富含茶多酚能量膠的研制及其抗氧化活性

李國勝，馬捷，趙玉紅

（東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150040）

能量營養(yǎng)食品的研究與生產(chǎn)主要以含糖、蛋白質(zhì)、脂肪三大營養(yǎng)素[1]的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，以他們?yōu)橹饕芰縼碓瓷a(chǎn)的能量營養(yǎng)食品各有特點(diǎn)，可適用于不同的人群[2]。

國外研制的各種能量膠主要是以碳水化合物（糖）作為能量來源，并添加了各種電解質(zhì)和功能性物質(zhì)，制備成碳水化合物膠體，定義為能量膠[3]。能量膠作 為特殊的一類食品，具有熱量高、可快速補(bǔ)充能量、體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶和食用方便等優(yōu)點(diǎn)，凝膠中的碳水化合物很快被吸收到血液中，產(chǎn)生熱量和營養(yǎng)供給人體，幫助延緩肌肉疲勞，提高血糖水平，并提高運(yùn)動(dòng)活動(dòng)性能[4,5]等，適用于野外生存及自然災(zāi)害短期食品供給的需求，在運(yùn)動(dòng)、軍事、旅游和航海領(lǐng)域等廣泛應(yīng)用[6]。

我國需要使用能量膠等高能量食品的人群逐年遞增，這些潛在的消費(fèi)人群對能量膠制品的需求十分巨大，緊靠進(jìn)口遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求[7]。國內(nèi)對能量膠研制處于研究開發(fā)階段，進(jìn)行大規(guī)模系列研究的較少。同時(shí)由于各種能量膠制品的原料、配方各異，使得對于人體的作用效果并不明確，存在缺少功能性成分、能量密度低和適口性差等問題。Powet Bar公司[4]向能量膠中添加電解質(zhì)和復(fù)合維生素，只是強(qiáng)化能量膠的營養(yǎng)，但能量并不高。段振華等[8]研究了以熟肉為酶解底物的半流體高能食品，但只是提高了能量，且未添加功能性成分。董煜[9]以小麥肽為主原料制備能量膠，研究其抗疲勞功能。

自由基是生物體氧化過程中產(chǎn)生的中間代謝產(chǎn)物，細(xì)胞或組織除在正常生理代謝過程中產(chǎn)生自由基，當(dāng)受到煙酒、紫外線照射和環(huán)境污染等因素影響時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生大量的自由基，打破自由基的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)生命分子的氧化損傷，繼而會(huì)誘導(dǎo)帕金森氏病、動(dòng)脈粥樣硬化、老年癡呆癥、關(guān)節(jié)炎和腫瘤等各種疾病產(chǎn)生[10]。因此，開發(fā)安全有效的抗氧化能量膠顯得非常重要。而茶多酚可以有效清除氧自由基和脂類自由基、同時(shí)具有抑制腫瘤發(fā)生，延緩衰老等功能[11]，將其添加到能量膠中能使能量膠具有保健功能。

本文旨在研制具有抗氧化功能的能量膠，以感官評分、能量密度、DPPH清除率為評價(jià)指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化配方，并對其抗氧化活性進(jìn)行比較。為豐富現(xiàn)有能量食品市場，開發(fā)能量密度高、具有功能性的能量食品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔗糖、棕櫚油、可可脂、復(fù)合維生素片：河南千志商貿(mào)有限公司；麥芽低聚糖、乳清蛋白粉、大豆分離蛋白、明膠：安徽中旭生物科技有限公司；茶多酚：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；DPPH（Sigma）、ABTS（Sigma）、2-脫氧-D 核糖（Ruibio）、TPTZ、硫酸亞鐵、乙酸鈉、三氯化鐵、EDTA二鈉、過氧化氫、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

721可見分光光度計(jì)，上海佑科儀器儀表有限公司；H/T20MM 臺(tái)式高速離心機(jī)，湖南赫西儀器裝備有限公司；FA2004B分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司；H.H.S電熱恒溫水浴鍋，沈陽萊柏利德有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.3.1.1 溶膠

將明膠溶于冷水中浸泡1 h，然后加熱溶解，制成明膠溶液，備用。將乳清蛋白和大豆分離蛋白進(jìn)行超微粉碎，過140目篩，備用。

1.3.1.2 溶糖

先將麥芽低聚糖和蔗糖進(jìn)行溶解，等全部溶化后，在加入明膠溶液進(jìn)行混合。

1.3.1.3 混合攪拌

將事先超微粉的乳清蛋白和大豆分離蛋白粉，植物油、可可脂依次加入混合液中，在 60 ℃下均勻攪拌 15～20 min，靜置降溫后向混合液中加入復(fù)合維生素和茶多酚并均勻攪拌。

