杜仲枸杞復合保健飲料的研制及體外抗氧化性研究

DOI：10.19913/j.cnki.2095-8730msyj.2023.04.10

收稿日期：2023-04-10

基金項目：河南省高等學校重點科研項目（22B550012）;河南省高等職業學校青年骨干教師培養計劃依托項目（2019GZGG069）

作者簡介：

王婷婷，女，河南工業大學漯河工學院副教授，主要從事功能性食品的開發與研究，E-mail：541144845@qq.com;

賈" 娟，女，河南工業大學漯河工學院教授，主要從事活性成分的提取及應用研究，E-mail：453566430@qq.com。

摘" 要：

將杜仲葉浸提液、枸杞提取液、蜂蜜、枸櫞酸進行復配，采用響應面試驗設計和模糊數學法優化杜仲枸杞復合保健飲料的最佳工藝條件，并對其體外抗氧化性進行分析。結果表明：復合保健飲料的最佳配方為杜仲葉浸提液6.00％、枸杞提取液30.00％、蜂蜜10.00％、枸櫞酸0.06％。此優化條件下，復合保健飲料呈橙色、組織狀態均勻一致、口感酸甜可口、杜仲葉和枸杞風味相互協調，感官評分為91.30；該飲料有一定的抗氧化活性，對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）的最大清除率為92.55％，對2，2′-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）的最大清除率為69.53％；各項微生物理化指標均符合相關國標要求。該飲料制備工藝簡單，產品抗氧化能力強，可為杜仲葉、枸杞的深加工提供理論依據。

關鍵詞： 模糊數學法;響應面法;感官評價;杜仲葉;枸杞;復合保健飲料;抗氧化性

中圖分類號： TS 971.2""" 文獻標志碼： A""" 文章編號：

2095-8730（2023）04-0079-09

杜仲又名膠木、木棉，主要分布于我國河南、廣西等地。其含有綠原酸、黃酮類化合物、木脂素、環烯醚萜類、梔子苷酸、梔子苷及橙皮苷等多種有效成分［1-3］，具有抑制細菌、病毒，抗氧化、降血脂等功效［4-6］。早在2 000多年前杜仲樹皮已經被用入藥中，大量研究表明，杜仲葉有與杜仲皮相似的有效成分和功效［7-8］。因此杜仲葉廣泛被用于功能性食品的研究與開發。枸杞是一種茄科類植物，是我國第一批公布的藥食同源物質。枸杞具有抗氧化、抗疲勞、增強機體免疫等多種功效［9-11］。目前，市場上除了枸杞干制品［12］，還有枸杞酒、枸杞茶等產品出現。

自由基是由體內氧化反應產生的對身體有害的物質，自由基的過多生成會引起細胞和個體的衰老，抗氧化活性物質在清除體內自由基的研究中仍是當今一大熱點［13］。

從中醫的角度來看，杜仲葉和枸杞都味甘、性溫，歸肝、腎經，均有補益肝腎功效，故二者可同用。目前杜仲葉和枸杞主要被復方用作中藥，但煎制復雜，飲用不便，且味道苦澀難以接受，不便長期服用。鑒于杜仲葉和枸杞的藥食兩用特性，二者均可被開發成飲料。綜觀現有研究，杜仲葉飲料的開發仍處于探索階段，且杜仲葉和枸杞的復合保健飲料及其抗氧化性能未有報道。本研究以杜仲葉和枸杞為主要原料，以杜仲葉中綠原酸和黃酮類化合物的綜合得率為主要參考指標，利用模糊數學法輔助優化杜仲枸杞復合保健飲料的工藝，并測定其抗氧化性能，最終使杜仲葉微苦和枸杞的微甜味道互補，飲料風味和營養價值大大提高。這樣不僅使杜仲葉及枸杞資源得到有效利用，降低飲料的生產成本，更有利于后續的工業化生產。

