摘 要：以核桃分心木為主要原料，紅棗、酸棗仁、蓮子為輔料研制一款核桃分心木飲料。以核桃分心木飲料的感官評分為指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)考察核桃分心木添加量、酸棗仁添加量、蓮子添加量、紅棗添加量、浸提時(shí)間對核桃分心木飲料品質(zhì)的影響，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化核桃分心木飲料制備的最佳工藝，并測定其飲料中的營養(yǎng)成分及功能性成分含量。結(jié)果表明，以1 000 mL水為基準(zhǔn)，核桃分心木添加量為9 g、酸棗仁添加量為11 g、蓮子添加量為15 g、紅棗添加量為24 g、浸提時(shí)間為16 min，在此條件下所得核桃分心木飲料顏色呈現(xiàn)棗紅色，核桃分心木和棗香味協(xié)調(diào)，此飲料清亮透明，感官評分最高為87.44分。所得最佳核桃分心木飲料中的總糖含量為5.18 mg/mL，蛋白質(zhì)含量為4.61 mg/mL，黃酮含量為0.25 mg/mL，總多酚含量為0.01 mg/mL，未檢出脂肪。

關(guān)鍵詞：核桃分心木;飲料;響應(yīng)面試驗(yàn)

中圖分類號：TS275.2" " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " "文章編號：1674-0033（2024）06-0068-08

引用格式：譚思遠(yuǎn)，高楊超，王真豪.響應(yīng)面法優(yōu)化核桃分心木飲料加工工藝研究[J].商洛學(xué)院學(xué)報(bào)，2024，38（6）：68-75.

Optimization of" Processing Technology for Diaphragma juglandis Beverage by Response Surface Methodology

TAN Si-yuan， GAO Yang-chao， WANG Zhen-hao

（College of Biopharmaceutical and Food Engineering， Shangluo University / Shaanxi Qinling Industrial Technology Research Institute of Special Biological Resources， Shangluo" 726000， Shaanxi）

Abstract： With Diaphragma juglandis as the main raw material， and the red jujube， ziziphi spinosae semen and semen nelumbinis as auxiliary materials， a diaphragma juglandis beverage was developed. Taking the sensory score of this beverage as the index， the effects of the addition amount of Diaphragma juglandis， ziziphi spinosae semen， semen nelumbinis， red jujube and the extraction time on the quality of this beverage were investigated by single factor experiment， and the optimum process for the preparation of Diaphragma juglandis beverage was optimized by response surface methodology. The results showed that based on 1 000 mL water， the addition amount of diaphragma juglandis was 9 g， the addition amount of ziziphi spinosae semen was 11 g， the addition amount of semen nelumbinis was 15 g， the addition amount of red jujube was 24 g， and the extraction time was 16 min. Under this condition， the color of this beverage was auburn， the fragrance of Diaphragma juglandis and red jujube was coordinated， this beverage was clear and transparent， and the highest sensory score was 87.44. The contents of nutrients and functional components in this beverage were determined. The results showed that the content of total sugar in this beverage was 5.18 mg/mL， protein was 4.61 mg/mL， flavonoid was 0.25 mg/mL， and total polyphenol was 0.01 mg/mL. Fat was not detected in this beverage.

