黑加侖葛根飲料的研制及其抗疲勞作用研究

徐莉莉，劉靜

（內(nèi)蒙古商貿(mào)職業(yè)學(xué)院食品工程系，內(nèi)蒙古呼和浩特010070）

黑加侖葛根飲料的研制及其抗疲勞作用研究

徐莉莉，劉靜

（內(nèi)蒙古商貿(mào)職業(yè)學(xué)院食品工程系，內(nèi)蒙古呼和浩特010070）

以黑加侖、葛根為主要原料，利用Box-Benhnken響應(yīng)面分析法，研究黑加侖葛根復(fù)合飲料的最佳生產(chǎn)工藝，同時(shí)通過建立小鼠負(fù)重游泳訓(xùn)練模型，研究該復(fù)合飲料的抗疲勞功能。結(jié)果表明，黑加侖葛根復(fù)合飲料的最佳配方：黑加侖汁與葛根汁體積比為2∶1、蔗糖添加量為15%、檸檬酸添加量為0.15%。在此配方下，復(fù)合飲料的感官評分高達(dá)59分，得到一款口感獨(dú)特、酸甜適中的新穎復(fù)合飲料。同時(shí)對小鼠連續(xù)灌胃14 d后，發(fā)現(xiàn)該款復(fù)合飲料能夠延長小鼠負(fù)重游泳時(shí)間，具有一定的抗疲勞效果。

黑加侖；葛根；響應(yīng)面；抗疲勞

黑加侖（Ribes nigrumL.），又名紫梅，黑醋栗，屬于雙子葉植物綱的小型灌木植物。主要分布在新疆阿勒泰、伊犁河谷、黑龍江及遼寧等地區(qū)[1-2]。黑加侖含有豐富的維生素C，B1，棕櫚酸、亞麻酸，酚類化合物，兒茶素和黃酮醇[3]，具有較強(qiáng)的抗氧化活性。同時(shí)中醫(yī)認(rèn)為黑加侖具有助消化、降血壓、防癌、補(bǔ)血等藥用價(jià)值，長期食用黑加侖具有良好的保健功能。又因黑加侖果實(shí)味酸甜，口感獨(dú)特，具有潛在的加工前景[4-5]。葛根（PuerariaDC.）具有抗氧化等生理功能，同時(shí)也可降低缺血心肌的耗氧量[6-9]。目前，隨著人們對黑加侖和葛根保健功能意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對其相關(guān)產(chǎn)品的市場需求量越來越大。

本文研制一款以黑加侖和葛根為原料的功能性復(fù)合飲料，在保留黑加侖和葛根營養(yǎng)價(jià)值的同時(shí)，改善其風(fēng)味，并通過小鼠負(fù)重游泳試驗(yàn)研究該復(fù)合飲料的抗疲勞效果，以期為黑加侖和葛根開發(fā)提供新的思路，提高其附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黑加侖、葛根：當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I；蔗糖、檸檬酸：市售，食品級。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：6周齡昆明雄性小鼠36只，由遼寧省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

FK-A組織搗碎勻漿機(jī)：廣州百家設(shè)備有限公司；Refracto 30PX折光率儀：梅特勒-托利多公司；WYT-3型手持糖量計(jì)：泉州光儀器廠。

1.2 工藝流程

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 黑加侖汁的制備

將飽滿成熟的黑加侖清洗干凈，放入打漿機(jī)中進(jìn)行打漿，并用200目濾布過濾得到黑加侖汁，備用。

1.3.2 葛根汁的制備

將葛根清洗干凈，分成小塊，加入3倍體積飲用水，用組織搗碎機(jī)搗碎，同時(shí)過濾，獲得葛根汁，備用。

1.3.3 調(diào)配

分別將黑加侖汁與葛根汁的可溶性固形物含量調(diào)節(jié)至10%，同時(shí)取不同比例的黑加侖汁與葛根汁均勻混合后，并加入蔗糖、檸檬酸等進(jìn)行調(diào)配。

1.3.4 產(chǎn)品質(zhì)量檢測

采用折光儀測定飲料的可溶性固形物含量；菌落總數(shù)的測定參照GB4789.2-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》測定[11]；大腸桿菌的測定：參照GB 4789.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》測定。

1.4 感官評定標(biāo)準(zhǔn)[12]