1" 材料與方法

1.1" 材料與試劑

杜仲葉：采自河南漯河市本地，挑選無病、無蟲、無害的、新鮮的杜仲葉，自然風干。枸櫞酸（食品級）：鄭州德旺化工產品有限公司;VC：湖北成豐化工有限公司;DPPH試劑：福州飛凈生物科技有限公司;ABTS試劑：福州飛凈生物科技有限公司;過硫酸鉀：天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2" 試驗儀器

FW100高速萬能粉碎機、LXJ-ⅡB低速離心機：上海安亭科學儀器廠;FA2004電子分析天平：上海上平儀器有限公司;202-0ES電熱恒溫干燥箱：北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.3" 試驗方法

1.3.1" 樣品預處理

杜仲葉的預處理：將自然風干后的杜仲葉，在50 ℃的干燥箱中烘6 h;再于80 ℃烘3 h;將樣品用粉碎機粉碎后過篩，篩過的杜仲葉粉在50 ℃下烘3 h后封裝備用。

杜仲葉浸提液的制備：杜仲葉浸提液的制備參照文獻［14］進行，并稍做修改。杜仲葉粉在0.25 mm孔徑下過篩，料液比按照30∶1，80 ℃超聲提取20 min，期間用玻璃棒不斷攪拌，然后過濾2～3次，靜置過夜后取上清液放4 ℃冰箱內備用。

枸杞提取液的制備：干枸杞→挑選→預處理（清洗，瀝干水分備用）→稱量→預煮軟化（枸杞與水質量比1∶5，加熱煮沸5 min軟化，加0.1％ VC護色劑）→浸提（加10倍的水，攪勻，置于90 ℃下浸提10 min）→破碎打漿（浸提后快速冷卻，用榨汁機打漿）→過濾→滅菌（在90 ℃下滅菌20 min迅速冷卻至室溫）→枸杞提取液。

1.3.2" 感官評分標準

根據不同配方調配杜仲枸杞復合保健飲料，然后進行感官評分。由10名專業感官評價人員對杜仲枸杞復合保健飲料的組織狀態、口感、風味、色澤進行評價，評分標準見表1。

1.3.3" 杜仲枸杞復合保健飲料單因素試驗設計

在預試驗基礎上，確定基礎配方：枸櫞酸0.06％、蜂蜜10.00％、杜仲葉浸提液6.00％、枸杞提取液30.00％。在基礎配方不變的情況下，分別研究杜仲葉浸提液添加量（3％、6％、9％、12％，15％）、枸杞提取液添加量（18％、24％、30％、36％、42％）、蜂蜜添加量（6％、8％、10％、12％、14％）、枸櫞酸添加量（0.04％、0.06％、0.08％、0.10％、0.12％）對復合保健飲料感官評分的影響。

1.3.4" 杜仲枸杞復合保健飲料響應面設計

根據單因素試驗的結果，利用響應面法對試驗方案進行優化。以杜仲枸杞復合保健飲料的感官評分為指標，選取枸杞提取液（A）、杜仲葉浸提液（B）、枸櫞酸（C）和蜂蜜（D）進行4因素3水平的試驗設計，試驗因素及水平編碼見表2［15］。

1.3.5" 模糊數學法評價模型的建立

1.3.5.1" 因素集U和評語集V的建立

以組織狀態（U1）、色澤（U2）、口感（U3）、風味（U4）4個評價指標組成杜仲枸杞復合保健飲料的評判因素集［15］，即U=（U1，U2，U3，U4）。以優（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）4個質量等級組成對杜仲枸杞復合保健飲料每個因素的評語集，即V=（V1，V2，V3，V4）。具體評價標準見表3［16］。

1.3.5.2" 權重集X的建立

權重的確定由10位感官評價人員進行，首先是用戶調查法，然后由感官評價人員根據因素的重要性采用二元對比法，權重分布見表4。

最終確定該產品各評價因素的權重，分別為組織狀態X1（20％）、色澤X2（20％）、口感X3（30％）、風味X4（30％），即X=（X1，X2，X3，X4）=（0.20，0.20，0.30，0.30）。

