色泽与口感良好。因此，确定山楂和菊花混合液在饮料总体积中占50 %为宜。

2.3最佳稳定剂用量的确定

由于多酚类物质、果胶等成分在山楂提取液中存在，使得饮料在放置一段时间会产生沉淀或浑浊。因此需添加微量的稳定剂以提高菊芋菊糖复合饮料的稳定性及质量，并改善其风味。稳定剂选择恰当及添加适量，可使饮料口感细腻，无浑浊、沉淀等并延长保质期。据资料报道[10]，采用复合稳定剂比单一稳定剂的结果要好。因此本试验在室温条件下，筛选出常用的海藻酸钠和CMC-Na作为菊芋菊糖复合饮料的复合稳定剂，考察两者不同添加量对菊芋菊糖复合饮料稳定性的影响。量取10 mL添加了复合稳定剂的饮料，以4 000r/min离心20min，于750 nm处测定离心前后的吸光度，并求出离心后吸光度与离心前吸光度的比值，即为R（稳定系数）。R值越大，稳定性越好。结果见表6。

表6　复合稳定剂对饮料稳定性的影响Table 6 Impact of composite stabilizer on the stability of beverage

从表6结果可知，试验编号6的R值最大，此时饮料流动性较好，均匀稳定，无沉淀，口感细腻柔滑。所以本菊芋复合饮料的最佳稳定剂选用0.05 %海藻酸钠和0.1 %CMC-Na。

2.4护色剂添加量对护色效果的影响

复合饮料的氧化褐变主要是由于多酚氧化酶的作用引起的，加入一定量的护色剂可起到护色的作用。考虑抗坏血酸钠和D-异抗坏血酸钠都是预防多酚氧化酶促褐变常用的物质，但D-异抗坏血酸钠抗氧化能力远超过抗坏血酸钠，所以本试验在护色剂的选用上，主要研究不同用量的D-异抗坏血酸钠对饮料护色效果的影响。护色效果结果见表7。

从表7结果可知，与未添加D-异抗坏血酸钠相比，适量加入对于防止复合饮料发生氧化褐变有一定效果。由于加入的D-异抗坏血酸钠也会不断被氧化，当添加量为0.02 %时，色泽在30 d内基本保持不变。由此可以看出D-异抗坏血酸钠可以有效避免多酚类物质发生氧化褐变。因此，本试验菊芋菊糖复合饮料的护色剂选择加入0.02 %的D-异抗坏血酸钠。

表7　D-异抗坏血酸钠对饮料的护色效果Table 7 Effect of color-protecting about D-sodium erythorbateon beverage

2.5菊芋菊糖复合饮料调配正交试验

以山楂、菊花提取液体积比、蜂蜜添加量（%）、白砂糖添加量（%）、菊糖添加量（%）4个因素进行复合饮料的调配优化，用L9（34）正交表进行正交试验，评分结果如表8，正交试验结果如表9。

表8　复合饮料评分结果Table 8 Score results of a compound beverage

从表9结果可知，试验的最佳组合为第8组A3B2C1D3，即最佳配方为：山楂、菊花提取液比为2∶3（体积比），菊糖添加量2 %，白砂糖添加量4 %，蜂蜜添加量3 %，此时复合饮料的评分最高为9.7分。4个因素影响最大的为山楂、菊花提取液添加量，其次是白砂糖添加量，然后是蜂蜜添加量，影响最小的为菊糖添加量。

2.6复合饮料质量检测结果

2.6.1感官结果

色泽：色泽橙黄；香气：浓郁的菊花、山楂果香和协调的菊芋风味；滋味：酸甜爽口，柔和。组织状态：清澈透明，无杂质及悬浮物、无沉淀。

表9　复合饮料调配正交试验结果Table 9 Results of a compound beverage orthogonal test

2.6.2理化指标

可溶性固形物含量14 %；pH：4.2。

2.6.3微生物检测结果

细菌总数≤100cfu/mL；大肠菌群≤3MPN/100mL；致病菌未检出。

3　小结

1）确定了菊芋菊糖的提取条件为：料水比1∶25（g/g），提取温度90℃，提取时间60min。在此条件下，菊芋菊糖提取率为79.98 %。

2）确定了菊芋菊糖复合饮料的配方：山楂、菊花提取液比为2∶3（mL/mL），菊芋菊糖添加量2 %，白砂糖添加量4%，蜂蜜添加量3%，海藻酸钠0.05%和CMCNa0.1%，添加0.02 %的D-异抗坏血酸钠作为护色剂。成品复合饮料酸甜可口，色、香、味俱佳。

参考文献：

[1]王志勇,杨今朝.菊芋综合利用的研究进展[J].安徽农业科学, 2009,37(25)：11923-11924

[2]严慧如,黄绍华,余迎利．菊糖的提取、性质和应用[J]．西部粮油科技,2001,26(5)：31-33

[3]胡可秀.山楂饮料的研制[J].试验报告与理论研究,2007,10(4)：13-15

[4]刘学军,殷涌光,于晓霞,等.人参果、山楂复合饮料研制[J].食品科学,2005,26(9)：655-659

[5]张志伟,高振红,白宗阳,等.菊花绿茶复合饮料的研制[J].试验报告与理论研究,2008,11(2)：26-28

[6]陈守江,刘仲君.菊花饮料的研制[J].食品工业科技,2006,42(3)：112-113

[7]易华西,熊善柏,金敏凤．预处理对菊芋中菊糖提取精制的影响[J]．食品研究与开发,2002,23(5)：9-11

[8]中华人民共和国卫生部.GB 4789.2-2010食品卫生微生物学检验菌落总数测定[S].北京：中国标准出版社,2010：1-5

[9]中华人民共和国卫生部.GB 4789.3-2010食品卫生微生物学检验大肠菌群计数[S].北京：中国标准出版社,2010：1-4

[10]孙云霞．天然复合果蔬汁饮料的研制[J].食品研究与开发,2006, 27(4)：97-98

Preparation of A Compound Beverage with Inulin of Jerusalem Artichok，Hawthorn and Chrysanthemum

LI Wei1，ZHU Chang2
（1.College of Bioengineering of Jilin Engineering Vocational College，Siping 136000，Jilin，China；2.College of Food Engineering of Jilin Engineering Vocational College，Siping 136000，Jilin，China）

Abstract：The hot water was used to extract inulin.Through orthogonal test the optimal conditions of extract inulin were:the ratio of sample to water was 1∶25（g/g），temperature 90℃，time 60min.Under these conditions，the extract ratio was 79.98 %.Inulin of jerusalem artichoke，hawthorn and chrysanthemum were used as the main materials，added white granulate sugar，honey and other accessories.A discussion was carried out on the key technologies，through single factor and orthogonal experimental design，the sensory score was investigated an indicator to determine the optimum formula of the compound beverage.The results showed that the mixing

proportion of hawthorn extract and chrysanthemum extract was 2∶3（mL/mL），inulin 2 %，white granulate sugar

4 %，honey 3 %，the best stabilizer was sodium alginate 0.05 % and CMC-Na 0.1 %.The compound beverage is nutritions and good for health，can be developed with good color，flavor and taste.

Key words：jerusalem artichoke；inulin；hawthorn；hrysanthemum；compound beverage；health protection

DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.016

作者简介：李伟（1982—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：食品加工与安全。

收稿日期：2015-07-08