一種具有α-淀粉酶抑制活性復(fù)合功能飲料的研制

胡學(xué)輝，謝　凡，房郁雯，何家俊，甘　李，吳金鴻，王正武，劉建華

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海市食品安全工程中心，上海　200240）

?

一種具有α-淀粉酶抑制活性復(fù)合功能飲料的研制

胡學(xué)輝，謝凡，房郁雯，何家俊，甘李，*吳金鴻，王正武，劉建華

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海市食品安全工程中心，上海200240）

摘要：以明日葉、猴頭菇及絲膠為原料，提取并制備明日葉黃酮、猴頭菇多糖及絲膠肽等對α-淀粉酶具有抑制活性的物質(zhì)，并添加低熱量的甜味劑及玫瑰花露等物質(zhì)，研制具有特殊風(fēng)味且適合糖尿病人飲用的功能性飲料。試驗(yàn)表明，添加0.15%明日葉黃酮、0.007%猴頭菇多糖、0.003%絲膠肽、4%木糖醇、0.04%甜菊糖苷、0.3%檸檬酸及1.5%玫瑰花露，可制得營養(yǎng)豐富、口感及風(fēng)味俱佳的復(fù)合功能飲料。

關(guān)鍵詞：明日葉黃酮；猴頭菇多糖；絲膠肽；α-淀粉酶抑制

0　引言

隨著生活水平的提高，高糖、高脂肪的食物充斥著人們的日常飲食中，由于不合理的攝入，糖尿病患者數(shù)量逐年增多。目前，我國糖尿病患者的數(shù)量已達(dá)世界第2位［1］。近年來，由于人們對健康的愈加關(guān)注，如何提高食物的營養(yǎng)及藥用價值已成為食品工業(yè)研究中的熱點(diǎn)。

明日葉作為一種典型的藥食同源類植物，近年來，已得到廣泛的食用。研究發(fā)現(xiàn)，明日葉中含有大量黃酮類化合物，其中查爾酮類化合物已證實(shí)具有一定的抗糖尿病活性及α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制活性［2-4］。猴頭菇作為一種珍貴的藥膳兼用菌，由其作為原料開發(fā)的食品深受人們喜愛。研究發(fā)現(xiàn)，猴頭菇中的主要成分——猴頭菇多糖是一種具有抗糖尿病活性的真菌多糖，亦具有一定的α-淀粉酶抑制活性［5-7］。絲膠肽，一種來源于蠶絲的新型食用蛋白資源，具有一定的α-淀粉酶抑制活性，是一種降血糖藥物的主要成分，可作為藥食同源類食物加以開發(fā)利用［8］。α-淀粉酶抑制劑屬于糖苷水解酶抑制劑，能夠有效地抑制體內(nèi)淀粉酶的活性、減少食物中碳水化合物的水解和消化、阻礙人體對糖分的吸收，從而降低血糖和血脂含量水平。α-淀粉酶抑制劑在臨床醫(yī)學(xué)中，廣泛用于防治糖尿病、高血脂、高血糖等疾病［9］。

以此3種物質(zhì)為原料，調(diào)配成風(fēng)味俱佳的飲品，不僅具有特殊的口感和風(fēng)味，且長期飲用可防治糖尿病的發(fā)生。本文以明日葉黃酮、猴頭菇多糖及絲膠肽為原料，并輔之以玫瑰花露，研制一款具有特殊風(fēng)味且適合糖尿病患者飲用的復(fù)合功能飲料。

1　試驗(yàn)材料與方法

1.1材料與試劑

明日葉，由上海交大七寶校區(qū)實(shí)驗(yàn)基地提供；猴頭菇，由古田縣盛耳食品有限公司提供；絲膠肽，由湖州新天絲生物技術(shù)有限公司提供；玫瑰花露，由常熟玫瑰種植基地提供。檸檬酸，木糖醇及甜菊糖苷，由鄭州博研生物科技有限公司提供；BCA試劑盒，由上海碧云天生物技術(shù)有限公司提供。