1.3.1.4 澆模成型

將以上物料倒入模具中成型，自然冷卻凝結(jié)后即可脫模。

1.3.2 DPPH·清除率的測定

參照S.Cengiz的方法[12]稍作修改，取2.5 g的能量膠，用蒸餾水按一定的比例將其適當(dāng)?shù)叵♂?，混合成勻漿液。采用離心機(jī)將能量膠離心，轉(zhuǎn)速為 4000 r/min，離心20 min。取2 mL的上清液于比色管中，加入2 mL DPPH溶液，混合均勻，于避光處反應(yīng)30 min，以等體積的蒸餾水代替樣液作空白對照，于517 nm處測定吸光度A1，同時(shí)取2 mL蒸餾水，加入2 mL DPPH溶液在517 nm處吸光值A(chǔ)0。在取2 mL樣品液和2 mL蒸餾水混合后的吸光值A(chǔ)2，每個(gè)樣品平行3實(shí)驗(yàn)。按照公式（1）計(jì)算能量膠的DPPH·清除率。

式中：A0為空白組的吸光值；A1為待測組吸光值；A2為對照組的吸光值。

1.3.3 能量密度的計(jì)算

以蛋白質(zhì)的能量密度為4 kcal/g，碳水化合物的能量密度為4 kcal/g，脂肪的能量密度為9 kcal/g。以此

來計(jì)算產(chǎn)品的能量密度[13]。能量密度計(jì)算見公式（2）：

式中：W-重量，g；W總-產(chǎn)品總質(zhì)量，g。

1.3.4 能量膠的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

將制備好的能量膠放入無色無味的盤中，請 10位食品專業(yè)人員組成綜合評定小組，采用10分制法從產(chǎn)品的質(zhì)地形態(tài)、滋味口感、色澤及氣味等方面分別進(jìn)行評分，每組取平均分。感官評價(jià)見表1。

表1 能量膠感官評分標(biāo)準(zhǔn) Table 1 Energy gel sensory evaluation standard

1.3.5 能量膠配方的單因素試驗(yàn)

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，在不同明膠水溶液濃度（15%、20%、25%、30%、35%），蔗糖與麥芽低聚糖加入比（3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，m/m），糖的加入總量（37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%），大豆分離蛋白與乳清蛋白加入比（2:1、1:1、1:2、1:3、1:4，m/m），蛋白質(zhì)加入總量（18.75%、25%、31.25%、37.5%、43.75%），油脂的加入量（12.5%、18.75%、25%、31.25%、37.5%），可可脂加入量（25%、37.5%、50%、62.5%、75%）、復(fù)合維生素加入量（0.31%、0.50%、0.69%、0.88%、1.07%）、茶多酚加入量（0.03%、0.07%、0.11%、0.15%、0.19%）條件下，以感官評分、能量密度、DPPH·清除率為考察指標(biāo)，分析對其影響。

1.3.6 能量膠Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過Plackett-Burman試驗(yàn)選取對能量膠感官評分、能量密度、DPPH·清除率影響顯著的因素（p＜0.05），非顯著條件選擇單因素最優(yōu)條件，采用中心組合Box-Benhnken Design(BBD)設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化能量膠配方。

1.3.7 能量膠配方的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表2 試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì) Table 2 Factory and levels in response surface design

在Plackett-Burman試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)明膠水溶液的濃度，糖的加入總量，蛋白質(zhì)加入總量，油脂的加入量4個(gè)因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，以產(chǎn)品的感官評價(jià)、能量密度、DPPH·清除率為基礎(chǔ)。根據(jù)感官評價(jià)，能量密度，DPPH·清除率三項(xiàng)加權(quán)綜合評分為指標(biāo)，按照公式（3）進(jìn)行計(jì)算。為確定能量膠適宜配方，其因素水平見表2。

