牛蒡根懸浮型固體飲料及牛蒡根提取物固體飲料的製作方法
2023-10-11 04:39:49 2
本發明涉及一種牛蒡根懸浮型固體飲料及牛蒡根提取物固體飲料，屬於醫藥保健技術領域。
背景技術：
牛蒡在我國的食用歷史較為悠久，其根、種子、葉子均可作為中藥材使用，其中牛蒡根在傳統中醫中作為疏風散熱、解毒消腫的良藥被廣泛使用。我國牛蒡的種植範圍較為廣泛，在四川、湖南、浙江、山東、江蘇、陝西、新疆、遷寧、黑龍江等都有或大或小的牛蒡種植基地。有研究發現，不同地區的牛蒡在其營養物質的含量及種類方面均有差異，這可能跟不同地區的海拔水平、環境溫度與溼度、日照量以及土壤有機質含量的不同有關。因牛蒡中含有豐富的營養物質，以及越來越多的科學實驗已經驗證牛蒡的抗菌消炎、降血糖等作用，所以牛蒡的深加工以及牛蒡系列產品的開發已越來越受到社會各界的關注。2011年衛生部將牛蒡根列為新食品原料的範疇；2013年國家衛生計生委關於牛蒡作為普通食品管理的有關問題進行批覆，同意牛蒡根作為普通食品管理。由此，牛蒡根便可正式作為食品進行生產加工。
在國外，像日本等國家對於牛蒡的牛蒡深加工技術的研究已經較為成熟，牛蒡製品的種類也比較繁多。相對而言，國內的牛蒡產業發展並不是一帆風順，首先因為我國牛蒡的深加工技術起步較晚，並且發展較為緩慢，導致牛蒡產品種類少，近幾年僅牛蒡片茶產扁稍有起色，像在日本風靡一時的牛蒡飲料國內鮮有耳聞；其次，因牛蒡根的原始風味較為獨特，如不經過改良加工很難吸引大眾消費者，導致本來認知度較低的牛蒡產品很難被推廣；另外，雖然牛蒡「渾身」是寶，但很粗獷的加工技術很難將其營養成分高效保留，並且國內很多關於牛蒡產品的創新只停留在理論層次，並未接受工業化生產的考驗。
技術實現要素：
針對上述現有技術中的不足之處，本發明旨在提供一種牛蒡根固體飲料，其選用極富營養價值的牛蒡根作為生產原料製備固體飲料，擴大牛蒡根的利用率，拓展牛蒡根市場，促進經濟發展，且製作工藝技術簡單，對設備要求低，成本低，完全符合當前的工廠設備進行產業化生產。
為了實現上述目的，本發明的技術方案：
一種牛蒡根懸浮型固體飲料，該固體飲料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根破壁超微粉480～520份、糊精280～320份、安賽蜜48～52份、檸檬酸58～62份、蘋果酸38～43份、黃原膠3.7～4.3份、CMC1.8～2.1份、魔芋膠1.8～2.1份、海藻酸鈉2.7～3.3份；
將按配比重量份的牛蒡根破壁超微粉、糊精、安賽蜜、檸檬酸、蘋果酸、黃原膠、CMC、魔芋膠、海藻酸鈉混合，即得牛蒡根懸浮型固體飲料。
進一步的，該固體飲料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根破壁超微粉500份、糊精300份、安賽蜜50份、檸檬酸60份、蘋果酸40份、黃原膠4份、CMC2份、魔芋膠2份、海藻酸鈉3份；
將按配比重量份的牛蒡根破壁超微粉、糊精、安賽蜜、檸檬酸、蘋果酸、黃原膠、CMC、魔芋膠、海藻酸鈉混合，即得牛蒡根懸浮型固體飲料。
進一步的，所述牛蒡根破壁超微粉的製作方法具有如下步驟：
S1、選材：選用無蟲害、無黴爛、無變質的新鮮牛蒡根；
S2、清洗後切塊：將新鮮牛蒡根切分為4cmX4cm的顆粒；
S3、乾燥：置於50℃恆溫環境下乾燥24h；
S4、初粉碎：將乾燥後的牛蒡根粉碎，過40目標準篩，留取篩下物；
S5、超微粉碎：將篩下物以超微粉碎時間5.5min、物料含水量8％、進料比75％進行超微粉碎，製得平均粒徑小於40μm的超微粉即為牛蒡根破壁超微粉。
一種牛蒡根提取物固體飲料，該固體飲料包括有混合料，該混合料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根幹浸膏粉23～26份、麥芽糊精38～40份、木糖醇17～21份、阿斯巴甜0.42～0.58份、檸檬酸2.7～3.4份；