1.2儀器與設(shè)備

HK- 02A型手提式粉碎機(jī)，廣州旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；SD- 1500型噴霧干燥機(jī)，上海沃迪自動化裝備股份有限公司產(chǎn)品；TW- RF10型升膜式濃縮蒸發(fā)器，上海沃迪自動化裝備股份有限公司產(chǎn)品；FD- 1- 50型冷凍干燥機(jī)，北京博康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；R210型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士BUCHI公司產(chǎn)品；Eppendorf型離心機(jī)，AG公司產(chǎn)品；APV1000型均質(zhì)機(jī)，德國APV公司產(chǎn)品；TW- PT- 20T型超高溫瞬時殺菌機(jī)，上海沃迪自動化裝備股份有限公司產(chǎn)品；UV- 2802S型紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品；HP6890型氣象色譜儀，美國安捷倫公司產(chǎn)品；Sunrise- Base型光吸收酶標(biāo)儀，奧地利TECAN公司產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1明日葉黃酮的制備［2］

上海交通大學(xué)校園內(nèi)摘取新鮮明日葉6.532 kg，洗凈、切碎，按1∶5料水比進(jìn)行水提（65℃），提取時間為30 min。提取液在升膜式蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮，濃縮條件為進(jìn)料溫度52.3℃，出料溫度67.9℃，生蒸汽溫度107.8℃，二次蒸汽溫度66.9℃，冷卻水進(jìn)口溫度15.3℃，冷卻水出口溫度29.3℃。濃縮后的樣品（濃縮倍數(shù)為5倍）進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥條件為進(jìn)風(fēng)溫度150℃，出風(fēng)溫度70℃，進(jìn)料速度500 mL/h，得到粉末87.37 g，得率為1.34%。稱取33.418 3 g明日葉水提物的噴干粉，加100 mL水溶解，然后加入300 mL無水乙醇（制成75%乙醇溶液），于55℃條件下攪拌提取1 h。離心（5 000 r/min，5 min，4℃），去除固體雜質(zhì)。加水旋蒸（2次）去除酒精，分裝到試管中后冷凍干燥，得明日葉黃酮。

1.3.2猴頭菇多糖的提取［10］

取100 g過60目篩的猴頭菇粉，加2 L的純水于80℃水浴中振蕩提取2 h，冷卻至室溫，以轉(zhuǎn)速8 000 r/min離心30 min，取上清液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上進(jìn)行濃縮（濃縮前Brix°為1.8，濃縮后Brix°為4.6，濃縮倍數(shù)為2.5倍），濃縮液冷凍干燥。稱取9.752 3 g的猴頭菇凍干粉，加150 mL水溶解，再加600 mL無水乙醇，置于- 20℃的冰箱靜置2 h后去上清，剩余樣品離心（5 000 r/min，5 min），沉淀加入200 mL水于65℃溶解，旋蒸濃縮（2次），凍干后得猴頭菇多糖。

1.3.3絲膠肽的制備［8］

用截留分子量為3 kDa的膜進(jìn)行分離，分離溫度40℃，壓力3.5 Bar，收集膜透過液再用升膜式濃縮蒸發(fā)器（進(jìn)料溫度44.0℃，出料溫度41.5℃，生蒸汽溫度155.5℃，二次蒸汽溫度41.6℃，冷卻水進(jìn)口溫度20.4℃，冷卻水出口溫度25.7℃）濃縮樣品，提取液在升膜式蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮（濃縮3倍）。濃縮后的樣品進(jìn)行冷凍干燥，得到粉末。稱取6.142 7 g的3 kDa絲膠肽粗品，加100 mL水溶解，再加400 mL乙醇，置于- 20℃的冰箱靜置2 h，旋蒸去酒精，凍干后得絲膠肽純品。

1.3.4α-淀粉酶抑制率的測定［11］

采用DNS法。

100μL抑制劑樣品+ 100 μL α-淀粉酶溶液（13 U/mL，0.02 M PBS，pH值6.8，0.006 M NaCl），于37℃條件下培養(yǎng)10 min。加入100 μL 1%可溶性淀粉（0.02 M PBS），于37℃條件下培養(yǎng)10 min。加入0.2 mL DNS試劑，沸水浴5 min終止反應(yīng)，流水冷卻至室溫。加入1.5 mL蒸餾水稀釋，于540 nm檢測吸光度（移入96孔板檢測）。