1.3.8 ABTS+·清除能力的測定

ABTS+清除能力的測定方法參考Fan等人[14]方法稍作修改，取不同梯度濃度稀釋樣品 1.5 mL和ABTS+·1.5 mL，加入同一試管中，混勻后室溫下避光反應(yīng)6 min，在734 nm下測定吸光值A(chǔ)i，空白A0以等體積蒸餾水代替ABTS＋溶液，對照組Aj以等體積的蒸餾水代替樣品溶液，并以等體積蒸餾水空白調(diào)零，清除率按式4計(jì)算，平行測定3次。

式中：A0為空白組的吸光值；Ai為待測組的吸光值：Aj對照組的吸光值。

1.3.9 OH清除能力的測定

采用硫代巴比妥酸法（TBARS）測定能量膠清除羥基自由基的能力。試驗(yàn)方法參照文獻(xiàn)[15]并做適當(dāng)修改。取0.25 mL不同濃度的樣品，向樣品中加入0.5 mL PBS 緩沖液、0.2 mL 2-脫氧-D-核糖和 0.4 mL Fe3+-EDTA 混勻，在加入 0.2 mL H2O2和 0.2 Vc溶液，37 ℃條件下反應(yīng) 1 h。

式中：A0為空白組的吸光值；A1為待測組的吸光值：A2對照組的吸光值。

反應(yīng)結(jié)束后立即向體系加入 2.0 mL三氯乙酸和2.0 mL 2-硫代巴比妥酸混勻，沸水浴 20 min，然后放入冰水浴終止反應(yīng)。在室溫下靜止10 min，于532 nm波長測定各樣品吸光值；根據(jù)公式（5）計(jì)算清除率。

1.3.10 總還原能力的測定

采用FRAP法，參考E.Tsantili[16]方法，精確稱取6.08 mg硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)品溶解于50 mL蒸餾水中，即得濃度為0.1 mol/L的硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別稀釋為0.01，0.02，0.04，0.05，0.08，0.1 mol/L 濃度。加入配好的3 mL FRAP工作液混勻，于37 ℃水浴中反應(yīng)30 min，在波長593 nm處測定其吸光度。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到的回歸方程為：y=3.9243x-0.0006，相關(guān)系數(shù)R2=0.9999。

樣品FRAP測定：取樣液100 μL，按上述步驟操作，在波長593 nm處測定其吸光度。樣液中抗氧化能力以FRAP值表示，即樣品的抗氧化能力相當(dāng)于硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)品的mmol/L數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

用Origin 8及SPSS 21.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所得結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s，n=3)表示，以p＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 能量膠配方單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 明膠水溶液濃度對能量膠的影響

圖1 明膠水溶液對能量膠的影響 Fig.1 Effect of gelatin aqueous solution on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）總加入量為62.5%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:2，m/m）總加入量為 31.3%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為 0.69%，茶多酚的加入量為 0.11%，明膠水溶液的濃度分別是15%、20%、25%、30%、35%，以感官評價(jià)、能量密度、DPPH·的清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。由圖1可知，隨著明膠水溶液濃度增加，能量密度逐漸增加，這是因?yàn)槊髂z的蛋白質(zhì)含量高達(dá)80%以上，明膠量的增加，蛋白質(zhì)含量也相對增加。而DPPH·清除率逐漸降低至不變。在明膠水溶液濃度為25%時(shí)感官最好，明膠濃度低時(shí)，明膠凝膠性較差，導(dǎo)致產(chǎn)品凝膠性差，呈果凍狀。明膠濃度高時(shí)，外觀透明度變差，這是因?yàn)殡S著濃度的增大，硬度和彈性均增大，導(dǎo)致組織狀態(tài)過硬，產(chǎn)品過硬。在吳修東[17]等研究明膠添加量對軟糖品質(zhì)影響中明膠的添加量較大時(shí)，會(huì)造成外觀透明度和品質(zhì)變差，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。

2.1.2 糖加入比例對能量膠的影響

圖2 蔗糖與麥芽低聚糖比例對能量膠的影響 Fig.2 Effect of sucrose and malto-oligosaccharides ratio on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:2，m/m）總加入量為31.3%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為 0.69%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度為25%，總糖（蔗糖:麥芽低聚糖=3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，m/m）的加入量為62.5%，因能量密度幾乎不變，以感官評價(jià)、DPPH·的清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。由圖2可知，隨著麥芽低聚糖的加入量不斷增加，DPPH·清除率緩慢增加?？赡苁且?yàn)辂溠康途厶堑娜芙舛容^高，糖液中的氧氣大大減少，抗氧化較強(qiáng)。因?yàn)榧尤肟偺橇坎蛔?，能量密度幾乎不變。蔗糖加入量增加時(shí)，產(chǎn)品的感官評分逐漸降低，分析原因可能是蔗糖的甜度較高，導(dǎo)致產(chǎn)品太甜，但不良風(fēng)味得到了很好的掩蓋；相反當(dāng)麥芽低聚糖加入量增加時(shí)，產(chǎn)品比較甜膩，稍有不良風(fēng)味，分析原因可能是麥芽低聚糖的甜度低，不能遮蓋蛋白風(fēng)味。當(dāng)蔗糖:麥芽低聚糖=1:1時(shí)，既能很好包埋蛋白風(fēng)味，產(chǎn)品的成膠性也較好。

