黃秋葵百合運動飲料的研制

（鄭州工商學院，河南鄭州451400）

黃秋葵百合運動飲料的研制

王金瑞

（鄭州工商學院，河南鄭州451400）

利用黃秋葵、百合為原料研制一款運動飲料，采用響應面試驗設計，對黃秋葵汁添加量、百合汁添加量、檸檬酸添加量和蔗糖添加量進行優化，并以小鼠力竭運動為疲勞模型，探究該款飲料的抗疲勞效果。結果表明黃秋葵百合運動飲料最佳生產工藝參數為黃秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、檸檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。在實驗喂養期間，給予黃秋葵百合運動飲料的小鼠生長發育正常。在力竭運動實驗中，小鼠經灌胃運動飲料后力竭游泳時間顯著延長，體內肝糖原、肌糖原含量顯著提高（P＜0.05），因此，黃秋葵百合運動飲料具有延緩小鼠疲勞發生的效果。

黃秋葵；百合；運動飲料；抗疲勞

運動員在高強度訓練后肌肉中的能量物質被大量消耗，產生代謝產物堆積過多且不能及時消除，以及長時間持續運動中體內水鹽代謝紊亂，脂質過氧化反應加強，均會引起疲勞現象[1-2]。含有適量電解質、糖類的運動飲料應運而生，可以幫助運動員減輕疲勞感及提高運動能力。但是目前市售的運動飲料原料單一，效果不一，因此開發新型運動飲料對豐富現有運動飲料市場具有重要的意義。

黃秋葵（Abelmoschus esculentus L.，Okra）又名洋茄、洋辣椒等，是錦葵科秋葵屬中的草本植物，其藥用價值在《本草綱目》中記載，其根、莖、花和種子均可入藥，具有消腫、補脾健胃等療效[3-4]。日常食之嫩果，是公認的“綠色人參”[5]。隨著研究深入，黃秋葵更多潛在的價值被挖掘，嫩果中含有較多蛋白質、黃酮類、維生素、微量元素（Zn、Mn）等成分。徐天姿等[6]研究發現黃秋葵黃酮類物質可通過提高肝糖原含量，減少葡萄糖的無氧酵解等途徑減輕小鼠運動性疲勞反應。鐘雨等[7]報道黃秋葵全果提取物可延長小鼠負重游泳時間并且降低血清乳酸等含量。黃秋葵也通常作為許多國家運動員的首選蔬菜，因此開發黃秋葵運動飲料具有潛在的市場價值。單一的原料已經不能滿足當前的市場需求。百合含有豐富的維生素B1、B2及鈣、鎂礦物質、各類生物堿，具有耐缺氧、抗疲勞等功能[8-9]。本文以黃秋葵和百合為原料，單因素試驗研究黃秋葵汁、百合汁、檸檬酸及蔗糖對該款飲料的影響，然后通過響應面試驗優化獲得黃秋葵百合運動飲料最佳生產工藝，該款飲料不僅口感獨特，也因富含黃酮類等物質具有抗疲勞效果。

1 材料

1.1 材料與設備

黃秋葵：萊陽市玉龍食品有限公司；百合：亳州市益德中藥材銷售有限公司；檸檬酸（食品級）：濰坊英軒實業有限公司；蔗糖（食品級）：華糖食品有限公司。

實驗動物：由吉林大學實驗中心提供的健康昆明雄性小鼠，體重16 g～18 g，適應性飼養一周。

試劑：生物指標測定試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器設備

YP402N型電子天秤：上海市天平儀器廠；FSH-2A型可調高速勻漿機：江蘇中和實驗儀器制造有限公司；M372715型滅菌鍋：上海精密儀器儀表有限公司。

2 實驗方法

2.1 工藝流程

黃秋葵百合運動飲料工藝流程見圖1。

圖1 黃秋葵百合運動飲料工藝流程圖Fig.1 The process flow diagram of okra and liliumsports drinks

2.2 操作要點

2.2.1 黃秋葵汁及百合汁的制備

選擇新鮮、成色良好的黃秋葵，切除頭部和尾部，清洗干凈，并放入沸水中燙漂3min左右，燙漂之后冷卻并出去內部籽，按料液比1∶5（g/mL）加水在織搗碎機搗碎中打漿并靜置1 h，最后用200目濾布過濾得到黃秋葵汁。百合汁的制備參考制作黃秋葵汁的方法配制，料液比為 1 ∶5（g/mL）。