1.3.5.3" 建立模糊矩陣及確定評價結果

由10名專業人員依據表3，分別對杜仲枸杞復合保健飲料每種樣品的各個因素進行質量等級的感官評價，然后統計復合保健飲料的每個影響因素在感官評價每個質量等級中的票數，再將票數除以總人數10，可得到rij=（i=1，2，…n;j=1，2，…m），i為復合保健飲料的第i個影響因素，j為質量等級中的第j個等級，根據得票結果，可以得出第k號復合保健飲料試驗樣品的模糊矩陣如下：

Rk=r11r12…r1m

r21r22…r2m

rn1rn2…rnm

k為第k號復合保健飲料試驗樣品，依據模糊變換原理：B=X×R，可以得出第k號樣品的綜合評判結果Bk=X×Rk。為了使樣品有準確的感官評分，將優、良、中、差等級分別賦值95、85、75、65，然后將綜合評價結果Bk的各值與相應等級的賦值相乘后求和就可以得k號樣品的感官評分。同理，可以得到各個配方飲料樣品的感官評分。

1.3.6" 產品抗氧化特性評價

取杜仲枸杞復合保健飲料與0.2 mg／mL的VC溶液分別稀釋至原濃度的10％、20％、40％、60％、80％和100％（即樣品體積分數為0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL／mL）作為待測產品進行體外抗氧化試驗。

DPPH自由基清除能力測定參照文獻［17］進行測定。ABTS自由基清除能力測定參照文獻［18］進行測定。

1.3.7" 數據處理

通過Excel軟件和Origin軟件，對得到的試驗數據（重復3次）進行處理和顯著性分析。

2" 結果與分析

2.1" 杜仲枸杞復合保健飲料單因素試驗

2.1.1" 杜仲葉浸提液添加量對復合保健飲料感官評分的影響

如圖1所示，當杜仲葉浸提液添加量大于6％時，杜仲葉風味較寡淡、飲料口感不協調;當杜仲葉浸提液添加量為6％時，飲料的口感風味協調;當杜仲葉浸提液添加量大于6％時，則會導致杜仲風味過重且有苦澀味。因此，杜仲葉浸提液的最佳添加量為6％。

2.1.2" 枸杞提取液添加量對復合保健飲料感官評分的影響

如圖2所示，隨著枸杞提取液添加量不斷增加，杜仲枸杞復合保健飲料感官評分出現先升后降的趨勢。當枸杞提取液添加量30％以下時，口感不協調且枸杞風味不明顯;當枸杞提取液添加量為30％時，飲料口感風味協調;當枸杞提取液添加量高于30％時，則會導致枸杞風味過重。因此，枸杞提取液的最佳添加量為30％。

2.1.3" 蜂蜜添加量對復合保健飲料感官評分的影響

如圖3所示，針對不同蜂蜜添加量對杜仲枸杞復合保健飲料進行感官評分。結果顯示當蜂蜜添加量小于10％時，飲料的甜度不夠;當蜂蜜添加量為10％時，口感酸甜適宜、風味協調;當蜂蜜添加量大于10％時，甜度過大且蜂蜜味較重。因此，蜂蜜的最佳添加量為10％。

2.1.4" 枸櫞酸添加量對復合保健飲料感官評分的影響

如圖4所示，感官評分隨著枸櫞酸添加量的增加先升后降，當枸櫞酸的添加量小于0.06％時，飲料的酸度不夠、甜味過重;當枸櫞酸添加量為0.06％時，酸甜適宜;當枸櫞酸添加量大于0.06％時，酸度過重，影響口感。所以，枸櫞酸最佳添加量為0.06％。

