莲子心中莲心碱的提取及莲心饮料工艺研究

鞠 云，唐春红*，周意文，赵 楠，张 毅，陈琳莉

（重庆市工商大学 环境与生物工程学院，绿色食品研究所，重庆 400067）

莲子心（Lotus plumule）味苦寒，入心、肺、肾三经，具有清心安神、交通心肾、涩精止血之功效[1]；主治热入心包、神昏谵语，心肾不交、失眠遗精，血热吐血；可用来治疗心烦、口渴、吐血、遗精、目赤肿痛等症[2]。在《本草纲目》等典籍内均有收录，以个大、色青绿、未经煮者为佳[3]。

莲子心含有多种生物碱成分，已确定的有莲心碱（C37H42O6N2）、异莲心碱（C37H42O6N2）、甲基莲心碱（C38H44O6N2）[4]。其中，莲心碱具有降压、抗心律失常和短暂的降血压作用[5]。TAN L等[6]发现莲心碱具有放松动物平滑肌的作用。甲基莲心碱的主要药理作用集中在抗心律失常、保护心肌缺血和抗血小板聚集等广泛的心血管药理方面[7]。异莲心碱的保健作用也是集中在心血管方面还有抗氧化作用[8]。莲心碱的提取[9]成为以莲子心为主的产品首要解决的问题，本研究比较了传统水浸法和超声波法对莲子心中莲心碱的提取，并通过正交试验法就超声波法提取莲心碱展开了研究，确定了莲心饮料的制作工艺，超声波法提取大大降低了莲心碱的提取时间，提高了莲心碱的提取效率。莲心饮料的生产加工过程中使用该方法制作饮料更加快捷，年产量也有所增加，可为企业增加利润。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

莲子、白砂糖：市售；β-环状糊精、麦芽糊精：陕西礼泉化工有限实业公司；柠檬酸：重庆力宏精细化工有限公司；莲心碱标品：上海圻明生物科技有限公司。

1.1.2 培养基

马铃薯葡萄糖琼脂培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂15～20 g，水1 000 mL，121℃灭菌20 min。

牛肉膏蛋白胨培养基：牛肉膏5 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，琼脂20 g，蒸馏水1 000 mL，pH调至7.0～7.2，121 ℃灭菌20 min。

1.2 仪器与设备

JA2003B电子天平：上海越平科学仪器有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；UV-3100PC分光光度计：上海奥谱勒仪器有限公司；KS-080数显式超声波清洗仪：深圳市洁康洗净电器有限公司；BCD182ZM2美菱冰箱：合肥美菱有限公司；STQ-DSI-280A手提式不锈钢压力蒸气灭菌器：上海申安医疗器械厂；JC101型电热鼓风干燥箱：上海成顺仪器仪表有限公司；CZ-1000净化工作台：吴江市明天净化设备厂；DHP-9082电热恒温培养箱：上海齐欣科学仪器有限公司；WZ手持糖度计：北京光明仪器厂；pHs-25型酸度计、WAY-2S阿贝折光仪：上海科学实验仪器厂。

1.3 实验方法

（1）传统水浸式提取工艺及操作要点

原料→浸泡→煮沸→过滤→滤渣再次浸提→再过滤→合滤液

原料在200 mL 75℃水中浸泡30 min，在电炉上煮沸20 min，用200目滤布过滤。滤渣再加200 g水，煮沸15 min，再过滤。合并滤液后，滤液备用。

（2）超声波水提工艺及操作要点

原料→浸泡→超声波浸提→过滤→滤液

原料放于超声波中加入水，调节超声波功率至480 W，在一定料液比和一定温度条件下超声波浸提30 min，待超声波浸提完毕后用200目滤布过滤，滤液备用。

1.3.1 莲心碱标准曲线的制定

精密称取10.00 mg莲心碱标准品，用无水乙醇溶解定容至10 mL，配制成质量浓度为1.000 mg/mL的溶液。分别量取0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.40 mL和0.50 mL标准品溶液置于10 mL的容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，溶液质量浓度分别为10.00 μg/mL，20.00 μg/mL，30.00 μg/mL，40.00 μg/mL和50.00 μg/mL，以无水乙醇为空白，在最大波长282 nm处测吸光度值。以吸光度值A为纵坐标，莲心碱质量浓度C（μg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，并得回归方程，根据此回归方程计算样品莲心碱的含量。计算公式如下：

莲心碱的质量浓度（μg/mL）=稀释液中莲心碱的质量浓度（μg/mL）×稀释倍数

1.3.2 超声波提取莲心碱的单因素试验

分别在超声功率480 W条件下，考察不同提取温度（40℃、50℃、60℃、70℃）、超声波处理时间（10min，20min，30 min，40 min）、料液比（1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g∶mL））处理下提取液的吸光度值，以确定最佳工艺参数。

1.3.3 超声波提取莲心碱工艺条件优化正交试验

以超声波浸提时间、料液比和温度为评价因素，分别测每组试验处理后提取液的吸光度值，通过回归方程计算提取液中莲心碱含量，以莲心碱含量为评价指标，作3因素3水平正交试验。正交试验因素与水平见表1。

