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        絞股藍(lán)飲料的研制及其抗氧化性

        2020-12-01 00:54:06馬澤剛楊新春辛超鐘輝云吳秀麗李嘉琴
        食品工業(yè) 2020年11期

        馬澤剛,楊新春, ,辛超,鐘輝云,吳秀麗,李嘉琴

        1. 四川衛(wèi)生康復(fù)職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系(自貢 643000);2. 自貢市第一人民醫(yī)院檢驗(yàn)科(自貢 643000);3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院(哈爾濱 150001)

        絞股藍(lán)(Gynostemma pentaphyllum(Thunb.)Makino)系葫蘆科(Cucurbitaceae)絞股藍(lán)屬(Gynostemma)多年生草質(zhì)藤本植物[1]。絞股藍(lán)在《中藥大辭典》中名七葉膽,別名小苦藥、遍地生根、五葉參,日本名甘茶蔓等[2-4]。該屬植物基源復(fù)雜、品種繁多,我國(guó)有14種和3變種[5],廣泛分布于陜西、四川、湖北、福建、云南等地。絞股藍(lán)中含有皂苷、多糖、黃酮類等化合物及鐵、鋅、銅、錳、硒等20多種微量元素[6]。絞股藍(lán)皂苷具有達(dá)瑪烷型的三萜骨架,與人參皂苷結(jié)構(gòu)類似,是目前唯一在五加科植物以外被發(fā)現(xiàn)含有人參皂苷類成分的植物[7],故有“南方人參”“第二人參”的美譽(yù)[8-10]。迄今為止,從絞股藍(lán)分離和鑒定的化物中,共有8種皂苷為人參皂苷,分別為ginsenoside Rb1、Rb3、Rc、Rd、F2、Rg3、malonyl-Rd、Rf[7]。絞股藍(lán)皂苷是絞股藍(lán)的顯著藥效成分[11-12],藥用效果與人參皂苷相似[13],國(guó)內(nèi)外均有研究證明絞股藍(lán)皂苷具有明顯的抗腫瘤、降血脂、抗疲勞、保肝等作用[4]。

        木糖醇又稱戊五糖,是一種帶有甜味的且具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的物質(zhì),其形似綿白糖,極易溶于水,甜度相當(dāng)于蔗糖。精制的木糖醇可以食用,有清涼感,并為人體所吸收[14]。

        木糖醇在體內(nèi)的代謝不會(huì)影響胰島素的分泌水平,故不會(huì)對(duì)血糖水平造成影響[15-16],所以可用于糖尿病患者食品的生產(chǎn)。木糖醇的甜度約為山梨糖醇的2倍,甘露醇的3倍,因其甜度高、熱量低,可作為高級(jí)食糖替代物,有利于減肥人士控制熱量攝入[17-19]。

        木糖醇的熱穩(wěn)定性較好,在食品加工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)。木糖醇還具有不能被絕大多數(shù)微生物利用、不易產(chǎn)生霉變等特點(diǎn)[20]。因此,木糖醇被廣泛應(yīng)用于口香糖、巧克力、飲料、糖果等制品中,其添加到飲料中還可改善飲料的風(fēng)味和品質(zhì)。