2.1.3 糖的加入總量對能量膠的影響

圖3 糖加入總量對能量膠的影響 Fig.3 Effect the total amount of sugar addition on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:2，m/m）總加入量為31.3%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為0.69%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度25%，蔗糖:麥芽低聚糖=1:1（m/m），加入分別占明膠溶液 37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%的總糖，以感官評價(jià)、能量密度、DPPH·的清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。由圖3可知，隨著糖的加入量增加，能量密度和DPPH·清除率也隨之增加。分析原因可能是糖的濃度增加，氧氣在糖溶液中的溶解度減少。同時(shí)糖與氨基酸發(fā)生的美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物具有抗氧性[18]。感官上看，當(dāng)糖加入過多時(shí)，產(chǎn)品過于甜膩，后味稍發(fā)苦，糖加入量較少時(shí)，甜度較低，稍有不良風(fēng)味，在62.5%時(shí)，產(chǎn)品的口感和質(zhì)地均較為適宜。此時(shí)的能量密度為3.29 kcal/g。這與凌健斌等[19]研制的能量烘焙食品結(jié)果相似，能量密度都在3.0 kcal/g以上。

2.1.4 蛋白質(zhì)加入比例對能量膠的影響

圖4 大豆分離蛋白與乳清蛋白比例對能量膠的影響 Fig.4 Effect of soy protein isolate and whey protein ratio on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）總的加入量為62.5%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為 0.69%，茶多酚的加入量為 0.11%，明膠水溶液的濃度為25%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=2:1、1:1、1:2、1:3、1:4，m/m）總加入量為 31.3%，因能量密度幾乎不變，以感官評價(jià)、DPPH·清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。由圖4可知，當(dāng)大豆分離蛋白加入過多時(shí)，口感粗糙，有些許豆腥味，隨著乳清蛋白的加入量增加，口感較好，成膠性較好，當(dāng)乳清蛋白加入過多時(shí)，質(zhì)地變軟，凝膠型差。在大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3時(shí)感官最佳。

因?yàn)榧尤氲目偟鞍琢坎蛔?，能量密度幾乎不變。DPPH·清除率隨著大豆蛋白的減少，緩慢降低。分析原因可能大豆分離蛋白中含有異黃酮具有抗氧化性[20]，大豆分離蛋白的減少，抗氧化稍有降低。

2.1.5 蛋白質(zhì)加入總量對能量膠的影響

圖5 蛋白質(zhì)加入總量對能量膠的影響 Fig.5 Effect the total amount of protein addition on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）的加入總量為 62.5%，大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3（m/m），植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為0.69%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度為25%，加入分別占明膠溶液18.75%、25%、31.25%、37.5%、43.75%的蛋白粉，以感官評價(jià)、能量密度、DPPH·的清除率為指標(biāo)，分考察對其影響。由圖5可知，隨著蛋白質(zhì)量的增加，DPPH·清除率和能量密度逐漸增加，從感官評價(jià)上看，蛋白質(zhì)加入量較少時(shí)，產(chǎn)品彈性差，味道稍甜，而蛋白加入過多時(shí)，口感粗糙，凝膠性差。在25%質(zhì)地口感較為適宜,能量密度為3.27 kcal/g，這與劉政[21]等研制南瓜籽能量棒的能量密度相近。

2.1.6 植物油加入量對能量膠的影響

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）的加入總量為62.5%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3，m/m）總加入量為 31.3%，可可脂的加入量為50%，復(fù)合維生素的加入量為0.69%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度25%，加入分別占明膠溶液12.5%、18.75%、25%、31.25%、37.5%的植物油，以感官評價(jià)、能量密度、DPPH·清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。

