2. 广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所, 广西桂林 541006
2. Guangxi Institute of Botany, Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences, Guilin, Guangxi, 541006, China
槐(Sophora japonica)是豆科(Fabaceae)槐属(Styphnolobium)植物,其花蕾期采摘的尚未开放的花蕾干燥后称为槐米[1, 2]。槐米中含芦丁、皂苷、多糖等多种活性成分[3],对预防毛细血管硬化、增强机体免疫力、降血脂、抗毒消炎、抗氧化都具有良好的效果[4]。目前,关于槐米的研究主要集中在化学成分[5, 6]、病理[7, 8]、栽培技术[9]、食用方法[10]等方面。
金槐(Sophora japonica ‘Jinhuai’)作为药食两用植物,既可入药,亦可用于饮品、糕点、烹饪等食品行业。目前国内已有研究人员对槐米的产品开发进行了研究,如贾凤霞等[11]以槐米浸膏为主要原料,以红茶粉、葡萄糖为辅料,调配出槐米速溶茶,不仅满足了养生的需求,味道上也更符合现代人的口味;厉妍青等[12]以槐米浊汁饮料为原料,对饮料的稳定性进行探究,实验结果减少了饮料中分层和沉淀的产生,为槐米饮料的开发奠定了基础;师聪等[13]以槐花和树莓为原料,开发出一款保健果冻,不仅提高了果冻的营养价值,还扩大了市场对槐米的需求量;为进一步合理利用槐花资源,孙长花[14]以槐花、牛乳、蜂蜜为原料开发出一款保健乳饮料。这些由槐米所衍生出的零食、饮料,不仅证明了其能受到大众的欢迎,而且让更多快节奏生活的年轻人简化了食用槐米所需要的复杂步骤。
近年来,随着饮食行业的发展,消费者在注重饮品健康和保健功效的同时,对食品的口感要求更高。传统的槐米茶因其口感苦涩不佳,导致受众有限,影响了槐米茶饮料产业的发展壮大。柠檬酸作为常用的食品添加剂,主要作用是调节酸度,在食品中添加柠檬酸可改进食品风味,促进食欲,同时也可抑制微生物的生长繁殖,延长食品的保质期。白砂糖成分简单,甜度高,色泽白净,常用于调配饮料、腌制食品和增添食品风味,是常用的食品添加剂之一。因此,本研究拟将金槐茶作为主要原料,添加适量的柠檬酸和白砂糖,对其饮料配方进行优化,使其在符合绿色健康要求的同时还具有良好的口感,以期为金槐茶及饮料产业的发展提供技术支持。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 材料与试剂2022年7月于广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所金槐种质圃采集含苞待放的花蕾,杀青10 min后晾干,去除杂质,置于龙井锅中炒制成待用样品。白砂糖(云南滇鹏糖业有限公司)、柠檬酸(广西旺旺食品有限公司)、CMC-Na(河南省万邦实业有限公司)等材料为食品级。
1.1.2 仪器与设备Multifuge X1R台式高速冷冻离心机(赛默飞世尔科技公司),TU-1901型双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),HH-S4型数显恒温水浴锅(常州金坛双捷实验仪器厂)。
1.2 方法 1.2.1 工艺流程新鲜槐米→清洗→杀青→烘干→过筛→提原液→冷却→调配→过滤→杀菌→罐装→封口→冷却→成品。
1.2.2 操作要点杀青:将清洗好的槐米放入蒸笼中杀青10 min,杀青过程中注意翻动槐米,使其受热均匀。
烘干:杀青的槐米摊开在60℃烘箱中烘干。
过筛:先采用16目的筛子将未膨大的槐米筛出,再用10目的筛子将过于膨大的槐米筛出。
提原液:将水烧开至90℃,把槐米放入开水中浸提,料液比为1∶50 (g/mL),20 min后将槐米取出。
过滤:将原液冷却后用纱布进行过滤,除去杂质。
灭菌:将调制好的金槐茶饮料在105℃条件下灭菌15 min。