        試驗(yàn)以陜西產(chǎn)絞股藍(lán)為主要原料,采用前期研究方法[21]提取絞股藍(lán)總皂苷,并以木糖醇為甜味劑,通過單因素及正交試驗(yàn),確定絞股藍(lán)提取液、檸檬酸、木糖醇及食鹽的添加量,制備出一款色澤美觀、風(fēng)味獨(dú)特、適合糖尿病患者人群、具有一定保健功能的絞股藍(lán)飲料,為絞股藍(lán)飲料的開發(fā)和利用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        絞股藍(lán)藥材(采自陜西平利縣),經(jīng)四川衛(wèi)生康復(fù)職業(yè)學(xué)院副主任藥師鐘輝云鑒定為葫蘆科絞股藍(lán)屬植物絞股藍(lán)[Gynostemma pentaphyllum(Thunb.)Makino];1, 1-二苯基-2-苦基肼(美國(guó)Sigma公司);抑制與產(chǎn)生超氧陰離子測(cè)試盒、總抗氧化能力(T-AOC)測(cè)定試劑盒(南京建成生物工程研究所);木糖醇(食品級(jí),浙江華康藥業(yè)股份有限公司);無水檸檬酸(食品級(jí),濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司);乙醇等試劑(均為國(guó)產(chǎn)分析純,成都市科龍化工試劑廠);純凈水(怡寶)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        可見分光光度計(jì)(7200型,尤尼科儀器有限公司);超聲清洗器(KQ5200B型,昆山市超聲儀器有限公司);電子天平(AE240,瑞士Metter Toledo公司);pH計(jì)(PHS-3C,上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);手持糖度儀(ATAGO(愛拓)中國(guó)分公司);自動(dòng)控制立式高壓蒸汽滅菌器(LDZX-75KBS,上海申安醫(yī)療器械廠);電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(美國(guó)Thermo Fisher公司)。

        1.3 工藝流程

        絞股藍(lán)→粉碎→絞股藍(lán)總皂苷提取→過濾→調(diào)味(木糖醇、檸檬酸、食鹽)→精濾→滅菌→冷卻、灌裝→成品→檢驗(yàn)

        1.4 工藝要點(diǎn)

        1.4.1 絞股藍(lán)總皂苷的提取

        根據(jù)前期研究成果,陜西產(chǎn)的絞股藍(lán)在總皂苷及4種重要人參皂苷Rb1、Rb3、Rc、Rd成分和含量上均較為占優(yōu)勢(shì)[21-22],故以陜西產(chǎn)的絞股藍(lán)為原料。絞股藍(lán)總皂苷的最佳提取工藝為:60 ℃條件下,60%乙醇回流提取4次,每次2 h,料液比1∶10(g/mL)[21]。但乙醇作為溶劑提取的絞股藍(lán)在感官上較差,苦澀味濃重,無絞股藍(lán)特殊的香氣。在制備過程中乙醇會(huì)使成本增加,可能不適應(yīng)未來工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)考慮到飲料在制備過程中的衛(wèi)生問題,故將提取溶劑乙醇改為水。

        即稱取陜西產(chǎn)絞股藍(lán),粉碎并過60目篩(孔徑0.25 mm),在60 ℃條件下,按照絞股藍(lán)與水質(zhì)量比1∶10,回流提取4次,每次2 h。合并濾液后并離心過濾,即得絞股藍(lán)總皂苷提取液。

        1.4.2 飲料的調(diào)配

        將制備好的絞股藍(lán)提取液與檸檬酸、木糖醇和食鹽進(jìn)行調(diào)配,通過單因素及正交試驗(yàn),以感官評(píng)分作為標(biāo)準(zhǔn),確定絞股藍(lán)飲料的最佳配方。

        1.4.3 滅菌與灌裝

        將調(diào)配好的飲料裝入滅菌器中,在100 ℃條件下滅菌10 min。冷卻至60 ℃后無菌灌裝。

        1.5 單因素試驗(yàn)方法

        以感官評(píng)分為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),研究絞股藍(lán)提取液、木糖醇、食鹽及檸檬酸添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料感官品質(zhì)的影響。

        1.5.1 檸檬酸添加量的確定

        固定絞股藍(lán)提取液添加量、木糖醇、食鹽添加量分別為30%,3%和0.1%,研究檸檬酸添加量(0.005%,0.010%,0.020%,0.040%和0.080%)對(duì)飲料感官評(píng)分的影響。

        1.5.2 食鹽添加量的確定

        固定絞股藍(lán)提取液添加量、木糖醇、檸檬酸添加量分別為30%,3%和0.01%,研究食鹽添加量(0.05%,0.08%,0.10%,0.12%和0.15%)對(duì)飲料感官評(píng)分的影響。

