陈 曦，石芳芳，候兵鑫，许跃飞，袁怀波

（1. 合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230009；2. 安徽山葛老天然食品有限公司，安徽 霍山 237270）

葛根（Pueraria lobata） 是一种豆科植物葛麻姆的干躁块根，又称葛藤、葛于根、葛子根、葛麻藤，是一种药食两用植物[1]。葛根分布广阔，在我国各地均有生长，主要在温暖潮湿、富含砂质土壤的江南地域[2]，其营养丰富，富含大量葛根素、大豆黄酮苷等黄酮类化合物，以及氨基酸和人体必需微量元素[3-4]。《神农本草经》早有记载，葛根具有解肌退热、透发麻疹、生津止渴、升阳止泻的作用[5-7]，对心脑血管系统、免疫系统疾病有较好的治疗效果[8-9]。现代药理研究证明其有改善心脑血管循环、降血糖、降血脂、抗氧化、解痉等作用[10-11]。虽然近年来已有关于葛根复合饮料的报道[12-15]，但葛根饮料的研制仍处于初步阶段，还需要继续研究。以野生葛根为原料进行鲜榨，辅以白砂糖、柠檬酸等配料调配而成具有葛根特殊清香的健康饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

野生葛根，产自六安大别山山区，安徽山葛老天然食品有限公司提供；滁菊，产自滁州；白砂糖、柠檬酸、焦亚硫酸钠、β -环糊精、果胶酶、α -淀粉酶，均为市售。

HR1837 型榨汁机，荷兰皇家飞利浦公司产品；HH-4S 型水浴锅，上海唐河事业发展有限公司产品；C21-WT2112T 型电磁炉，美的集团股份有限公司产品；PIONEER PX 型电子天平、ST 5000 型pH 计，奥豪斯国际贸易有限公司产品；GL-23M 型离心机，湘仪集团有限公司产品；CT14RD 型台式高速冷冻离心机，上海天美生化仪器设备工程有限公司产品；0-80%W/W型折光光度计，上海硕群电子科技有限公司产品；S-43300 型氨基酸分析仪，力晶科学仪器有限公司产品；9140A 型电热恒温鼓风干燥箱，江苏天翎仪器有限公司产品；T-6M 型紫外分光光度计，上海光谱仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

葛根预处理→打浆→糊化→酶解、灭酶→调配→杀菌→无菌灌装→成品。

1.2.2 操作要点

（1） 葛根预处理。选取表皮无虫害、无霉变的新鲜葛根，用流动的清水充分洗涤葛根，除去泥沙和杂质，切成3～4 cm 的小段。

（2） 护色。把切段的葛根在0.2%亚硫酸氢钠和0.1%柠檬酸的混合溶液中浸泡2 h，然后将其漂洗干净，放在阴冷通风处沥干水分。

（3） 打浆。将护色后的葛根用打浆机以料液比1∶6 打浆。

（4） 糊化。将打浆过滤后的汁液加热至90 ℃进行糊化，保持30 min。

（5） 酶解、灭酶。将糊化后的葛根汁冷却至室温，用4%的柠檬酸溶液调至适宜pH 值后，加入15 U/mL α - 淀粉酶和500 U/mL 果胶酶进行酶解；将酶解后的葛根汁加热至90 ℃灭酶，维持10 min。

（6） 菊花汁制备。挑选出花朵干燥、完整的菊花，将其粉碎之后过40 目的筛。取适量的菊花粉，加入24 倍的纯净水后，在75 ℃水浴锅中浸提1 h，重复浸提2 次，真空抽滤，合并2 次滤液。将所得滤液通过0.2 μm 的无机陶瓷膜微滤，操作压力为0.14 MPa，室温下进行。

1.3 酶解条件优化试验

选取酶解温度（30，40，50，60，70 ℃）、pH值（3.5，4.0，4.5，5.0，5.5）、酶解时间（30，45，60，75，90 min） 3 个因素进行单因素试验，以葛根汁透光率为评定指标选取3 个最佳的梯度进行响应面优化试验。