Key words： Diaphragma juglandis; beverage; response surface experiments

核桃分心木（Diaphragma juglandis）為核桃果核內(nèi)的木質(zhì)隔膜，其富含黃酮、多糖和多酚等多種生物活性成分[1-2]。核桃分心木性平，味微苦、澀，入脾、腎經(jīng)，具有健脾固腎、利尿清熱、澀精等功效，臨床上可用于慢性腎炎、失眠、糖尿病等疾病的治療[3]，將核桃分心木加水煮沸后飲用，還可用于治療腎虛，遺精，長期飲用還具有改善睡眠，提高機(jī)體免疫力等作用[4-5]。近年已有研究證實(shí)了核桃分心木中含有的多酚類物質(zhì)具有良好的鎮(zhèn)靜助眠作用[6-7]。洪茜茜[8]采用乙醇和水提取并通過多種層析分離了核桃分心木中的活性成分，通過小鼠鎮(zhèn)靜助眠行為學(xué)試驗(yàn)，篩選核桃分心木鎮(zhèn)靜助眠活性成分，證明了經(jīng)純化得到的2-羥甲基-四氫吡喃-3，4，5-三醇能顯著延長小鼠睡眠時(shí)間。核桃分心木目前已在茶飲料[9-10]、袋泡茶[11]、泡騰片[12]等領(lǐng)域得到不同程度的利用。目前雖已有部分以核桃分心木為主要原料研制的產(chǎn)品，但由于核桃分心木性平、味微苦，以其為單一原料加工制作的產(chǎn)品口感單調(diào)、且其浸提液中主要功能成分少，不能被消費(fèi)者所接受，且不利于發(fā)揮其保健作用。酸棗仁作為一種傳統(tǒng)藥食同源材料，具有補(bǔ)肝寧心等功效，中醫(yī)上主要用于治療虛煩、不眠、驚悸、多夢和津傷口渴[13]。蓮子是蓮蓬成熟干燥后的種子，漢朝的《神農(nóng)本草經(jīng)》將蓮子奉為上品，認(rèn)為蓮子具有鎮(zhèn)靜安神、補(bǔ)中益氣、養(yǎng)心益腎的功效，生活中人們也常將蓮子與多種食物搭配食用，以減輕失眠、咳嗽、口臭等癥狀[14]。紅棗營養(yǎng)豐富，已有研究表明紅棗具有補(bǔ)氣養(yǎng)血、抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗疲勞、增強(qiáng)免疫力等多種功效[15-16]，紅棗的添加不但有利于平衡核桃分心木在浸提過程中的不良口感，而且紅棗甜味的引入可以減少飲料中白砂糖等添加糖的加入。目前，在加工核桃產(chǎn)品的過程中，核桃分心木多數(shù)情況下將其連同核桃殼被作為廢棄物丟棄[7]，市面上也未見以其為主要原料制成的飲料。因此，本研究以核桃分心木為原料搭配酸棗仁、蓮子、紅棗等藥食同源的材料，制備一款感官性狀良好且在改善睡眠方面有應(yīng)用潛力的飲料，以期為核桃分心木飲料的研制及其綜合利用提供理論參考。

1" 材料與方法

1.1 材料

1.1.1原料與試劑

原料：核桃分心木（亳州銘杰生物科技有限公司）、酸棗仁（山西毫藥農(nóng)副產(chǎn)品有限公司）、磨皮取芯蓮子（亳州市特兜商貿(mào)有限公司）、紅棗（西安愛菊供應(yīng)鏈管理有限公司）。

試劑：甜菊糖苷、小蘇打均為食品級，河南高寶實(shí)業(yè)有限公司。濃硫酸、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鋁、無水乙醇、葡萄糖、福林-酚試劑、碳酸鈉均為分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。沒食子酸（上海麥克林生化科技有限公司）、蘆?。ㄈ缂锟萍加邢薰荆?/p>

1.1.2儀器

電砂鍋（廣東省潮州市潮安區(qū)金石鎮(zhèn)傅杰五金電器廠）、SN220N石墨消解儀（山東海能科學(xué)儀器有限公司）、KN-580全自動凱氏定氮儀（濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司）、JT-1003A電子天平（余姚市金諾天平儀器有限公司）、X-8紫外-可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1核桃分心木飲料制備的工藝流程

核桃分心木飲料按照圖1的工藝流程制備。

1.2.2原材料的預(yù)處理

核桃分心木：挑選優(yōu)質(zhì)核桃分心木，要求大小形狀均勻一致，無雜質(zhì)，無腐爛，無蟲蛀現(xiàn)象。將挑選的核桃分心木清洗，并于60 ℃干燥5 h備用。

酸棗仁：選擇優(yōu)質(zhì)中藥炮制酸棗仁，去除棗殼等雜質(zhì)，清洗后于60 ℃干燥5 h備用，使用時(shí)將酸棗仁按照設(shè)計(jì)的不同質(zhì)量包入紗布中，方便后續(xù)的浸提與過濾。

蓮子：精選外觀無黑斑的優(yōu)質(zhì)磨皮蓮子，去除蓮子芯，清洗后于60 ℃干燥5 h備用。

紅棗：選擇大小均一，無病蟲害的優(yōu)質(zhì)大棗，去核，清洗完成后晾干備用。

1.2.3核桃分心木飲料的制備

稱取預(yù)處理的核桃分心木10 g、酸棗仁10 g（包入紗布備用）、蓮子15 g、紅棗15 g。參考中草藥的煮制方法，將配料完成后的所有材料一并加入電砂鍋中，電砂鍋中加入1 000 mL的純凈水進(jìn)行浸提，浸提初期選用高檔位讓水快速沸騰，水沸后調(diào)至低檔位繼續(xù)浸提15 min。將浸提液轉(zhuǎn)移至容器中，靜置30 min，隨后取上清液，并用紗布過濾。在濾液中分別按體積加入0.3 mg/mL小蘇打，0.05 mg/mL甜菊糖苷，并在20 MPa于高壓均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)即得核桃分心木飲料成品。