2.2" 復合保健飲料響應面優化試驗及模糊數學感官評價結果與分析

依據單因素試驗結果，以感官評分（Y）為指標，選取影響杜仲枸杞復合保健飲料的杜仲葉浸提液（A）、枸杞提取液（B）、枸櫞酸（C）和蜂蜜（D）4個因素的添加量進行響應面試驗。由10名專業的感官評價人員組成評價小組，依據感官評價標準，進行感官評價并進行重復試驗，則得到每個樣品的各因素評價票數分布（表5）。

將表中每個樣品的各個因素在不同等級得到的票數除以感官評價的總人數10，則可得到每個樣品的模糊矩陣R1～R9。例如以第一組試驗的1號樣品為例：組織狀態的評價是2人評優、6人評良、1人評中、1人評差，則組織狀態U1=（0.20，0.60，0.10，0.10）;同理，色澤U2=（0.30，0.50，0.10，0.10），口感U3=（0.20，0.50，0.20，0.10），風味U4=（0.30，0.40，0.10，0.20），由此可以得到矩陣：

R1=0.200.600.100.100.300.500.100.100.200.500.200.100.300.400.100.20

同理，可以得到R2～R9。

然后根據權重集X=（X1，X2，X3，X4）=（0.20，0.20，0.30，0.30）和模糊變換原理B=X×R，可以得到第1號復合保健飲料樣品的綜合評判結果B1=X×R1=（0.25，0.49，0.13，0.13），再將B1中各個量分別乘以相應的等級分值，優、良、中、差分別為95分、85分、75分、65分，再相加即可得到1號樣品感官評分，即1號樣品感官評分Y=83.6，同理可以計算出2～29號樣品的感官得分。根據表5也可以計算出重復組1～29號樣品的感官得分，然后得出響應面試驗結果（表6），方差分析結果見表7。

將上述29組實驗數據通過Design-Expert 8.0.6軟件進行處理，得到杜仲枸杞復合保健飲料的感官評分與杜仲葉浸提液（A）、枸杞提取液（B）、枸櫞酸（C）和蜂蜜（D）的回歸模型：感官評分（Y）=92.82+0.13A+0.34B+0.24C+0.53D-1.65AB+0.13AC+0.77AD-0.32BC+3.10BD-2.28CD-5.03A2-3.71B2-6.04C2-6.03D2。

由表7可知，該模型的F值為253.59，P值小于0.000 1，表現為極顯著;失擬相為0.509 2，表現為不顯著，說明該模型可以準確預測出杜仲枸杞復合保健飲料的最佳工藝條件，以上各因素對復合保健飲料的感官評分影響順序依次為蜂蜜、杜仲葉浸提液、枸櫞酸、枸杞提取液。

通過回歸模型和響應面曲線圖可知因素之間影響不是簡單的線性關系，兩因素之間的交互作用越強，曲面越陡，反之交互作用越不明顯，曲面越平緩［19］。由圖5可知，枸杞提取液和杜仲葉浸提液的交互作用、杜仲葉浸提液和蜂蜜的交互作用、枸櫞酸和蜂蜜的交互作用、蜂蜜和枸杞提取液的交互作用對感官綜合評分影響極顯著。

通過Design-Expert 8.0.6軟件分析得到杜仲枸杞復合保健飲料的最佳工藝：枸櫞酸0.06％、杜仲葉浸提液6.21％、蜂蜜10.12％、枸杞提取液30.03％，在此條件下，理論上得到的杜仲枸杞復合保健飲料的感官評分為92.85。根據現實條件進行修正：枸櫞酸0.06％、杜仲葉浸提液6.00％、蜂蜜10.00％、枸杞提取液30.00％，經驗證試驗得到，杜仲枸杞復合保健飲料的感官評分為91.30，占理論值的98.3％，理論值與實際值很接近。說明該模型的擬合性能好，具有一定的分析預測能力。