1.2.3 单因素试验称取10 g槐米,用90℃的热水冲泡20 min,茶水比例选择1∶50(g/mL),选取原液与水的比例(1∶0、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)、白砂糖添加量(2%、3%、4%、5%、6%)、柠檬酸添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、CMC-Na添加量(0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%) 4个因素进行单因素试验,将调配的溶液根据口感和感官进行评分。
1.2.4 响应面优化试验根据单因素试验确定各原料的最佳添加量,采用Design Expert软件设计响应面试验。由于添加CMC-Na后口感黏稠,不符合金槐茶饮料的预期口感,故在后期饮料的制备中去掉该因素,选择原液与水的比例(A)、白砂糖添加量(B)、柠檬酸添加量(C) 3个因素为自变量,各因素分别设置3个水平,如表 1所示。
水平 Level |
因素Factor | ||
A: 原液与水的比例 A: ratio of stock solution to water |
B: 白砂糖添加量(%) B: addition amount of white granulated sugar (%) |
C: 柠檬酸添加量(%) C: addition amount of citric acid (%) |
|
1 | 1∶0 | 3 | 0.1 |
0 | 1∶1 | 4 | 0.2 |
-1 | 1∶2 | 5 | 0.3 |
1.3 感官评价
组织10位专业人员对金槐茶饮料的色泽、澄清度、香味及口感4个方面进行评分,总分为100分,评分标准如表 2所示。
项目 Item |
评分标准 Scoring criteria |
分值 Score |
Color (20) | Soup is light yellow | 16-20 |
Soup is dark yellow | 11-15 | |
Soup is pale yellow | Below 10 | |
Degree of clarification (20) | Good fluidity, no viscosity, no sediment | 16-20 |
Good fluidity, a little viscosity, a little sediment | 11-15 | |
Poor fluidity, thick sense of heavy, more sediment | Below 10 | |
Aroma (30) | Have distinct fragrance | 25-30 |
Lighter distinct scent | 18-24 | |
Inconspicuous scent | Below 17 | |
Texture (30) | The taste is fresh, suitable for sweet and sour | 25-30 |
The taste is fresh, suitable for sweet and sour, slightly sour or sweet | 18-24 | |
The taste is not refreshing, too sour or too sweet | Below 17 |
1.4 数据处理
采用Excel 2019对感官评分数据进行分析,使用Origin 8.5及Design Expert 10软件绘制单因素及响应面图。
2 结果与分析 2.1 单因素结果分析 2.1.1 原液与水的比例对金槐茶饮料感官评分的影响原液与水的比例对金槐茶饮料感官评分的影响结果如图 1(a)所示。从感官评分结果来看,原液与水的比例为1∶0时饮料色泽为深黄色,金槐茶香最为浓郁,但此时酸味较浓[图 1(b)]。原液与水的比例为1∶1时效果最佳,此时饮料色泽最好,为浅黄色,入口微酸后回甘,口感较好且有金槐茶香[图 1(c)]。原液与水的比例为1∶2时,饮料色泽为微黄色,较1∶1时色浅,酸味浓郁,无槐米香[图 1(d)]。结果表明,原液与水的比例越小酸味越重,颜色越来越淡,1∶1的原液与水的比例感官评分最高。
