蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的制備及其對(duì)果蠅生殖力和壽命的影響

楊立軍， 劉林東， 劉敏杰， 陳 瓊， 崔晨旭， 高 涵

(信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院 制藥工程學(xué)院， 河南 信陽(yáng) 464000)

0 引言

【研究意義】蛹蟲(chóng)草(Cordycepsmilitaris)又稱北冬蟲(chóng)夏草或北蟲(chóng)草，是一種藥食同源的中草藥。蛹蟲(chóng)草含有豐富的蟲(chóng)草多糖、蟲(chóng)草素、核苷和超氧化物歧化酶(SOD)等多種生物活性物質(zhì)[1]，在抗癌、抗炎、抗氧化、降血壓、防止動(dòng)脈硬化和提高免疫力等方面具有良好功效[2]。芡實(shí)(Gordoneuryale)作為一種傳統(tǒng)中藥材，富含膳食纖維，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，包括18種氨基酸及多種維生素[3]，具有調(diào)節(jié)腸道菌落平衡、降低膽固醇、增強(qiáng)免疫和養(yǎng)血安神等保健作用[4]。蛹蟲(chóng)草和芡實(shí)配伍都具有藥食同源性，均有提高人體免疫力，健脾，益氣及延緩衰老等功效[5-8]。蛹蟲(chóng)草不能直接食用，口感較差，難以受大眾普遍接受[9]，因此，開(kāi)展蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的制備及其對(duì)果蠅生殖力和壽命的影響研究，對(duì)開(kāi)發(fā)配方更加科學(xué)安全的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)新型保健品具有現(xiàn)實(shí)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，蛹蟲(chóng)草廣泛應(yīng)用于食品與保健領(lǐng)域。車振明[10]將蛹蟲(chóng)草與多種中草藥配伍，研制出一種兼具抗疲勞和提高免疫力功效的復(fù)合型飲品。2008年，相繼報(bào)道出蛹蟲(chóng)草茶、蛹蟲(chóng)草酸奶、蛹蟲(chóng)草酒和蛹蟲(chóng)草醬油等功能性食品[11-13]。秦秀麗等[14]通過(guò)正交試驗(yàn)，對(duì)蛹蟲(chóng)草枸杞飲品進(jìn)行了生產(chǎn)工藝的優(yōu)化；李冠龍等[15]通過(guò)正交試驗(yàn)確定了蛹蟲(chóng)草與玉米糝的最佳配比；羅幃等[16]以蛹蟲(chóng)草燕麥殘基為原料，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，優(yōu)化了功能性乳飲料的工藝配方。【研究切入點(diǎn)】目前，關(guān)于芡實(shí)的研究主要集中在營(yíng)養(yǎng)成分和藥理作用方面，蛹蟲(chóng)草主要集中于通過(guò)正交試驗(yàn)篩選蛹蟲(chóng)草與復(fù)配物的最佳配比。有關(guān)利用蛹蟲(chóng)草和芡實(shí)制備保健飲料且進(jìn)一步驗(yàn)證其食用或藥用效果的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用單因素和正交試驗(yàn)研究蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料制備的最佳配比及其對(duì)果蠅生殖力和壽命的影響，以期為蛹蟲(chóng)草大眾食品和飲品等保健產(chǎn)品的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 蛹蟲(chóng)草、果蠅及芡實(shí) 蛹蟲(chóng)草子實(shí)體，由信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院應(yīng)用真菌實(shí)訓(xùn)基地提供；野生型黑腹果蠅，由信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院生物制藥實(shí)驗(yàn)室提供；保鮮注水包裝凍結(jié)芡實(shí)，河南省固始縣生產(chǎn)。