將按配比重量份選配的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
進一步的，該固體飲料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根幹浸膏粉25份、麥芽糊精39.5份、木糖醇20份、阿斯巴甜0.5份、檸檬酸3份；
將按配比重量份選配的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
進一步的，所述牛蒡根幹浸膏粉的製作方法具有如下步驟：
S6、將牛蒡根超微粉加12倍水煎煮2次，每次1h，合併水提液，板框過濾，收集濾液；
S7、採用減壓濃縮設備於真空度為－0.07～－0.08MPa、溫度75℃條件下將濾液濃縮，使得其在60℃成相對密度為1.10的清膏；
S8、在溫度為60℃、真空度為－0.08MPa～－0.09MPa條件下減壓乾燥後，粉碎，製得含水量控制在4％以內的浸膏粉。
本發明的有益效果：選用極富營養價值的牛蒡根作為生產原料製備固體飲料，擴大牛蒡根的利用率，拓展牛蒡根市場，促進經濟發展，且製作工藝技術簡單，對設備要求低，成本低，完全符合當前的工廠設備進行產業化生產。
附圖說明
圖1是針對超微粉碎的進料體積比參數與粉碎顆粒達D50的關係圖；
圖2是針對超微粉碎的進料體積比參數與粉碎顆粒達D90的關係圖；
圖3是針對超微粉碎的含水量參數與粉碎顆粒達D50的關係圖；
圖4是針對超微粉碎的含水量參數與粉碎顆粒達D90的關係圖；
圖5是針對超微粉碎的粉碎時間參數與粉碎顆粒達D50的關係圖；
圖6是針對超微粉碎的粉碎時間參數與粉碎顆粒達D90的關係圖；
圖7是針對牛蒡根超微粉提取乾燥溫度參數與顆粒成品率的關係圖；
圖8是針對牛蒡根超微粉提取乾燥時間參數與顆粒成品率的關係圖；
圖9是針對牛蒡根超微粉提取乙醇濃度參數與顆粒成品率的關係圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例來進一步詳細說明本發明。
本發明製備實驗儀器：
ESJ205－4型電子天平，瀋陽龍騰電子稱量儀器有限公司；
TGL－16B臺式離心機，上海安亭科學儀器廠；
超微粉碎機，天津市康達電器有限公司；
DV－Ⅲ+型流變儀，Brookfield工程實驗室；
SP－2102UV紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司；
手持式折光儀，Tokyo Tech.Award ATAGO公司；
SU－1510掃描式電子顯微鏡，日本日立公司
針對牛蒡根懸浮型固體飲料：
一種牛蒡根懸浮型固體飲料，該固體飲料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根破壁超微粉480～520份、糊精280～320份、安賽蜜48～52份、檸檬酸58～62份、蘋果酸38～43份、黃原膠3.7～4.3份、CMC1.8～2.1份、魔芋膠1.8～2.1份、海藻酸鈉2.7～3.3份；
將按配比重量份的牛蒡根破壁超微粉、糊精、安賽蜜、檸檬酸、蘋果酸、黃原膠、CMC、魔芋膠、海藻酸鈉混合，即得牛蒡根懸浮型固體飲料。
實施例1：將牛蒡根破壁超微粉480份、糊精280份、安賽蜜48份、檸檬酸58份、蘋果酸38份、黃原膠3.7份、CMC1.8份、魔芋膠1.8份、海藻酸鈉2.7份混合配製，製成牛蒡根懸浮型固體飲料。
實施例2：將牛蒡根破壁超微粉490份、糊精290份、安賽蜜49份、檸檬酸59份、蘋果酸39份、黃原膠3.8份、CMC1.87份、魔芋膠1.87份、海藻酸鈉2.8份混合配製，製成牛蒡根懸浮型固體飲料。
實施例3：將牛蒡根破壁超微粉500份、糊精300份、安賽蜜50份、檸檬酸60份、蘋果酸40份、黃原膠4份、CMC2份、魔芋膠2份、海藻酸鈉3份混合配製，製成牛蒡根懸浮型固體飲料。
