響應面法優化香菇刺五加復合運動飲料工藝及其抗疲勞功能研究

摘要：以香菇和刺五加葉為主要原料，應用響應面法對影響復合運動飲料的主要因素進行優化，并研究復合運動飲料的抗疲勞功能特性。結果表明：當檸檬酸添加量0.16%、刺五加葉汁添加量27.10%、香菇汁添加量27.37%、木糖醇添加量8.30%時，復合運動飲料的綜合評分值最高，為95.45分。小鼠負重試驗和血乳酸結果表明，0.3 mL/10 g鼠質量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，小鼠負重游泳時間顯著延長（P<0.05）。0.3 mL/10 g鼠質量組小鼠灌胃香菇刺五加復合運動飲料15 d后，小鼠不負重游泳10 min，休息20 min后血乳酸值顯著低于對照組（P<0.01），說明此復合運動飲料具有抗疲勞功能。

關鍵詞：香菇；刺五加；運動飲料；抗疲勞

中圖分類號： TS275.4文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0306-03

收稿日期：2015-10-28

作者簡介：房磊，男，吉林長春人，碩士，講師，主要從事運動人體科學研究。E-mail：348839523@qq.com。

刺五加（Acanthopanax senticosus），俗稱五加參，是我國北方地區的常見藥材。刺五加的根和莖部分能夠分離出多種化合物，具有多種活性成分，其中包括刺五加苷A、B、B1、C、D、E、F、G以及刺五加多糖[1-3]，還含有黃酮類、香豆精多糖、鞣酸、琥珀酸、β谷甾醇、腺苷、三萜類化合物、葡萄糖、蔗糖、胡蘿卜素、維生素等多種成分[4-6]。科學研究表明，刺五加中的黃酮和皂苷具有抗腫瘤、抗疲勞、增強免疫功能、抗衰老、抗心血管疾病等方面的生物學活性[7-10]。香菇又名花菇、香蕈、香菌，在古代對其評價非常高，被供為珍品，具有很高的保健價值，香菇除含有基本的碳水化合物、脂肪、蛋白質外，鐵、磷、核黃素等含量更為突出，此外，據研究表明，香菇具有抗疲勞、降血脂、抗血栓、防治腫瘤、保肝、增強免疫力等功能[11-13]。本試驗研究香菇刺五加復合運動飲料的生產工藝及其在最佳工藝條件下的抗疲勞效果。

1材料與方法

1.1材料與試劑

香菇（福建古田潤康食品有限公司），刺五加（亳州市常富藥業銷售有限公司），木糖醇（廣州鴻源食品添加劑有限公司），檸檬酸（河南安力精細化工有限公司）；

1.2儀器與設備

AHC型電子計數秤，購自嘉興市惠拓稱重設備有限公司；MIK-PHS-25型pH計，購自杭州美控自動化技術有限公司；YS-2000液體色度計，購自北京康光儀器有限公司；DZF-6050型真空干燥箱，購自上海精宏實驗設備有限公司；TDL-5-A型離心機，購自廣州正一科技有限公司；WYT-V型手持式測糖儀，購自上海滬粵明科學儀器有限公司；C21-SK2107型電磁爐，購自廣東美的生活電器制造有限公司；GJJ型高壓均質機，購自江西得利時機械有限公司；HD-GZ300型灌裝機，購自廣州百佳設備有限公司；M372715滅菌鍋，購自上海精密儀器儀表有限公司；YXL-LS-70A立式壓力蒸氣滅菌器，購自上海華標儀器有限公司；GT10-2高速離心機，購自佛山高科儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1香菇刺五加復合運動飲料工藝流程

[JY]檸檬酸、木糖醇、蒸餾水

[JY，3]↓

[JB（]

香菇→浸泡→清洗→離心脫水→浸提→香菇汁

刺五加→除雜→清洗→烘干→浸提→刺五加汁[JB）}]→調配→均質→灌裝、排氣、封口→殺菌→冷卻→感官評定→成品

1.3.2香菇汁的制取將香菇浸泡完全，離心脫水，浸提過濾得香菇汁。

1.3.3刺五加汁的制取稱取一定量的烘干后的刺五加葉，將其放入不銹鋼鍋內，加入水的質量為刺五加葉質量的20倍，煮沸后維持25分鐘，過濾，得刺五加葉汁，備用。

1.3.4感官評分標準

香菇刺五加復合運動飲料感官評分標準：選取10名有經驗的專業人員作為感官評分員，以口感（25分）、氣味（25分）、色澤（25分）和組織狀態（25分）為指標，對產品進行感官評定，總計100分。

1.3.5響應面法優化香菇刺五加復合運動飲料的配方

在預試驗的基礎上，以香菇汁添加量（Z1）、刺五加汁添加量（Z2）、木糖醇添加量（Z3）、檸檬酸添加量（Z4）作為響應因素，以復合運動飲料感官評分值（Y）為響應值，設計四因素三水平的響應面試驗，采用Design-Expert 8.0.6軟件及Box-Behnken 中心設計原理，確定最佳復合運動飲料工藝參數。試驗設計因素水平見表1。

