紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料的研制

李 琦，張江寧，葉 崢

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院，山西 太原 030031）

紅棗，泛稱棗（Ziziphus jujuba Mill.），是鼠李科植物棗樹的果實(shí)[1]，其含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸、脂肪以及維生素等多種營養(yǎng)成分[2]，享有“木本糧食，滋補(bǔ)佳品”的盛譽(yù)[3]。紅棗是集食用、藥用、保健等多功能于一體的藥食同源食品，在關(guān)于紅棗產(chǎn)品的研究中，其食用及藥用價(jià)值得到了充分肯定。研究表明，紅棗具有健脾養(yǎng)胃、保護(hù)肝臟、補(bǔ)血益氣、增強(qiáng)肌力和安神[4]等作用，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)及營養(yǎng)學(xué)研究也表明，長期食用紅棗有助于人類預(yù)防貧血、心血管疾病和動(dòng)脈硬化[5]。

靈芝（Ganoderma lucidum（Curtis）P. Karst.）作為我國名貴傳統(tǒng)中藥材，被譽(yù)為“神芝”“仙草”，是一種多孔菌科真菌紫芝或赤芝的干燥子實(shí)體[6]。靈芝是傳統(tǒng)的滋補(bǔ)強(qiáng)壯、扶正固本的中藥，能“益肺氣，益肝氣，益脾氣”[7]，具有補(bǔ)氣安神、止咳平喘、扶正補(bǔ)虛等功效。靈芝多糖（Ganoderma lucidum polysaccharide，GLP）作為靈芝主要活性成分之一，多提取于靈芝的子實(shí)體、菌絲體或孢子體中[8]，具有免疫調(diào)節(jié)[9-12]、神經(jīng)保護(hù)[13]、降血糖[14-16]、保護(hù)心腦血管[17]、抗氧化[18]、抗腫瘤[19-22]、抗疲勞[23]等功能。

近年來，我國功能性食品市場快速崛起，表現(xiàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)各異，種類多樣的特點(diǎn)。本研究所制備的產(chǎn)品是以紅棗和靈芝多糖為原料的一款新型功能飲料。飲料制備中采用的靈芝多糖是以用超臨界CO2萃取靈芝孢子油后所剩的靈芝孢子粉為原料經(jīng)水提醇沉技術(shù)獲得，該技術(shù)一方面可實(shí)現(xiàn)對靈芝孢子粉的二次利用，另一方面又可避免油脂類物質(zhì)對多糖提取的影響。紅棗靈芝多糖飲料是將靈芝多糖與紅棗汁復(fù)配制備的飲料，產(chǎn)品中既有紅棗多糖又有靈芝多糖，二者結(jié)合，能起到一定保健作用。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

紅棗，山西大邦智科農(nóng)業(yè)有限公司；木糖醇，鄭州天佳化工產(chǎn)品有限公司；檸檬酸，蘇州高能精細(xì)化工科技有限公司；自制脫脂靈芝孢子粉，為對全細(xì)胞破壁靈芝孢子粉進(jìn)行超臨界CO2萃取孢子油后的剩余物。

1.1.2 儀器與設(shè)備

PMK224ZH/E 電子天平，奧豪斯儀器有限公司；GL-20G-2 離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；Y-TN-C超聲波提取濃縮機(jī)，北京弘祥龍有限公司；LDZX-50FBS蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；KH-6HMTN2 型微波干燥機(jī)，山東科弘微波能有限公司；WYT-4 手持糖量儀，泉州光學(xué)儀器廠；sc-3610 低速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 紅棗汁的制備

1.2.1.1 工藝流程

棗果→去核→烘干→破碎→超聲水提2 次→過濾→紅棗汁

1.2.1.2 操作要點(diǎn)

稱取一定量去核并烘干至恒質(zhì)量的紅棗，加入一定量水，煮沸30 min，超聲水提處理（70 ℃，70 min）2 次，合并濾液，過濾得紅棗汁，備用。

1.2.2 靈芝多糖提取工藝流程

脫脂靈芝孢子粉→60 ℃熱風(fēng)干燥至恒質(zhì)量→取出干燥后的靈芝孢子粉→超聲熱水浸提→離心→收集上清液→濾渣重復(fù)提取1 次→合并2 次上清液→真空濃縮至提取液體積的1/5→取一定量濃縮液加4倍體積95%乙醇進(jìn)行沉淀（4 ℃，12 h）→離心（4 500 r/min，15 min）→收集沉淀→靈芝多糖

