鼠曲草黄酮饮料的研制

余 姣，刘美婷，刘玲珑，王诗逸，刘 皓

（湖南食品药品职业学院食品学院，湖南 长沙 410208）

鼠曲草（Gnaphlium affineD. Don）为菊科鼠曲草属一年生草本植物，别名清明菜、佛耳草、追骨风，是一种具有浓郁民族特色的野生植物资源[1]。鼠曲草富含黄酮类化合物、萜类化合物、氨基酸、挥发油、植物甾醇、生物碱，此外还含有钙、镁、钾等多种矿物质，具有显著的抑菌、抗炎、护肝及抗氧化等功效[2-3]。Roh 等[4]研究发现，鼠曲草能通过抑制MAPK 介导的转录激酶活性来抑制RAW264.7 细胞的炎症反应。Li 等[5]研究表明，鼠曲草具有良好的抗氧化能力，能显著降低氧化损伤小鼠肝组织的丙二醛水平。鼠曲草属植物资源丰富，具有多种生物活性，除了医药价值，在营养保健、化妆品、生物农药等方面也有一定的应用价值[6]。陈加蓓等[7]和石青浩等[8]以乙醇为提取溶剂提取鼠曲草中的总黄酮，并分析其抗氧化活性。目前用水作为溶剂提取鼠曲草中总黄酮的研究相对较少。朱小琳等[9]以鼠曲草为原料制作鼠曲草糕，潘明等[10]利用鼠曲草的提取液和糯米联合发酵研制出保健米酒，王世宽等[11]研发了鼠曲草保健茶，Gao等[12]制备了一种鼠曲草新型酸奶，但单独用鼠曲草为原料制作饮料的研究鲜有报道。本研究以鼠曲草为试材，筛选鼠曲草黄酮的水浸提工艺及其饮料的配方，以期为鼠曲草的进一步综合加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

鼠曲草，采摘自江西省新干县麦斜镇；芦丁标准品（纯度≥98%），成都德斯特生物技术有限公司；白砂糖，广西糖业集团柳兴制糖有限公司；柠檬酸、羧甲基纤维素钠，河南中辰生物科技有限公司；氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠、乙醇均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

FA3104N 电子天平，上海菁海仪器有限公司；FW100 高速万能粉碎机，WGL-125B 电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；MK-HJ1508电热水壶，广东美的生活电器制造有限公司；L3-LJ150榨汁机，九阳股份有限公司；XMTD-7000 电热恒温水浴锅，天津天泰仪器有限公司；7200 型可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；WZS 手持式折射仪，上海仪电物理光学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

鼠曲草→清洗→烘干→粉碎→浸泡→提取→过滤→澄清液→调配→灌装→杀菌→封口→冷却→成品

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料预处理

新采摘的鼠曲草经挑选、清水洗净后于60 ℃左右的电热鼓风干燥箱中烘干至恒重，粉碎后用真空密封袋保存，备用。

1.2.2.2 鼠曲草中黄酮类物质的提取

按水浸提工艺，先选择适宜的料液比，浸泡一段时间，然后在一定的浸提温度和提取时间下提取鼠曲草中的黄酮类物质。

1.2.2.3 饮料调配

滤纸过滤浸提后的滤液即为鼠曲草水提液，按一定的工艺配方添加鼠曲草水提液、白砂糖、柠檬酸和羧甲基纤维素钠进行调配，搅拌均匀。

1.2.2.4 杀菌、冷却

调配后的饮料装瓶后在100 ℃水浴锅中灭菌20 min，再置于室温下自然冷却，标注日期并贴上标签[13]。

1.2.3 鼠曲草黄酮提取条件的筛选

1.2.3.1 料液比的筛选

准确称取1 g（精确到0.000 1 g）粉碎后的鼠曲草，固定浸泡时间45 min，浸提温度70 ℃，提取时间2 h，考察不同料液比（1∶110、1∶120、1∶130、1∶140、1∶150（g/mL））对鼠曲草黄酮提取量的影响，筛选适宜的料液比。

1.2.3.2 浸泡时间的筛选

准确称取1 g（精确到0.000 1 g）粉碎后的鼠曲草，固定料液比1∶140（g/mL），浸提温度70 ℃，提取时间2 h，考察不同浸泡时间（15、30、45、60、75 min）对鼠曲草黄酮提取量的影响，筛选适宜的浸泡时间。

