雷培培

（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山 467000）

短梗五加（Acanthopanax sessiliflorus）為五加科五加屬植物，其果實富含多糖、花色苷、金桃絲苷、槲皮素、原兒茶酸、綠原酸和咖啡酸等成分，具有清除體內(nèi)氧自由基、增強機體免疫作用等生理活性，于2008年被國家衛(wèi)生部門認定為新食品原料（新資源食品）[1?2]。人體在長時間劇烈運動下，體內(nèi)的氧化還原平衡被破壞，生成的過量自由基與活性氧，促使體內(nèi)發(fā)生氧化應(yīng)激，出現(xiàn)組織損傷、肌肉收縮能力下降等不良現(xiàn)象，產(chǎn)生疲勞感，因此對機體補充外源性抗氧化劑是延緩體力疲勞的有效方法之一[3?5]。肖鳳艷[6]、馮穎[7]與甄國君等[8]先后利用乙醇浸提和大孔樹脂純化制得短梗五加果多酚，發(fā)現(xiàn)其在體外對DPPH、ABTS+等氧自由基具有較好清除作用，劉琦[9]指出短梗五加果多酚既可明顯延長動物的游泳力竭時間，也顯著增強體內(nèi)肝、肌糖原含量和抗氧化酶活性，體內(nèi)抗疲勞作用較好。

目前針對該多酚化合物的研究多集中于提取、純化和生理活性的鑒定[10?11]，而相關(guān)食品的開發(fā)少之又少，為此本研究以短梗五加果的多酚提取物為原料，并添加檸檬汁、蔗糖、羧甲基纖維素鈉和黃原膠，研制短梗五加多酚運動飲料，探討不同組分對飲料的品質(zhì)影響，同時通過動物實驗，觀察該飲料的緩解疲勞效果，為相關(guān)運動食品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

SPF級健康雄性小鼠80只，體質(zhì)量16～27 g 由河南省動物實驗中心提供（SYXK（豫）2016-0002），生長環(huán)境溫度20～25 ℃，相對濕度50%～70%；短梗五加果多酚提取物（純度：46.2%） 陜西諾麗康生物科技有限公司；檸檬、蔗糖 平頂山市豐萊果品交易中心；綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品 上海源葉生物科技有限公司；羧甲基纖維素鈉 廣州恒竤食品原料有限公司；黃原膠 湖北福潤德食品原料有限公司；乳酸（BLA）、乳酸脫氫酶（LDH）試劑盒 南京信帆生物有限公司；試驗用水 為蒸餾水。

JA31002型電子天平 上海坤誠科學(xué)儀器有限公司；PHSJ-4F型pH計、752N型紫外可見分光光度計 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；JJ-1/25型食品均質(zhì)機 嘉德益海機械制造（天津）有限公司；LAZM-80KCS型立式壓力蒸汽滅菌器 浙江賽德儀器設(shè)備有限公司；H1850R型臺式離心機 湖南湘儀檢測設(shè)備有限公司；動物恒溫游泳池 北京哲成科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點 選取新鮮的檸檬，洗凈、瀝干、去皮、除核、稱量，以水為溶劑，按照料液比1:2打漿，用300 目尼龍濾網(wǎng)反復(fù)過濾 3 次后，即得檸檬汁。取用一定量檸檬汁與短梗五加多酚加水混合均勻，直至多酚完全溶解后，依次加入蔗糖、羧甲基纖維素鈉和黃原膠，均質(zhì)攪拌2次后（壓力：18 MPa），灌裝于玻璃瓶內(nèi)，于121 ℃滅菌5 min，冷卻即得成品[12]。

1.2.3 單因素實驗 根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，分別固定樣品中短梗五加多酚的用量12%、檸檬汁用量14%、蔗糖用量7%、羧甲基纖維素鈉用量0.3%、黃原膠用量0.15%，考察短梗五加多酚的用量（10%、12%、14%、16%、18%）；檸檬汁的用量（8%、10%、12%、14%、16%）；蔗糖用量（5%、6%、7%、8%、9%）；羧甲基纖維素鈉用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）；黃原膠的用量（0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%）對運動飲料感官品質(zhì)的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計 根據(jù)單因素實驗結(jié)果，固定飲料中羧甲基纖維素鈉用量0.3%和黃原膠用量0.15%，以短梗五加多酚 （A）、檸檬汁（B）、蔗糖（C）的用量為響應(yīng)因素，飲料的感官評分為響應(yīng)值（Y），設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面試驗，利用Design-Expert軟件的Box-Behnken試驗設(shè)計原理，確定運動飲料的最佳配方，試驗因素水平見表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗因素水平Table 1 Factors and levels in response surface test