1.2.3 紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料的制備

1.2.3.1 工藝流程

1.2.3.2 操作要點(diǎn)

在純凈水中按一定比例加入紅棗汁、靈芝多糖、木糖醇、檸檬酸，攪拌均勻后立即加熱至100 ℃，趁熱裝罐，在115 ℃的高壓蒸汽鍋中滅菌20 min 后，放入冷水中冷卻，即為成品。

1.2.4 紅棗汁制備單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.4.1 液料比的篩選

固定提取溫度60 ℃，提取時(shí)間30 min，考察液料比分別為10∶1、20∶1、30∶1、40∶1（mL/mg）時(shí)對棗汁可溶性固形物含量及感官品質(zhì)的影響，篩選紅棗汁提取的最佳液料比。

1.2.4.2 提取時(shí)間的篩選

固定提取溫度60 ℃，液料比30∶1（mL/mg），考察提取時(shí)間分別為30、50、70、90 min 時(shí)對棗汁可溶性固形物含量及感官品質(zhì)的影響，篩選紅棗汁最佳提取時(shí)間。

1.2.4.3 提取溫度的篩選

固定液料比30∶1（mL/mg），提取時(shí)間30 min，考察提取溫度分別為30、50、70、90 ℃時(shí)對棗汁可溶性固形物含量及感官品質(zhì)的影響，篩選紅棗汁最佳提取溫度。

1.2.5 靈芝多糖提取單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.5.1 液料比的篩選

精確稱取5 g 干燥后的脫脂靈芝孢子粉，固定提取時(shí)間90 min，提取溫度50 ℃，考察提取液料比分別為10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1（mL/mg）時(shí)對靈芝多糖得率的影響，篩選靈芝多糖適宜提取液料比。

1.2.5.2 提取溫度的篩選

精確稱取5 g 干燥后的脫脂靈芝孢子粉，固定提取時(shí)間90 min，液料比30∶1（mL/mg），超聲波功率600 W、脈沖超聲工作時(shí)間4 s，考察提取溫度分別為30、50、70、90 ℃時(shí)，對靈芝多糖得率的影響，篩選靈芝多糖適宜提取溫度。

1.2.5.3 提取時(shí)間的篩選

精確稱取5 g 干燥后的脫脂靈芝孢子粉，固定提取溫度50 ℃，液料比30∶1（mL/mg），考察提取時(shí)間分別為30、60、90、120、150 min 時(shí)對靈芝多糖得率的影響，篩選靈芝多糖適宜提取時(shí)間。

1.2.5.4 超聲波功率的篩選

固定液料比30∶1（mL/mg），提取溫度50 ℃，提取時(shí)間90 min，脈沖超聲工作時(shí)間4 s，考察超聲波功率分別為200、400、600、800 W 時(shí)對靈芝多糖得率的影響，篩選靈芝多糖提取適宜超聲波功率。

1.2.6 靈芝多糖提取工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在前期單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取提取溫度（A）、提取時(shí)間（B）、液料比（C）、超聲波功率（D）為靈芝多糖提取的主要影響因素，以靈芝多糖得率為考察指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，確定靈芝多糖最佳提取工藝，正交試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 靈芝多糖提取工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factor and level of orthogonal test for Ganoderma lucidum polysaccharide extraction technology optimization

1.2.7 紅棗靈芝多糖飲料配方優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取紅棗汁添加量（A）、靈芝多糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）、木糖醇添加量（D）為紅棗靈芝多糖飲料感官品質(zhì)的主要影響因素，以飲料感官評分為考察指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，確定紅棗靈芝多糖飲料最佳配方。正交試驗(yàn)因素及水平見表2。

表2 紅棗靈芝多糖飲料配方優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factor and level of orthogonal test for red jujube Ganoderma lucidum polysaccharide beverage formulation optimization單位：g/L