        1.5.3 木糖醇添加量的確定

        固定絞股藍(lán)提取液添加量、檸檬酸、食鹽添加量分別為30%,0.01%和0.1%,研究木糖醇添加量(1%,2%,3%,4%和5%)對(duì)飲料感官評(píng)分的影響。

        1.5.4 絞股藍(lán)提取液添加量的確定

        固定木糖醇、檸檬酸、食鹽添加量分別為3%,0.01%和0.1%,研究絞股藍(lán)提取液添加量(25%,30%,35%,40%和45%)對(duì)飲料感官評(píng)分的影響。

        1.6 正交試驗(yàn)方法

        根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,選取絞股藍(lán)提取液添加量(A)、木糖醇添加量(B)、食鹽添加量(C)、檸檬酸添加量(D)為因素,以感官評(píng)分為指標(biāo),進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn),因素水平見表1。

        表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì) %

        1.7 感官評(píng)分

        絞股藍(lán)飲料的配方評(píng)價(jià)采用感官綜合評(píng)分法,參考口服飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合飲料的實(shí)際特性,制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[23],具體見表2所示。聘請(qǐng)具有飲料感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的10名食品工作者,按照飲料的色澤、氣味、口感與組織形態(tài)進(jìn)行評(píng)分,在得分中去掉最高分和最低分后取平均值即為感官得分。

        表2 絞股藍(lán)飲料的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

        1.8 絞股藍(lán)飲料質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)方法

        1.8.1 可溶性固形物的測(cè)定

        用糖度儀測(cè)定。

        1.8.2 pH的測(cè)定

        用pH計(jì)測(cè)定。

        1.8.3 穩(wěn)定性的測(cè)定

        準(zhǔn)確稱取制備好的飲料(m1)置于離心管中,在3 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min后,取離心后的上清液,稱質(zhì)量,記為m2,按照式(1)計(jì)算離心沉淀率,平行測(cè)定3次。離心沉淀率越大,表明溶液穩(wěn)定性越差[24]。

        式中:m1為飲料的初始質(zhì)量,g;m2為飲料離心后的上清液質(zhì)量,g;w為離心沉淀率,%。

        1.8.4 衛(wèi)生指標(biāo)的測(cè)定

        由自貢市第一人民醫(yī)院檢驗(yàn)科測(cè)定。

        1.8.5 常見重金屬含量測(cè)定

        由哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院測(cè)定。

        1.9 抗氧化能力的測(cè)定

        1.9.1 對(duì)DPPH自由基清除能力的測(cè)定

        用無水乙醇配置0.1 mmol/L的DPPH溶液,避光保存。在試管中分別加入2 mL待測(cè)液和2 mL的DPPH自由基溶液,充分振搖后置于暗處,在室溫下反應(yīng)30 min,在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光度。2 mL待測(cè)液加入等體積無水乙醇作為樣品對(duì)照,2 mL的DPPH自由基溶液加入等體積無水乙醇作為空白。測(cè)定時(shí)用無水乙醇調(diào)零,重復(fù)3次,取平均值,參照式(2)計(jì)算樣品的DPPH自由基清除率。

        式中:A0為空白對(duì)照組吸光度;Ai為樣品組吸光度;Aj為陰性對(duì)照組吸光度。

        1.9.2 對(duì)超氧陰離子清除能力的測(cè)定

        采用南京建成試劑盒進(jìn)行測(cè)定,按照說明書操作如表3。

        混勻,靜置10 min,用分光光度計(jì)測(cè)定各管吸光度,波長(zhǎng)550 nm,光徑1 cm,雙蒸水調(diào)零,按式(3)計(jì)算,得出抗超氧陰離子能力。

        抗超氧陰離子能力(U/L)=(OD對(duì)照-OD測(cè)定)/(OD對(duì)照-OD標(biāo)準(zhǔn))×標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度(0.15 mg/mL)×

