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響應面分析法，研究黑加侖葛根復合飲料的最佳生產(chǎn)工藝，同時通過建立小鼠負重游泳訓練模型，研究該復合飲料的抗疲勞功能。結果表明，黑加侖葛根復合飲料的最佳配方：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，復合飲料的感官評分高達59分，得到一款口感獨特、酸甜適中的新穎復合飲料。同時對小鼠連續(xù)灌胃14 d后，發(fā)現(xiàn)該款復合飲料能夠延長小鼠負重游泳時間，具有一定的抗疲勞效果。

黑加侖；葛根；響應面；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]，具有較強的抗氧化活性。同時中醫(yī)認為黑加侖具有助消化、降血壓、防癌、補血等藥用價值，長期食用黑加侖具有良好的保健功能。又因黑加侖果實味酸甜，口感獨特，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逐漸增強，對其相關產(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合飲料，在保留黑加侖和葛根營養(yǎng)價值的同時，改善其風味，并通過小鼠負重游泳試驗研究該復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 材料與設備

黑加侖、葛根：當?shù)厥袌鲑徺I；蔗糖、檸檬酸：市售，食品級。

實驗動物：6周齡昆明雄性小鼠36只，由遼寧省醫(yī)學實驗動物中心提供。

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

1.2 工藝流程

1.3 操作要點

1.3.1 黑加侖汁的制備

將飽滿成熟的黑加侖清洗干凈，放入打漿機中進行打漿，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，用組織搗碎機搗碎，同時過濾，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、檸檬酸等進行調(diào)配。

1.3.4 產(chǎn)品質量檢測

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《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》測定[11]；大腸桿菌的測定：參照GB 4789.3-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》測定。

1.4 感官評定標準[12]

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

表1 黑加侖-葛根復合飲料感官評分標準Table 1 Sensory evaluation criteria for Ribes nigrum and Pueraria drinks

1.5 黑加侖葛根復合飲料單因素試驗

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%）各個單因素對復合飲料感官評分的影響，確定復合飲料的基本生產(chǎn)工藝。

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

通過前期單因素試驗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個單因素對復合飲料的色澤、口感等影響較大。利用Box-Benhnken響應面法的設計原理，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個單因素為自變量，感官評定分數(shù)為響應值，進行三因素三水平響應面設計，為進一步優(yōu)化黑加侖-葛根復合飲料最佳生產(chǎn)配方，見表2。

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

1.7 小鼠負重游泳抗疲勞測定[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有限公司，動物許可證號為SCXK（湘）2014-0011，實驗前需在籠中適應 24 h，室內(nèi)溫度為（25±2）℃，相對濕度 50%~60%。隨機將小鼠分為4組，分別為實驗組（A組：500 mg/kg、B 組：300 mg/kg和 C 組：100 mg/kg）和空白對照組。實驗組每日用不同劑量的黑加侖葛根復合飲料灌胃，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。同時每組隨機選取5只小鼠，進行負重游泳試驗。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)強迫游泳。當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間。

1.8 統(tǒng)計學處理

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

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

黑加侖汁與葛根汁添加比例對復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，飲料感官評分的分數(shù)也不同，當黑加侖汁：葛根汁體積比為2∶1時，所得飲料的感官評分值最高。這是因為黑加侖汁本身風味獨特，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

蔗糖添加量對復合飲料感官評分的影響見圖2。

圖2 蔗糖添加量對復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，當蔗糖添加量過少或過多時，復合飲料因無味或過于甜膩，從而導致感官評分減少。而當添加15%的蔗糖時，此時的復合飲料，口感適中，感官評分達到最大值。

檸檬酸添加量對復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。當檸檬酸的添加量為0.3%時，復合飲料的感官評分達到最大值。當添加量高于0.3%時，該復合飲料偏酸，口感欠佳，不易被接受從而感官評分不易被接受。

2.2 Box-Benhnken響應面法優(yōu)化黑加侖-葛根復合飲料配方結果

響應面試驗設計結果見表3，利用Design-Expert對表3中的試驗設計進行多元回歸擬合和對模型進行方差分析。通過多元回歸擬合分析，得到黑加侖-葛根復合飲料感官評分（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 響應面設計方案及結果Table 3 Experimental design and results in response surface analysis

本試驗的模型方差分析結果如表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）能夠反映試驗模型的可信度，變異系數(shù)數(shù)值越低，模型的可信度越高[14]。該試驗模型的變異系數(shù)為0.874 8，具有較高的可信度。離差平方和RSquared=0.981 5，調(diào)整決定相關系數(shù)Adj R-Squared=0.957 7，表明模型理論值與實際測定值擬合度良好。信噪比為Design-Expert特有的，信噪比=22.595＞4，表明該試驗模型具有較強的分辨力。綜上表明黑加侖-葛根復合飲料的試驗模型與實際情況擬合程度較好，可作為黑加侖葛根復合飲料的加工生產(chǎn)良好的理論指導。

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

2.3 響應面交互作用解析

綜合考慮交互項對感官評分的的影響，選取任一因素在不變的情況下，觀察另外兩個因素對其復合飲料感官評分的影響。利用Design-Expert對該試驗模型進行回歸擬合得到回歸的等高線和響應面圖。交互作用對復合飲料感官評分影響的響應面圖如圖4、圖5所示。

同時結合表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)化與驗證

結合回歸模型分析，得到黑加侖葛根復合飲料的最佳生產(chǎn)工藝因此確定復合飲料的最佳生產(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%。在此條件下復合飲料的感官評分接近實際感官評分值為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)品質量檢測

黑加侖葛根復合飲料的理化指標和微生物指標見表5。

表5 理化指標和微生物指標Table 5 Physical and chemical indicators and microbiological indicators

2.6 小鼠負重游泳抗疲勞測定

表6為實驗前后復合飲料對小鼠體重的影響。

表6 復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

結果表明，黑加侖葛根復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。復合飲料對小鼠游泳時間的影響見表7。

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

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

注：a表示與對照組相比較，小鼠游泳時間有顯著提高。

組別 n 游泳時間/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，不同劑量的復合飲料對小鼠負重游泳時間有明顯差異，并且呈劑量依賴性。其中100 mg/kg對小鼠的運動能力沒有明顯提高，而灌胃500 mg/kg的復合飲料時，運動能力達到最大值。有研究報道黑加侖提取物可影響腦組織中Scd-2基因的表達，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]。同時葛根素能夠通過抑制運動過程中產(chǎn)生的自由基，而降低紅細胞的聚集能力，改善機體的血液流變性從而提高機體的抗疲勞能力[17-20]。

3 結論

基于Box-Benhnken響應面法，利用二次回歸方程設計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系的回歸模型，并經(jīng)方差分析檢驗證明該模型獲得生產(chǎn)工藝合理可靠，能夠良好的預測黑加侖葛根復合飲料最佳配方。利用該模型的等高線及響應面，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%。在小鼠負重試驗中，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)灌胃該款飲料的小鼠，其負重游泳時間明顯延長，因此，可以說明研制的黑加侖葛根復合飲料具有一定的抗疲勞效果，有潛在市場價值。

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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