1.1.2 試劑 α-淀粉酶(活性≥3 700 U/g)，北京奧博星生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)；蜂蜜，桂林周氏順發(fā)食品有限公司生產(chǎn)；白砂糖，廣西海棠東亞糖業(yè)有限公司生產(chǎn)；食品級(jí)檸檬酸，河南萬(wàn)邦化工科技有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 儀器設(shè)備 6202中藥粉碎機(jī)，湖南中誠(chéng)制藥設(shè)備公司；DHG-9023AS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，寧波東南儀器有限公司；pH計(jì)，深圳怡華電子公司；GJB30L/h-40Mpa高壓均質(zhì)機(jī)，常州均質(zhì)設(shè)備公司；SP325破壁機(jī)，浙江蘇泊爾股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 材料預(yù)處理

1) 蛹蟲(chóng)草浸提液的制備工藝。挑選優(yōu)質(zhì)蛹蟲(chóng)草，50℃烘干，粉碎至50目，按料液比1∶100(g/mL)加入蒸餾水，80℃浸提90 min，過(guò)濾取濾液。二次浸提60 min，合并2次濾液[17]，靜置30 min后抽濾，得到蛹蟲(chóng)草浸提液。

2) 芡實(shí)濾液的制備。挑選優(yōu)質(zhì)芡實(shí)，除去外種皮，60℃烘干，按料液比1∶20(g/mL)加蒸餾水進(jìn)行破壁磨漿，添加150 U/g α-淀粉酶(淀粉酶量按芡實(shí)碳水化合物含量為77.6%計(jì)算[18])，70℃酶解90 min。酶解前加入0.2%氯化鈣作為酶活化劑[19]。酶解結(jié)束后煮沸滅酶。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1) 蛹蟲(chóng)草浸提液與芡實(shí)濾液體積比的確定。設(shè)定蛹蟲(chóng)草浸提液與芡實(shí)濾液的體積比分別為3∶7、4∶6、5∶5和6∶4，以二者混合后的色澤、氣味等為依據(jù)，確定飲料中蛹蟲(chóng)草浸提液與芡實(shí)濾液的最佳混合比例。

2) 飲料配方單因素條件優(yōu)化。以飲料的感官評(píng)分為指標(biāo)，確定蛹蟲(chóng)草浸提液與芡實(shí)濾液的體積比為3∶7，選擇添加6%、8%、10%、12%、14%的蜂蜜，4%、6%、8%、10%、12%的白砂糖和0.08%、0.10%、0.12%、0.14%的檸檬酸進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究各因素對(duì)保健飲料品質(zhì)的影響。

3) 飲料最優(yōu)配方的確定。以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行正交試驗(yàn)。按配方將各材料進(jìn)行混合調(diào)配，將調(diào)配好的飲料液20 MPa均質(zhì)8 min，以提高保健飲料的穩(wěn)定性；再將均質(zhì)好的飲料于100℃下殺菌20 min降低微生物的含量，以延長(zhǎng)保質(zhì)期；滅菌結(jié)束冷卻至常溫于無(wú)菌條件下灌裝。隨機(jī)抽取5瓶保健飲料進(jìn)行理化及衛(wèi)生質(zhì)量檢測(cè)；利用pH計(jì)測(cè)定飲料的酸堿度；用常規(guī)微生物學(xué)方法檢測(cè)飲料中菌落總數(shù)、金黃色葡萄球菌和大腸菌群。

1.2.3 感官評(píng)價(jià) 邀請(qǐng)10名食品科學(xué)專業(yè)人員對(duì)飲料的色澤(20分)、氣味(20分)、外觀狀態(tài)(20分)和口感(40分)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。通過(guò)正交試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合感官評(píng)價(jià)，篩選出保健飲料的最優(yōu)配方。

表1 飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 果蠅生殖力和壽命試驗(yàn)

1) 培養(yǎng)料制備。對(duì)照培養(yǎng)基(CK)：瓊脂粉10 g，玉米粉112 g，蔗糖89 g，丙酸8 mL，酵母10 g，蒸餾水1 000 mL。試驗(yàn)培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ分別為對(duì)照培養(yǎng)基添加飲料至終質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、10%、15%、20%和25%，3次重復(fù)。