式中：A1，A2，A3，A4分別為540 nm處空白管、空白對照管、抑制劑管和背景對照管的吸光度。

1.3.5復(fù)合功能飲料制作工藝

復(fù)合功能性飲料的工藝流程為配料（純凈水、明日葉黃酮、猴頭菇多糖、絲膠肽、木糖醇、甜菊糖苷、檸檬酸、玫瑰花露）→離心過濾（5 000 r/min，5 min）→均質(zhì)（30 MPa，5 min）→脫氣→超高溫殺菌（132℃，5 s）→灌裝（72℃）→成品。

1.3.6復(fù)合功能飲料配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化

（1）配方設(shè)計(jì)。為了確定復(fù)合功能飲料的配方，首先選用不同比例的組分及不同比例的甜味劑和酸味劑調(diào)制出簡單的配方飲料200 mL，以便進(jìn)一步篩選優(yōu)化。

（2）糖酸比例優(yōu)化。

糖酸比進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)見表1，甜酸感官評分見表2。

表1　糖酸比進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)/%

表2　甜酸感官評分

（3）飲料顏色的調(diào)配。猴頭菇和絲膠添加對飲料色澤影響較小，而明日葉提取物的添加使產(chǎn)品產(chǎn)生明顯的黃綠色。因此，通過分析不同添加量產(chǎn)生的色度值，確定適宜經(jīng)濟(jì)的明日葉提取物添加量。

1.3.7復(fù)合功能飲料的營養(yǎng)成分分析

（1）蛋白含量的測定。選用BCA試劑盒測定蛋白濃度。

（2）總黃酮含量的測定［12］。準(zhǔn)確稱取0.100 g蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，用50%乙醇溶解并定容至100 mL。取一定量的標(biāo)準(zhǔn)液稀釋至5 mL，其質(zhì)量濃度分別為0，0.005，0.010，0.020，0.040，0.060，0.080，0.100 g/L的工作液，加入0.3 mL 5%的亞硝酸鈉，靜置6 min；再加入0.3 mL 5%硝酸鋁溶液，靜置6 min；再加4%的氫氧化鈉溶液4 mL，靜置12 min。于504 nm處測定吸光度，以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以標(biāo)準(zhǔn)曲線（Y=6.755 8X- 0.003 6，R2=0.994 2）并用同種方法測定樣品中總黃酮的含量。

（3）多糖含量的測定［13］。采用苯酚硫酸法。

1.3.8復(fù)合功能飲料風(fēng)味的氣相質(zhì)譜分析

（1）萃取條件。萃取頭型號：CAR/PDMS 75 μm；萃取溫度50℃；萃取時間30 min；平衡時間10 min；解吸時間5 min。

（2）色譜條件。儀器Agilent HP6890/5973N型色譜柱：DB- 5型（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250℃；程序升溫40℃保持6 min，3℃/min升至100℃，5℃/min升至230℃保持10 min；載氣氦氣；流量1 mL/min；進(jìn)樣方式，不分流進(jìn)樣。

（3）質(zhì)譜條件。離子源EI；電離能70 eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；發(fā)射電流35 μA；掃描速度1.9 scans/s；質(zhì)量掃描范圍50～550 amu。

（4）定量方法。加入230 mg/kg的氘代愈創(chuàng)木酚作為內(nèi)標(biāo)，采用內(nèi)標(biāo)法定量。

1.3.9數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS 16.0進(jìn)行ANOVA單因素方差分析及感官評定。

2　結(jié)果與分析

2.1α-淀粉酶的抑制率

α-淀粉酶抑制率見圖1。

圖1　α-淀粉酶抑制率

由圖1可知，提取的明日葉黃酮α-淀粉酶抑制率高達(dá)81.0%，提取的猴頭菇多糖α-淀粉酶抑制率為17.5%，制備的絲膠肽α-淀粉酶抑制率為8.0%。α-淀粉酶抑制試驗(yàn)結(jié)果表明，本文所述方法制備的明日葉黃酮、猴頭菇多糖及絲膠肽樣品均表現(xiàn)出較好的α-淀粉酶抑制效果。