圖6 棕櫚油加入量對能量膠的影響 Fig.6 Effect of palm oil addition on energy gel

由圖6可知，隨著油脂的增加，能量密度逐漸增加，而DPPH·清除率則逐漸降低值至平穩(wěn)，分析原因可能是維生素E在一定濃度的油脂中有較好的抗氧化能力，當(dāng)油脂的增加超過這一濃度抗氧化能力會(huì)降低，導(dǎo)致清除率降低[22]。從感官評價(jià)上看，植物油加入過多時(shí)產(chǎn)品凝固性差，口感油膩。加入量在25%時(shí)，感官評價(jià)最好。

2.1.7 可可脂加入量對能量膠的影響

圖7 可可脂加入量對能量膠的影響 Fig.7 Effect of cocoa butter addition on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）加入總量62.5%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3，m/m）總加入量為31.3%，植物油加入量為25%，復(fù)合維生素的加入量為0.69%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度為25%，加入分別占明膠溶液25%、37.5%、50%、62.5%、75%的可可脂，以感官評價(jià)、能量密度、DPPH·清除率為指標(biāo)，分別考察對其影響。由圖7可知，隨著可可脂加入量的增加，能量密度也逐漸增加，DPPH·清除率基本保持不變，感官上成品的香味逐漸變濃，口感較好，當(dāng)加入量超過62.5%時(shí)，香味和質(zhì)地改善不明顯，甚至對產(chǎn)品其它風(fēng)味造成掩蓋。當(dāng)加入量為62.5%時(shí)，能量密度為3.37 kcal/g，相比于劉曉慶[3]研制淀粉質(zhì)能量膠的2.22 kcal/g有了很大的提高。

2.1.8 復(fù)合維生素加入量對能量膠的影響

圖8 復(fù)合維生素加入量對能量膠的影響 Fig.8 Effect of compound vitamin addition on energy gel

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）的加入總量為62.5%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3，m/m）總加入量為 31.3%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為62.5%，茶多酚的加入量為0.11%，明膠水溶液的濃度為25%，參照GB 2760-2011中各種維生素的添加標(biāo)準(zhǔn)，加入分別占明膠溶液0.31%、0.50%、0.69%、0.88%、1.07%的復(fù)合維生素，因基本上對感官評分和能量密度不產(chǎn)生影響，只以DPPH·清除率為指標(biāo)，考察對其影響。由圖8可知，隨著復(fù)合維生素增加，維C和維E等含量增加，抗氧化性增強(qiáng)，DPPH·清除率顯著增加，當(dāng)添加量為1.07%時(shí)，DPPH·清除率最高。

2.1.9 茶多酚加入量對能量膠的影響

圖9 茶多酚加入量對能量膠的影響 Fig.9 Effect of tea polyphenols addition on energy gel

由圖9可知，因?yàn)榧尤氲牟瓒喾恿肯鄬^少，基本上對能量膠的感官和質(zhì)地不產(chǎn)生任何影響。因此只分析對DPPH·清除的影響。茶多酚有很強(qiáng)的抗氧化性[24]，隨著茶多酚的加入量增加，抗氧化性變強(qiáng)，DPPH·清除率也逐漸上升。當(dāng)添加量在 0.19%時(shí)，對DPPH·的清除率可達(dá)83.05%。

2.2 能量膠配方Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果

以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，糖（蔗糖:麥芽低聚糖=1:1，m/m）的加入總量為62.5%，蛋白粉（大豆分離蛋白:乳清蛋白=1:3，m/m）總加入量為 31.3%，植物油的加入量為25%，可可脂的加入量為62.5%，復(fù)合維生素加入量為1.07%，明膠水溶液的濃度為25%，參照茶多酚在凝膠糖果類食品中允許加入量的標(biāo)準(zhǔn)[23]，加入分別占明膠溶液 0.03%、0.07%、0.11%、0.15%、0.19%的茶多酚，基本上對感官評分和能量密度不產(chǎn)生影響，以DPPH·清除率為指標(biāo)，考察其影響。通過Plackett-Burman試驗(yàn)對9組單因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，得到感官評分方程如下：

感官評分=8.02+0.16A-0.13B-0.16C+0.04D-0.16E- 0.04F+0.02G-0.04H-5.000E-003J

計(jì)算結(jié)果顯示，在9個(gè)主效應(yīng)中，明膠水溶液濃度、糖的添加總量、蛋白的加入總量、植物油的加入量是顯著影響因素（p＜0.05)，顯著性順序?yàn)槊髂z水溶液的濃度＞植物油的加入量＞蛋白質(zhì)的加入總量＞糖的加入總量，四因素與響應(yīng)值均呈正相關(guān)，而其它因素影響不顯著。得到能量密度方程如下：能量密度

