响应面优化桑叶无花果功能饮料的制备.pdf

肇庆学院学报第45卷肇庆学院学报JOURNAL OF ZHAOQING UNIVERSITY第45卷 第2期2024年3月Vo1.45,No.2Mar.2024收稿编号：2023.04.26.0001作者简介：刘永（1977-），男，广东吴川人，肇庆学院食品与制药工程学院副教授，博士.桑叶又名霜桑叶，味甘、苦、涩，性寒凉，可入肝、肺经1，具有疏风清热、凉血止血、清肝明目的作用2.桑叶不仅含有丰富的氨基酸还含有多种维生素以及Fe、Zn等矿物质，还具有很好的保健功能，是生产天然植物饮料的良好原料3.桑叶中的挥发油成分如环己烯等，具有止咳、安神等作用4.目前，中国传统中药配方发展而来的中成药如桑菊感冒颗粒、桑菊感冒冲剂等都以桑叶为原料5.桑叶具有较高的营养和药用价值，在食品、保健等行业都有应用6.刘万顺等7利用桑叶、竹叶等原料配制保健饮料，具有清热解毒、生津止渴的功效.夏道宗等8利用桑叶和安吉白茶制备了保健功能饮料，该饮料具有天然的体内抗氧化性.桑叶制备保健功能饮料具有清热解毒、生津止渴、抗氧化等的功效.无花果也属于桑科植物的一种，果子的皮很薄也没有大核，肉质软糯，香甜可口，有丰富的糖类、有机酸以及矿物质等.无花果有缓泻功能，因为其中含有酚类，还可以降血压9.无花果还具有润肺止咳、消肿解毒、清热生津等功效10.无花果具有比较丰富的营养价值和药用价值，在历代医药典籍中就有无花果的记载.本草纲目 中阐述：“味甘，无毒，治咽喉痛”，而且在传统中医药，无花果的果叶枝以及整株都可作为药用11.在国家卫生健康委员会公布中药名单中无花果既是食品又是药品12.刘秀凤等13人利用无花果与胖大海、甘草等原料制备保健饮料，具有润喉功能.无花果制备保健功能饮料具有润喉、减肥、缓泻等功效.2003年王老吉饮料以“预防上火”为卖点，在全国热销，打开了以植物草本为主要原料的功能性饮料市场14.植物功能饮料有很多研究，如用杜仲叶、枸杞、蛹虫草、金银花、枸杞、桑葚、沙棘等原料制备复合的功能饮料.我国60%的受访者更加倾向于购买以天然植物为主要原料制作而成的功能饮料，主要原因是天然的营养物质与人工添加的营养物质相比，人们认为天然的无副作用.随着经济的发展，人们饮食多样化，对健康有了更高的追求，比如在食用油炸、辛辣食品后会选择降火的饮料，可以缓解喉咙发炎等症状.所以桑叶无花果功能饮料具有清肺润燥、疏散风热、清热生津等功效，有很大的市场潜力.1材料与方法1.1 材料与仪器桑叶、无花果购于超市，柠檬酸（食品级，河南万邦实业有限公司），硫酸铜、酒石酸钾钠（分析纯，广州化响应面优化桑叶无花果功能饮料的制备刘永，董莉莉，梁倩（肇庆学院 食品与制药工程学院，广东 肇庆 526061）摘 要：以桑叶、无花果为主要原料制备功能饮料.通过单因素以及响应面方法优化桑叶无花果功能饮料制备工艺，并测定饮料的理化性质.结果表明功能饮料的最优制备工艺为：桑叶浸提液量为40.70%，无花果浸提液量为44.37%，白砂糖为6.22%，柠檬酸量为0.20%；该功能饮料的pH值为4.03，可溶性物质含量为7.8%，总酸为1.27 g/L，总糖为9 g/100mL.饮料颜色呈棕黄色，明亮清透，酸甜可口，口感绵滑细腻，喉咙清爽舒畅.关键词：响应面；桑叶；无花果；功能饮料中图分类号：TS275.4文献标志码：A文章编号：1009-8445（2024）02-0022-07刘永等：响应面优化桑叶无花果功能饮料的制备第2期学试剂厂）.美的多功能电磁炉（C21-RT2124，广东美的生活电器制造有限公司），手持式折射仪折光棱镜（WZS-80，上海仪电物理光学仪器有限公司），pH计（PHS-25，上海仪电科学仪器股份有限公司）.1.2 试验方法1.2.1 桑叶浸提液的制备将桑叶用清水清洗23遍，晾干粉碎，以固液比1:30 g/mL的比例，称取一定量的桑叶，在80水浴中分2次浸提.第一次浸提60 min，用快速滤纸过滤；第二次将滤渣在相同条件下浸提30 min后，用快速滤纸过滤.最后将2次过滤后的澄清滤液合并，获得桑叶浸提液.1.2.2 无花果浸提液的制备将无花果干用清水冲洗23遍，晾干粉碎，以固液比1:10 g/mL的比例，称取一定量的无花果，在85水浴中提取1 h，浸提2次，最后合并滤液获得无花果浸提液.1.2.3 桑叶无花果功能饮料的制备以100 mL为固定基准配制桑叶无花果功能饮料，按一定的比例添加桑叶浸提液、无花果浸提液、白砂糖、柠檬酸，剩余部分以纯净水来补足至100 mL.混合后搅拌均匀，然后灌装到提前清洗并灭菌的玻璃瓶中，盖上盖子后放到沸水浴中灭菌20 min，灭菌完成后让其自然冷却，再进行感官评分.1.2.4 感官评分邀请10位感官正常的同学作为评委，按照桑叶无花果功能饮料的色泽、香气、滋味、状态，对桑叶无花果功能饮料进行感官评分.