2.2復(fù)合功能飲料配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.2.1復(fù)合功能飲料配方設(shè)計(jì)

復(fù)合功能飲料配方試驗(yàn)（200 mL）見表3。

表3　復(fù)合功能飲料配方試驗(yàn)（200 mL）

由表2可知，3種組分復(fù)配性能穩(wěn)定、口感協(xié)調(diào)。其中，絲膠肽溶于水后呈無色；猴頭菇多糖所加比例較少，溶于水后顏色較淡；明日葉黃酮呈淡黃色，對飲料顏色影響最大。添加玫瑰花露使飲料的口感更好、更協(xié)調(diào)、風(fēng)味更獨(dú)特，但其含量不宜超過2%，否則玫瑰花味過于濃重；玫瑰花露的含量在1.0%～1.5%味道較為適中，口感怡人。以上5種配方中，配方3較好，但糖酸比、顏色需進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2.2糖酸比優(yōu)化

正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4　正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，甜菊糖苷、木糖醇及檸檬酸添加量對結(jié)果的影響從大到小的因素分別為A＞C＞B。均值分析結(jié)果看出最優(yōu)工藝條件為A3B2C3，即甜菊糖苷添加量0.04%，木糖醇添加量4%，檸檬酸添加量0.3%。

2.2.3產(chǎn)品顏色調(diào)配

不同明日葉提取物添加量對飲料色澤的影響見表5。

表5　不同明日葉提取物添加量對飲料色澤的影響

由表5可知，添加明日葉提取物能提升飲料的亮度，飲料顏色偏綠、偏黃。當(dāng)添加量達(dá)到0.15%時，總色度值變化顯著，因此添加0.15%明日葉提取物較為合適。

綜合所述，通過配方、糖酸比及顏色優(yōu)化后確定的最終配方為0.007%猴頭菇多糖、0.003%絲膠肽、0.15%明日葉黃酮、4%木糖醇、0.04%甜菊糖苷、0.3%檸檬酸及1.5%的玫瑰花露。該配方所配制的復(fù)合功能飲料色澤純正、酸甜適中，并伴有玫瑰花的清香。

2.3營養(yǎng)與功效成分分析

復(fù)合功能飲料產(chǎn)品營養(yǎng)與功效成分分析結(jié)果見表6。

表6　復(fù)合功能飲料產(chǎn)品營養(yǎng)與功效成分分析結(jié)果

由表6可知，經(jīng)過上述工藝處理和配方優(yōu)化后得到的產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量為3.73 mg/mL，多糖含量為0.48 mg/mL，總黃酮含量為0.015 mg/mL。結(jié)果表明，上述方法所制得的復(fù)合功能飲料具有一定的營養(yǎng)價值。

2.4復(fù)合功能飲料的風(fēng)味成分分析

復(fù)合功能飲料的GC- MS見圖2，復(fù)合飲料風(fēng)味成分GC- MS分析結(jié)果見表7。

圖2　復(fù)合功能飲料的GC- MS

由圖2可知，復(fù)合功能飲料中香氣成分豐富，且各組分得到很好的分離。由表7可知，飲料風(fēng)味以烯烴類風(fēng)味為主，其中D -檸檬烯達(dá)到71.28 μg/kg，β-蒎烯達(dá)到30.23 μg/kg，萜品油烯達(dá)到2.21 μg/kg。同時產(chǎn)品中含有玫瑰花特征風(fēng)味成員，包括芳樟醇、香茅醇、香葉醇、苯乙醇等，含量分別達(dá)到3.83，5.17，0.63，3.52 μg/kg。結(jié)果表明，玫瑰花露的添加賦予了復(fù)合功能飲料特殊的風(fēng)味。

3　結(jié)論

本文所述方法制備的猴頭菇多糖、絲膠肽及明日葉黃酮對α-淀粉酶均有較好的抑制作用。以此3種物質(zhì)為原料配制成的飲料，經(jīng)配方優(yōu)化后，最佳配方為0.007%猴頭菇多糖、0.003%絲膠肽、0.15%明日葉黃酮、4%木糖醇、0.04%甜菊糖苷、0.3%檸檬酸及1.5%的玫瑰花露。飲料酸甜、可口，玫瑰花露的加入又賦予了其特殊風(fēng)味。目前，市場上適合糖尿病患者的飲料很少，所以此復(fù)合功能飲料具有較好的市場前景。

表7　復(fù)合功能飲料風(fēng)味成分GC- MS分析結(jié)果

參考文獻(xiàn)：

［1］楊敏，柳潔.中國糖尿病防治現(xiàn)狀［J］.中國醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2014（7）：149-151.