=3.04+0.12A+0.04B-0.10C+3.333E- 003D+0.02E+ 5.000E-003F+0.10G+5.000E-003H+5.000E-003J

計(jì)算結(jié)果顯示，在9個(gè)主效應(yīng)中，明膠水溶液濃度、糖的添加總量、可可脂加入量、植物油的加入量是顯著影響因素（p＜0.05)，顯著性順序?yàn)橹参镉图尤肓浚究煽芍尤肓浚久髂z水溶液的濃度＞糖加入總量，四因素與響應(yīng)值均呈正相關(guān)，而其它因素影響不顯著。得到DPPH清除率方程如下：

DPPH·清除率=67.20+1.10A-2.47B-3.68C-3.90D+ 0.28E-1.63F-1.54G+2.87H+6.50J

計(jì)算結(jié)果顯示，在9個(gè)主效應(yīng)中，茶多酚加入量、復(fù)合維生素的加入量、糖的總添加量、植物油的加入量、蛋白加入比例是顯著影響因素（p＜0.05），顯著性順序?yàn)椴瓒喾蛹尤肓浚緩?fù)合維生素加入量＞蛋白比例＞植物油加入量＞糖加入總量，五因素與響應(yīng)值均呈正相關(guān)，而其它因素影響不顯著。

2.3 能量膠配方響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

在Plackett-Burman試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合感官評價(jià)、能量密度、DPPH·清除率顯著項(xiàng)的分析，設(shè)計(jì)明膠膠水溶液的濃度、糖加入總量、蛋白質(zhì)加入總量、植物油加入量4個(gè)因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，數(shù)據(jù)的方差分析見表3。

表3 響應(yīng)面法試驗(yàn)方差分析結(jié)果 Table 3 Analysis of variance for response surface experimental results

將中心組合試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到模擬方程： Y=5.72+0.07A-0.03B-0.04C-0.08D-2.500E-003 AB+0.21AC+0.11AD+0.03BC+0.13BD-0.09CD-0.33A2- 0.23B2-0.18C2-0.21D2

從該模型的方差分析可見，p＜0.0001，說明該模型極顯著，失擬項(xiàng)F=1.44，P=0.3860＞0.05，不顯著，說明沒有產(chǎn)生失擬現(xiàn)象。R2為0.9329，說明該模型擬合度較好，方程的顯著性及可靠性極高，能夠反映響應(yīng)值的變化。其中A影響顯著，D影響極顯著，由F值檢驗(yàn)可以知各因素的影響程度大小為植物油＞明膠水溶液濃度＞蛋白質(zhì)總量＞糖添加總量。響應(yīng)面優(yōu)化的最佳配比為：明膠水溶液濃度25.83%，糖的加入總量62.43%，蛋白質(zhì)的加入量 25.4%，植物油的加入量24.92%。綜合得分5.85。此時(shí)得到的能量膠既能滿足高能量和抗氧化的要求，而且產(chǎn)品組織狀態(tài)較好，口味與氣味也達(dá)到最佳。

圖10 糖的加入總量、明膠水溶液濃度、蛋白質(zhì)加入總量、油脂加入量交互影響的響應(yīng)面圖和等高線圖 Fig.10 Response surface diagram and contour plot interacting with the total amount of sugar the concentration of aqueous gelatin solution, the total amount of protein and the total amount of oil

2.4 最佳配方的確定和回歸模型的驗(yàn)證

通過響應(yīng)面法得到能量膠適宜配方為：明膠水溶液濃度25.83%，糖的加入總量62.43%，蛋白質(zhì)的加入量25.4%，植物油的加入量24.92%，綜合得分5.85。建議每天食用量不高于415 g。為便于產(chǎn)業(yè)化控制，調(diào)整最佳配方為明膠水溶液的濃度為25%，糖的加入總量為 62%，蛋白質(zhì)的加入量 25%，植物油的加入量25%，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，綜合得分為5.78，與理論值接近。

2.5 不同能量膠體外抗氧化能力比較研究

2.5.1 ABTS+·清除能力的比較分析

圖11 三種產(chǎn)品對ABTS+·清除能力的差異 Fig.11 Differences of ABTS+· scavenging ability among the three products