根据文献3,15-18以及桑叶无花果功能饮料本身的特点制作感官评分标准，如表1所示.表1 桑叶无花果功能饮料感官评分标准1.2.5 理化检测根据王英等19的方法，用手持式折光仪测桑叶无花果饮料的可溶性固形物.用pH计测桑叶无花果功能饮料的pH值.根据GB12456-2021 食品总酸的测定20，用酸碱式滴定管滴定桑叶无花果功能饮料中的总酸.根据GB5009.8-2016 食品标准，葡萄、蔗糖等的测定21，使用第二个方法酸水解法测定饮料中的总糖.2结果与分析2.1 单因素试验2.2.1 桑叶浸提液添加量对感官评分的影响桑叶浸提液添加量对感官评分的影响见图1.从图1可看出，随着桑叶浸提液添加量增加，感官评分先增项目色泽（20）香气（20）滋味（30）状态（30）标准呈棕黄色呈浅黄色或黄色呈淡黄色或无色有桑叶和无花果混合的香味，柔和有两种香味，但其中一种稍微突出香味过浓或过淡口感柔和清爽，喉咙舒畅，酸甜可口口感柔和清爽，喉咙舒畅，酸甜较淡口感一般，有少许涩感，酸甜失调明亮清透，无沉淀明亮清透，有少许沉淀明亮清透，较多沉淀评分1520111511015201115110253020251202530202512023肇庆学院学报第45卷后降.在桑叶浸提液添加量30%时，分值较低，此时的饮料中桑叶浸提液添加量少，而无花果的香味盖过桑叶本身淡淡的清香，气味不协调.随着桑叶浸提液添加量增加至40%，感官评分最高，此时的饮料中桑叶的清香与无花果的香气和谐且口感清爽.随着桑叶浸提液添加量的继续增加，感官评分降低，此时的饮料出现涩感，气味不协调.因此确定桑叶浸提液添加量为40%.2.1.2 无花果浸提液添加量对感官评分的影响无花果浸提液添加量对感官评分影响见图2.从图2可看出，随着无花果浸提液添加量增加，感官评分先高后低，无花果浸提液添加量的范围在30%40%时，饮料中无花果香气较淡，口感寡淡.当无花果浸提液添加量为45%时，感官评分最高，此时的饮料中香气和谐且口感绵滑，喉咙清爽.随着无花果浸提液添加量增加至50%时，感官分值减小，此时饮料的无花果香味过于浓郁，气味不协调.因此确定无花果浸提液添加量为45%.2.1.3 白砂糖添加量对感官评分的影响白砂糖添加量对感官评分影响见图3.从图3可看出，随着白砂糖添加量的提高，感官评分先增后减，白砂糖添加量范围在1.5%4.5%之间时，分值较低，此时的桑叶无花果功能饮料的口感比较寡味.在白砂糖量为6%时，感官评分是最高的，此时的桑叶无花果功能饮料口感酸甜可口.白砂糖继续添加至7.5%时，分值降低，此时的桑叶无花果功能饮料中的甜度过高，导致饮料中的酸甜不和谐.因此确定白砂糖添加量为6%.2.1.4 柠檬酸添加量对感官评分的影响柠檬酸添加量对感官评分影响见图4.从图4看出，随着柠檬酸添加量提高，感官评分先增后减.柠檬酸添加量 0.2%时，得分最高，此时的桑叶无花果功能饮料的酸和甜合适，口感柔和.在柠檬酸添加量继续添至0.25%时，得分减小，此时桑叶无花果功能饮料中的酸感不好，太酸，导致饮料酸甜不和谐.因此确定柠檬酸添加量为0.20%.图4 柠檬酸添加量对感官评分的影响图1 桑叶浸提液添加量对感官评分的影响图3 白砂糖添加量对感官评分的影响图2 无花果浸提液添加量对感官评分的影响24刘永等：响应面优化桑叶无花果功能饮料的制备第2期2.2 响应面试验优化2.2.1 响应面优化试验设计及结果根据单因素试验结果和Box-Behnken设计原理，以感官评分（Y）为优化指标，对桑叶浸提液添加量（A，%）、无花果浸提液添加量（B，%）、白砂糖添加量（C，%）和柠檬酸添加量（D，%）进行响应面优化制备工艺，试验设计及结果见表2.表2 响应面试验设计及结果%2.2 模型建立与方差分析通过Design-Expert软件对表2中的数据分析，得到桑叶无花果功能饮料影响感官评分的二次多项回归方程和方差分析结果（见表 3）.该模型方程为：Y=84.63+1.00A+0.15B+1.25C0.38D0.17AB+1.27AC+1.30AD1.10BC+1.47BD+1.13CD4.13A20.36B25.18C23.01D2.表3 回归模型方差分析从表4可以看出，回归模型P值0.05，不显著的，这说明4个因素与桑叶无花果功能饮料之间的模型是显著的.方程的R2=0.950 9，表明试验结果与模型拟合程度良好.