1.3.6負重游泳試驗

將小鼠按體質量隨機分為4組，每組12只。設第一組為空白對照組，第二、三、四組灌香菇刺五加復合運動飲料劑量分別為0.1 mL/10 g、0.2 mL/10 g、0.3 mL/10 g 鼠體質量，連續灌胃15 d后測定要求的指標。末次給小鼠灌胃30 min后，在小鼠尾部的位置固定質量為5%體質量的鉛絲，使小鼠游泳。水深30 cm，水的溫度為250 ℃±1.0 ℃，記錄小鼠從游泳開始至死亡的時間，記為小鼠負重游泳時間[14-16]。

1.3.7血乳酸測定

取一定量運動飲料，分組情況同上，喂小鼠30 min后，采血20 μL加入40 μL破膜液中進行振蕩均勻破碎細胞。再使小鼠游泳10 min后，即刻采血20 μL，加入40 μL破膜液中，振蕩均勻。休息20 min，再采血20 μL，加入40 μL破膜液中，振蕩均勻。用乳酸測定儀測定，所得測定值乘3即為血乳酸值（mmol/L）。按下式計算血乳酸升高比值和消除比值[17-19]。

血乳酸升高比值=（游泳后0 min的血乳酸值-游泳前血乳酸值）/游泳前血乳酸值；

血乳酸消除比值=（游泳后的血乳酸值-游泳后休息 20 min 的血乳酸值）/游泳后的血乳酸值。

2結果與分析

2.1香菇刺五加復合運動飲料工藝參數的優化

2.1.1數學模型的建立與顯著性檢驗

采用Box-Benhnken中心組合試驗設計，進行四因素三水平的RSM（response surface methodology）分析試驗。考察香菇汁添加量（Z1）、刺五加汁添加量（Z2）、木糖醇添加量（Z3）、檸檬酸添加量（Z4）對香菇刺五加復合運動飲料感官評分值（Y）的影響，對以上4個因素作如下轉換：X1=（Z1-0.16）/0.01，X2=（Z2-25）/5，X3=（Z3-30）/5，X4=（Z4-8）/1。試驗設計方案及結果見表2。

采用Design-Expert8.0.6軟件對表3進行多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗，得到以復合運動飲料感官評分值為目標函數，關于各條件編碼值的二次回歸方程為：

Y=94.67+0.76X1+2.02X2-1.71X3+0.13X4-1.92X1X2-0.79X1X3-0.57X1X4-0.025X2X3+1.32X2X4+0.12X3X4-2.06X12-4.76X22-3.39X32-1.02X42。

對該模型進行顯著性檢驗，可得到方差分析，見表3。模型的可信度分析見表4。

由表3、表4可知，模型的P值小于0.000 1，遠小于001，說明該模型極顯著，回歸模型與實際測定數值能夠很好地擬合，試驗誤差較小，因此，可以用該回歸方程代替試驗真實值對試驗結果進行分析，R2=94.30%，預測值與實測值之間具有高度的相關性，說明方程可靠性較高。在回歸模型中，X2、X3、X1X2、X12、X22、X32對響應值影響極顯著，X1、X2X4、X42對響應值影響顯著。影響香菇刺五加復合運動飲料感官評分值由強到弱的因素為刺五加葉汁添加量>香菇汁添加量>檸檬酸添加量>木糖醇添加量。

2.1.2各因素的交互作用對香菇刺五加復合運動飲料感官評分值的影響

響應面圖是響應值對應各因素X1、X2、X3所構成的三維空間曲面圖，可直觀反映各因素的交互作用。在固定另外2個因素的情況下，對模型進行降維分析，以考察各因素間的交互作用對響應值液化擠出物DE值的影響。由Design-Expert8.0.6軟件對其進行統計分析，所得響應曲面見圖1。投影圖也能夠較直觀地反映出各個因素交互作用對響應值的影響。投影圖中的橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而圓形則表示兩因素交互作用不顯著[20-23]。檸檬酸添加量（X1）、刺五加葉添加量（X2）之間的交互作用極顯著，具體表現為投影圖呈明顯的橢圓形，刺五加汁添加量（X2）、木糖醇添加量（X4）之間的交互作用顯著，投影圖呈現出橢圓形，而交互作用不顯著，具體表現為投影圖幾乎呈現為圓形。

2.2小鼠負重游泳試驗結果

由表5可見，0.3 mL/10 g鼠質量劑量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，小鼠負重游泳時間顯著延長（P<0.05）。

2.3血乳酸測定結果

由表6可見，0.3 mL/10 g鼠質量組小鼠灌胃香菇刺五加復合運動飲料15 d后，小鼠不負重游泳10 min和休息20 min后血乳酸值極顯著低于對照組（P<0.01）。

3結論

香菇刺五加復合運動飲料的最佳工藝參數為：檸檬酸添加量0.16%、刺五加汁添加量27.10%、香菇汁添加量 27.37%、木糖醇添加量8.30%。在最佳條件下，香菇刺五加復合運動飲料感官評分可達95.45分。小鼠負重游泳試驗和血乳酸結果表明，0.3 mL/10 g鼠質量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，負重游泳時間顯著延長（P<0.05）。0.3 mL/10 g 鼠質量組小鼠灌胃香菇刺五加復合運動飲料 15 d 后，小鼠不負重游泳10 min，休息20 min后血乳酸值極顯著低于對照組（P<0.01），說明此復合運動飲料具有抗疲勞功能。

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