1.2.3.3 提取时间的筛选

准确称取1 g（精确到0.000 1 g）粉碎后的鼠曲草，固定料液比1∶140（g/mL），浸泡时间45 min，浸提温度70 ℃，考察不同提取时间（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h）对鼠曲草黄酮提取量的影响，筛选适宜的提取时间。

1.2.3.4 浸提温度的筛选

准确称取1 g（精确到0.000 1 g）粉碎后的鼠曲草，固定料液比1∶140（g/mL），浸泡时间45 min，提取时间2 h，考察不同浸提温度（60、70、80、90、100 ℃）对鼠曲草黄酮提取量的影响，筛选适宜的浸提温度。

1.2.3.5 正交试验设计

在单因素试验结果的基础上，以料液比、浸泡时间、提取时间及浸提温度为主要影响因素，以鼠曲草黄酮提取量为考察指标，进行L9(34)正交试验，正交试验的因素水平如表1所示。

表1 鼠曲草黄酮提取正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test of flavonoids extraction from G.affine D.Don

1.2.4 鼠曲草黄酮饮料配方优化的试验设计

1.2.4.1 鼠曲草水提液添加量的筛选

以100 mL 饮料计，固定白砂糖添加量8 g，柠檬酸添加量0.05 g，羧甲基纤维素钠添加量0.1 g，不足部分以水补足，研究鼠曲草水提液添加量（20、30、40、50、60 mL）对饮料感官品质的影响，筛选适宜的鼠曲草水提液添加量。

1.2.4.2 白砂糖添加量的筛选

以100 mL 饮料计，固定鼠曲草水提液添加量40 mL，柠檬酸添加量0.05 g，羧甲基纤维素钠添加量0.1 g，不足部分以水补足，研究白砂糖添加量（6、7、8、9、10 g）对饮料感官品质的影响，筛选适宜的白砂糖添加量。

1.2.4.3 柠檬酸添加量的筛选

以100 mL饮料计，固定鼠曲草水提液添加量40 mL，白砂糖添加量8 g，羧甲基纤维素钠添加量0.1 g，不足部分以水补足，研究柠檬酸添加量（0.03、0.04、0.05、0.06、0.07 g）对饮料感官品质的影响，筛选适宜的柠檬酸添加量。

1.2.4.4 羧甲基纤维素钠添加量的筛选

以100 mL饮料计，固定鼠曲草水提液添加量40 mL，白砂糖添加量8 g，柠檬酸添加量0.05 g，不足部分以水补足，研究羧甲基纤维素钠添加量（0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 g）对饮料感官品质的影响，筛选适宜的羧甲基纤维素钠添加量。

1.2.4.5 鼠曲草黄酮饮料配方优化正交试验设计

根据单因素试验的结果，以鼠曲草水提液添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量及羧甲基纤维素钠添加量为主要影响因素，以鼠曲草黄酮饮料感官评分为考察指标，进行L9(34)正交试验，正交试验因素水平如表2所示。

表2 鼠曲草黄酮饮料配方优化正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test of formula optimization of G.affine D.Don flavonoid beverage

1.2.5 测定项目与方法

1.2.5.1 黄酮提取量

参考王丽等[14]的方法进行测定。配制芦丁标准溶液（0.1 mg/mL），采用比色法制作标准曲线，得到吸光度y与芦丁质量x（mg）之间的回归方程为：y=1.354 3x+0.001 1，决定系数R2=0.999 9。准确吸取样品溶液4 mL，按上述比色法进行测定，计算鼠曲草中黄酮提取量。

1.2.5.2 感官品质评定

为了直观地比较单因素试验和正交试验产品的感官品质，选20名成员，分别从鼠曲草黄酮饮料的色泽（20 分）、组织形态（20 分）、气味（20 分）、滋味（40分）4 个评价项目进行感官评分[15]，结果取平均值，感官评价标准见表3。

表3 鼠曲草黄酮饮料感官品质评价标准Table 3 Sensory quality evaluation standard of G.affine D.Don flavonoid beverage

