红松种鳞多酚泡腾颗粒的研制

林蓉，赵鑫，包怡红*

（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

红松种鳞多酚泡腾颗粒的研制

林蓉，赵鑫，包怡红*

（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

研究了红松种鳞多酚泡腾颗粒的制备工艺及其抗氧化活性。以红松种鳞多酚为原料，加入糊精、甘露醇、柠檬酸、碳酸氢钠等辅料，研制红松种鳞多酚泡腾颗粒，并采用响应面分析法优化配料添加比例。测定所研制红松种鳞多酚泡腾颗粒的总还原力、羟基自由基清除能力、DPPH自由基清除能力。结果表明，红松种鳞多酚泡腾颗粒的最佳制备工艺为甘露醇∶糊精2.2∶1，柠檬酸∶碳酸氢钠1.4∶1。山梨醇添加量10.1 g/100 g。在此条件下制备的产品感官评分为80.64分，多酚含量为13.76mg/g。

红松种鳞多酚；泡腾颗粒；抗氧化

植物多酚是一类广泛存在于植物中的多元酚类化合物，是种类最丰富的植物次生代谢产物之一。多酚类化合物具有多种生物活性，包括抗辐射、抗氧化、降血脂、抗炎、抗菌、抗肿瘤等[1-3]。松多酚是植物多酚中的一类重要资源，法国沿海松树树皮的酚类提取物已被成功开发为保健产品—碧萝芷[4-5]。碧萝芷是一种天然抗氧化剂，能够清除自由基，联结蛋白质等，具有延缓衰老、调节免疫、预防心血管疾病等功效。我国红松资源丰富，松子是广受大众喜爱的坚果之一，而红松种鳞作为副产物常被废弃，并未得到合理的开发利用。李波等[6-7]的研究表明，从红松种鳞中提取的多酚具有抗氧化、抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶等活性。为使我国红松资源得到充分利用，可将红松种鳞的多酚提取物开发为具有抗氧化、降血糖等功效的保健食品。

近年来，泡腾制剂在保健食品领域应用广泛，相比于传统剂型，泡腾制剂具有便于携带，生物利用度高，有效成分溶解迅速等优势，且泡腾可产生二氧化碳，可以改善口感[8-9]。红松种鳞多酚味涩、微苦，制作为传统片剂或胶囊剂其味道也难以掩盖，而制作泡腾颗粒除了可以通过添加辅料改善味道，还可以经过泡腾产生碳酸饮料风味，使产品更容易被接受。本试验以红松种鳞多酚为原料添加一定辅料制成泡腾颗粒，通过响应面试验优化各辅料配比，确定红松种鳞多酚泡腾颗粒配方，并对其进行抗氧化活性测定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红松种鳞：收集于黑龙江伊春林区，晒干后粉碎过60目筛。

山梨醇、PVP-K30、甘露醇、聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）6000、碳酸氢钠、柠檬酸、β-环糊精：亚东精细化工有限公司。

没食子酸标准品、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2-脱氧核糖：美国Sigma公司；无水乙醇、福林酚、碳酸钠、铁氰化钾、氯化铁、三氯乙酸、硫酸铁、乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraaceticacid，EDTA）、H2O2：国药集团化学试剂有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

RE-5205旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器有限公司；DK-8D恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；1001-2鼓风干燥箱：北京永光明医疗仪器有限公司；FA2004电子天平：上海天平仪器厂；722型可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 制备工艺及操作要点

取红松种鳞干粉超临界二氧化碳萃取脱脂，用体积分数57%的乙醇溶液，在料液比为1∶27（g∶m L）条件下，80℃恒温水浴浸提4 h，重复提取2次。以AB-8大孔吸附树脂纯化，上样质量浓度为1.5mg/m L，上样体积为0.3 BV，静态吸附3h，水洗3BV，以体积分数90%的乙醇溶液洗脱1.6BV，收集纯化的多酚提取液，旋转蒸发溶剂，得红松种鳞多酚干膏粉，备用。采用福林酚法测定多酚含量[6]。

称取PEG6000适量加热融化，加入碳酸氢钠并搅拌均匀，冷却凝固后，粉碎过80目筛备用。取红松种鳞多酚干膏粉适量，过80目筛。将红松种鳞多酚与稀释剂、矫味剂混匀，分为两份，其中一份加入柠檬酸，另一份加入包裹后的碳酸氢钠，分别加入适量黏合剂制成软材，过40目筛，将包含酸源和碳源的原料分别制粒，置于60℃烘箱内烘干24 h后，混匀，整粒即可[10-12]。

1.3.2 单因素试验

固定配方中其他辅料用量，分别对包合碱源PEG6000用量比例，稀释剂、矫味剂、酸源碱源用量比例以及黏合剂进行筛选。以感官评价分值为考察指标，最终确定最佳辅料。

（1）PEG6000包合碱源用量的比例

为避免泡腾颗粒制剂的酸源和碱源在制作和储存过程中反应生成二氧化碳，对碱源碳酸氢钠进行包裹[13]。采用PEG6000熔融包合制粒的方法，分别将PEG6000与碳酸氢钠以0.1∶1.0、0.3∶1.0、0.5∶1.0、0.7∶1.0、0.9∶1.0的比例进行包合制粒，制作红松种鳞多酚泡腾颗粒，根据包合情况、制粒难易程度和综合评定分值对PEG6000包合碳酸氢钠时的用量比例进行筛选。