表1 莲心碱超声波提取工艺正交试验优化因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for liensinine ultrasonic extraction process optimization

1.3.4 感官评分标准

由有关专业人士组成评定小组，按照莲心饮料的感官评分标准进行评分（满分100分），具体标准见表2。

表2 莲心饮料感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of lotus plumule beverage

1.3.5 莲心饮料风味调配单因素试验[10]

选取白砂糖、麦芽糊精和柠檬酸为调配剂，并分别对不同添加量白砂糖（1%，2%，3%，4%）、不同添加量麦芽糊精（0，0.10%，0.15%，0.20%）和不同添加量柠檬酸（0，0.005%，0.01%，0.015%）条件下考察莲心饮料的风味，进行感官评价，最终得出最佳风味配方。

将上述已调配好的饮料在121℃下保持10 s，并让其迅速冷却、包装，即得成品莲心饮料。

1.3.6 理化指标检验

可溶性固形物的测定：折光仪法；总酸的测定：GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中的酸碱滴定法[11]；总糖的测定：GB/T 5009.7—2008《食品中还原糖的测定》中的直接滴定法[12]。

1.3.7 微生物指标检验

菌落总数的测定参考GB 4789.2—2010《食品微生物学检验菌落总数测定》[13]中的微生物检测方法；大肠杆菌按照GB 4789.3—2010《食品微生物学检验大肠菌群计数》中的方法测定[14]。

2 结果与分析

2.1 莲心碱标准曲线的制作

根据莲心碱标准溶液的质量浓度（x）及测得的莲心碱标准溶液的吸光度值（y）绘制标准曲线如图1所示。

图1 莲心碱标准曲线Fig.1 Standard curve of liensinine

由图1可知，标准曲线回归方程为y=0.015 3x-0.000 2（R2=0.9997），在莲心碱质量浓度10～50 μg/mL范围内二者线性关系良好。

2.2 莲心碱传统水浸式提取与超声波提取的对比

超声波浸提与传统提取方法相比具有提取时间短，温度低，产率高的特点，将超声波应用于饮料浸提领域理论上可有效减轻高温提取所造成的饮料香气损失、茶汤颜色等问题。传统煮沸浸提和超声波浸提工艺对比结果见表3。

表3 浸提工艺对比Table 3 Comparison of different extraction technology

如表3所示，超声波浸提工艺稀释倍数为35，最终提取液中莲心碱的质量浓度为7.67×102μg/mL；水浸提工艺的稀释倍数为25，最终提取液中莲心碱的质量浓度为7.26×102μg/mL，可见超声波浸提莲心碱工艺较传统的水浸提取莲心碱工艺有更高的浸提率，并且能更好的保持饮料的色泽。因此选用超声波浸提是更高效、简单易行的提取工艺。

2.3 超声波提取莲心碱工艺条件单因素试验

2.3.1 超声波浸提温度对莲心碱提取的影响

采用4种不同温度的处理方法，浸提液稀释倍数均为25倍，结果见表4。

由表4可以看出，在浸提液稀释倍数均为25倍情况下，浸提温度由40～60℃时，提取液中莲心碱质量浓度是呈下降趋势，并且这3组感官评价相对较好；当浸提温度达到70℃时，莲心碱含量升高，但感官上饮料颜色已变为黑褐色，而且苦味很浓。因此最适浸提温度应为40℃。

表4 浸提温度对莲心碱提取的影响Table 4 Effect of extraction temperature on liensinine extraction

2.3.2 超声波浸提时间对莲心碱提取的影响

表5 浸提时间对莲心碱提取的影响Table 5 Effect of extraction time on liensinine extraction

由表5可以看出，第一组试验浸提时间短为10 min，提取液中莲心碱质量浓度最高，达到1.12×103μg/mL；第二组试验提取液中莲心碱浓度是最低的；随着浸提时间逐渐增高，提取液中莲心碱质量浓度也略微增加，但从感官上看饮料色泽逐渐变深，而且莲心饮料由微苦、清苦变为苦辣，原因可能是浸提时间过长破坏了莲心饮料原有的风味。因此浸提时间为10 min效果最好。

2.3.3 料液比对超声波提取莲心碱的影响

表6 料液比对莲心碱提取的影响Table 6 Effect of liquid to solid ratio on liensinine extraction

由表6可以看出，当料液比为1∶30（g∶mL）和1∶40（g∶mL）时，莲心碱含量都比较高，并且感官评价都比较好；当料液比＞1∶50（g∶mL）时，莲心碱质量浓度明显下降，并且感官上明显感觉味道淡。因此料液比选择1∶40（g∶mL）比较适宜。

2.4 莲心碱超声波提取工艺正交试验

根据单因素试验结果，浸提液的稀释倍数均为30倍，每个因素选择较好的3个水平进行正交试验，正交试验结果与分析见表7，方差分析见表8。

表7 莲心碱超声波提取工艺优化正交试验结果与分析Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for liensinine ultrasonic extraction process optimization