一次项A、C，二次项AC、AD、BD、A2、C2、D2的P值均小于0.05，说明它们对桑叶无花果功能饮料影响感官序号1234567A40403535404045B45404540504545C6.07.57.56.06.04.56.0D0.200.200.200.200.150.250.15Y85.081.074.579.680.774.578.7来源模型ABCDABACADBCBDCDA2B2C2D2残差失拟项纯误差总和平方和275.3212.000.2718.751.760.126.506.764.848.705.0691.120.68143.2948.2714.2313.780.45289.55自由度14111111111111111210226均方19.6712.000.2718.751.760.126.506.764.848.705.0691.120.68143.2948.271.191.380.22F值16.5910.120.2315.821.490.105.485.704.087.344.2776.860.58120.8640.716.17p值 0.000 10.007 90.641 80.001 80.246 10.753 40.037 30.034 30.066 20.019 00.061 1 0.000 10.461 9 0.000 1桑叶浸提液添加量（A）柠檬酸添加量（D）无花果浸提液添加量（B）.2.2.3 响应面分析通过软件Design-Expert分析得到桑叶无花果功能饮料的响应面图以及等高线图（如图5所示）.响应面图是三维空间曲面图，可直观反应出感官评分（Y）与桑叶浸提液添加量（A）、无花果浸提液添加量（B）、白砂糖添加量（C）和柠檬酸添加量（D）4个因素的交互作用.等高线图的图形所显示的形状可以用来反映这2个因素之间的相互作用是否有显著的效果，如果等高线图的状态越倾向于椭圆形，那么意味着相互作用是越显著的；如果等高线图显示出的图越倾向于圆的形状，那么说明交互作用就越不显著22.从图5可看出，桑叶浸提液添加量（A）、白砂糖添加量（C）的响应面曲面是陡峭状态，对感官评分影响很大.桑叶浸提液添加量（A）与无花果浸提液添加量（B）、无花果浸提液添加量（B）与白砂糖添加量（C）、无花果浸提液添加量（B）与柠檬酸添加量（D）的等高线图显示它们的交互作用对感官评分影响很大.图5 不同因素对桑叶无花果功能饮料感官评分影响的响应曲面2.2.4 最佳工艺参数的确定根据软件Design-Expert计算可知，桑叶无花果功能饮料的最优配方工艺为桑叶浸液40.70%、无花果液44.37%、白砂糖6.22%、柠檬酸0.20%，预测感官评分为84.8.进行3次平行实验得到感官评分的平均值为84.6分，与预测值接近，说明此模型合理，优化的方案准确可靠.2.3 饮料的感官与理化检测最佳工艺参数制备的饮料，其pH为4.03，可溶性物质为7.8%，总糖为9 g/100mL，总酸为1.27 g/L.饮料整体颜色呈棕黄色，色泽均匀，桑叶与无花果气味协调，香味柔和，酸甜可口，口感绵滑细腻，喉咙清爽舒畅，液体明亮清透.26刘永等：响应面优化桑叶无花果功能饮料的制备第2期3结论桑叶浸提液稍涩、苦，而无花果甘甜，有明显的无花果香气.无花果浸提液可以中和桑叶浸提液的苦涩味，且两者性能相近，可以更好发挥清热止渴，缓解喉咙不舒服的症状.在单因素实验的结果分析基础上，采用响应面的分析方法确定最优条件为桑叶浸液量为40.70%，无花果浸液量为44.37%，白砂糖用量为6.22%，柠檬酸用量为0.20%.饮料pH为4.03，可溶性物质为7.8%，总糖为9 g/100 mL，总酸为1.27 g/L.饮料整体颜色呈棕黄色，色泽均匀，桑叶与无花果气味协调，香味柔和，酸甜可口，口感绵滑细腻，喉咙清爽舒畅，液体明亮清透.本研究为进一步开发保健功能饮料提供了参考.参考文献：1张元泽,郑剑.桑叶饮料的工艺研究J.安徽农学通报,2012,18(23):151-152.2蔡颖莲,曾德胜,黄艺惠,等.桑叶药用的历史沿革J.光明中医,2022,37(20):3820-3822.3王蔚新,祝艳梅.桑叶金银花复合保健饮料的研制J.食品研究与开发,2013,34(7):65-68.4陈营军,贾娟,王婷婷.杜仲叶桑叶红枣复合保健饮料工艺研究J.中国果菜,2022,42(3):21-27.5杜伟,陈松.桑叶开发利用现状及展望J.中国蚕业,2022,43(4):37-41.6AI J,BAO B,BATTION M,et al.Recent advances on bioactive polysaccharides from mulberryJ.Food Function,2021,12(12):5219-5235.7刘万顺,马雪侠,刘晓林,等.一种桑叶保健饮料的研制及发展前景J.安徽农学通报,2014,20(16):115-118.8夏道宗,于新芬,倪达美.安吉白茶、桑叶复合功能性饮料对D-半乳糖致小鼠氧化损伤的拮抗效应研究J.现代食品科技,2013,29(7):1482-1485.9高世霞.芦荟、无花果复合果汁饮料的研制J.饮料工业,2009,12(2):13-15.10 姜宏伟,李春英,赵春建,等.