1.2.8 殼聚糖對紅棗靈芝多糖飲料儲藏品質(zhì)的影響

稱取1.0 g 水溶性殼聚糖，用少量無菌水溶解后，定容至10 mL 的容量瓶中。取4 等份按照最優(yōu)配方制備的飲料，其中3 份分別加入殼聚糖溶液0.2、0.4、0.6 g/L，另取1 份飲料為對照（不進(jìn)行任何處理）。添加殼聚糖的飲料經(jīng)滅菌后置于室溫（20 ℃）下儲藏，每5 d 檢測菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)，研究殼聚糖對飲料儲藏品質(zhì)的影響。

1.2.9 測定項(xiàng)目與方法

1.2.9.1 可溶性固形物含量

使用手持糖量計(jì)對未稀釋的樣品進(jìn)行測定。調(diào)節(jié)讀數(shù)螺旋，從目鏡觀看呈半明半暗狀態(tài)；調(diào)節(jié)消色散棱鏡至彩色光帶消失，再調(diào)節(jié)讀數(shù)螺旋，使明暗界面恰好落在十字線的交叉處；若此時(shí)呈現(xiàn)色散，繼續(xù)調(diào)節(jié)消色散棱鏡，直到色散現(xiàn)象消失為止，這時(shí)從讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺上讀出的數(shù)據(jù)即為可溶性固形物含量。為減少誤差，每個(gè)樣品需重復(fù)測量3 次，3 次讀數(shù)的誤差應(yīng)不超過0.002，結(jié)果取平均值。

1.2.9.2 多糖得率

采用硫酸-蒽酮法[24]進(jìn)行測定。

1.2.9.3 紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料的感官評定

邀請10 名有食品感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員，分別從色澤、組織狀態(tài)和口感3 方面對飲料進(jìn)行感官評定，總計(jì)100 分，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation criteria of red jujube Ganoderma lucidum polysaccharide compound beverage

1.2.9.4 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)參照GB 4789.2—2016[25]中的方法進(jìn)行測定，大腸菌群數(shù)參照GB 4789.3—2016[26]中的方法進(jìn)行測定。

1.2.9.5 離心沉淀率

取配制好的飲料10 mL，3 500 r/min 離心10 min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀物的質(zhì)量，計(jì)算樣品離心沉淀率。每個(gè)樣品進(jìn)行3 次平行測定，結(jié)果取平均值。

離心沉淀率（%）=沉淀物質(zhì)量/飲料質(zhì)量×100

1.2.10 數(shù)據(jù)處理使用SPSS 26 軟件和Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅棗汁提取的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 液料比的確定

干紅棗由于含水量低，取汁時(shí)需添加一定量的水，而水的添加量直接影響棗汁的品質(zhì)，加水太少無法取汁或者棗汁口感不佳。由表4 可知，隨著水添加量的增加，棗汁可溶性固形物含量及黏稠度均逐漸減小，香味也越來越淡，口感由甜膩?zhàn)優(yōu)檩^甜最后變淡。當(dāng)液料比為30∶1（mL/mg）時(shí)，可溶性固形物含量為19.4%±0.148%，棗汁香氣、口感適宜。因此確定紅棗汁提取最適液料比為30∶1（mL/mg）。

表4 液料比對紅棗汁品質(zhì)的影響Table 4 Effect of liquid material ratio on the quality of red jujube juice

2.1.2 提取時(shí)間的確定

由表5 可知，隨著提取時(shí)間的增加，棗汁可溶性固形物含量逐漸增加，香味由淡變?yōu)檫m宜，口感由淡變甜。當(dāng)提取時(shí)間為70 min 時(shí)，可溶性固形物含量為19.2%±0.371%，棗汁口感適宜，棗香純正，之后紅棗汁品質(zhì)變化不顯著。因此確定紅棗汁提取時(shí)間70 min 為宜。

表5 提取時(shí)間對紅棗汁品質(zhì)的影響Table 5 Effect of extraction time on the quality of red jujube juice