實施例4：將牛蒡根破壁超微粉510份、糊精310份、安賽蜜51份、檸檬酸61份、蘋果酸41份、黃原膠4.1份、CMC2.05份、魔芋膠2.05份、海藻酸鈉3.1份混合配製，製成牛蒡根懸浮型固體飲料。
實施例5：將牛蒡根破壁超微粉520份、糊精320份、安賽蜜52份、檸檬酸62份、蘋果酸43份、黃原膠4.3份、CMC2.1份、魔芋膠2.1份、海藻酸鈉3.3份混合配製，製成牛蒡根懸浮型固體飲料。
作為牛蒡根破壁超微粉，其製作方法如下：
S1、選材：選用無蟲害、無黴爛、無變質的新鮮牛蒡根；
S2、清洗後切塊：將新鮮牛蒡根切分為4cmX4cm的顆粒；
S3、乾燥：置於50℃恆溫環境下乾燥24h；
S4、初粉碎：將乾燥後的牛蒡根粉碎，過40目標準篩，留取篩下物；
S5、超微粉碎：將篩下物以超微粉碎時間5.5min、物料含水量8％、進料比75％進行超微粉碎，製得平均粒徑小於40μm的超微粉即為牛蒡根破壁超微粉。
將牛蒡根超微粉以以雙蒸水作為分散介質，超聲處理5min，取樣用掃描式電子顯微鏡檢測平均粒徑(D50)及累計顆粒分布百分數達90％時所對粒徑(D90)：
針對超微粉碎的參數選擇：
(1)進料比例
分別取相對於進料容器20％、40％、60％、70％、80％、90％、100％含水量8％的牛蒡根粗粉，粉碎5min，然後取樣檢測，結果如圖1、圖2所示：
過高或過低的進料比例均不利於超微粉碎，其原因可能為超微粉碎機是利用振動過程中鋼棒之間的擠壓力和切向力使物料粉碎，當進料體積比例較低時，粉碎機鋼棒之間空隙相對增大，物料所受擠壓力隨之變弱；當進樣量的增加時，擠壓力逐漸增大，有利於粉碎的進行；當進料體積比例高於一定限度時，超微粉碎機內部空間的減小，不利於物料流動，制約了粉碎的進行。因此，進料體積在60％－80％之間效果較佳。
(2)、含水量
取等量含水量分別為6％、8％、10％、12％、14％的牛蒡根粗粉，超微粉碎5min，取樣檢測，結果如圖3、圖4所示：
含水量在8％以上時，粉碎後粒徑隨著含水量的增加而變大，結果說明含水量的增大不利於超微粉碎的進行，而在8％以下，粉碎後粒徑大小趨於穩定。由於在實際操作過程中，藥材含水量很難控制到6％以下，因此含水量應控制在6％－8％。
(3)、粉碎時間
取適量的牛蒡根粗粉，加入超微粉碎機中進行超微粉碎，於第0min、1min、2min、3min、5min、10min、20min個時間點取樣檢測，結果如圖5、圖6所示：
在粉碎初期，隨著粉碎時間的增加，物料粒徑快速降低，當粉碎時間超過5min後，物料粒徑明顯趨於平穩，且略有增高。其原因是由於當粉碎後粒徑大小下降到一定程度後，相對比表面積增加，顆粒之間的發生團聚；糖類成分的釋放使得超微粉有一定的粘性，從而使顆粒大小略有上升，出現逆研磨現象。因此，粉碎時間應控制在5min左右。
通過響應面法對牛蒡根超微粉碎條件的優化
依據Box－Benhnken實驗設計原理，基於單因素實驗的結果，分三個水平，採用響應面法對粉碎條件進行優化，如下表1：
表1響應面分析因素與水平
對進料比、含水量、粉碎時間進行轉換：X1＝(Z1－60)/10，X2＝(Z2－8)/2，X3＝(Z3－5)/1，並依此作為自變量，以牛蒡根超微粉D90為響應值，設計實驗方案，結果如下表2：
表2響應面分析方案及實驗結果
採用Design Expert程序對不同水平下牛蒡根超微粉D90進行ANOVA分析，結果見表3。經擬合分析得到響應值D90的回歸方程Y＝16.04－0.34X1+4.10X2－1.26X3+0.47X1X2+0.050X1X3+0.33X2X3+1.23X12+4.45X22+2.33X32。
從響應面優化對D90的分析結果可以看出本試驗中方法精密度高(CV＝3.32％)、方法可靠性強(模型P＜0.001)、模型與試驗數據相符(P＝0.0625＞0.05)，方程擬合度好(R＝0.9890，RAdj2＝0.9748)。