由10名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的感官評定人員，分別從飲料的色澤、口感、氣味和組織狀態(tài)4個(gè)狀態(tài)，按照以下評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置不同的評分值，以此確定復(fù)合飲料的最佳復(fù)配比例。表1為黑加侖-葛根復(fù)合飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)。

表1 黑加侖-葛根復(fù)合飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria for Ribes nigrum and Pueraria drinks

1.5 黑加侖葛根復(fù)合飲料單因素試驗(yàn)

考察黑加侖、葛根汁體積比：1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、1 ∶2、1∶3、蔗糖添加量（1%、5%、10%、15%、20%）和檸檬酸添加量（0.1%、0.15%、0.3%、0.5%、1%）各個(gè)單因素對復(fù)合飲料感官評分的影響，確定復(fù)合飲料的基本生產(chǎn)工藝。

1.6 Box-Benhnken響應(yīng)面法優(yōu)化黑加侖-葛根復(fù)合飲料配方

通過前期單因素試驗(yàn)確定黑加侖汁與葛根汁體積比、蔗糖添加量和檸檬酸添加量3個(gè)單因素對復(fù)合飲料的色澤、口感等影響較大。利用Box-Benhnken響應(yīng)面法的設(shè)計(jì)原理，選取黑加侖汁與葛根汁體積比：1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、蔗糖添加量（5%、10%、15%）和檸檬酸添加量（0.15%、0.3%、0.5%）3個(gè)單因素為自變量，感官評定分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步優(yōu)化黑加侖-葛根復(fù)合飲料最佳生產(chǎn)配方，見表2。

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素和水平Table 2 Factors and levels in the response surface design

1.7 小鼠負(fù)重游泳抗疲勞測定[13]

選取6周齡KM雄性小鼠40只，小鼠初始體重為20 g～21 g，SPF級，長沙市天勤生物技術(shù)有限公司，動(dòng)物許可證號(hào)為SCXK（湘）2014-0011，實(shí)驗(yàn)前需在籠中適應(yīng) 24 h，室內(nèi)溫度為（25±2）℃，相對濕度 50%~60%。隨機(jī)將小鼠分為4組，分別為實(shí)驗(yàn)組（A組：500 mg/kg、B 組：300 mg/kg和 C 組：100 mg/kg）和空白對照組。實(shí)驗(yàn)組每日用不同劑量的黑加侖葛根復(fù)合飲料灌胃，對照組灌同等體積的0.85%的生理鹽水。連續(xù)喂養(yǎng)14 d后，記錄小鼠的生長情況。同時(shí)每組隨機(jī)選取5只小鼠，進(jìn)行負(fù)重游泳試驗(yàn)。最后一次灌胃1 h后，在小鼠尾尖1 cm處系小鼠體重5%的鉛塊，放入游泳箱內(nèi)強(qiáng)迫游泳。當(dāng)小鼠身體全部浸入水中，10 s后仍不能浮出水面視為體力耗竭，記錄小鼠從游泳開始到沉入水底的時(shí)間。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

統(tǒng)計(jì)分析采用PASW Statistics 17.0版統(tǒng)計(jì)分析軟件，多組之間采用單因素方差分析比較，組間比較采用t檢驗(yàn)，結(jié)果以±sD表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

黑加侖汁與葛根汁添加比例對復(fù)合飲料感官評分的影響如圖1所示。

從圖1中可以看出，黑加侖汁與葛根汁體積比不同，飲料感官評分的分?jǐn)?shù)也不同，當(dāng)黑加侖汁：葛根汁體積比為2∶1時(shí)，所得飲料的感官評分值最高。這是因?yàn)楹诩觼鲋旧盹L(fēng)味獨(dú)特，味甘甜，較葛根汁更容易被接受。

圖1 黑加侖汁與葛根汁體積比對感官評分的影響Fig.1 Effect of the volume ratio of Ribes nigrum and Pueraria on sensory score

蔗糖添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響見圖2。

圖2 蔗糖添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.2 Effect of sucrose addition on sensory score of compound beverage

在黑加侖汁與葛根汁體積比為2∶1，檸檬酸添加量為0.2%的條件下，從圖2中可以看出，當(dāng)蔗糖添加量過少或過多時(shí)，復(fù)合飲料因無味或過于甜膩，從而導(dǎo)致感官評分減少。而當(dāng)添加15%的蔗糖時(shí)，此時(shí)的復(fù)合飲料，口感適中，感官評分達(dá)到最大值。