2) 果蠅生殖力的測(cè)定。收集8 h內(nèi)羽化未交配的黑腹果蠅，麻醉后分雌雄，將雌、雄果蠅按對(duì)飼養(yǎng)于上述6組培養(yǎng)基中，每瓶10對(duì)，每組10瓶，25℃光照培養(yǎng)[20]。待培養(yǎng)瓶中有蛹出現(xiàn)后轉(zhuǎn)移親本進(jìn)行壽命試驗(yàn)。記錄每瓶子一代(F1)的成蛹數(shù)和自第1只成蟲(chóng)孵出后7 d內(nèi)F1成蟲(chóng)數(shù)；隨機(jī)取F1代處女蠅和雄果蠅繼續(xù)在相同處理培養(yǎng)基中飼養(yǎng)，每瓶3對(duì)，每組10瓶繼續(xù)25℃光照培養(yǎng)，7 d后移去F1，記錄子二代(F2)的成蛹數(shù)和自第1只成蟲(chóng)孵出后7 d內(nèi)F2成蟲(chóng)數(shù)。

3) 果蠅壽命的測(cè)定。收集果蠅成蟲(chóng)的親本，并將雌(♀)、雄(♂)果蠅分開(kāi)培養(yǎng)[21]。每瓶各接入10只果蠅，每處理雌果蠅、雄果蠅各10瓶。每天統(tǒng)計(jì)果蠅存活數(shù)、死亡數(shù)，直至全部死亡。雌果蠅和雄果蠅半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和最高平均壽命計(jì)算參照張明等[22]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與繪圖，用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料最優(yōu)配方的確定

2.1.1 蛹蟲(chóng)草浸提液與芡實(shí)濾液的最佳配比 由表2看出，蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液的混合比例對(duì)飲料品質(zhì)的影響較大。當(dāng)體積比為3∶7時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分最高(85分)，飲料為淡黃色，有淡淡的蛹蟲(chóng)草香味和芡實(shí)天然清香，保證了該飲料中的有效成分含量。當(dāng)體積比為4∶6時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分較高(75分)，飲料呈黃色，蛹蟲(chóng)草香味偏強(qiáng)。當(dāng)體積比為5∶5時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分較低(60分)，飲料顏色深且蛹蟲(chóng)草的味道過(guò)于濃郁，芡實(shí)風(fēng)味極弱。當(dāng)體積比為6∶4時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分最低(50分)，飲料顏色深且蛹蟲(chóng)草香味過(guò)重，完全掩蓋了芡實(shí)的香味。因此，蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液最佳混合體積比為3∶7。

表2 蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液不同配比混合液的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.2 不同添加劑處理保健飲料的品質(zhì) 從圖1看出，不同添加劑各添加量處理蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的品質(zhì)有一定差異。

圖1 不同添加劑處理保健飲料的感官評(píng)價(jià)得分

1) 蜂蜜。感官評(píng)價(jià)得分隨蜂蜜添加量的增加呈先升后降趨勢(shì)，依次為10%(89分)>12%(83分)>8%(80分)>6%(78分)>14%(77分)。其中，添加量為8%～12%時(shí)其感官品質(zhì)較好，以添加量為10%時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高，為89分。因此，選擇添加量為8%、10%和12%的蜂蜜進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2) 白砂糖。感官評(píng)價(jià)得分隨白砂糖添加量的增加呈先升后降趨勢(shì)，依次為8%(88分)>10%(83分)>6%(82分)>4%(77分)>12%(76分)，以添加量為8%時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高，為88分。當(dāng)添加量為6%～10%時(shí)感官評(píng)價(jià)得分較高，甜度適中；添加量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致飲料過(guò)甜，整體風(fēng)味變差。因此，選擇添加量為6%、8%和10%的白砂糖進(jìn)行正交試驗(yàn)。

