馮談林，賀瑩，楊秦玉，韓淑雅

呂梁學(xué)院生命科學(xué)系（呂梁 033000）

苦菜，又名叫老鸛菜、苦荬，常見于田地、荒地或道路旁，以根和籽兒繁殖，有著很強(qiáng)的生長(zhǎng)能力。在我國分布較廣，資源非常豐富[1]。此類植物分布較廣泛，具有較高的藥用品質(zhì)和增強(qiáng)自身免疫力的作用[2]。苦菜的化學(xué)成分主要包括黃酮類、倍半萜類、香豆素類、木脂素類，據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》的記載，苦菜具有疏散風(fēng)熱、益氣養(yǎng)血、有利于腸胃吸收、健脾、消食之功效，臨床用于醫(yī)治腸道疾病、痔瘡等一系列紅腫熱痛的問題?？嗖司哂忻廊蒺B(yǎng)顏、護(hù)肝、降三高、抑腫瘤、調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)、消炎、殺菌等作用，對(duì)人體有諸多益處，能夠有效地調(diào)節(jié)機(jī)能代謝[3]。

苦菜蛋白飲品符合蛋白飲品向著排毒養(yǎng)顏、增強(qiáng)免疫力、抑腫瘤等保健方向的發(fā)展。苦菜蛋白飲料對(duì)廣大人民的身體健康有利，是蛋白飲料未來發(fā)展的一大突破，很有發(fā)展空間，有一定的市場(chǎng)價(jià)值，是今后飲料行業(yè)發(fā)展的主題[4]。試驗(yàn)研究的目的是將單一的苦菜蛋白與多種甜味劑進(jìn)行搭配，制作出比較酸甜適口的飲品，并保留苦菜中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹幕拘枨骩5]。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

苦菜，采于山西呂梁田間；蜂蜜、白砂糖；檸檬酸，市售；酚酞、氯化鈉，分析純，天津鳳船化學(xué)試劑科技有限公司。

L550型離心機(jī)（金壇市恒豐儀器制造有限公司）；LDZX-50KBS高壓蒸汽滅菌鍋、F-020S超聲波清洗儀（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；BSA224S電子天平、PHS-3E pH計(jì)（上海精密化學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)研究方案

1.2.1 苦菜蛋白飲料生產(chǎn)工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 苦菜蛋白的制備

采用超聲波輔助提取法提取苦菜蛋白，取20 g干苦菜，按液料比（水-苦菜）40∶1（mL/g）進(jìn)行超聲波輔助提取，自然晾干得到苦菜蛋白[6]。

1.2.2.2 蜂蜜漿制備

將蜂蜜加飲用水煮沸5 min，液料比為1∶4（mL/g），這樣不僅可以使蛋白質(zhì)沉淀，祛除上浮的白色泡沫，使不良?xì)馕渡l(fā)，還可以抑制酶活性。

1.2.2.3 調(diào)配

按合適的配比依序加入苦菜蛋白、檸檬酸、蜂蜜漿、蛋白糖、白砂糖，用飲用水定容至160 mL，得到苦菜蛋白飲料調(diào)配液。

1.2.2.4 殺菌

將調(diào)配液進(jìn)行一次殺菌，采用巴氏滅菌法，趁熱灌裝。對(duì)罐裝后飲料進(jìn)行二次殺菌，二次殺菌采用90℃、15 min的條件[7]。

1.2.3 苦菜蛋白飲料的單因素試驗(yàn)

1.2.3.1 檸檬酸添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

苦菜蛋白添加量為35%，蛋白糖添加量為0.03%，蜂蜜添加量為3%，白砂糖添加量為3%，分別添加0.05%，0.1%，0.15%，0.2%和0.25%的檸檬酸進(jìn)行試驗(yàn)，將飲料定容至160 mL，對(duì)配制好的飲料進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[8]。

1.2.3.2 白砂糖添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

檸檬酸添加量為0.1%，苦菜蛋白添加量為35%、蜂蜜添加量為3%，蛋白糖添加量0.03%，依次添加1%，2%，3%，4%和5%的白砂糖進(jìn)行試驗(yàn)，將飲料定容至160 mL，對(duì)配制好的飲料進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.3.3 苦菜蛋白添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

檸檬酸添加量為0.1%，蛋白糖添加量為0.03%，蜂蜜添加量為3%，白砂糖添加量3%，依次添加25%，30%，35%，40%和45%的苦菜蛋白進(jìn)行試驗(yàn)，將飲料定容至160 mL，對(duì)配制好的飲料進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[9-10]。

1.2.4 苦菜蛋白飲料響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素確定苦菜蛋白飲料配方最佳范圍的基礎(chǔ)上，采用其中三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化。通過Design-Expert 8.0軟件，分析出最佳工藝方案。最后得到最佳試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)[11-12]。響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì) 單位：%

1.2.5 苦菜蛋白飲料感官評(píng)定

優(yōu)選10名評(píng)級(jí)員組成感官評(píng)定小組，對(duì)苦菜蛋白飲料進(jìn)行品嘗，然后評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 苦菜蛋白飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 苦菜蛋白飲料的單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同檸檬酸添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖1可知：當(dāng)無水檸檬酸添加量在0.05%~0.1%之間時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著無水檸檬酸添加量的增加而升高；當(dāng)無水檸檬酸添加量在0.1%~0.3%之間時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著無水檸檬酸添加量的增加而下降；當(dāng)無水檸檬酸添加量為0.1%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高。因此無水檸檬酸添加量選定0.05%~0.15%，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖1 不同檸檬酸添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.2 不同白砂糖添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖2可知：當(dāng)白砂糖添加量在1%~4%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著白砂糖添加量的增加而上升；當(dāng)白砂糖添加量在4%~5%之間時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著白砂糖添加量的增加而下降；當(dāng)白砂糖添加量為4%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高。因此白砂糖添加量選定2%~4%，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖2 不同白砂糖添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.3 不同苦菜蛋白添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