1.4 响应面优化鲜榨葛根饮料配方试验

1.4.1 鲜榨葛根饮料口味影响因素单因素试验

鲜榨葛根饮料的口味主要受菊花汁和葛根汁的体积比、白砂糖添加量和柠檬酸添加量的影响。结合感官评定的方法，进行单因素试验确定响应面试验的各因素水平。各因素水平如下：菊花汁与葛根汁的体积比1∶1，2∶1，3∶1，1∶2，1∶3；白砂糖添加量4%，6%，8%，10%，12%；柠檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%，2.50%，3.00%，在最佳酶解条件下进行试验。

1.4.2 鲜榨葛根饮料配方响应面试验

在单因素试验的基础上，以菊花汁与葛根汁的体积比、白砂糖添加量和柠檬酸添加量这3 个因素作为响应因素，葛根饮料的感官评分为响应值。利用Design Expert 8.0.6 软件进行Box-benhnken 响应面分析，以获得葛根鲜榨饮料的最佳配方。

1.5 鲜榨葛根饮料的感官评定方法

根据鲜榨葛根饮料的色泽、沉淀、气味和口感等感官指标来制定感官评价表。

鲜榨葛根饮料感官评价见表1。

表1 鲜榨葛根饮料感官评价

2 结果与分析

2.1 酶解条件优化试验

2.1.1 酶解条件单因素试验

（1） 酶解温度。酶解温度对葛根鲜榨饮料透光率的影响见图1。

图1 酶解温度对葛根鲜榨饮料透光率的影响

由图1 可以看出，酶解温度在50 ℃以下时，葛根汁的透光率随温度的升高而增大，在50 ℃时达到最高透光率85%，之后透光率随温度的升高而降低。为确定最佳温度，缩小温度间隔，选择45，50，55 ℃进行下一步的响应面优化试验。

（2） 酶解时间。

酶解时间对葛根鲜榨饮料透光率的影响见图2。

由图2 可以看出，当酶解时间小于60 min 时，葛根汁的透光率随着酶解时间增加而增加，在酶解时间为60 min 时达到最高透光率69.3%，之后透光率缓慢降低。同样缩小时间间隔，选择50，60，70 min进行下一步的响应面优化试验。

图2 酶解时间对葛根鲜榨饮料透光率的影响

（3） 酶解pH 值。

酶解pH 值对葛根鲜榨饮料透光率的影响见图3。

图3 酶解pH 值对葛根鲜榨饮料透光率的影响

由图3 可以看出，酶解pH 值从3.5 增加到4.0时，透光率呈上升趋势，但当pH 值大于4.0 时，透光率随着pH 的增加显著度降低，最高透光率时pH 值为4.0。从5 个梯度中选取透光率前3 位对应的pH 值进行响应面分析，分别为pH 值3.5，4.0，5.0。

2.1.2 Box-benhnken 响应面法优化酶解条件结果

经过前期单因素试验，选取酶解温度45，50，55 ℃；酶解pH 值3.5，4.0，4.5；酶解时间50，60，70 min 进行响应面分析，进一步用响应面试验优化鲜榨葛根饮料的酶解条件。

酶解条件优化响应面分析试验因素与水平设计见表2。

表2 酶解条件优化响应面分析试验因素与水平设计

酶解条件优化响应面试验结果见表3。

试验采用Design Expert 8.0.6 版本的软件对表3的响应面方案试验数据结果进行了多元回归拟合，然后得到葛根汁透光率（Y） 与酶解温度（A）、酶解pH 值（B）、酶解时间（C） 间的二次多项式模型式：

最佳葛根饮料酶解条件酶解温度50 ℃，酶解时间50 min，酶解pH 值3.5。

表3 酶解条件优化响应面试验结果

2.2 鲜榨葛根饮料最佳配方优化试验

2.2.1 鲜榨葛根饮料配方单因素试验

（1） 菊花汁和葛根汁体积比。

菊花汁和葛根汁体积比对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响见图4。

图4 菊花汁和葛根汁体积比对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响

由图4 可以看出，随着菊花汁占比的增加，葛根饮料的感官评分越高，菊花汁与葛根汁比例为3∶1 时，饮料的感官评分最高，为46 分。因此，选择体积比1∶1，2∶1 和3∶1 进行进一步的响应面优化。

（2） 白砂糖添加量。

白砂糖添加量对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响见图5。

由图5 可以看出，白砂糖添加量的逐渐增加，感官评分值也随之逐渐上升，添加量为10%达到最高值47 分，随后感官评分降低。因此，选择白砂糖添加量8%，10%，12%进行进一步响应面优化试验。