1.2.5.3 可溶性固形物含量

使用手持式折射仪测定饮料的可溶性固形物含量，判断饮料的品质。

1.2.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2019 软件对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 鼠曲草黄酮类物质提取条件的选择

2.1.1 单因素试验结果

2.1.1.1 料液比对黄酮提取量的影响

如图1所示，随着水添加量的增加，鼠曲草黄酮提取量逐渐增加，当料液比为1∶140（g/mL）时，鼠曲草黄酮提取量最高，这是由于水添加量过少，鼠曲草黄酮浸提不完全，增加溶剂有助于黄酮类物质的渗出。当料液比为1∶150（g/mL）时，黄酮提取量反而减少，这是由于此时能溶解的黄酮类物质基本已全部溶出。因此，选取料液比1∶130、1∶140、1∶150（g/mL）作为正交因素的考察水平。

图1 料液比对鼠曲草黄酮提取量的影响Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on extraction of flavonoids from G.affine D.Don

2.1.1.2 浸泡时间对鼠曲草黄酮提取量的影响

由图2 可见，随着浸泡时间的延长，鼠曲草黄酮提取量先下降后上升再略有下降，45 min之后逐渐趋于平缓，这可能是由于浸泡45 min 时鼠曲草中的黄酮类物质基本已经浸提出来。因此，选取浸泡时间30、45、60 min作为正交因素的考察水平。

图2 浸泡时间对鼠曲草黄酮提取量的影响Fig.2 Effect of soaking time on extraction of flavonoids from G.affine D.Don

2.1.1.3 提取时间对鼠曲草黄酮提取量的影响

如图3 所示，鼠曲草黄酮提取量在提取时间为1.0～1.5 h 时先下降，可能是由于提取1.5 h 时杂质溶出较多，也可能由于试验环境等造成，提取1.5～2.0 h时再上升，提取2.0 h 后继续下降，直至趋于平缓，可能由于提取时间过长，黄酮类物质在水中的溶解已经达到饱和。因此，选取提取时间1.5、2.0、2.5 h作为正交因素的考察水平。

图3 提取时间对鼠曲草黄酮提取量的影响Fig.3 Effect of extraction time on extraction of flavonoids from G.affine D.Don

2.1.1.4 浸提温度对鼠曲草黄酮提取量的影响

由图4 可见，在浸提温度为60～70 ℃时，鼠曲草中黄酮提取量显著上升，70～90 ℃时上升缓慢，90～100 ℃急剧下降，这可能是由于超过90 ℃后，过高的温度使黄酮类物质的结构被破坏所致。因此，选取浸提温度80、90、100 ℃作为正交因素的考察水平。

图4 浸提温度对鼠曲草黄酮提取量的影响Fig.4 Effect of extraction temperature on extraction of flavonoids from G.affine D.Don

2.1.2 正交试验结果

如表4所示，影响鼠曲草黄酮浸提工艺各因素的主次排序为：浸泡时间（B）＞提取时间（C）＞料液比（A）＞浸提温度（D），最佳浸提工艺组合为A1B1C3D1。正交试验结果中的最佳提取工艺组合为A3B1C3D2，进行验证试验比较其测定结果，确定最终的最佳工艺组合。按照正交试验筛选的组合A1B1C3D1进行鼠曲草黄酮的浸提，其黄酮提取量为14.250 mg/g，高于A3B1C3D2（14.180 mg/g）。因此，鼠曲草黄酮的最佳浸提工艺组合为A1B1C3D1，即料液比1∶130（g/mL），浸泡时间30 min，提取时间2.5 h，浸提温度80 ℃。

表4 鼠曲草黄酮提取正交试验结果Table 4 Results of orthogonal test of flavonoids extraction from G.affine D.Don

2.2 鼠曲草黄酮饮料配方的优化

2.2.1 单因素试验结果

2.2.1.1 鼠曲草水提液添加量对饮料感官品质的影响

由图5 可知，随着鼠曲草水提液添加量的增加，鼠曲草黄酮饮料的感官评分先升高后下降，在水提液添加量为40 mL 时最高，添加量少于40 mL 时，鼠曲草的清香味不明显。添加量超过40 mL时，鼠曲草的味道过于浓郁，饮料整体口感不协调。因此，选取鼠曲草水提液添加量30、40、50 mL 作为正交因素考察水平。