由圖11可知，三種產(chǎn)品均對ABTS+·有清除作用，且存在量效關(guān)系。三種產(chǎn)品當(dāng)樣品濃度在1～5 mg/mL之間時(shí)，對ABTS+·清除能力都增強(qiáng)。在相同濃度下，含茶多酚的能量膠對 ABTS+·清除率要明顯高于市售能量膠和未加茶多酚的能量膠（p＜0.05），說明含茶多酚的能量膠具有很好的抗氧化能力。這與唐煜括[25]等研究仙毫茶多酚對 ABTS+·清除作用的結(jié)果相似。三種樣品對 ABTS+·清除率的 IC50分別為1.75 mg/mL（含茶多酚的能量膠）、3.22 mg/mL（市售能量膠）、5.86 mg/mL（未含茶多酚能量膠），進(jìn)一步說明茶多酚能量膠具有較強(qiáng)清除 ABTS+·的能力。三種樣品對ABTS+·清除能力的大小依次為含茶多酚的凝膠型能量膠＞市售流體狀能量膠＞未含茶多酚的能量膠。

2.5.2 OH清除能力比較分析

圖12 三種產(chǎn)品對·OH清除能力的差異 Fig.12 Differences of ·OH scavenging ability among the three products

由圖12結(jié)果可知，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著三種產(chǎn)品的濃度增大，對·OH清除作用逐漸增強(qiáng)，含茶多酚的能量膠清除·OH的能力高于同濃度的市售能量膠和未含茶多酚的能量膠（p＜0.05），當(dāng)物質(zhì)濃度達(dá)到0.03 g/mL時(shí)，含茶多酚能量膠的·OH清除率達(dá)到68%左右，隨后清除率增加變化緩慢且趨于平緩。三種樣品對·OH清除率的IC50分別為0.02 g/mL(含茶多酚能量膠）、0.03 g/mL（市售能量膠）、0.10 g/mL(未含茶多酚能量膠），由此可見，三種產(chǎn)品中，含茶多酚的能量膠清除·OH的能力最強(qiáng)，能夠有效的清除自由基。三種樣品對·OH清除能力的大小依次為含茶多酚凝膠型能量膠＞市售流體狀能量膠＞未含茶多酚能量膠。

2.5.3 總還原能力的比較分析

圖13 三種產(chǎn)品總還原能力的差異 Fig.13 Differences of the total reduction ability among the three products

由圖13可以看出，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨各樣品濃度逐漸增加，總還原力顯著升高，在相同濃度下，含茶多酚能量膠的總還原力要高于市售能量膠和未含茶多酚能量膠（p＜0.05）。由此可見，含茶多酚能量膠有明顯的還原能力。在楊皓彬[26]等研究白茶中茶多酚的總還原力與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。三種樣品的總還原力的大小依次為含茶多酚的凝膠型能量膠＞市售流體狀能量膠＞未含茶多酚的能量膠。

3 結(jié)論

3.1 具有抗氧化功能能量膠適宜配方為：以明膠溶液質(zhì)量為基準(zhǔn)，明膠溶液濃度25%；蔗糖：麥芽低聚糖為1:1，總糖的加入量62.43%，乳清蛋白：大豆分離蛋白為3:1，總蛋白25.4%，植物油24.92%，可可脂25%，復(fù)合維生素 1.07%，茶多酚 0.19%。比較分析含茶多酚凝膠型能量膠、市售流體狀能量膠、未含茶多酚能量膠的體外抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)含茶多酚凝膠型能量膠清除 ABTS+·能力顯著優(yōu)于市售流體狀能量膠和未含茶多酚能量膠（p＜0.05），含茶多酚凝膠型能量膠清除·OH的能力高于同濃度的市售流體狀能量膠和未含茶多酚的能量膠（p＜0.05），三種樣品的總還原力的大小依次為含茶多酚凝膠型能量膠＞市售流體狀能量膠＞未含茶多酚能量膠該能量膠。

3.2 綜上所述，本產(chǎn)品能量膠與傳統(tǒng)能量膠相比，在原料上對產(chǎn)品進(jìn)行改革創(chuàng)新，豐富了能量膠的品種和營養(yǎng)、口感更好、且產(chǎn)品具有較強(qiáng)抗氧化功能和較高能量密度。為功能性的食品開發(fā)，提供積極指導(dǎo)作用。