2.1.3 提取溫度的確定

由表6 可知，隨著提取溫度的升高，棗汁可溶性固形物含量逐漸增加，香味由淡變?yōu)檫m宜，口感由淡變甜。當(dāng)提取溫度為70 ℃時(shí)，可溶性固形物含量為19.2%±0.374%，棗汁口感適宜，棗香濃郁，之后紅棗汁品質(zhì)變化不顯著。因此確定紅棗汁提取溫度70 ℃為宜。

表6 提取溫度對紅棗汁品質(zhì)的影響Table 6 Effect of extraction temperature on the quality of red jujube juice

2.2 靈芝多糖提取的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 液料比的確定

由圖1 可知，液料比越大靈芝多糖得率越高；當(dāng)液料比小于30∶1（mL/mg）時(shí)，隨著液料比增加，靈芝多糖得率增加顯著；當(dāng)液料比達(dá)到30∶1（mL/mg）后，多糖得率趨于穩(wěn)定。出現(xiàn)以上情況的原因可能為：液料比較小時(shí)，提取液的黏度較大，導(dǎo)致空化作用效果不明顯，單位質(zhì)量的物料接受超聲波作用的機(jī)會(huì)較少，因此多糖難以進(jìn)入溶劑；而液料比較大時(shí)，單位質(zhì)量的物料接受超聲波作用的機(jī)會(huì)增加，多糖得率升高。因此確定最適靈芝多糖提取液料比為30∶1（mL/mg）。

圖1 液料比對靈芝多糖得率的影響Fig.1 Effect of liquid-solid ratio on the yield of Ganoderma lucidum polysaccharide

2.2.2 提取溫度的確定

由圖2 可知，靈芝多糖提取溫度低于50 ℃時(shí)，隨著提取溫度的升高，多糖得率逐漸升高。因?yàn)闇囟仍礁撸?xì)胞壁由于熱作用變得越疏松，從而較易被超聲波的空化作用所破壞；此外，溫度越高，多糖分子向溶劑中的擴(kuò)散速度也越快。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提取溫度高于50 ℃時(shí)，多糖得率反而逐漸降低，這可能因?yàn)檫^高的溫度對多糖的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響所致。提取溫度為50 ℃時(shí)，靈芝多糖得率最高。因此確定最適靈芝多糖提取溫度為50 ℃。

圖2 提取溫度對靈芝得率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on the yield of Ganoderma lucidum polysaccharide

2.2.3 提取時(shí)間的確定

由圖3 可知，靈芝多糖提取前期（90 min 以前），由于超聲破壁作用使多糖從細(xì)胞中釋放，此期間多糖釋放速度較快，故靈芝多糖得率也隨著時(shí)間的延長而升高；90 min 時(shí)破壁作用基本完成，多糖得率接近最大值；但提取時(shí)間過長，部分多糖會(huì)發(fā)生降解。故確定最適靈芝多糖提取時(shí)間為90 min。

圖3 提取時(shí)間對靈芝多糖得率的影響Fig.3 Effect of extraction time on the yield of Ganoderma lucidum polysaccharide

2.2.4 超聲波功率的確定

采用超聲波提取靈芝多糖具有時(shí)間短、效率高的優(yōu)勢。由圖4 可知，當(dāng)超聲波功率小于600 W 時(shí)，隨著超聲波功率的增加，靈芝多糖得率增加，當(dāng)超聲功率大于600 W，靈芝多糖得率下降。所以選擇超聲波功率600 W 進(jìn)行靈芝多糖的提取。

圖4 超聲功率對靈芝多糖得率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic power on the yield of Ganoderma lucidum polysaccharide

2.3 靈芝多糖提取的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表7 可知，各因素極差R 的大小排序?yàn)镃＞A＞D＞B，即各因素對靈芝多糖得率影響的主次順序?yàn)橐毫媳龋咎崛囟龋境暡üβ剩咎崛r(shí)間，最佳組合方案為A1B2C3D2，即：提取溫度40 ℃，提取時(shí)間90 min，液料比35∶1（mL/mg），超聲波功率600 W。在此條件下提取靈芝多糖，得率達(dá)70.5%。

表7 靈芝多糖提取工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Orthogonal test results of Ganoderma lucidum polysaccharide extraction technology optimization