2.2.2 調配

將制備好的黃秋葵汁、百合汁按一定比例混合，并加入檸檬酸、蔗糖等，攪拌均勻。

2.2.3 灌裝

將調配的復合飲料均質后進行灌裝，采用高溫瞬時殺菌，并分段冷卻至室溫，得到黃秋葵百合運動飲料。

2.3 感官評定

參考文獻，稍作修改[10]。由10名專業人員做感官評定員，評定內容為飲料的口感風味、色澤和組織狀態。感官評定標準見表1。

表1 飲料感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria of the drinks

2.4 黃秋葵百合運動飲料單因素試驗

2.4.1 黃秋葵汁添加量對飲料感官評分的影響

在百合汁添加量30%，檸檬酸添加量0.3%和蔗糖添加量3%的條件下，考察黃秋葵汁添加量分別為10%、20%、30%、40%和50%時對飲料感官評分的影響，從而確定黃秋葵汁最佳添加量。

2.4.2 百合汁添加量對飲料感官評分的影響

在黃秋葵汁添加量30%，檸檬酸添加量0.3%和蔗糖添加量3%的條件下，考察百合汁添加量分別為10%、20%、30%、40%和50%時對飲料感官評分的影響，從而確定百合汁最佳添加量。

2.4.3 檸檬酸添加量對飲料感官評分的影響

在黃秋葵汁添加量30%，百合汁添加量30%和蔗糖添加量3%的條件下，考察檸檬酸添加量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%時對飲料感官評分的影響，從而最佳確定檸檬酸添加量。

2.4.4 蔗糖添加量對飲料感官評分的影響

在黃秋葵汁添加量30%，百合汁添加量30%和檸檬酸添加量0.3%的條件下，考察蔗糖添加量分別為1%、2%、3%、4%和5%時對飲料感官評分的影響，從而確定蔗糖最佳添加量。

2.5 黃秋葵百合復合運動飲料工藝參數優化

前期單因素試驗得出黃秋葵汁添加量、百合汁添加量、檸檬酸添加量及蔗糖添加量對飲料口感和風味影響明顯。綜合以上因素，采用Box-Behnken試驗設計，以黃秋葵汁添加量（X1）、百合汁添加量（X2）、檸檬酸添加量（X3）及蔗糖添加量（X4）為主要因素，以符合運動飲料感官評定分數（Y）為評價指標，進行四因素三水平的響應面設計，響應面分析試驗因素和水平見表2。考察各因素間相互作用對飲料感官品質的影響，同時得到黃秋葵百合復合運動飲料的最優工藝參數。

表2 響應面分析試驗因素和水平Table 2 Factors and Levels in the response surface design

2.6 黃秋葵百合運動飲料抗疲勞功能評測

2.6.1 小鼠分組及處理

將健康成年昆明雄性小鼠40只，體重約16g～18g，隨機分成4組，分別為：實驗Ⅰ組：黃秋葵百合運動飲料原液；實驗Ⅱ組：黃秋葵百合運動飲料50%稀釋液；實驗Ⅲ組：黃秋葵百合運動飲料25%稀釋液；空白對照組：飲用純凈水。按以上分組對小鼠進行灌胃，每日灌胃0.3mL/次，連續灌胃3周，分籠飼養。在實驗期間，詳細記錄小鼠的機體反映情況，包括小鼠的進食量、體重變化。

2.6.2 小鼠力竭游泳實驗

參考管美玉[11]等實驗方法。喂養21 d的小鼠灌胃50min后，依次給待測小鼠稱量體重并在其尾部負以自身體重5%的鉛塊，將小鼠放入內壁光滑的游泳箱（50 cm×50 cm×40 cm）中，水溫（25±0.5）℃。直至小鼠全部沉于水中，即小鼠不能自主返回水面的時間大于10 s視為一次力竭游泳運動，記錄小鼠從開始游泳到力竭所用時間。負重游泳實驗結束后，在安靜狀態下對小鼠采取斷頭法將其處死，剖腹取其肝臟和后肢肌肉，按照試劑盒要求測定小鼠肝糖原、肌糖原含量。