1.2.5 飲料感官品質(zhì)評價 根據(jù)短梗五加運動飲料的實際特性，同時結(jié)合相關(guān)飲料的評價標(biāo)準(zhǔn)[13?14]，制定該運動飲料的感官評價標(biāo)準(zhǔn)，見表2所示，同時邀請10位相關(guān)專業(yè)人員，參照該標(biāo)準(zhǔn)，對不同配比制得的飲料進行感官評價，最終評分取平均值。

表2 運動飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of the sports beverage

1.2.6 理化與微生物指標(biāo)檢測

1.2.6.1 溶液pH 利用pH計測定飲料的pH。

1.2.6.2 可溶性固形物含量 采用折光計測定飲料的可溶性固形物含量。

1.2.6.3 離心沉淀率 稱取飲料m0，置于離心管中，以3000 r/min，離心10 min后，對管內(nèi)上清液稱重記為m，照公式W(%)=(m0–m)/m0計算飲料的離心沉淀率W(%)，平行測定六次[15]。

1.2.6.4 多酚含量 參考文獻樣品處理步驟，采用紫外-可見分光光度法于760 nm波長處測定飲料中多酚含量[16]。

1.2.6.5 微生物指標(biāo) 按照GB 4789.1-2016食品微生物學(xué)檢驗要求，分別檢測運動飲料的微生物菌落總數(shù)、大腸桿菌和致病菌[17]。

1.2.7 緩解體內(nèi)疲勞研究

1.2.7.1 動物分組與處理 80只健康雄性小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，按體質(zhì)量隨機分為四組，即空白對照組、低、中、高劑量組，每組20只，根據(jù)《保健食品功能評價》要求，設(shè)計人體推薦攝入劑量的10、20、30倍，即低、中、高劑量組，分別灌胃運動飲料0.10、0.20、0.30 mL/g?d，空白對照組則以生理鹽水替代飲料灌胃，全部動物每天灌胃1次，連續(xù)灌胃30 d，灌胃期間可自由喂食與飲水[18]。

1.2.7.2 負重游泳力竭時間 末次灌胃后，各組動物于鼠尾負重5%體重重物，置于（25±2）℃游泳池內(nèi)開展負重游泳試驗，記錄小鼠自入水開始游泳至沉沒超過10 s的時間[19]。

1.2.7.3 動物體內(nèi)乳酸指標(biāo)檢測 末次灌胃結(jié)束后，各組剩余動物游泳30 min，取出擦凈，休息10 min后，于眼底取血，離心，制備血清，照相關(guān)試劑盒說明書要求，檢測各組小鼠血清中乳酸（BLA）含量和乳酸脫氫酶（LDH）活力[20]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差描述，利用SPSS 19.0進行單因素方差分析，不同組間的比較采用方差分析，檢驗水準(zhǔn)α=0.05，當(dāng)P<0.05判斷為差異顯著，P<0.01判斷為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 短梗五加多酚對飲料品質(zhì)影響

不同短梗五加多酚對飲料的感官品質(zhì)影響見圖1所示。從圖1可知，隨著短梗五加多酚用量的增多，飲料的感官評分先增大，至用量為12%后減小，此時溶液呈橙色、酸甜適中，檸檬香味濃郁。而短梗五加多酚用量過多時，溶液顏色變深暗，且口感偏澀，因此確定短梗五加多酚用量10%、12%、14%作為響應(yīng)因素考察水平。

圖1 短梗五加多酚用量對飲料感官評分的影響Fig.1 Effect of polyphenols amount of Acanthopanax sessiliflorus on the sensory evaluation of beverage

2.2 檸檬汁用量對飲料品質(zhì)影響

檸檬汁復(fù)配短梗五加多酚飲料，不僅作為矯味劑，能夠掩蓋短梗五加的刺激口感，還可用于抗氧化和調(diào)節(jié)溶液pH，使得飲料在長期存放時保持品質(zhì)[21]。不同檸檬汁用量對飲料的感官品質(zhì)影響見圖2所示。從圖2可知，當(dāng)檸檬汁用量增至14%時，感官評分開始減少，這源于檸檬汁添加過多，導(dǎo)致溶液澀味變重，影響口感，因此選擇檸檬汁的用量12%、14%、16%作為響應(yīng)因素考察水平。

