石建春，段雅潔，李志剛*，王愈，王騰飛

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（太谷 030801）

分心木（Diaphragma juglandisFructus）又叫胡桃衣、胡桃夾、核桃隔膜等，是胡桃科胡桃屬植物果核內(nèi)夾在核桃仁之間的木質(zhì)隔膜，呈薄片狀，淺棕色至棕褐色，略有光澤，其體輕、質(zhì)脆、易折斷[1]。分心木味苦、澀，性平，無毒，入脾、腎經(jīng)，具有健脾固腎、澀精、利尿清熱、暑熱瀉痢及治療失眠多夢等功效[2-4]。研究表明，分心木中含有乙酸、油酸、乙酸乙酯、抗壞血酸酯等11種揮發(fā)油類[5]、黃酮類[6-10]、多糖類[11-12]、皂苷類[13]、酚酸類[7-9]等物質(zhì)，其中總黃酮的含量高于核桃仁、核桃油[14]，因此，分心木還具有抑菌、抗氧化、降糖、抗癌等多種功能活性，是一種藥食兩用的佳品。近年來，伴隨著核桃精深加工產(chǎn)品的不斷增加，也隨之產(chǎn)生大量分心木、核桃殼等副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物絕大多數(shù)被作為廢棄物丟棄或用于活性炭的燒制，造成了資源的大大浪費。為此，探究核桃分心木的綜合加工利用，進一步提升其附加值，對于促進核桃產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展，提高經(jīng)濟收益具有重要意義。

袋泡茶是指將原料加工炮制成粗粉，分裝于特制的包裝袋中，用沸水浸泡后取浸出液飲用的一種茶品。起源于歐美，遍及世界各地。由于其具有沖泡方便、衛(wèi)生清潔、便于攜帶等優(yōu)點，被旅游、餐廳、飯店、辦公室及家庭所樂用[15-17]。隨著社會發(fā)展，生活節(jié)奏加快和消費升級需求，袋泡茶越來越受到消費者青睞。自古以來人們就有將分心木泡水作為茶飲的習(xí)慣，一直沿用至今。但未加工的分心木用開水沖泡時，存在有效成分難以溶出、湯色渾濁、有殘渣、沉淀等問題，大大降低其飲用品質(zhì)。為此，試驗以核桃分心木為原料，以沖泡液中黃酮的含量為評價指標(biāo)，研究分心木袋泡茶的制作方法和沖泡工藝，為分心木的綜合利用和精深加工提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，同時豐富袋泡茶種類，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

分心木（市售）；泡茶袋：木漿紙和無紡布泡茶袋（6 cm×8 cm，食品級，安國市盛鴻德包裝有限公司）；純凈水（符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)[18]）。

1.2 試劑與藥品

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純，北京索萊寶科技有限公司）；亞硝酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鋁、無水乙醇（均為分析純）。

1.3 儀器與設(shè)備

紫外分光光度計（60 UV-Vis型，Agilent Technologies Cary）；色差儀（CM-5型，KONICA MINOLTA）；MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（GZX-9240型，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；多功能粉碎機（JY-15A型，永康市江業(yè)制造有限公司）；風(fēng)樣篩（304不銹鋼，臺州躍陽貿(mào)易有限公司）；封口機（DZ400，南通騰通包裝機械有限公司制造）；離心機（TDZAWS，長沙湘儀離心機儀器有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（RE-52AA，上海亞榮生化儀器廠）；電熱恒溫水浴鍋（HHS型，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；可調(diào)式封閉電爐（FL-2，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）。

1.4 試驗方法

1.4.1 樣品制備

挑選色澤正常、未變質(zhì)、無雜質(zhì)的核桃分心木，置于鼓風(fēng)干燥箱中45 ℃下干燥至恒質(zhì)量[19]。取出后采用25 000 r/min的多功能粉碎機粉碎分心木30 s左右，用分級篩將分心木篩分為10，20，40，60和80目5種粒度。將不同粒度的分心木分別裝入木漿紙和無紡布泡茶袋中，每袋裝入3 g樣品，封口機封口，置于密封罐中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4.2 泡茶袋種類及分心木粒度的確定

將制好的分心木袋泡茶料包分別放入燒杯中，加入180 mL、90 ℃熱水沖泡6 min后，取出料包，以黃酮含量為評價指標(biāo)，篩選確定合適的泡茶袋材料和分心木粒度。

1.4.3 單因素試驗

在適宜泡茶袋和粉碎粒度基礎(chǔ)上，設(shè)定沖泡時間6 min，沖泡水溫90 ℃，沖泡時加水量180 mL，沖泡次數(shù)1次，固定其他條件，分別考察沖泡時間（2，4，6，8和10 min）、沖泡水溫（55，65，75，85和95℃）、沖泡加水量（160，170，180，190和200 mL）及沖泡次數(shù)（1，2和3次）對沖泡液中黃酮含量的影響。