2.1.2 白砂糖添加量对金槐茶饮料感官评分的影响
由图 2可知,白砂糖添加量低于3%时,金槐茶饮料整体偏酸,感官得分较低。随着白砂糖添加量的增加,感官评分逐渐升高;白砂糖添加量达到4%时,感官评分最高,此时酸甜度适中,既保留了槐米茶原本的风味,又降低了酸味;当白砂糖添加量超过4%时,感官评分逐渐下降。
2.1.3 柠檬酸添加量对金槐茶饮料感官评分的影响
由图 3可知,随着柠檬酸添加量的增加,感官评分逐渐下降,柠檬酸最佳添加量为0.1%。当白砂糖添加量为最佳时,柠檬酸添加过量会导致产品的酸度过高,影响金槐茶饮料的整体风味及口感;当只添加白砂糖不添加柠檬酸时,槐米茶饮料偏甜,味觉和嗅觉上都过于甜腻,不符合大众的偏好。
2.1.4 CMC-Na添加量对金槐茶饮料感官评分的影响
CMC-Na含量在0.18%时总体感官评分最好(图 4),具有较好的酸甜度,口感上更柔和。虽然盛放饮料的透明杯子色泽清澈,但是经摇晃后杯壁会出现透明的小颗粒,推测可能是搅拌不好、剪切力不够导致的挂壁现象。
2.2 响应面试验结果分析 2.2.1 响应面方差分析
正交试验结果及方差分析如表 3、表 4所示。对表 3的试验结果进行回归分析,得到回归方程为Y=80.92+2.95A+0.81B-1.11C+2.65AB+0.85AC-1.07BC-3.17A2-1.45B2-2.30C2,Y表示金槐茶饮料的感官评分。根据回归方差分析结果可知,原液与水的比例、白砂糖添加量及柠檬酸添加量的影响效果为显著水平(P<0.05),非试验因素对试验结果影响不大(P<0.000 1,失拟项P=0.579 2),模型拟合效果好(RAdj2的值与R2接近),试验操作误差小(C.V.=0.90%),但方程因子里有1.68%的变异得不到解释(R2=0.983 2)。由F值可知,金槐茶饮料试验因素交互影响对试验指标的影响为AB>BC>AC,单因素对感官评分影响为A>C>B。
试验号 Test number |
因素Factors | 感官评分 Sensory score |
||
A: 原液与水比例 A: ratio of stock solution to water |
B: 白砂糖添加量(%) B: addition amount of white granulated sugar (%) |
C: 柠檬酸添加量(%) C: addition amount of citric acid (%) |
||
1 | 0 | 0 | 0 | 80.6 |
2 | 0 | -1 | 1 | 78.5 |
3 | 1 | -1 | 0 | 77.1 |
4 | 0 | 0 | 0 | 80.8 |
5 | 0 | 0 | 0 | 80.0 |
6 | 0 | 1 | -1 | 78.0 |
7 | 1 | 1 | 0 | 81.3 |
8 | 0 | 0 | 0 | 82.0 |
9 | -1 | 1 | 0 | 70.2 |
10 | -1 | -1 | 0 | 76.6 |
11 | 1 | 0 | -1 | 79.0 |
12 | -1 | 0 | 1 | 70.2 |
13 | 0 | 1 | 1 | 74.2 |
14 | -1 | 0 | -1 | 74.7 |
15 | 1 | 0 | 1 | 77.9 |
16 | 0 | -1 | -1 | 78.0 |
17 | 0 | 0 | 0 | 81.2 |
来源 Source |
自由度 Degree of freedom |
平方和 Sum of square |
均方 Mean square |
F值 F value |
P值 P value |
显著性 Significant |
Model | 201.42 | 9 | 22.38 | 45.53 | <0.000 1 | ** |
A | 69.62 | 1 | 69.62 | 141.65 | <0.000 1 | ** |
B | 5.28 | 1 | 5.28 | 10.75 | 0.013 5 | * |
C | 9.90 | 1 | 9.90 | 20.14 | 0.002 8 | * |
AB | 28.09 | 1 | 28.09 | 57.15 | 0.000 1 | * |