（3） 柠檬酸添加量。

柠檬酸添加量对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响见图6。

由图6 可以看出，柠檬酸添加量在0.15%以下时，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分逐渐增大，在0.15%时，饮料的感官评分达到最高，为42 分，随后感官评分逐渐降低。因此，选择柠檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%进行进一步的响应面优化试验。

2.2.2 Box-benhnken 响应面法优化饮料配方试验

经过前期单因素试验，选取菊花汁和葛根汁体积比1∶1，2∶1，3∶1；白砂糖添加量8%，10%，12%；柠檬酸添加量0.10%，0.15%，0.20%进行响应面分析[16]，进一步优化葛根复合饮料配方。

配方优化响应面分析试验因素与水平设计见表4。

图5 白砂糖添加量对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响

图6 柠檬酸添加量对鲜榨葛根饮料的感官评分的影响

表4 配方优化响应面分析试验因素与水平设计

鲜榨葛根饮料配方优化响应面试验结果见表5。

试验采用Design Expert 8.0.6 版本的软件对表2.1.1 的响应面方案试验数据结果进行了多元回归拟合，然后得到了鲜葛根汁感官评分（Y'） 与菊花汁与葛根汁体积比（A'）、糖含量（B'）、柠檬酸含量（C'） 之间的二次多项式模型：

从单个影响因素来看，柠檬酸添加量对鲜榨葛根饮料的口味影响最大。

为了观察2 个因素对于鲜榨葛根饮料口味的影响，对回归方程降维，进行响应面交互作用分析。

柠檬酸添加量与菊花汁葛根汁体积比交互作用对饮料感官评分影响见图7，柠檬酸添加量与白砂糖添加量交互作用对饮料感官评分影响见图8。

表5 鲜榨葛根饮料配方优化响应面试验结果

图7 柠檬酸添加量与菊花汁、葛根汁体积比交互作用对饮料感官评分影响

图7 和图8 分别是菊花汁葛根汁体积比和柠檬酸添加量交互作用及柠檬酸添加量与白砂糖添加量交互作用对饮料感官评分影响的等高线图和响应面图。由图7 和图8 可以知道，B'C'交互作用对感官评分的影响比A'C'交互作用影响大，也就是白砂糖和柠檬酸的添加量对鲜榨葛根饮料的口感方面影响更为显著。

图8 柠檬酸添加量与白砂糖添加量交互作用对饮料感官评分影响

2.3 鲜榨葛根饮料最佳制备方法的确定

通过模型回归分析和响应面分析可知，在所选的试验水平范围内存在最优响应因素水平。由回归方程得确定产品最佳酶解条件为酶解温度 50 ℃，pH 值3.5，酶解时间50 min；最佳配方为菊花汁和葛根汁体积比为1∶1，白砂糖添加量12%，柠檬酸添加量0.15%。

2.4 产品品质指标

（1） 感官指标。色泽为红褐色，澄清透明、均匀一致，无明显沉淀物；具有葛根特有的香气；酸甜适中，口感柔和细腻、无异味。

（2） 总酸度。应满足0.25%～0.35%，经测定产品总酸度为0.32%。

（3） 可溶性固形物含量≥10%。产品的固形物含量为13%。

（4） 微生物指标。大肠杆菌及细菌总数符合国家卫生标准，致病菌不得检出。

（5） 氨基酸含量。

氨基酸含量分析见表6。

3 结论

以葛根、菊花为主要原材料，添加白砂糖、柠檬酸、β -环糊精等，研制出了一款具有良好风味、兼具保健功能的饮料产品。经过单因素试验和响应面优化试验，最终确定的最佳酶解条件为酶解温度50 ℃，pH 值3.5，酶解时间50 min；最佳饮料配方为菊花汁和葛根汁体积比为1∶1，白砂糖添加量12%，柠檬酸添加量0.15%。经此工艺制得的葛根鲜榨饮料呈红褐色、澄清透明，均匀一致，无明显沉淀物，具有葛根特有的香气，酸甜适中，口感柔和细腻，无异味且其理化及微生物指标满足相关标准要求。

表6 氨基酸含量分析/nmol·mL-1