1.4.4 響應(yīng)面試驗

根據(jù)相關(guān)文獻和單因素試驗的試驗結(jié)果，應(yīng)用Design-Expert 10軟件采用Box-Behnken Design設(shè)計方法，以沖泡時間、沖泡溫度和加水量3個因素為自變量，黃酮含量作為響應(yīng)值進行響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計，其設(shè)計因素水平值與編碼值見表1。

表1 響應(yīng)面因素編碼與水平

1.4.5 黃酮含量的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作參照劉珊珊等[20]的方法，略作修改。測定時吸取2.00 mL沖泡液置于25 mL具塞比色管中，顯色后收集濾液，在波長510 nm處測定吸光度值[21-22]。計算黃酮含量，重復(fù)3次，求平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SAS8e和 Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同泡茶袋和分心木粒度對沖泡液黃酮含量的影響

原料粒度的大小直接影響顆粒在吸水溶脹過程中顆粒之間接觸的緊密程度及顆粒被水浸潤的速度[23]，進而對沖泡液中水浸出物含量產(chǎn)生影響。如圖1所示，沖泡液中黃酮的含量隨著分心木粒度目數(shù)增加呈先上升后下降趨勢，且20目時沖泡液的黃酮含量達到最大值。沖泡液黃酮含量隨著目數(shù)增加而增加，分析原因可能是由于同樣質(zhì)量分心木粉碎目數(shù)越大，顆粒粒度越小，比表面積越大，與水接觸后可以更好地浸出原料中的可溶性內(nèi)含物。但隨著目數(shù)增加沖泡液黃酮含量達到最大值后又逐漸減小，這可能是粉碎目數(shù)增大到一定程度時，會使顆粒之間的間距變小，吸附作用增強，水浸潤速度緩慢，從而使泡出速度降低。因此，制作分心木袋泡茶最適粉碎度為20目。

此外，由圖1還可以看出，除了80目之外，采用木漿紙泡茶袋作為包裝材料時，袋泡茶沖泡液中黃酮含量均顯著（p＜0.05）高于相同目數(shù)下無紡布泡袋茶，說明木漿紙泡茶袋的溶出效果優(yōu)于無紡布，因此制作分心木袋泡茶可以選擇木漿紙泡茶袋作為包裝材料。

2.2 不同沖泡時間對沖泡液中黃酮含量的影響

由圖2可知，隨著沖泡時間延長，沖泡液中黃酮含量呈先升高后降低趨勢，且在沖泡8 min時黃酮含量達到最高值27.38 mg/g。這說明分心木袋泡茶中的黃酮等水浸出物在沖泡過程中的溶出需要一個過程，因此隨著沖泡時間增加，黃酮含量逐步增加。但在時間延長的同時，水溫逐漸下降，顆粒間的吸附作用逐漸增強，進而對浸出液中黃酮含量產(chǎn)生一定程度的影響。因此可選擇沖泡時間為6，8和10 min進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖1 不同泡茶袋和分心木粒度對沖泡液黃酮含量的影響

圖2 不同沖泡時間對沖泡液中黃酮含量的影響

2.3 不同沖泡溫度對沖泡液中黃酮含量的影響

如圖3所示，沖泡液中黃酮含量隨沖泡溫度升高呈逐漸上升趨勢，且在75～85 ℃范圍內(nèi)黃酮含量增加的速率明顯高于其他溫度范圍，而在85～95 ℃范圍內(nèi)黃酮含量變化的幅度趨于平緩。表明在一定范圍內(nèi)溫度升高有利于提高黃酮的浸出率，但達到一定溫度范圍時黃酮含量的增加速率會減緩，為此，可以選擇沖泡溫度75，85和95 ℃進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖3 不同沖泡溫度對沖泡液中黃酮含量的影響

2.4 不同加水量對沖泡液中黃酮含量的影響

如圖4所示，沖泡液中黃酮含量隨加水量增加呈逐漸下降趨勢，加水量160～170 mL時，沖泡液中黃酮含量相對較高，且下降速度較為平緩，加水量超過170 mL時黃酮含量下降較快，之后又逐漸趨于平緩。表明加水量在一定范圍內(nèi)時有利于水浸出物的泡出，但添加到一定程度時，可能由于水的溶解速度小于稀釋速度，造成黃酮含量下降。因此，可以選擇加水量160，170和180 mL進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖4 不同加水量對沖泡液中黃酮含量的影響

2.5 沖泡次數(shù)對沖泡液中黃酮含量的影響

如圖5所示，隨著沖泡次數(shù)增多，沖泡液中黃酮含量呈下降趨勢，泡1次的黃酮含量為28.99 mg/g，泡2次的黃酮含量為20.64 mg/g，相對泡1次下降28.8%，泡3次黃酮含量下降較為明顯，相對泡1次下降88.82%，可見，泡3次對沖泡液中黃酮含量的貢獻較小，因此從沖泡液的實際功效及節(jié)約能源的角度考慮沖泡次數(shù)選擇泡2次較為合適。