1.2.4感官評定

邀請七位評價(jià)人員組成品評小組，男女比例為4：3，年齡分布在20～36歲，按照表1所制定的感官評定標(biāo)準(zhǔn)，依次從色澤、香氣、口感、組織四個(gè)方面對所制備的飲料進(jìn)行感官評價(jià)。

要求：感官評價(jià)人員在對所制備的飲料進(jìn)行感官評價(jià)之前2 h，未食用過辛辣刺激性食物，品評過程按照五輪進(jìn)行，每輪設(shè)置七個(gè)樣品，每個(gè)樣品約15" mL。品評員需在每個(gè)樣品品評結(jié)束后休息3 min并用純凈水漱口，且在每輪樣品品評結(jié)束后休息15 min并食用原味吐司面包輔助恢復(fù)味覺狀態(tài)。品評環(huán)境無噪音、無異味、自然光線良好[17]。

1.2.5單因素試驗(yàn)

分別以核桃分心木添加量（5，10，15，20，25，30 g）、酸棗仁添加量（5，10，15，20，25，30 g）、蓮子的添加量（10，15，20，25，30 g）、紅棗添加量（16，24，32，40，48 g）、提取時(shí)間（10，15，20，25，30 min）進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在固定單因素條件的情況下，分別考察其它各因素對核桃分心木飲料感官評分的影響。

1.2.6響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，選擇核桃分心木添加量、酸棗仁添加量、浸提時(shí)間三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。通過Design-Expert數(shù)據(jù)分析處理軟件設(shè)計(jì)三因素三水平，見表2。

1.2.7核桃分心木飲料中主要成分含量的測定

采用蒽酮-硫酸比色法[18]測定總糖含量，采用凱氏定氮儀測定蛋白質(zhì)含量，采用索氏抽提法測定脂肪含量，參考吳凌鳳[19]的方法測定黃酮含量，采用福林-酚比色法[20]測定多酚含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以感官評定分?jǐn)?shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用Origin pro 2021進(jìn)行繪圖并分析，響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design-Expert數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析并建立模型。

2" 結(jié)果與分析

2.1 各單因素對核桃分心木飲料感官評分的影響

2.1.1核桃分心木添加量對核桃分心木飲料感官評分的影響

圖2為核桃分心木添加量對核桃分心木飲料感官評分的影響圖。

由圖2可知，當(dāng)核桃分心木添加量為10 g時(shí)，核桃分心木飲料感官評分最高為87.57分，此時(shí)核桃分心木飲料的綜合評分較好。當(dāng)核桃分心木添加量由5 g增加至10 g時(shí)，核桃分心木飲料的組織與口感并未發(fā)生較大變化，但核桃分心木添加量為10 g時(shí)核桃分心木飲料的色澤比核桃分心木添加量為5 g有較大提升，導(dǎo)致其感官評分值較高。當(dāng)核桃分心木添加量由10 g增加至30 g時(shí)，核桃分心木飲料顏色持續(xù)加深，變?yōu)樯罴t褐色，導(dǎo)致澄清度變差，并且核桃分心木飲料表現(xiàn)出較明顯核桃分心木的苦澀味，導(dǎo)致其飲料感官評分明顯降低，因此，選擇核桃分心木的最佳添加量為10 g。

2.1.2酸棗仁添加量對核桃分心木飲料感官評分的影響

由圖3可知，當(dāng)酸棗仁添加量為10 g時(shí)，核桃分心木飲料感官評分最高為84.85分。當(dāng)酸棗仁添加量較多時(shí)核桃分心木飲料色澤加深，逐漸偏向紅褐色，酸棗仁添加量較大時(shí)核桃分心木飲料會產(chǎn)生較多泡沫，且浸提完成后飲料中沉淀較多，可能由于酸棗仁作為植物種子，含有一定的脂肪和其他可溶性成分[12]，這些物質(zhì)會在浸提過程中產(chǎn)生泡沫及雜質(zhì)，使核桃分心木飲料感官評分降低，因此，選擇酸棗仁的添加量最適為10 g。