檸檬酸添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響如圖3所示。

從圖3中可看出，感官評分隨著檸檬酸的添加量的增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)檸檬酸的添加量為0.3%時(shí)，復(fù)合飲料的感官評分達(dá)到最大值。當(dāng)添加量高于0.3%時(shí)，該復(fù)合飲料偏酸，口感欠佳，不易被接受從而感官評分不易被接受。

2.2 Box-Benhnken響應(yīng)面法優(yōu)化黑加侖-葛根復(fù)合飲料配方結(jié)果

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見表3，利用Design-Expert對表3中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行多元回歸擬合和對模型進(jìn)行方差分析。通過多元回歸擬合分析，得到黑加侖-葛根復(fù)合飲料感官評分（Y）與單因素黑加侖汁與葛根汁體積比（A）、蔗糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）之間的二次多項(xiàng)式模型式：Y=51-1.12A+3.50B-3.63C-2.25AC+2.50BC-3.63A2+1.12B2+1.88C2。

圖3 檸檬酸添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.3 Effect of citric acid addition on sensory score of compound beverage

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 3 Experimental design and results in response surface analysis

本試驗(yàn)的模型方差分析結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出該模型顯著（P=0.000 1＜0.05）且失擬相P=0.576 6，大于0.05，表明失擬項(xiàng)相對于絕對誤差為不顯著，不需要引入多余變量和更高次模型。變異系數(shù)（CV）能夠反映試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目尚哦龋儺愊禂?shù)數(shù)值越低，模型的可信度越高[14]。該試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖儺愊禂?shù)為0.874 8，具有較高的可信度。離差平方和RSquared=0.981 5，調(diào)整決定相關(guān)系數(shù)Adj R-Squared=0.957 7，表明模型理論值與實(shí)際測定值擬合度良好。信噪比為Design-Expert特有的，信噪比=22.595＞4，表明該試驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂休^強(qiáng)的分辨力。綜上表明黑加侖-葛根復(fù)合飲料的試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)際情況擬合程度較好，可作為黑加侖葛根復(fù)合飲料的加工生產(chǎn)良好的理論指導(dǎo)。

表4 方差分析及相關(guān)系數(shù)Table 4 Analysis of variance and correlation coefficient

2.3 響應(yīng)面交互作用解析

綜合考慮交互項(xiàng)對感官評分的的影響，選取任一因素在不變的情況下，觀察另外兩個(gè)因素對其復(fù)合飲料感官評分的影響。利用Design-Expert對該試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行回歸擬合得到回歸的等高線和響應(yīng)面圖。交互作用對復(fù)合飲料感官評分影響的響應(yīng)面圖如圖4、圖5所示。

同時(shí)結(jié)合表3可知，黑加侖汁與葛根汁體積比及檸檬酸添加量、蔗糖添加量與檸檬酸添加量的交互作用對感官評分有顯著影響。

2.4 模型優(yōu)化與驗(yàn)證

結(jié)合回歸模型分析，得到黑加侖葛根復(fù)合飲料的最佳生產(chǎn)工藝因此確定復(fù)合飲料的最佳生產(chǎn)工藝：黑加侖汁與葛根汁體積比為2∶1、蔗糖添加量為15%和檸檬酸添加量為0.15%。在此條件下復(fù)合飲料的感官評分接近實(shí)際感官評分值為59分，說明該模型可行。

圖4 黑加侖汁、葛根汁體積比及檸檬酸添加量對飲料感官評分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.4 Response surface and contour plot for effect of Ribes nigrum to Pueraria volume ratio and citric acidon sensory evaluation of beverage

圖5 蔗糖添加量與檸檬酸添加量對飲料感官評分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.5 Response surface and contour plot for sucrose and citric acid on sensory evaluation of beverage

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量檢測

黑加侖葛根復(fù)合飲料的理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)見表5。

表5 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)Table 5 Physical and chemical indicators and microbiological indicators

2.6 小鼠負(fù)重游泳抗疲勞測定

表6為實(shí)驗(yàn)前后復(fù)合飲料對小鼠體重的影響。

表6 復(fù)合飲料對小鼠體重的影響（±sD）Table 6 Effects of compound beverage on weight in mice（X ± SD）