通過對進料比例、含水量、粉碎時間三個因素水平的最優化組合方案分析，當X1＝0.223、X2＝－0.483、X3＝0.303，即進料比為72.23％、含水量為7.03％，粉碎時間為5.3min時粉碎效果最佳，牛蒡根超微粉D90可達14.82μm。為提高實際生產操作的可行性，進料比取75％、含水量取7％、粉碎時間5.5min。驗證試驗中，三次平行試驗超微粉D90分別為15.7μm、14.8μm、15.9μm，其平均值與理論值相差4％。
表3響應面分析結果
在牛蒡根超微粉在加工過程中，粉碎時間、物料含水量、進料比例均對粉碎結果有不同程度影響，結合三個因素進行單因素分析並通過響應面優化，最終確定了牛蒡根超微粉最佳粉碎工藝為：粉碎時間5.5min、物料含水量為8％、進料比75％。此時牛蒡根超微粉D90可達14.82μm，遠小於植物細胞平均粒徑40μm，已達到破壁效果，從而能實現其有效成分快速溶出。
同時該牛蒡根懸浮型固體飲料外形規則、大小均一，粉末呈金黃色，衝調後呈金黃色透明液體，粉粒小，具有牛蒡根特有的香氣，香氣純正、無異味，衝調後酸甜適中。
針對牛蒡根提取物固體飲料：
一種牛蒡根提取物固體飲料，該固體飲料包括有混合料，該混合料由如下以重量份計的組份組成：牛蒡根幹浸膏粉23～26份、麥芽糊精38～40份、木糖醇17～21份、阿斯巴甜0.42～0.58份、檸檬酸2.7～3.4份；
將按配比重量份選配的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
實施例1：將以重量份計的牛蒡根幹浸膏粉23份、麥芽糊精38份、木糖醇17份、阿斯巴甜0.42份、檸檬酸2.7份的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
實施例2：將以重量份計的牛蒡根幹浸膏粉24份、麥芽糊精39份、木糖醇18份、阿斯巴甜0.48份、檸檬酸2.9份的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
實施例3：將以重量份計的牛蒡根幹浸膏粉25份、麥芽糊精39.5份、木糖醇20份、阿斯巴甜0.5份、檸檬酸3份的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
實施例4：將以重量份計的牛蒡根幹浸膏粉26份、麥芽糊精40份、木糖醇21份、阿斯巴甜0.58份、檸檬酸3.4份的混合料以質量濃度42％的乙醇溶液作為潤溼劑，制粒，在56℃環境下風乾1.0h，用20目、80目的標準篩進行整粒，留取通過20目而未通過80目標準篩的顆粒進行包裝，即得牛蒡根提取物固體飲料成品。
該牛蒡根幹浸膏粉的製作方法具有如下步驟：
S1、選材：選用無蟲害、無黴爛、無變質的新鮮牛蒡根；
S2、清洗後切塊：將新鮮牛蒡根切分為4cmX4cm的顆粒；
S3、乾燥：置於50℃恆溫環境下乾燥24h；
S4、初粉碎：將乾燥後的牛蒡根粉碎，過40目標準篩，留取篩下物；
S5、超微粉碎：將篩下物以超微粉碎時間5.5min、物料含水量8％、進料比75％進行超微粉碎，製得平均粒徑小於40μm的超微粉即為牛蒡根超微粉；
S6、將牛蒡根超微粉加12倍水煎煮2次，每次1h，合併水提液，板框過濾，收集濾液；
S7、採用減壓濃縮設備於真空度為－0.07～－0.08MPa、溫度75℃條件下將濾液濃縮，使得其在60℃成相對密度為1.10的清膏；
S8、在溫度為60℃、真空度為－0.08MPa～－0.09MPa條件下減壓乾燥後，粉碎，製得含水量控制在4％以內的浸膏粉。
針對牛蒡根超微粉提取工藝：
(1)、乾燥溫度