2.1.3蓮子添加量對核桃分心木飲料感官評分的影響

由圖4可知，通過對核桃分心木飲料感官評分整體趨勢進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)蓮子添加量的增加對飲料的影響并不顯著，核桃分心木飲料感官評分整體無顯著差異，原因可能是由于所用的蓮子為磨皮蓮子，其浸提液無明顯的顏色，也無特殊味道，可知單獨(dú)添加蓮子對核桃分心木飲料的口感無明顯影響。因此，考慮到蓮子的實(shí)際使用效果及核桃分心木飲料成本控制，最終選擇蓮子的最適添加量為15 g。

2.1.4紅棗添加量對核桃分心木飲料感官評分的影響

由圖5可知，紅棗添加量的增加對核桃分心木飲料的影響并不顯著。將紅棗作為原料加入核桃分心木飲料中，一方面紅棗具有補(bǔ)氣安神的功效，另一方面三種原料在進(jìn)行混合浸提時(shí)核桃分心木飲料的氣味與口感都會出現(xiàn)較為明顯的澀味，而紅棗浸提液有明顯的甜味，不但可以避免核桃分心木飲料中白砂糖的加入，紅棗的加入還會平衡這種苦澀的不良風(fēng)味。因此選擇紅棗的最適添加量為24 g。

2.1.5 浸提時(shí)間對核桃分心木飲料感官評分的影響

由圖6可知，浸提時(shí)間對核桃分心木飲料的影響較顯著，浸提時(shí)間為15 min時(shí)核桃分心木飲料感官評分最高為88.00分，隨著浸提時(shí)間的延長，核桃分心木飲料的色澤逐漸加深，同時(shí)其飲料的沉淀逐漸增多，并出現(xiàn)渾濁，導(dǎo)致核桃分心木飲料感官評分降低。此外，延長浸提時(shí)間，核桃分心木飲料會表現(xiàn)出明顯的苦澀味，嚴(yán)重影響核桃分心木飲料的口感。因此，選擇浸提最佳時(shí)間為15 min。

2.2 核桃分心木飲料工藝優(yōu)化的響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1響應(yīng)面試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)結(jié)果及方差分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇核桃分心木添加量、酸棗仁添加量、浸提時(shí)間三個(gè)因素設(shè)計(jì)三因素三水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，以核桃分心木飲料的感官評分為考察指標(biāo)，結(jié)果見表3。

結(jié)合表3結(jié)果，通過Design-Expert軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行多元擬合，得出核桃分心木飲料感官評分與各因素之間的多項(xiàng)回歸方程為：Y=87.68-0.981 2A+0.325 7B+0.121 3C-0.067 5AB-0.035AC-0.187 5BC-3.33A2-1.28B2-0.460C2。對擬合的回歸方程進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果如表4所示。由表4可見，根據(jù)優(yōu)化過程模型的Plt;0.000 1，表明構(gòu)建的模型非常顯著。模型中的決定系數(shù)R2=0.975 0，表明模型的相關(guān)性較好。失擬項(xiàng)Pgt;0.05，說明該模型失擬項(xiàng)不顯著，不存在失擬的情況。同時(shí)可以看出，經(jīng)回歸模型方差分析核桃分心木添加量和酸棗仁添加量的P值均小于0.01，為極顯著水平，表明在試驗(yàn)范圍內(nèi)核桃分心木添加量和酸棗仁添加量對核桃分心木飲料感官評分均有極顯著影響。三種因素對核桃分心木飲料感官評分的影響依次為核桃分心木添加量（A）gt;酸棗仁添加量（B）gt;浸提時(shí)間（C）。

2.2.2兩因素間的交互作用分析

圖7為核桃分心木添加量（A）、酸棗仁添加量（B）、浸提時(shí)間（C）三個(gè)因素兩兩交互作用。

由圖7可以看出，兩因素交互作用對核桃分心木飲料感官評分的影響。兩兩因素的交互作用可通過等高線的密集程度來判斷，等高線越密集、曲面越接近橢圓，交互作用越明顯。結(jié)合圖7可以看出，核桃分心木添加量與酸棗仁添加量兩因素交互作用下坡面陡峭，等高線圖接近橢圓，其交互作用最明顯，對核桃分心木飲料感官評分的影響也最大。當(dāng)浸提時(shí)間不變，核桃分心木添加量在8～10 g，核桃分心木飲料感官評分增加明顯，酸棗仁添加量在5～10 g時(shí)，核桃分心木飲料感官評分增加明顯，隨后其飲料感官評分值下降明顯，這與單因素試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.2.3核桃分心木飲料工藝優(yōu)化預(yù)測及驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化分析得到核桃分心木飲料的最佳配方為：每1 000 mL水中，核桃分心木添加量為9.25 g，酸棗仁添加量為10.61 g，浸提時(shí)間為15.56 min，感官評價(jià)理論值為87.78分。為了檢驗(yàn)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)建立的預(yù)測模型的準(zhǔn)確性，根據(jù)實(shí)際操作的可行性，將核桃分心木飲料配方修正為核桃分心木添加量為9 g，酸棗仁添加量為11 g，浸提時(shí)間為16 min，對優(yōu)化的模型進(jìn)行三次驗(yàn)證試驗(yàn)，最終核桃分心木飲料感官評分平均值為（87.44±0.55）分，與預(yù)測值接近，證明響應(yīng)面分析優(yōu)化的核桃分心木飲料加工工藝條件可信。