表6 復(fù)合飲料對小鼠體重的影響（±sD）Table 6 Effects of compound beverage on weight in mice（X ± SD）

注：a表示小鼠終體重與初始體重比較有顯著變化。

組別 初始體重/g 終體重/g 相對增長率/%A 組 20.29±0.76 28.76±0.42 41.74±0.13a B 組 20.67±0.26 29.04±0.45 40.49±0.32a C 組 20.74±0.61 29.17±0.81 40.65±0.37a對照組 20.45±0.26 28.95±0.93 41.56±0.62a

結(jié)果表明，黑加侖葛根復(fù)合飲料對小鼠的體重沒有明顯的影響，且相對生長率間無顯著差異。復(fù)合飲料對小鼠游泳時(shí)間的影響見表7。

表7 復(fù)合飲料對小鼠游泳時(shí)間的影響（±sD）Table 7 Effect of compound drink on swimming time in mice（±sD）

表7 復(fù)合飲料對小鼠游泳時(shí)間的影響（±sD）Table 7 Effect of compound drink on swimming time in mice（±sD）

注：a表示與對照組相比較，小鼠游泳時(shí)間有顯著提高。

組別 n 游泳時(shí)間/min A 組 5 48.76±3.67a B 組 5 34.17±2.85a C 組 5 29.17±3.79對照組 5 28.45±1.67

從表7中可知，不同劑量的復(fù)合飲料對小鼠負(fù)重游泳時(shí)間有明顯差異，并且呈劑量依賴性。其中100 mg/kg對小鼠的運(yùn)動(dòng)能力沒有明顯提高，而灌胃500 mg/kg的復(fù)合飲料時(shí)，運(yùn)動(dòng)能力達(dá)到最大值。有研究報(bào)道黑加侖提取物可影響腦組織中Scd-2基因的表達(dá)，從而降低疲勞小鼠腦組織中的γ-氨基丁酸誘發(fā)的疲勞作用[15-16]。同時(shí)葛根素能夠通過抑制運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的自由基，而降低紅細(xì)胞的聚集能力，改善機(jī)體的血液流變性從而提高機(jī)體的抗疲勞能力[17-20]。

3 結(jié)論

基于Box-Benhnken響應(yīng)面法，利用二次回歸方程設(shè)計(jì)得到了黑加侖汁與葛根汁體積比、蔗糖添加量和檸檬酸添加量關(guān)系的回歸模型，并經(jīng)方差分析檢驗(yàn)證明該模型獲得生產(chǎn)工藝合理可靠，能夠良好的預(yù)測黑加侖葛根復(fù)合飲料最佳配方。利用該模型的等高線及響應(yīng)面，對得到的最佳生產(chǎn)工藝為：黑加侖汁與葛根汁體積比為2∶1、蔗糖添加量為15%和檸檬酸添加量為0.15%。在小鼠負(fù)重試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)灌胃該款飲料的小鼠，其負(fù)重游泳時(shí)間明顯延長，因此，可以說明研制的黑加侖葛根復(fù)合飲料具有一定的抗疲勞效果，有潛在市場價(jià)值。

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Research of Ribes nigrum and Pueraria Drinks and Its Anti-fatigue Function

XU Li-li，LIU Jing
（Department of Food Engineering，Inner Mongolia Business&Trade Vocational College，Huhhot 010070，Inner Mongolia，China）

Ribes nigrumandPuerariawere used as raw materials，the optimal formula of compound beverage ofRibes nigrumandPuerariawas studied through Box-Benhnken expermental design and response surface methodology，and anti-fatigue of the drinks was studied.The results showed that the optimal recipe of the beverage were as follows：the volume ratio ofRibes nigrumandPuerariasolution of 2 ∶1，the additive amount of sugar of 15%，the additive amount of citric acid of 0.15%.On this condition the value of sensory score of the beverage was 59 points，the compound beverage was special and moderate sweet.The mice test weight-bearing result showed that，mice were fed drinks 14 days later，the mice swimming was significantly longer.It indicated that the drinks had anti-fatigue effect.

Ribes nigrumL.；PuerariaDC.；response surface methodology；anti-fatigue

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.027

徐莉莉（1982—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品加工及營養(yǎng)。

2017-03-05