圖5 不同沖泡次數(shù)對沖泡液中黃酮含量的影響

2.6 響應(yīng)面試驗結(jié)果及回歸模型的建立與檢驗

根據(jù)中心組合試驗設(shè)計原理，綜合單因素試驗結(jié)果，選取沖泡時間、沖泡溫度和加水量3個因素，采用沖泡液黃酮含量作為響應(yīng)值進行響應(yīng)面分析，響應(yīng)面試驗設(shè)計與試驗結(jié)果見表2。

經(jīng)回歸擬合后，各試驗因子對響應(yīng)值的影響可用回歸方程表示為：Y=41.03+4.7A+2.82B-3.09C+2.16AB-1.76AC-1.89BC-11.99A2-0.040B2+2.19C2，并對模型進行方差分析，其結(jié)果見表3。

由表3可知，除了二次項B2即溫度的二次項不顯著，交互項顯著外，其余各項均呈現(xiàn)極顯著差異。試驗所建立的模型（p＜0.000 1）極顯著，失擬項（p＞0.05）不顯著，信噪比RSN=28.224，且模型相關(guān)系數(shù)R2=0.988 7，校正判定系數(shù)R2adj=0.974 2，表明回歸方程擬合度較高，誤差小，預(yù)測值和實際值有較高的相關(guān)性，且模型能夠預(yù)測97.42%的響應(yīng)值，因此可直接對分心木袋泡茶沖泡液中的黃酮含量進行分析和預(yù)測。根據(jù)F值的大小，可判斷影響黃酮含量的因素順序為A＞C＞B，即沖泡時間＞加水量＞沖泡溫度，3因素交互作用的響應(yīng)面分析結(jié)果見圖6。

在圖6的響應(yīng)曲面圖中，等高線呈橢圓形且曲面坡度較陡，表明各因素的交互作用對沖泡液中黃酮含量影響顯著。固定某一因素，可得其他兩因素的交互作用結(jié)果。由圖6（a）可知，溫度固定時，其他2因素處于最低水平時，黃酮含量處于曲面的最低點，隨著時間延長，黃酮含量呈先上升后降低趨勢，且時間與黃酮含量的曲面坡度比水量與黃酮含量的曲面坡度陡，表明時間對茶湯中的黃酮含量影響比較大。由圖6（b）可知，水量固定時，其他兩因素處于較低水平時，黃酮含量比較低，隨著時間延長，黃酮含量先上升后下降，且時間對黃酮含量的影響較溫度大。由圖6（c）可知，水量與黃酮含量的曲面坡度比溫度與黃酮含量的曲面坡度陡，表明水量對茶湯中的黃酮含量影響比較大。

響應(yīng)面所得最佳優(yōu)化條件為：時間8.709 min、溫度95 ℃、水量160 mL。此時，沖泡液黃酮含量的預(yù)測值為52.488 mg/g。為了驗證響應(yīng)面模型的可行性以及實際生產(chǎn)的可操控性，將最佳優(yōu)化條件調(diào)整為：時間9 min，溫度95 ℃，用水量160 mL，重復(fù)3次，測得的實際黃酮含量為51.311 mg/g，相對誤差為2.24%，和預(yù)測值基本吻合。因此，利用響應(yīng)面優(yōu)化的核桃分心木袋泡茶的沖泡條件具有可靠性，對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)性。

表2 試驗設(shè)計及結(jié)果

表3 回歸模型的方差分析

圖6 沖泡時間、溫度、加水量兩兩交互作用對沖泡液黃酮含量的響應(yīng)面圖

3 結(jié)論與討論

試驗得出，核桃分心木經(jīng)45 ℃干燥至恒質(zhì)量，采用多功能粉碎機粉碎后制作袋泡茶，選用木漿紙泡茶袋作為包裝材料，粉碎度為20目，每袋裝入3 g，袋泡茶的沖泡品質(zhì)最佳。

根據(jù)響應(yīng)面中心組合設(shè)計理論進行核桃分心木袋泡茶沖泡工藝優(yōu)化試驗，結(jié)果得出，沖泡時間對分心木袋泡茶沖泡液黃酮含量的影響最大，加水量次之，沖泡溫度最小。

建立分心木袋泡茶沖泡液黃酮含量與沖泡溫度、沖泡時間、加水量的二次多項式回歸模型，得到最佳沖泡工藝參數(shù)。經(jīng)試驗驗證，沖泡時間9 min，沖泡水溫95 ℃，加水量160 mL，沖泡2次，分心木袋泡茶沖泡液中黃酮含量為51.311 mg/g，相對誤差為2.24%。試驗值和預(yù)測值基本吻合，證明模型的合理可靠性。

研究結(jié)果為核桃分心木的綜合利用和精深加工提供思路和方法，分心木袋泡茶的開發(fā)可以進一步提升核桃的附加值，同時豐富袋泡茶的種類，對于促進核桃產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展，提高經(jīng)濟收益具有重要意義。研究結(jié)果為生產(chǎn)實際提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。