2.3 核桃分心木飲料中營養(yǎng)成分及功能性成分的含量

本研究采用蒽酮硫酸法測定總糖含量，用葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品擬合的線性回歸方程為y=0.023 19+0.463 29x，R2為0.989 83。測定黃酮含量采用蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)品，擬合的線性回歸方程為y=0.017 14+9.035 71x，R2為0.990 32。用福林-酚比色法測定多酚含量，以沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品擬合的線性回歸方程為y=0.011 71+10.742 86x，R2為0.997 23。各指標(biāo)測定結(jié)果如表5所示，經(jīng)優(yōu)化后的核桃分心木飲料中蛋白質(zhì)含量為（4.16±0.18）mg/mL，未檢出脂肪，黃酮含量為（0.24±0.01）mg/mL，多酚含量為（0.011 6±0.001 1）mg/mL，總糖含量為（5.18±0.08）mg/mL，同時(shí)參考《GB 28050-2011預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》糖含量≤0.5 g/100 mL可稱為無糖產(chǎn)品，糖含量≤5 g/100 mL可稱為低糖產(chǎn)品，脂肪含量≤0.5 g/100 mL可稱為無脂肪或0脂肪產(chǎn)品。因此，可將此款核桃分心木飲料定義為低糖0脂飲料，此外該飲料中的多酚及黃酮類化合物有望為其在改善睡眠的保健食品研究上提供理論參考。

3" 討論與結(jié)論

本研究以核桃分心木為主要原料，搭配酸棗仁、蓮子等藥食同源物質(zhì)原料，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法對核桃分心木飲料的配方進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化的工藝為：以1 000 mL水為基準(zhǔn)，當(dāng)核桃分心木添加量為9 g、酸棗仁添加量為11 g、蓮子添加量為15 g、紅棗添加量為24 g、浸提時(shí)間為16 min時(shí)，核桃分心木飲料感官評分為87.44分，與模型預(yù)測核桃分心木飲料感官評分87.78分接近。通過對核桃分心木飲料中的營養(yǎng)成分和功能性成分進(jìn)行檢測，測得核桃分心木飲料中的總糖含量為（5.18±0.08）mg/mL，蛋白質(zhì)含量為（4.61±0.18）mg/mL，未檢出脂肪，黃酮含量為（0.24±0.01）mg/mL，總多酚含量為（0.011 6±0.001 1）mg/mL，核桃分心木飲料可稱其為低糖0脂飲料，本研究所制備的飲料相較張妍等[10]的研究，搭配了酸棗仁、蓮子、紅棗等具有寧心安神作用的輔料，其中多酚及黃酮類化合物的總量與苗春霖等[21]的研究接近，且此款飲料有望為其在改善睡眠的保健食品研究上提供理論參考。本研究中所采用的原料，如核桃分心木、紅棗、酸棗仁在功能上都有助眠或者安神的作用，但在本研究中并未涉及對此項(xiàng)功能的驗(yàn)證試驗(yàn)，若要將本產(chǎn)品用于有助于改善睡眠的功能性產(chǎn)品的研發(fā)，未來還需進(jìn)一步研究。同時(shí)，本研究對核桃分心木飲料的生物活性成分未進(jìn)行深入定性定量分析，可以考慮采用高效液相色譜法或液相色譜-質(zhì)譜法對具體的多酚類物質(zhì)和黃酮進(jìn)行檢測分析。

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收稿日期：2024-07-25

基金項(xiàng)目：商洛學(xué)院科研基金項(xiàng)目（22HKY408）;陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃綠色通道一般項(xiàng)目（2023XCZX2-56）

作者簡介：譚思遠(yuǎn)，男，陜西寶雞人，碩士，講師