        1.9.3 對(duì)ABTS自由基清除能力的測(cè)定

        采用南京建成試劑盒進(jìn)行測(cè)定,按照說明書操作,如表4所示。

        水浴完成后,分別在測(cè)定管中加入試劑四0.1 mL,對(duì)照管中加入試劑四0.1 mL和樣品0.1 mL。混勻,靜置10 min,用分光光度計(jì)測(cè)定各管吸光度,波長(zhǎng)520 nm,光徑1 cm,雙蒸水調(diào)零,按式(4)計(jì)算,得出抗ABTS自由基能力。

        表3 超氧陰離子清除能力測(cè)定的操作說明 mL

        表4 ABTS自由基清除能力測(cè)定操作說明 mL

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)

        2.1.1 檸檬酸添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料的影響

        檸檬酸添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料的影響見圖1。

        檸檬酸具有一定抗氧化作用[25],適量的添加有助于增加飲料的酸味,并與糖搭配形成酸甜可口的風(fēng)味,對(duì)飲料的影響顯著。由圖1可知,檸檬酸添加量在0.005%~0.08%范圍內(nèi)對(duì)絞股藍(lán)飲料感官評(píng)分的影響表現(xiàn)出先增高后降低趨勢(shì)。檸檬酸添加量小于0.01%時(shí),飲料的酸味明顯缺失,糖酸比例不協(xié)調(diào),口感較差;檸檬酸添加量大于0.01%時(shí),飲料的酸味漸漸加重,掩蓋飲料甜味,導(dǎo)致口感不適。故確定檸檬酸添加量為0.01%。

        圖1 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

        2.1.2 食鹽添加量對(duì)飲料的影響

        食鹽添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料的影響見圖2。

        飲料中加適量的食鹽更能突出甜味,改善風(fēng)味,同時(shí)也可以補(bǔ)充身體流失的鹽分。由圖2可知,在食鹽添加量0.05%~0.15%范圍內(nèi)對(duì)絞股藍(lán)飲料感官評(píng)分的影響表現(xiàn)出先緩慢增高后下降趨勢(shì)。食鹽添加量大于0.1%時(shí),飲料偏咸,口感不適。故確定食鹽添加量為0.1%。

        圖2 食鹽添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

        2.1.3 木糖醇添加量對(duì)飲料的影響

        木糖醇添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料的影響見圖3。

        飲料中添加木糖醇不僅有利于提高口感,并且不會(huì)影響血糖的變化。由圖3可知,在木糖醇添加量1%~5%范圍內(nèi)對(duì)絞股藍(lán)飲料感官評(píng)分的影響表現(xiàn)出先增高后降低趨勢(shì)。木糖醇加量小于3%時(shí),飲料的甜味較淡,澀味較重;木糖醇添加量大于3%時(shí),飲料的甜味漸漸加重,導(dǎo)致飲料偏甜,并且掩蓋絞股藍(lán)的特殊風(fēng)味。故確定木糖醇添加量為3%。

        2.1.4 絞股藍(lán)提取液添加量對(duì)飲料的影響

        絞股藍(lán)提取液添加量對(duì)絞股藍(lán)飲料的影響見圖4。

        由圖4可知,在絞股藍(lán)提取液添加量25%~45%范圍內(nèi),對(duì)絞股藍(lán)飲料感官評(píng)分的影響表現(xiàn)出先增高后降低趨勢(shì)。絞股藍(lán)提取液添加量小于30%時(shí),飲料的絞股藍(lán)風(fēng)味缺失;絞股藍(lán)提取液添加量大于30%后,飲料的顏色加重,氣味增強(qiáng),口感增添絞股藍(lán)特有苦味,導(dǎo)致飲料的感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。故確定絞股藍(lán)提取液添加量為30%。

        圖3 木糖醇添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

        圖4 絞股藍(lán)提取液添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

        2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        絞股藍(lán)飲料正交試驗(yàn)結(jié)果見表5。