［2］郭曉青，吳金鴻，周焱富，等.明日葉水溶性總黃酮提純工藝［J］.食品科學(xué)，2012（22）：27-32.

［3］Luo L，Wang R，Wang X，et al. Compounds from Angelica keiskei with NQO1 induction，DPPH scavenging and α-glucosidase inhibitory activities［J］. Food Chemistry，2012，131（3）：992-998.

［4］Enoki T，Ohnogi H，Nagamine K，et al. Antidiabetic activities of chalcones isolated from a Japanese herb，Angelica keiskei［J］. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2007，55（15）：6 013-6 017.

［5］梁華，李雪林，陸亞春.猴頭菇多糖提取工藝研究［J］.食品與機(jī)械，2006（1）：35-38.

［6］樊偉偉，黃惠華.猴頭菇多糖研究進(jìn)展［J］.食品科學(xué)，2008（1）：355-358.

［7］Jiang S，Wang S，Sun Y，et al. Medicinal properties of Hericium erinaceus and its potential to formulate novel mushroom-based pharmaceuticals［J］. Applied Microbiology & Biotechnology，2014，98（18）：7 661-7 670.

［8］吳金鴻.絲膠肽的制備及其生物活性功能和結(jié)構(gòu)的研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2008.

［9］呂鳳霞，陸兆新.α-淀粉酶抑制劑的研究進(jìn)展［J］.食品科學(xué)，2002（3）：152-155.

［10］張樹海.猴頭菇多糖提取及純化的研究［J］.食品研究與開發(fā)，2006（11）：103-106.

［11］張曉琦，楊明琰，馬瑜，等.白豆淀粉酶抑制劑的生物學(xué)性質(zhì)及抑制動力學(xué)特征研究［J］.食品科學(xué)，2007（12）：29-32.

［12］何書美，劉敬蘭.茶葉中總黃酮含量測定方法的研究［J］.分析化學(xué)，2007（9）：1 365-1 368.

［13］楊莉，王志華，陶健生.黃芪中黃芪多糖含量測定方法的比較［J］.中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2005（9）：562-563.

Preparation of a Functional Beverage with α- amylase Inhibitory Activity

HU Xuehui，XIE Fan，F(xiàn)ANG Yuwen，HE Jiajun，GAN Li，*WU Jinhong，WANG Zhengwu，LIU Jianhua
（Shanghai Food Security Engineering Center，College of Agriculture and Bilolgy，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China）

Abstract：Angelica keiskei，Hericium erinaceus and sericin are used as the raw materials to extract and prepare Angelica keiskei flavones，Hericium erinaceus polysaccharides and sericin peptides with α- amylase inhibitory activity. The extracts，sugar substitutes with low calorie and rose water are used to prepare a functional beverage suited to drink by people with diabetes. The results demonstrate the composite beverage added with Angelica keiskei flavones（0.15%），Hericium erinaceus polysaccharides（0.007%），sericin peptides（0.003%），xylitol（4%），stevioside（0.04%），citric acid（0.3%）and rose water（1.5%）show abundant nutrition，good taste and flavor.

Key words：Angelica keiskei flavones；Hericium erinaceus polysaccharides；sericin peptides；α- amylase inhibition

中圖分類號：TS275.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.05.004

文章編號：1671- 9646（2016）05a- 0011- 05

收稿日期：2016- 03- 17

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31471623，31571763）；國家博士后基金項(xiàng)目（2014M561477）。

作者簡介：胡學(xué)輝（1976—），男，碩士，研究方向?yàn)槭称钒踩褪称芳庸ぁ?/p>

*通訊作者：吳金鴻（1978—），女，博士，副研究員，研究方向?yàn)槭称钒踩褪称芳庸ぁ?/p>