圖2 檸檬汁用量對飲料感官評分的影響Fig.2 Effect of lemon juice amount on the sensory evaluation of beverage

2.3 蔗糖用量對飲料品質(zhì)的影響

蔗糖不僅有利于豐富飲料的口感，還可增加溶液的透明度，不同蔗糖用量對飲料的感官品質(zhì)影響見圖3所示。從圖3可見，當(dāng)蔗糖用量為7%時，運動飲料的感官評分達到最大，這可能歸因于蔗糖用量過多，使得飲料甜度偏大，添加量不宜過多，因此選擇蔗糖用量6%、7%、8%作為響應(yīng)因素考察水平。

圖3 蔗糖用量對飲料感官評分影響Fig.3 Effect of sucrose amount on the sensory evaluation of beverage

2.4 羧甲基纖維素鈉用量對飲料品質(zhì)影響

短梗五加提取物與檸檬汁中，仍存在部分纖維組織和高分子化合物，使得飲料長期存放時，可能出現(xiàn)明顯沉淀，甚至分層，因此羧甲基纖維素鈉的添加有助于提高溶液的穩(wěn)定性。不同羧甲基纖維素鈉用量對運動飲料的感官品質(zhì)影響見圖4所示。從圖4可見，隨著羧甲基纖維素鈉用量的增多，飲料的感官評分不斷增大，這歸功于“離心沉淀率”不斷下降，隨后至0.3%時開始下降，這源于添加量過多，造成溶液較為黏稠。由于羧甲基纖維素鈉的用量在0.2%～0.4%范圍下，飲料的感官評分變化較小，因此確定短梗五加運動飲料中羧甲基纖維素鈉的用量為0.3%。

圖4 羧甲基纖維素鈉用量對飲料感官評分影響Fig.4 Effect of sodium carboxymethylcellulose amount on the sensory evaluation of beverage

2.5 黃原膠用量對飲料品質(zhì)影響

由于黃原膠與羧甲基纖維素鈉復(fù)配時可發(fā)揮協(xié)同增效作用，顯著增加飲料的穩(wěn)定性[22]，因此考察不同黃原膠用量對運動飲料的感官品質(zhì)影響結(jié)果如圖5所示。從圖5可知，當(dāng)黃原膠用量為0.15%時，飲料的感官評分最大，由于該組分的用量與感官評分的變化關(guān)系與羧甲基纖維素鈉相似，因此確定短梗五加運動飲料中黃原膠的用量為0.15%。

圖5 黃原膠用量對飲料感官評分影響Fig.5 Effect of xanthan gum amount on the sensory evaluation of beverage

2.6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

2.6.1 模型建立與顯著性檢驗 按照Box-Behnken設(shè)計原理，分別以短梗五加多酚（A）、檸檬汁（B）和蔗糖（C）的用量為響應(yīng)面考察因素，飲料的感官評分（Y）為響應(yīng)值，進行三因素三水平響應(yīng)面分析，結(jié)果見表3所示。

上述試驗結(jié)果采取多元回歸擬合，得到以感官得分為目標(biāo)函數(shù)，各參數(shù)編碼值的二次多項回歸模型：Y=87.76?0.60A+1.66B+0.69C?1.68AB?0.18AC+0.050BC?1.23A2?1.41B2?1.90 C2，對該模型進行顯著檢驗與回歸分析，結(jié)果見表4所示。

從表4可知，該回歸模型P<0.05，表明該模型回歸效果顯著，能夠較好反映實際結(jié)果，R2=0.9217顯示該模型高度擬合試驗結(jié)果，而失擬項P=0.089表明該模型方程不顯著（P>0.05），可準(zhǔn)確反映試驗中各種因素與響應(yīng)值之間的準(zhǔn)確關(guān)系，能利用回歸方程擬合出最佳工藝條件。一次項B、二次項C2和交互項AB極顯著影響飲料的感官評分（P<0.01）。另從表中F值得到，各因素對飲料的感官評分影響順序為：檸檬汁（B）>蔗糖（C）>短梗五加多酚（A）。

表3 響應(yīng)面試驗結(jié)果Table 3 Results of the response surface analysis

表4 響應(yīng)面試驗的方差分析結(jié)果Table 4 Results of regression analysis of response surface experiment