图5 鼠曲草水提液添加量对饮料感官品质的影响Fig.5 Effect of G.affine D.Don extraction addition on sensoryquality of beverage

2.2.1.2 白砂糖添加量对饮料感官品质的影响

如图6所示，白砂糖添加量为8 g时，鼠曲草黄酮饮料感官评分最高，饮料的甜度适宜，使人乐于接受。添加太少，整体甜味不充分，口感较差；添加过多，饮料的甜味会明显掩盖鼠曲草特有的风味。因此，选取白砂糖添加量7、8、9 g作为正交因素考察水平。

图6 白砂糖添加量对饮料感官品质的影响Fig.6 Effect of white granulated sugar addition on sensoryquality of beverage

2.2.1.3 柠檬酸添加量对饮料感官品质的影响

由图7可见，柠檬酸添加量为0.05 g时，鼠曲草黄酮饮料的感官评分最高，添加量过少，则饮料缺乏柔和的口感。添加量超过0.05 g时，饮料的整体风味偏酸，难以感受到其他重要风味，达不到酸甜可口的效果。因此，选取柠檬酸添加量0.04、0.05、0.06 g 作为正交因素考察水平。

图7 柠檬酸添加量对饮料感官品质的影响Fig.7 Effect of citric acid addition on sensory quality of beverage

2.2.1.4 羧甲基纤维素钠添加量对饮料感官品质的影响

如图8 所示，当羧甲基纤维素钠添加量为0.10 g时，鼠曲草黄酮饮料的感官评分最高，添加量太少，则饮料流动性一般。添加量多于0.10 g时，饮料不但黏度增大，流动性变差，并且给人以不适的口感。因此，选取羧甲基纤维素钠添加量0.05、0.10、0.15 g 作为正交因素考察水平。

图8 羧甲基纤维素钠添加量对饮料感官品质的影响Fig.8 Effect of sodium carboxymethyl cellulose addition on sensory quality of beverage

2.2.2 鼠曲草黄酮饮料配方优化正交试验结果

如表5所示，影响鼠曲草黄酮饮料感官品质的各因素主次排序为：白砂糖添加量（F）＞水提液添加量（E）＞柠檬酸添加量（G）＞羧甲基纤维素钠添加量（H），最佳工艺配方组合为E2F3G2H1。在正交试验各组合中E3F3G2H1的感官评分最高，进行验证试验以确定最终的最佳配方组合。按照E2F3G2H1的工艺配方制备鼠曲草黄酮饮料，其感官评分为81.20 分，高于组合E3F3G2H1。说明E2F3G2H1为最佳配方，即在100 mL 饮料中，鼠曲草水提液添加量40 mL，白砂糖添加量9 g，柠檬酸添加量0.05 g，羧甲基纤维素钠添加量0.05 g。按照该配方制备的鼠曲草黄酮饮料呈青绿色，味道纯正、酸甜适口，黄酮提取量为6.56 mg/100 mL。

表5 鼠曲草黄酮饮料配方优化正交试验结果Table 5 Results of orthogonal test of formula optimization of G.affine D.Don flavonoid beverage

2.3 饮料可溶性固形物含量

经测定，鼠曲草黄酮饮料的可溶性固形物含量为8.39%，符合GB/T 31121—2014[16]中的规定。

3 结论

本研究在单因素试验的基础上，通过正交试验分别对鼠曲草黄酮水浸提工艺及鼠曲草黄酮饮料配方进行了系统研究，确定了鼠曲草黄酮的最佳浸提工艺为：浸提料液比1∶130（g/mL），浸泡时间30 min，提取时间2.5 h，浸提温度80 ℃；鼠曲草黄酮饮料的最佳配方为：以100 mL 饮料计，鼠曲草水提液添加量40 mL，白砂糖添加量9 g，柠檬酸添加量0.05 g，羧甲基纤维素钠添加量0.05 g。按此配方制备饮料的可溶性固形物含量为8.39%，黄酮提取量为6.56 mg/100 mL。该产品制作工艺简单，成本低廉，并且具有一定的保健价值，应用前景广阔，为今后鼠曲草的进一步开发利用提供了新思路。