準確稱取25.0g經牛蒡根幹浸膏粉，分別加入39.5g麥芽糊精，20.0g木糖醇，0.5g阿斯巴甜和3.0g檸檬酸，充分混勻後，以質量濃度為60％的乙醇做潤溼劑製成軟材，壓過20目篩，分別在40℃、50℃、60℃、70℃溫度下乾燥1h，結果如圖7所示：
隨著溫度的升高，顆粒成品率也隨著增高，且增加速度較快，隨後緩慢增加，當溫度為60℃時顆粒成品率達到最高為91.4％，隨著溫度進一步提高，顆粒成品率略有下降。由於溫度過高使得烘盤中表面顆粒水分迅速蒸發，結成一層硬膜，使顆粒內部水分很難蒸發。並且顆粒中精粉驟遇高溫，部分溶化結塊。乾燥後，溶化結塊的顆粒由於顆粒疏鬆度不夠易形成堅硬的僵塊和較多的不合格長條大顆粒，嚴重影響造粒效果和成品品質。故選擇乾燥溫度為60℃為宜。
(2)、乾燥時間
準確稱取25.0g經牛蒡根幹浸膏粉，分別加入39.5g麥芽糊精，20.0g木糖醇，0.5g阿斯巴甜和3.0g檸檬酸。充分混勻後，以質量濃度為60％的乙醇做潤溼劑製成軟材，壓過20目篩，在60℃溫度下分別乾燥1h、2h、3h、4h，結果如圖8所示：
隨著乾燥時間的延長，顆粒成品率也隨著增高，當乾燥時間為2h時顆粒成品率達到最高為92.5％，隨著溫度進一步提高，顆粒成品率略有降低，3h後又隨之增加。由方差分析可知，乾燥時間為1h和2h之間差異不顯著，且當乾燥時間為1h時能耗較低，故選擇乾燥時間為1h。
(3)、乙醇濃度
準確稱取25.0g經牛蒡根幹浸膏粉，分別加入39.5g麥芽糊精，20.0g木糖醇，0.5g阿斯巴甜和3.0g檸檬酸。充分混勻後，分別以質量濃度為0、20％、40％、60％、80％、100％的乙醇做潤溼劑製成軟材，壓過20目篩，在60℃溫度下乾燥1h，結果如圖9所示：
顆粒成品率隨著乙醇濃度的增加而不斷增高，當乙醇濃度為40％時顆粒成品率達到最高為93.5％，隨著乙醇濃度進一步增加，顆粒成品率略有下降，當乙醇濃度超過80％後顆粒成品率急劇下降。因為低乙醇濃度下，製成的顆粒中的水分含量較高，乾燥時顆粒比較硬，也很容易結塊；而在高濃度乙醇條件下，乙醇揮發較快，物料顆粒不易凝結成塊。但乙醇濃度過高顆粒比較鬆散易破碎不利於壓片。故選擇質量濃度為40％乙醇溶液。
運用Box－Behnken中心組合試驗設計原理，以顆粒成品率為響應值，選取乾燥溫度、乾燥時間、乙醇濃度3個因素，設計3因素3水平響應面分析試驗，用響應面分析(Response surface analysis，RSA)方法對數據進行回歸分析及顯著性檢驗，以確定最優造粒工藝條件。每個試驗點重複3次，取試驗結果的平均值，其中，各自變量因素水平編碼如下：
試驗因素水平編碼表
利用Box－Behnken中心組合試驗設計，確定3因素3水平，共17組試驗。以顆粒成品率為響應值(Y)，進行響應面試驗，結果如下：
響應面試驗設計與結果
方差分析結果如下表：二次交互項A2、B2、C2交互效應顯著(P＜0.05)。表16分析結果可見，該二次方程模型達到極顯著水平，說明數據能較好的擬合回歸方程，二次回歸方程：R＝95.06+0.23A+0.40B+0.29C+0.062AB－0.015AC+0.21BC－4.50A2－2.61B2－1.01C2，本試驗信噪比(Adeq precision)為11.410，說明該模型可用於預測。
回歸模型方差分析表
為了確定最佳點的值，經過對試驗模型進行分析得出最佳工藝條件為：當乾燥溫度56.21℃，乾燥時間1.04h，乙醇濃度41.57％時顆粒成品率最高。為驗證試驗是否可靠，對上述最佳工藝條件進行驗證，結合實際操作的便利考慮，將較佳的條件修正為乾燥時間1.0h，乾燥溫度56℃，乙醇濃度42％，顆粒成品率達到93.5％。同時得出的牛蒡根提取物固體飲料酸甜適宜，味仍苦，社會可接受度較好。
以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在具體實施方式以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。