2.7 統計分析

采用Design-Expert、SPSS19.0和Orign 8.5進行分析和繪圖。

3 結果與討論

3.1 單因素試驗

圖2為黃秋葵汁與百合汁添加量對感官評分的影響。

圖2 黃秋葵汁與百合汁添加量對感官評分的影響Fig.2 Effect of the addition of Okra and lilium juice on sensory evaluation

從圖2中可以看出，當黃秋葵汁添加量為40%，此時該款飲料具有濃郁的黃秋葵獨特風味，更易受到人們的歡迎，感官評分值達到最大值。同樣當百合汁添加量為30%時，該飲料感官俱佳，為最適添加量。

檸檬酸添加量對感官評分的影響見圖3。

圖3 檸檬酸添加量對感官評分的影響Fig.3 Effect of citric acid on sensory score

從圖3可知，在其他單因素不變的情況下，隨著檸檬酸添加量的增加，該款飲料感官評分呈下降趨勢，在檸檬酸添加量為0.2%時，感官評分達到最優。當繼續添加檸檬酸時，飲料會變酸不易被接受。

蔗糖添加量對感官評分的影響如圖4所示。

在黃秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%和檸檬酸添加量為0.3%的條件下，隨著蔗糖添加量增加，感官評分值呈先升高后降低的趨勢。蔗糖添加量增加，飲料中的滲透壓也隨之升高，但由于低滲透的運動飲料有助于人體胃部排空，人體更容易吸收低滲透壓的水[12]，因此蔗糖最佳添加量為3%。

圖4 蔗糖添加量對感官評分的影響Fig.4 Effect of sucrose on sensory score

3.2 響應面結果與分析

響應面試驗設計方案及感官評定分數結果見表3，回歸方程的方差分析見表4。

表3 響應面設計及結果Table 3 Experimental design and results in response surface analysis

表4 回歸方程的方差分析表Table 4 Analysis of variance and correlation coefficient

從表4中得知試驗模型P值＜0.000 1，表現為極顯著；失擬項P值=0.653 4＞0.05，表現為不顯著；其確定系數為R2=0.995 6，調整確定系數R2Adj=0.991 2，表明模型可以反映出各個主要因素（X1、X2、X3和 X4）與感官評分（Y）變化的關系，并且擬合度良好，可作為優化黃秋葵百合復合運動飲料最佳生產工藝的理論依據。

從回歸方程各項系數的顯著性可得出以下結論：黃秋葵汁添加量（X1）與蔗糖添加量（X4）對感官評定分數（Y）影響極顯著；百合汁添加量（X2）、檸檬酸添加量（X3）對感官評定分數（Y）影響表現為不顯著；以上主因素對黃秋葵百合飲料感官評定分數影響強弱為X1＞X4＞X2＞X3。各主因素中交互項（X1X3、X3X4）對響應值結果影響顯著，而一次項（X1、X4）、交互項（X1X2、X2X4）和二次項（X12、X22、X32和 X42）對響應值影響表現為極顯著。剔除掉對響應值影響不顯著的項得到該試驗設計的回歸方程為：

綜合回歸模型預測和實際生產考慮，黃秋葵百合復合運動飲料最佳工藝參數為：黃秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、檸檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。

3.3 交互作用分析

響應面分析圖可以直觀的反應各個自變量對響應值（Y）的影響，以及通過等高線反應個因素間交互效應的強弱[13]。在其他因素不變的情況下，選擇兩個自變量研究二者對飲料感官評分的影響。黃秋葵汁添加量與檸檬酸添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖、黃秋葵汁添加量與蔗糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖分別見圖5、圖6。

圖5 黃秋葵汁添加量與檸檬酸添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖Fig.5 Response surface and contour plot for effect of the addition of okra and citric acidon on sensory evaluation

圖6 黃秋葵汁添加量與蔗糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖Fig.6 Response surface and contour plot for the addition of okra and sucrose on sensory evaluation

圖7 蔗糖添加量與檸檬酸添加量對飲料感官評分影響的響應面及等高線圖Fig.7 Response surface and contour plot for sucrose and citric acid on sensory evaluation

從圖5、圖6中可以看出黃秋葵汁添加量與檸檬酸添加量、蔗糖添加量之間交互作用強，對該款飲料感官評分具有顯著影響。同時從圖7中可知檸檬酸添加量與蔗糖添加量交互明顯，表明飲料酸甜口感對感官評分值有較大的決定作用。