3) 檸檬酸。感官評(píng)價(jià)得分隨檸檬酸添加量的增加呈先升后降趨勢(shì)，依次為0.10%(87分)>0.08%(80分)>0.12%(79分)>0.14%(77分)，以添加量為0.10%時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高，為87分。當(dāng)添加量為0.08%～0.12%時(shí)感官評(píng)價(jià)得分較高，酸度適中；添加量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致飲料有酸澀感，口感變差。因此，選擇添加量為0.08%、0.10%和0.12%的檸檬酸進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.3 蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的最優(yōu)配方 由表3可知，影響飲料風(fēng)味因素依次為蜂蜜添加量>檸檬酸添加量>白砂糖添加量。表明，3個(gè)因素中對(duì)飲料品質(zhì)影響最大的是蜂蜜，由于蜂蜜的味道最為濃郁，加入蜂蜜使保健飲料的口感更香醇，同時(shí)可提升飲料的保健功能；其次為檸檬酸，加入檸檬酸可使飲料變得酸甜可口，提升飲料的整體風(fēng)味；而添加適量的白砂糖可使飲料同時(shí)具有不同層次的甜味，后味更充足。通過(guò)對(duì)保健飲料的色澤、狀態(tài)、氣味和口感進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定飲料的最優(yōu)配方組合為蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液體積比為3∶7，蜂蜜、白砂糖和檸檬酸的添加量分別為10%、8%和0.10%。此時(shí)，蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料呈淡黃色，清亮，無(wú)沉淀，均勻一致，酸甜爽口，具有典型的蛹蟲(chóng)草香味和芡實(shí)清香，易被大眾接受，感官評(píng)分高達(dá)94分。其pH為4.5～4.8，細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤3 MPN/mL，未檢出致病葡萄球菌，符合國(guó)家食品生產(chǎn)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

表3 篩選蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料最佳配方的正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

2.2 蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料對(duì)果蠅生殖力和壽命的影響

2.2.1 果蠅生殖力 由表4可知，不同濃度的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料對(duì)果蠅生殖力影響不同。與CK比，Ⅰ組(5%)、Ⅳ組(20%)和Ⅴ組(25%)的飲料飼喂果蠅，其F1和F2的成蛹數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)變化均不明顯；Ⅱ組(10%)子代的成蛹數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)均顯著增加，F(xiàn)1和F2較CK分別提高15.85%、15.14%和13.13%、12.52%；Ⅲ組(15%)子代的成蛹數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)均極顯著增加，F(xiàn)1和F2較CK分別提高21.22%、21.12%和19.54%、22.78%。表明，添加適宜濃度(10%、15%)的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料能提高果蠅的性活力，從而顯著提高果蠅生殖力。

表4 不同飲料飼喂果蠅其子代的成蛹數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)

2.2.2 果蠅壽命 以雌(♀)、雄(♂)果蠅半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和最高壽命3個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料對(duì)果蠅壽命的影響。從圖2看出，不同濃度的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料對(duì)果蠅壽命影響不同。Ⅴ組(25%)果蠅全部死亡。與CK比，Ⅰ組(5%)和Ⅳ組(20%)飲料飼喂雌(♀)、雄(♂)果蠅，其半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和最高壽命差異不明顯；Ⅱ組(10%)雌、雄果蠅的3個(gè)壽命指標(biāo)較CK分別提高10.97%、7.82%、11.27%和10.84%、10.73%、13.31%；Ⅲ組(15%)較CK分別提高14.01%、13.11%、15.67%和16.91%、14.57%、16.88%。表明，蛹蟲(chóng)草與芡實(shí)具有良好的抗氧化活性，能夠延緩衰老；適宜濃度(10%、15%)的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料能提高果蠅壽命。