        表5 正交試驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析,影響因素的主次順序?yàn)椋篈>D>C>B,即,絞股藍(lán)提取液添加量>檸檬酸添加量>食鹽添加量>木糖醇添加量。通過對(duì)復(fù)合飲料的色澤、香氣、滋味及組織狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),9組內(nèi)感官評(píng)分最高為A1B2C2D2,而通過極差得出的最佳配方為A2B2C1D2,對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn),在A2B2C1D2工藝條件下,復(fù)合飲料的平均感官評(píng)分為89分,比A1B2C2D2結(jié)果差,因此確定絞股藍(lán)復(fù)合飲料的最佳配方為A1B2C2D2。即絞股藍(lán)提取液添加量30%、檸檬酸添加量0.02%、食鹽添加量0.08%、木糖醇添加量3%,此時(shí)感官評(píng)分最高為93分,制備的飲料不僅具有絞股藍(lán)特有風(fēng)味,并且酸甜可口,容易被接受。

        2.3 絞股藍(lán)飲料質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

        2.3.1 主要理化指標(biāo)結(jié)果

        絞股藍(lán)飲料主要理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見表6。

        結(jié)果表明,制備的絞股藍(lán)飲料和滅菌后的飲料在可溶性固形物,pH和穩(wěn)定性方面均有一定變化,但影響不顯著。常見重金屬如鉛、鎘、汞和砷等重金屬均未在飲料中檢出。

        表6 絞股藍(lán)飲料主要理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

        2.3.2 衛(wèi)生指標(biāo)結(jié)果

        經(jīng)檢測(cè),絞股藍(lán)飲料(滅菌)的細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL、大腸桿菌≤3 CFU/mL,致病菌未檢出,符合GB 7101—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》要求。

        2.4 絞股藍(lán)飲料的抗氧化活性

        絞股藍(lán)飲料的抗氧化活性結(jié)果見表7。

        抗氧化試驗(yàn)表明,絞股藍(lán)總皂苷提取液有較強(qiáng)的抗氧化能力,制備的絞股藍(lán)飲料對(duì)于DPPH自由基、超氧陰離子自由基及ABTS自由基均有一定清除能力,且在滅菌前后的變化不顯著,表明絞股藍(lán)飲料中的抗氧化活性成分未明顯受高溫滅菌的影響,工藝的滅菌條件可行。

        表7 絞股藍(lán)飲料抗氧化活性測(cè)定結(jié)果

        3 結(jié)論與討論

        采用單因素及正交試驗(yàn)確定絞股藍(lán)飲料的最佳配方:即絞股藍(lán)提取液添加量30%、檸檬酸添加量0.02%、食鹽添加量0.08%、木糖醇添加量3%。試驗(yàn)制備的絞股藍(lán)飲料,色澤美觀,不僅具有絞股藍(lán)獨(dú)特的風(fēng)味,而且還矯正絞股藍(lán)原有的苦澀感,口感酸甜適宜,并且不含任何防腐劑,符合GB 7101—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》質(zhì)量要求。

        對(duì)于添加的木糖醇,不僅增加飲料甜度,也不會(huì)引起血糖變化,特別適合糖尿病患者飲用。滅菌后所制得的飲料成品,在可溶性固形物、pH、穩(wěn)定性及抗氧化活性方面與滅菌前都有一定變化,這可能是在高溫滅菌時(shí)對(duì)飲料中一些物質(zhì)造成影響,但差異不顯著。抗氧化活性結(jié)果發(fā)現(xiàn)絞股藍(lán)飲料對(duì)DPPH自由基、超氧陰離子自由基及ABTS自由基均有一定清除能力。試驗(yàn)結(jié)果為絞股藍(lán)在飲料方面的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐參考,后續(xù)試驗(yàn)將對(duì)制備的飲料中具體皂苷類、多糖類物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

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