无花果的化学成分药理作用和临床应用J.黑龙江科学,2019,10(6):12-15.11 赵默涵,刘志强,耿爱芳,等.无花果叶中有效成分鉴别及含量测定J.应用化学,2018,35(11):1391-1398.12 刘娟娟,李英,田密,等.一种高钙含量的钙果无花果酸枣复合果汁饮料的研制J.食品工业,2021,42(11):161-166.13 刘秀凤.润喉保健饮料的研制J.食品工业科技,2004(8):101-103.14 师雯,李洲.中国功能饮料市场现状及发展趋势分析J.食品与发酵科技,2020,56(5):97-100.15 李尽哲,叶兆伟,黄雅琴.蛹虫草桑叶复合保健饮料的研制J.食品研究与开发,2016,37(3):77-79.16 陈丽花,朱楚楚,唐飞.桑叶生理活性成分的提取及其饮料的制备J.食品工业,2017,38(7):111-116.17 汤慧民.澄清无花果果汁饮料的研制J.饮料工业,2012,15(4):18-20.18 高世霞.无花果汁保健饮料的研制J.饮料工业,2008(10):7-9.19 牛英,范七君,刘冰浩,等.柑桔果汁可溶性固形物含量测定的影响因素及优化J.现代园艺,2021,44(7):3-6.20 中华人民共和国国家卫生健康委员会.食品安全国家标准食品中总酸的测定：GB 12456-2021S.北京:中国标准出版社,2021.21 国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准食品中果糖、葡萄、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定：GB 5009.8-2016S.北京:中国标准出版社,2016.22 张静,王真,苟美玲.响应面法优化紫薯果蔬复合饮料生产工艺配方J.食品安全导刊,2021(6):145-150.27肇庆学院学报第45卷Optimization of Preparation of Mulberry Leaf and Fig FunctionalOptimization of Preparation of Mulberry Leaf and Fig FunctionalBeverage by Response Surface MethodologyBeverage by Response Surface MethodologyLIU Yong,DONG Lili,LIANG Qian(School of Food and Pharmaceutical Engineering,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)Abstract:Abstract:Functional beverages were prepared using mulberry leaves and figs as the main ingredients.Theprocess of mulberry leaf and fig functional beverage was optimized by a single-factor test and response surfacemethodology,and the physicochemical properties of the beverage were also determined.The results showed thatthe optimal process of the functional beverage was 40.70%of mulberry leaf infusion,44.37%of fig infusion,6.22%of sugar,and 0.20%of citric acid.The pH value of the functional beverage was 4.03,and the soluble mat-ter content was 7.8%.The total acid was 1.27g/L,and the total sugar was 9g/100mL.The beverage was brownish-yellow,bright and clear,sweet and sour.The taste is smooth and delicate,with a fresh and comfortable throat feel-ing.Keywords:Keywords:response surface methodology;mulberry leaf;fig;functional beverage（责任编辑：张宝杰）28