圖2 蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料飼喂果蠅的壽命

3 討論

蛹蟲(chóng)草和芡實(shí)均是集食用、藥用和保徤功能于一體的養(yǎng)生佳品，具有較好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景[23]。利用蛹蟲(chóng)草開(kāi)發(fā)新型保健品多以蛹蟲(chóng)草浸提液或蛹蟲(chóng)草發(fā)酵液配制而成。南曉潔等[24]以蛹蟲(chóng)草和黃花菜為主要原料，復(fù)配枸杞子藥食同源的物料，成功研發(fā)出一款復(fù)合飲料；雷燕妮等[25]采用蛹蟲(chóng)草和葛根為原材料，研發(fā)出一種具有提高免疫力、提高女性雌激素及預(yù)防心腦血管疾病等功效的新型固體飲料。芡實(shí)是能量和膳食纖維的理想來(lái)源，其含有較多的生物堿成分，長(zhǎng)期食用有較好的“降火”功效，如今已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)，如芡實(shí)香腸[26]和芡實(shí)飲料[17]。

以蛹蟲(chóng)草、芡實(shí)、蜂蜜、白砂糖和檸檬酸為原料制備的保健飲料，其顏色淡黃、清亮，酸甜爽口，具有典型的蛹蟲(chóng)草香味和芡實(shí)清香。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化表明，蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液體積比為3∶7，蜂蜜、白砂糖和檸檬酸添加量分別為10%、8%和0.10%時(shí)其品質(zhì)最佳。依據(jù)果蠅生殖力和壽命試驗(yàn)結(jié)果得出，適宜濃度(10%、15%)的蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料有效提高果蠅壽命和性活力，從而提高其生殖力。前人主要集中研究通過(guò)正交試驗(yàn)篩選蛹蟲(chóng)草與復(fù)配物的最佳配比，僅局限于產(chǎn)品的口感、色澤和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面。而蛹蟲(chóng)草芡實(shí)飲料的研究通過(guò)正交試驗(yàn)確定最佳配比，并以果蠅的生殖力和壽命作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步驗(yàn)證該配比飲料對(duì)果蠅生殖力和壽命的影響，使配方更科學(xué)，功能更明確，效果更顯著。

4 結(jié)論

蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液體積比為3∶7，蜂蜜、白砂糖和檸檬酸添加量分別為10%、8%和0.10%時(shí)，蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的顏色淡黃、清亮，酸甜爽口，具有典型的蛹蟲(chóng)草香味和芡實(shí)清香，其pH為4.5～4.8，細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤3 MPN/mL，符合國(guó)家食品生產(chǎn)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。CK(對(duì)照培養(yǎng)基)，F(xiàn)1和F2的成蛹數(shù)、成蟲(chóng)數(shù)分別為65.98只、59.13只和64.43只、57.02只。10%飲料飼喂果蠅，F(xiàn)1(76.44只、68.08只)和F2(72.89只、64.16只)的成蛹數(shù)、成蟲(chóng)數(shù)分別較CK提高15.85%、15.14%和13.13%、12.52%；15%飲料飼喂果蠅，F(xiàn)1(79.98只、71.62只)和F2(77.02只、70.01只)的成蛹數(shù)、成蟲(chóng)數(shù)分別較CK提高21.22%、21.12%和19.54%、22.78%。CK雌(♀)果蠅和雄(♂)果蠅半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和最高壽命分別為55.13 d、60.43 d、74.26 d和55.81 d、60.32 d、78.56 d。10%飲料飼喂雌果蠅(61.18 d、65.16 d、82.63 d)和雄果蠅(61.86 d、66.79 d、89.02 d)，其半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命、最高壽命分別較CK提高10.97%、7.82%、11.27%和10.84%、10.73%、13.31%；15%飲料飼喂雌果蠅(62.85 d、68.35 d、85.90 d)和雄果蠅(65.25 d、69.11 d、91.82 d)，分別較CK提高14.01%、13.11%、15.67%和16.91%、14.57%、16.88%。表明，蛹蟲(chóng)草芡實(shí)保健飲料的最佳配方為蛹蟲(chóng)草浸提液和芡實(shí)濾液體積比3∶7，同時(shí)添加10%蜂蜜、8%白砂糖和0.10%檸檬酸；適宜濃度(10%、15%)的飲料飼喂果蠅能明顯提高其生殖力和壽命。