2.3" 抗氧化活性試驗結果

2.3.1" 對DPPH自由基的清除能力

由圖6可知，當杜仲枸杞復合保健飲料的體積濃度在0.10～0.60 mL／mL時，隨著濃度的不斷增加，復合保健飲料對DPPH自由基的清除率逐漸上升，當復合保健飲料的體積濃度超過0.60 mL／mL時，雖然清除率有所增加，但是上升緩慢，當體積濃度到達1 mL／mL時，清除率達到最大，為92.55％。研究還發現在相同的體積分數下，VC溶液對于DPPH自由基的清除率要高于杜仲枸杞復合保健飲料，說明杜仲枸杞復合保健飲料對DPPH自由基具有一定的清除作用。

2.3.2" 對ABTS自由基的清除能力

由圖7可知，杜仲枸杞復合保健飲料和VC溶液隨著體積分數的增大，對于ABTS自由基的清除率都在提升，且在相同的體積分數下，VC溶液對于ABTS自由基的清除率要高于杜仲枸杞復合保健飲料，當體積濃度到達1 mL／mL時，杜仲枸杞復合保健飲料和VC溶液的清除率都達到最大，分別為69.53％和91.02％。說明杜仲枸杞復合保健飲料對ABTS自由基具有一定的清除作用。

2.4" 杜仲枸杞復合保健飲料質量指標

2.4.1" 感官指標

組織狀態透明澄清，無分層、沉淀;色澤呈均勻的橙色;口感酸甜適宜，無異味;杜仲風味與枸杞風味相互協調。

2.4.2" 理化指標

可溶性固形物質量分數（以折光計）為8.4％;總酸度（以枸櫞酸計）pH5.4～6.2。

2.4.3" 微生物指標

經檢測，菌落總數≤100 CFU／mL;大腸菌群數≤3 MPN／100 mL;致病菌未檢出。

3" 結論

將杜仲葉浸提液與枸杞提取液、蜂蜜、枸櫞酸進行復配，在單因素試驗的前提下，進行響應面優化和模糊數學感官評價法，優化杜仲枸杞復合保健飲料的最佳工藝配方為：枸櫞酸0.06％、杜仲葉浸提液6.00％、蜂蜜10.00％、枸杞提取液30.00％，得到的感官評分為91.30，經過驗證實驗可得出該復合保健飲料的工藝配方方案可行。抗氧化性結果表明，杜仲枸杞復合保健飲料對DPPH自由基的最大清除率為92.55％，對ABTS自由基的最大清除率為69.53％。微生物和理化檢測結果均符合國標相關要求。此條件下調配出的復合保健飲料組織狀態均勻一致、口感酸甜可口、杜仲葉和枸杞風味相互協調、顏色呈現均勻橙色，克服了目前杜仲和枸杞在服用和食用上煎制不便、味道不適的缺點，并為進一步開發利用杜仲葉和枸杞提供參考。

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Development and in vitro antioxidant activity of Eucommia ulmoides and lycium compound health drink

WANG Tingting1， JIA Juan1， WANG Yu2， ZHANG Liangliang3

（1.Luohe Institute of Technology， Henan University of Technology， Luohe， Henan 462002， China; 2.College of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China; 3.Luohe Basic Education Research Office， Luohe， Henan 462002， China）

Abstract：

Response surface mothodology and fuzzy mathematics were used to optimize the process conditions of the compound health drink from the extracts of Eucommia ulmoides leaf and lycium， honey and citric acid. The antioxidant activity was analyzed in vitro. The results showed that the optimal formula was comprised of 6.00％ Eucommia ulmoides leaf extract， 30.00％ lycium extract， 10.00％ honey and 0.06％ citric acid. Under the optimized conditions， the compound health drink was orange in color， with uniform tissue state， sweet and sour taste， harmonized flavor of Eucommia ulmoides and wolfberry， and the sensory score was 91.30. The beverage had a scavenging rate of 92.55％ and 69.53％ to DPPH and ABTS， respectively.

Key words：

fuzzy mathematics; response surface methodology; sensory evaluation; Eucommia ulmoides leaf; lycium; compound health drink; antioxidation

（責任編輯：趙" 勇" 曹文磊）