由圖3可知：當(dāng)苦菜蛋白添加量在25%~35%之間時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著苦菜蛋白添加量的增加而上升；當(dāng)苦菜蛋白添加量在35%~45%之間時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分隨著苦菜蛋白添加量的增加而下降；當(dāng)苦菜蛋白添加量為35%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高。因此白砂糖添加量選定25%~35%，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖3 不同苦菜蛋白添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

2.2 苦菜蛋白飲料配方響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化方差分析

根據(jù)Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了17組試驗(yàn)，以進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)方案。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。

表3 苦菜蛋白飲料最佳工藝響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

使用Design-Expert 8.0對(duì)表3試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸方程擬合，以各自因素為自變量，感官評(píng)分為響應(yīng)值，得出苦菜蛋白飲料的回歸模型方程：

響應(yīng)面結(jié)果方差分析結(jié)果見表4。

由表4可知：感官評(píng)價(jià)F=273.26（p＜0.01），說明感官評(píng)分建立的回歸方程模型極其顯著，模型的失擬項(xiàng)p=0.659 1（p＞0.05）不顯著，殘差均由隨機(jī)誤差引起；其中R2=0.997 2，說明響應(yīng)值感官評(píng)分的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間具有良好的擬合度，Radj2=0.993 5，表明模型擬合度較好，可用于預(yù)測(cè)苦菜蛋白飲料的最佳組合實(shí)際情況。

表4 感官評(píng)價(jià)方差分析結(jié)果

由表4可知：因素A、B、C和二次項(xiàng)A2、B2、C2的p值均小于0.000 1，說明無水檸檬酸添加量、白砂糖添加量、苦菜蛋白添加量對(duì)苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分有極其顯著的影響；交互項(xiàng)AB的p=0.047 9（p＜0.05），說明它的影響是顯著的；AC的p=0.817 7（p＞0.05），影響不顯著；BC的p=0.002 0（p＜0.01），說明它的影響是極其顯著的。根據(jù)各因素F值的大小可得，影響苦菜蛋白飲料感官評(píng)分的主次為白砂糖添加量＞無水檸檬酸添加量＞苦菜蛋白添加量。

2.2.2 響應(yīng)面曲面分析

響應(yīng)面曲面的坡度可反映該因素對(duì)苦菜蛋白飲料感官評(píng)價(jià)影響的大小程度。等高線圖的形狀表明變量間的交互作用是否顯著，橢圓等高線表明變量間的交互作用顯著，圓形等高線表明交互作用不顯著。

從圖4可以看出，當(dāng)白砂糖的添加量為3.62%、檸檬酸添加量為0.09%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高，檸檬酸相對(duì)于白砂糖來說對(duì)苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分的影響不太顯著。由等高線分析可知，當(dāng)檸檬酸添加量不變時(shí)，沿著檸檬酸添加量變化的方向看，白砂糖添加量的等高線較密，說明白砂糖添加量對(duì)苦菜蛋白飲料感官評(píng)分的影響較顯著。

圖4 白砂糖添加量和檸檬酸添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖

從圖5可以看出：當(dāng)苦菜蛋白的添加量為29.72%、無水檸檬酸添加量為0.09%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高，苦菜蛋白相對(duì)于無水檸檬酸來說對(duì)苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分的影響不太顯著；由等高線分析可知，當(dāng)無水檸檬酸添加量不變時(shí)，沿著苦菜蛋白添加量變化的方向看，無水檸檬酸添加量的等高線較密，說明檸檬酸添加量對(duì)苦菜蛋白飲料感官評(píng)分的影響較顯著。

圖5 苦菜蛋白添加量和檸檬酸添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖

從圖6可以看出：當(dāng)白砂糖的添加量為3.63%、苦菜蛋白添加量為29.72%時(shí)，苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分最高，苦菜蛋白相對(duì)于白砂糖來說對(duì)苦菜蛋白飲料的感官評(píng)分的影響不太顯著；由等高線分析可知，當(dāng)白砂糖添加量不變時(shí)，沿著苦菜蛋白添加量變化的方向看，白砂糖添加量的等高線密集，說明白砂糖添加量對(duì)苦菜蛋白飲料感官評(píng)分的影響較顯著。

圖6 白砂糖添加量和苦菜蛋白添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖

2.2.3 苦菜蛋白飲料的最佳配方

根據(jù)軟件的響應(yīng)面法得到苦菜蛋白飲料的最佳配方：檸檬酸添加量0.09%、苦菜蛋白添加量29.72%、白砂糖添加量3.62%。在此條件下，感官評(píng)分為90.98分?？紤]到工藝的易操作性，將苦菜蛋白飲料的最佳配方確定為檸檬酸添加量0.1%、苦菜蛋白添加量30%、白砂糖添加量4%，為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的有效性，在最佳添加量的條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，感官評(píng)分為89.9分，與理論值90.89分相接近，表明采用響應(yīng)面法優(yōu)化的苦菜蛋白飲料最佳工藝模型是可靠的。

3 結(jié)論

通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)得出苦菜蛋白飲料的最佳配方：檸檬酸添加量0.1%、苦菜蛋白添加量30%、白砂糖添加量4%。在最佳添加量的條件下，感官評(píng)分為89.9分。用此配方制得的苦菜蛋白飲料色澤呈淺棕色，口味酸甜可口，風(fēng)味獨(dú)特，具有苦菜香味和蜂蜜的香味，二者氣味協(xié)調(diào)濃郁，且含有一定量的蛋白質(zhì)，具有一定的市場(chǎng)開發(fā)前景。