3.4 黃秋葵百合運動飲料對小鼠體重的影響

在3周喂養期間，實驗組小鼠無異常表現，攝食、飲水與正常小鼠表現出一致性。表5為不同處理組對各組小鼠體重的影響。

表5 不同處理組對小鼠體重的影響Table 5 Effects of compound drink on weight in mice

由表5可知實驗Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組和對照組的小鼠平均增長質量分別為5.16、5.27、5.20和5.18，無顯著差異（P＞0.05），由此可知黃秋葵百合運動飲料對小鼠的體重無影響。

3.5 黃秋葵百合運動飲料對小鼠力竭游泳時間的影響

力竭游泳時間通常作為評價某物質抗疲勞效果的重要指標，可以反映動物運動疲勞的程度[14]。不同處理對小鼠力竭游泳時間的影響見表6。

表6 小鼠力竭游泳所用的時間Table 6 The exhaustive swimming in mice

從表6中可知，給予不同的黃秋葵百合運動飲料喂養后，實驗Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組的力竭游泳運動時間與對照組相比分別延長7.02、4.12、0.25min，說明50%～100%的黃秋葵百合運動飲料可顯著提高小鼠的耐力，對小鼠抗疲勞有一定影響，而該飲料25%的稀釋液中所含的有效成分較低，與對照相比，沒有明顯的抗疲勞效果。

3.6 不同處理對小鼠肝糖原與肌糖原的影響

肌體耐力訓練時所需能量主要源于體內的糖原。糖原分布在肝臟和肌肉中，被分別稱為肝糖原和肌糖原[15-16]。糖原儲備量在運動過程中逐漸被消耗來維持體內能量平衡。表7為給予不同黃秋葵百合飲料對小鼠體內肝糖原和肌糖原的影響。

表7 不同處理對小鼠肝糖原與肌糖原的影響Table 7 Effects of different treatment on glycogen and myoglycogen in mice

結果顯示，給予黃秋葵百合飲料的實驗Ⅰ組和Ⅱ組肝糖原含量顯著增加，Ⅲ組肝糖原含量與對照組無差異。且前兩組體內肌糖原的變化與對照組出現顯著減少，這表明給予黃秋葵百合復合飲料可以為小鼠運動過程中補給一定的體外能源，降低機體肝糖原和肌糖原的損耗。

4 結論

運動飲料中添加有益的營養素可補充機體運動時丟失的能量和營養，抵消運動中的能量損耗，維持人體處于正常狀態[17]。本文中研制的黃秋葵百合運動飲料具有低滲透壓、易吸收的特點，且風味獨特易于被大眾接受，該款飲料最佳生產工藝參數為黃秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、檸檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。此飲料中含有的黃酮類化合物具有抗氧化、抗疲勞等生理功能。在本實驗中給予小鼠不濃度的黃秋葵百合運動飲料，研究發現高濃度的該款運動飲料可顯著延長小鼠力竭游泳時間，體內肝糖原和肌糖原消耗相對較低，可增加小鼠運動時所需的能量補給，延緩小鼠疲勞現象的產生，該款黃秋葵百合運動飲料具有可觀的市場前景。

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Study on Okra and Lilium Sports Drinks

WANG Jin-rui
（Zhengzhou Technology and Business University，Zhengzhou 451400，Henan，China）

Okra and lilium was used as raw materials，the optimal formula of compound drink of okra and lilium was studied through response surface methodology.And the anti-fatigue function of the sport drinks was studied in exercise-induced fatigue on mice.The results showed that the Okra juice was 40%，the lilium juice was 30%，the additive amount of citric acid and sugar was 0.2%and 3%.The result showed that the mice，which fed the sport drinks，were normal during the experiment.The swimming time of the mice，which fed the sport drinks，was significantly prolonged.The content of hepatic glycogen and muscle glycogen were increased significantly（P＜0.05）.Therefore，Okra and lilium beverage for sports has an anti-fatigue effect.

okra；lilium；sports drinks；anti-fatigue

王金瑞.黃秋葵百合運動飲料的研制[J].食品研究與開發，2018，39（1）：89-94，140

WANG Jinrui.Study on Okra and Lilium Sports Drinks[J].Food Research and Development，2018，39（1）：89-94，140

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.018

王金瑞（1982—），男（漢），副教授，碩士，研究方向：食品科學。

2017-09-14