表8 正交试验结果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test results

由表7中的k值可以看出，莲心碱的最佳超声波提取工艺为A2B1C1，所以超声波提取莲心碱的最佳工艺为：料液比1∶30（g∶mL），提取温度50 ℃，提取时间10 min。在此最佳提取条件下，莲心碱质量浓度为1.97×103μg/mL。

从表8可以看出，A、B、C的P值依次为0.632、0.309、0.001，且C的显著值P＜0.05，因此得出影响莲心碱提取率的主次顺序是C＞B＞A，并且因素C对莲心碱提取率影响显著。

2.5 莲子心饮料最佳风味配方试验

2.5.1 白砂糖对莲子心饮料风味的影响

白砂糖能增加甜味，促进食欲，因此需要添加适量的白砂糖。不同白砂糖添加量对产品色泽和风味的影响见表9。

表9 白砂糖添加量对莲子心饮料感官品质的影响Table 9 Effect of sugar addition on lotus plumule beverage sensory quality

由表9可知，白砂糖添加量为1%时，莲子心饮料颜色不变，莲心苦味和甜味各占一半，莲子心饮料感官得分88分；白砂糖添加量为2%时，莲子心饮料感官得分95分；白砂糖添加量＞3%时，莲子心饮料感官得分下降，甜味很重。综上所述，白砂糖添加量2%较适宜。

2.5.2 脱苦剂对莲子心饮料风味的影响

莲子心中含产生苦味的物质生物碱和黄酮，致使莲心饮料具有苦味。为了减轻或去除莲子心的苦涩味，β-环状糊精和麦芽糊精[15-16]都具有包埋苦味的作用。寻找一种食品添加剂能够达到降低莲心苦味的效果。先用β-环状糊精做脱苦剂进行试验。得到浸提液后，加入一定量β-环状糊精加热、溶解，结果见表10。

表10 β-环状糊精对饮料感官品质的影响Table 10 Effect of β-cyclodextrin on lotus plumule beverage sensory quality

由表10可知，β-环状糊精作为脱苦剂在莲子心饮料中，不仅包埋了莲子心的苦味，还会同时包埋其他成分的味道，失去了饮料原有的清香。从感官得分也可以看出，β-环状糊精的使用大大影响了连心饮料的气味和口感，所以β-环状糊精不适宜作为本饮料的脱苦剂。再用麦芽糊精作为脱苦剂进行试验，结果见表11。

表11 麦芽糊精对饮料感官品质的影响Table 11 Effect of maltodextrin on lotus plumule beverage sensory quality

由表11可知，麦芽糊精作为脱苦剂，不仅没有包埋其他成分的味道，而且对莲心苦味有抑制作用。它能与莲子心中苦味物质形成包接复合物，从而将莲子心饮料的苦味脱去。并且麦芽糊精易容于水、黏度大、吸湿性低、甜度低，可改善饮料风味和口感。从感官得分来看，其用量为0.15%时连心饮料的风味最佳，故最佳麦芽糊精添加量为0.15%。

2.5.3 柠檬酸对莲心饮料风味的影响

柠檬酸是一种较强的有机酸，可以调节酸度。柠檬酸的添加量过低，会使饮料口感发涩；添加量过高，酸味偏重会掩盖原料的味道，柠檬酸对莲心饮料风味的影响见表12。

表12 柠檬酸添加量对莲心饮料感官品质影响Table 12 Effect of citric acid addition on lotus plumule beverage sensory quality

由表12可知，莲心饮料在不添加柠檬酸时呈清香微苦涩味，莲心饮料感官得分88分，加入0.005%的柠檬酸时感官得分85分；添加量为0.010%时，味道较好，感官得分93分；当再增加柠檬酸的添加量时，莲心饮料变感官得分只有80分。综上所述，在莲心饮料中添加0.010%的柠檬酸为宜。

综上所述，莲子心饮料最佳风味配方为白砂糖2%，麦芽糊精0.15%，柠檬酸0.010%。

2.6 产品质量指标的测定

2.6.1 感官指标

色泽：红棕色，均匀一致，透明。

滋味和气味：滋味、气味纯正，无异味，具有莲心、薄荷、菊花等特有的混合香气，口感清凉爽口。

组织状态：清澈透明，无悬浮物和杂质。

2.6.2 理化指标

可溶性固形物含量为6.2%，总糖含量9%，pH值为4.9。

2.6.3 微生物指标

经测定该产品中菌落总数60 CFU/mL，大肠杆菌＜3 MPN/100 mL，故该产品符合国家相关卫生指标标准。

3 结论

本研究对莲心碱提取的传统水浸法和超声波法进行对比，发现在相同的料液比条件下，超声波提取的莲心碱含量高于传统方法提取的莲心碱含量。通过正交试验确定了超声波法提取莲心碱的的最佳工艺条件为：温度50℃，时间10 min，料液比1∶30（g∶mL）。最后，以感官评分为评价指标，确定了莲心饮料风味配方为白砂糖2%，麦芽糊精0.15%，柠檬酸0.01%。莲子心饮料具有降压、降低血糖和去热解暑等功效，而通过本研究所得超声波提取莲心碱工艺，时间短、温度低，保护了莲子心中有效成分的损失。

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