2.4 飲料配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

由表8 可知，各因素極差R 的大小排序?yàn)锳＞C＞D＞B，即各因素對飲料感官評分影響的主次順序?yàn)榧t棗汁添加量＞檸檬酸添加量＞木糖醇添加量＞靈芝多糖添加量，最佳組合方案為A2B1C2D1，即：紅棗汁添加量250 g/L，靈芝多糖添加量50 g/L，檸檬酸添加量15 g/L，木糖醇添加量40 g/L。在此條件下制得的紅棗靈芝多糖飲料具有紅棗與靈芝特有的濃郁風(fēng)味，甜酸爽口，無異味，感官評分為93 分。

表8 紅棗靈芝多糖飲料配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Orthogonal test results of red jujube Ganoderma lucidum polysaccharide beverage formulation optimization

2.5 殼聚糖對紅棗靈芝多糖飲料儲藏品質(zhì)的影響

由表9 可知，與未添加殼聚糖溶液相比，添加不同劑量殼聚糖對紅棗汁儲藏過程中微生物指標(biāo)影響較大，不添加殼聚糖的紅棗汁在儲藏10 d 時(shí)，微生物就開始大量繁殖，菌落總數(shù)超過100 CFU/mL，儲藏15 d 時(shí)大腸菌群數(shù)大于20 CFU/mL，而添加殼聚糖能明顯抑制細(xì)菌和大腸菌群的生長，殼聚糖添加量越大，對飲料中微生物的抑制效果越好，但添加過多會(huì)影響飲料口感，故選擇殼聚糖添加量0.2 g/L。

表9 殼聚糖添加量對紅棗靈芝多糖飲料儲藏期間微生物指標(biāo)的影響Table 9 Effect of chitosan addition on the microticlogical indicator of red jujube Ganoderma lucidum polysaccharide beverage

2.6 儲藏環(huán)境對紅棗靈芝多糖飲料穩(wěn)定性的影響

將飲料成品分別置于室溫（20 ℃）與冷藏（4 ℃）的條件下，觀察并測定不同儲藏時(shí)間紅棗靈芝多糖飲料的分層現(xiàn)象、色澤氣味和離心沉淀率。

由表10 可知，整個(gè)儲藏期間（室溫、冷藏），飲料穩(wěn)定性均較好，無明顯分層現(xiàn)象，色澤氣味差異不大；相同儲藏時(shí)間時(shí)，冷藏條件下離心沉淀率低于室溫條件，但儲藏期內(nèi)，室溫和冷藏條件下飲料品質(zhì)均能得到保證。

表10 儲藏時(shí)間對紅棗靈芝多糖飲料穩(wěn)定性的影響Table 10 Effect of storage time on the stability of red jujube Ganoderma lucidum polysaccharide beverage

3 結(jié)論

紅棗作為一種藥食同源果品，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開發(fā)前景。試驗(yàn)以紅棗汁和靈芝多糖等原料復(fù)配制備飲料，紅棗和靈芝多糖二者所含不同功能性成分的結(jié)合，對人體能起到一定的保健作用。結(jié)果表明，紅棗汁最佳制備工藝為：紅棗清洗去核，以液料比30∶1（mL/mg）的比例加入一定量水，煮沸30 min 后，用超聲水提處理2 次，超聲提取時(shí)間70 min，溫度70 ℃，合并濾液，過濾得紅棗汁；靈芝多糖最佳提取條件為：液料比35∶1（mL/mg），提取溫度40 ℃，超聲波功率600 W 下提取90 min；紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料最佳制備工藝為：紅棗汁添加量250 g/L，靈芝多糖添加量50 g/L，檸檬酸添加量15 g/L，木糖醇添加量40 g/L，殼聚糖添加量0.2 g/L，混合均勻后立即加熱到100 ℃，趁熱裝罐，在115 ℃高壓蒸汽滅菌20 min 后，放于冷水中冷卻，即得成品。按此工藝配制的紅棗靈芝多糖復(fù)合飲料在整個(gè)儲藏期間（室溫、冷藏），飲料穩(wěn)定性均較好。