AC | 2.89 | 1 | 2.89 | 5.88 | 0.045 8 | * |
BC | 4.62 | 1 | 4.62 | 9.40 | 0.018 2 | * |
A2 | 42.38 | 1 | 42.38 | 86.22 | <0.000 1 | ** |
B2 | 8.82 | 1 | 8.82 | 17.95 | 0.003 9 | |
C2 | 22.23 | 1 | 22.23 | 45.22 | 0.000 3 | * |
Residual | 3.44 | 7 | 0.49 | |||
Misfit error | 1.23 | 3 | 0.41 | 0.74 | 0.579 2 | |
Pure error | 2.21 | 4 | 0.55 | |||
Total error | 204.86 | 16 | ||||
Note: * indicates significant difference (P<0.05), ** indicates extremely significant difference (P<0.01) |
2.2.2 响应面交互作用因素分析
从原液与水的比例、白砂糖添加量及柠檬酸添加量这3组交互因素的等高线图及3D立体图(图 5)可以看出,3组交互因素的等高线均为椭圆形,且3D立体图倾斜坡度较大,说明3组交互因素的交互作用显著。随着原液与水的比例和白砂糖添加量的增加,感官评分逐渐上升,在原液与水的比例为1∶1、白砂糖添加量为4%、柠檬酸添加量为0.1%时口感最佳,此后若继续提高原液与水的比例,增加白砂糖添加量及柠檬酸添加量,则评分下降。
2.2.3 响应面方程验证
金槐茶饮料的最佳调配比例为原液与水的比例1∶1,白砂糖添加量4%,柠檬酸添加量0.1%,在此条件下进行3次平行试验验证,取平均值,得到金槐茶饮料的感官评分为83.7,与响应面预测值(84.7)相近,说明模型拟合度好。
3 讨论槐米中富含黄酮类成分(30%以上),具有润肺止咳、清热解毒、抗毒消炎、抗氧化等功效,但口感略显苦涩,如果直接制成茶饮则口感不佳,故选择添加食品添加剂来改善金槐茶的口感。白砂糖作为常用的甜味剂,在改善饮料的口感、香味和色泽的同时,也会因为含量的多少影响到饮料的整体口感[15, 16],如在试验中白砂糖添加量过多,导致甜度过高,那么金槐茶饮料就会失去特有的茶香味。柠檬酸的添加量也会影响饮料的风味与整体的协调性,过多会导致口感偏酸,过少则口感甜腻[17, 18],感官评分不高,不利于金槐茶饮料的推广。CMC-Na的主要作用是增加食品的黏稠性,让食物更加润滑,适当延长食品保质期,保持食物品质的稳定性,具有一定的抗霉菌作用,一般适合添加于复合饮料及蛋白饮料中[19-21]。由于在试验饮料中添加CMC-Na后,口感上较黏稠,而金槐茶饮料要求口感清爽,且在不添加CMC-Na后发现口感与风味更胜一筹,故选择在后期时不再添加CMC-Na。
不同人群在口味上有一定差异,在饮料感官评分过程中发现大致可分为3种:对于喜欢酸甜味的,偏向于原液与水的比例为1∶1、白砂糖添加量为4%、柠檬酸添加量为0.1%的调配比例,此时饮料口感酸甜度正好,既有茶香,也不会过甜过酸;对于喜欢甜味的,偏向于原液与水的比例为1∶1、白砂糖添加量为5%、柠檬酸添加量为0.1%的调配比例;喜欢喝茶的则会更加偏向于原液与水的比例为1∶0、白砂糖添加量为5%、柠檬酸添加量为0.1%的调配比例。
本研究虽然对金槐茶饮料的制作工艺进行了探究,得到了金槐茶饮料的最佳调配比例,但是也存在以下问题:参与评分的人数不足,覆盖范围不大;未对金槐茶饮料的保质期进行研究。后续将继续探究金槐茶饮料的保质时间,为延长金槐茶饮料的保质期提供理论依据。
4 结论本研究在单因素试验的基础上结合响应面试验对金槐茶饮料的制作工艺进行探究,得出金槐茶饮料的最佳配比为原液与水的比例1∶1、白砂糖添加量4%、柠檬酸添加量0.1%,根据此配方调配出的金槐茶饮料既保留了金槐茶原有的茶香味,又去除了金槐茶入口时的苦涩感,使金槐茶受众更广泛。
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