2.6.2 響應(yīng)曲面分析 圖6為不同考察因素的交互作用對飲料的感官得分影響，響應(yīng)曲面越陡峭，倒映的橢圓度越大，表明飲料的感官得分（Y）受兩種因素的交互作用影響越大[23]，兩因素交互響應(yīng)面坡面陡峭順序為：AB>AC>BC，表明短梗五加多酚用量與檸檬汁用量的交互作用對運動飲料的感官得分影響最大。

2.7 驗證試驗與成品質(zhì)量

圖6 兩種因素交互作用的響應(yīng)面Fig.6 Response surface of the interaction effect between two factors

通過對二次多項回歸擬合方程進行極值分析，確定短梗五加運動飲料的最佳配方：短梗五加多酚用量10.12%、檸檬汁用量16%、蔗糖用量7.24%、羧甲基纖維素鈉用量0.3%、黃原膠用量0.15%，制得的運動飲料呈橙色、色澤光亮且均一，酸甜適中，具有檸檬香味，靜置后未有明顯沉淀與分層，感官評分預(yù)測值為89.2 分，實測值為（88.6±1.7）分，和預(yù)測值基本一致，表明該模型合理、有效。

在12個月貨架期內(nèi)，該運動飲料的pH為5.6；可溶性固形物18.2%；離心沉淀率0.85%；多酚含量為5.4%；微生物菌落總數(shù)≤100 CFU/ mL，未檢出大腸桿菌和其它致病菌，符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 飲料對小鼠力竭游泳時間影響

小鼠力竭游泳時間客觀反映動物的運動耐力，不同組別小鼠的力竭游泳時間見表5所示。從表5可見，空白對照組力竭游泳時間為14.72 min，而低、中、高劑量組則分別延長0.76、3.11、4.95 min，其中低劑量組與空白對照組相較，無顯著性差異（P>0.05），中、高劑量組與空白對照組的力竭運動時間差異，則有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），這與劉琦[9]曾利用短梗五加多酚研究小鼠游泳力竭時間的結(jié)論一致，表明一定劑量的短梗五加運動飲料有助于延緩疲勞，提高機體運動耐力。

表5 運動飲料對小鼠游泳時間的影響Table 5 The effect of sports beverage on swimming time in mice

2.9 飲料對小鼠體內(nèi)乳酸指標(biāo)影響

高強度運動時體內(nèi)供氧不足，血糖通過糖酵解生成乳酸，使得四肢肌肉出現(xiàn)酸痛，而乳酸脫氫酶有利于催化生成的乳酸脫氫代謝，從而減少積累[24?25]，不同組別小鼠的運動后體內(nèi)乳酸含量和乳酸脫氫酶活力見表6所示。從表6可知，與空白對照組相較，三個劑量組小鼠的乳酸濃度分別降低6.3%、13.8%和27.5%，中、高劑量組差異具有顯著性（P<0.05,P<0.01），而乳酸脫氫酶則分別提高3.8%、11.7%和24.0%，中、高劑量組差異亦具有顯著性（P<0.05,P<0.01），而劉琦[9]也發(fā)現(xiàn)短梗五加多酚提取物可極顯著降低運動后小鼠的乳酸脫氫酶活力和乳酸濃度，因此短梗五加運動飲料有助于提高體內(nèi)乳酸脫氫酶活力，加快運動后機體乳酸代謝。

表6 運動飲料對小鼠BLA和LDH的影響Table 6 The effect of sports beverage on BLA and LDH in mice

3 結(jié)論

本研究以短梗五加多酚為原料，研制得到短梗五加運動飲料，并發(fā)現(xiàn)其緩解運動性疲勞效果較好。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面試驗分析確定短梗五加運動飲料的最佳配方：短梗五加多酚用量10.12%、檸檬汁用量16%、蔗糖用量7.24%、羧甲基纖維素鈉用量0.3%、黃原膠用量0.15%，所得飲料呈橙色、色澤光亮且均一，酸甜適中，具有檸檬香味，靜置后未有明顯沉淀與分層，感官評分為（88.6±1.7）分。動物實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，短梗五加運動飲料可明顯延長動物力竭運動時間，增加體內(nèi)乳酸脫氫酶活力，降低運動時機體的乳酸累積，從而可緩解運動疲勞，提高機體的運動耐力，因此該運動飲料有潛力在相關(guān)領(lǐng)域推廣，但其在體內(nèi)的具體抗疲勞機制仍需進一步研究。