（2）稀释剂的比例筛选

按配方称取红松种鳞多酚、山梨醇、柠檬酸和已包裹的碳酸氢钠5份，分别加入混合比例为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1的糊精和甘露醇，制成红松种鳞多酚泡腾颗粒，根据感官评分确定合适的稀释剂比例。

（3）矫味剂的添加量

因多酚味涩，需添加适量矫味剂改善口感，考虑到此款产品使用者中高血糖患者需严格控制糖类矫味剂的摄入，因此选取山梨醇为辅料。分别加入6 g/100 g、8 g/100 g、 10 g/100 g、12 g/100 g、14 g/100 g的山梨醇，制成红松种鳞多酚泡腾颗粒，根据感官评分确定较合适的矫味剂用量。

（4）酸源与碳源比例筛选

在泡腾颗粒中添加酸源和碳源的比例分别为0.9∶1、1.2∶1、1.5∶1、1.8∶1、2.1∶1，制成红松种鳞多酚泡腾颗粒，根据感官评分确定较合适的酸源与碳源比例。

（5）黏合剂的筛选

分别以4%、6%、8%PVP-K30及体积分数60%、75%的乙醇溶液为黏合剂，制成红松种鳞多酚泡腾颗粒，根据感官评分确定较合适的黏合剂。

1.3.3 响应面试验

在单因素试验的基础上，采用响应面分析法，以产品感官评分（Y）为评价指标，利用Design-Expert软件在3因素3水平上对红松种鳞多酚颗粒的（A）稀释剂的比例（甘露醇∶糊精），（B）矫味剂（山梨醇）的添加量和（C）酸源碳源的比例（柠檬酸∶碳酸氢钠）进行优化，确定最适的红松种鳞多酚泡腾颗粒配方。响应面试验因素与水平编码见表1。

表1 Box-Behnken试验设计因素与水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experiments design

1.3.4 测定方法

红松种鳞多酚泡腾颗粒的感官评分标准：由实验室的5名同学对其粒度进行评价，加入200m L温水泡腾后，分别对口感、澄清度及泡腾时间进行评价，结合粒度评分结果得到感官评分，感官评分标准如表2。

表2 红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of Korean pine scale polyphenols effervescent granu les

红松种鳞多酚泡腾颗粒的多酚含量测定：按照参考文献[14-15]的方法绘制没食子酸标准曲线。精密称取1 g红松种鳞多酚泡腾颗粒，置于100m L容量瓶中，加入蒸馏水溶解至刻度，摇匀。于25m L容量瓶中吸取1m L适当稀释的样品溶液，加入2m L福林酚试剂，充分振荡后静置3～4m in，加入10m L 10%碳酸钠溶液，蒸馏水定容，50℃水浴1 h，在波长765 nm处测定吸光度值，带入标准曲线回归方程计算多酚含量。

2 结果与分析

2.1 没食子酸标准曲线

没食子酸标准曲线如图1所示。

由图1可知，标准曲线线性回归方程为y=4.075 6x+ 0.014 7，R2=0.999 3。表明二者线性关系良好。

图1 没食子酸标准曲线Fig.1 Standard curve of gallic acid

2.2 红松种鳞多酚泡腾颗粒配方优化单因素试验

2.2.1 PEG6000包合碱源用量的比例

表3 PEG6000包合NaHCO3用量比对红松种鳞多酚泡腾颗粒的影响Table 3 Effect of PEG6000 and NaHCO3ratio on Korean pine scale polypheno ls effervescent granules

由表3可知，当PEG6000与NaHCO3的比例为0.1∶1.0时，NaHCO3与熔融的PEG6000无法混合均匀，有未包合的碳酸氢钠粉末残留，无法制粒；当PEG6000与NaHCO3的比例为0.3∶1.0、0.5∶1.0时，均可完全包合，较易制粒且粒度均匀，PEG6000与NaHCO3的比例为0.3∶1.0时感官评分最高，为65.4分；当PEG6000与NaHCO3的比例为0.7∶1.0、0.9∶1.0时，冷却后干膏硬度较大，不易于粉碎制粒。因此，最终选取PEG6000∶NaHCO3比例为0.3∶1.0。

2.2.2 稀释剂的比例筛选

图2 甘露醇与糊精比例对红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分的影响Fig.2 Effect ofm annitoland dextrin ratio on the sensory score of Korean pine scale polyphenols effervescent granu les

由图2可知，随着甘露醇添加比例的增加，产品的感官评分逐渐升高，产品冲泡后的口感愈佳，澄清度提高。当甘露醇与糊精的添加比例为2∶1时，感官评分达到最高，为73.6；当甘露醇与糊精的比例为3∶1时，产品的感官评分降低。因此选择甘露醇与糊精的比例为1∶1、2∶1和3∶1进行后续试验。

2.2.3 矫味剂的添加量

图3 山梨醇添加量对红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分的影响Fig.3 Effect of sorbitoladdition on the sensory score o f Korean pine scale po lyphenols effervescent granules

由图3可知，随着山梨醇添加量的增加，产品的感官评分逐渐升高，当山梨醇添加量为10 g/100 g时，红松种鳞多酚泡腾颗粒的口感最佳，感官评分最高为66.8；继续增加山梨醇添加量，感官评分反而下降。因此选择山梨醇添加量为8 g/100 g、10 g/100 g、12 g/100 g进行后续试验。

2.2.4 酸源与碳源比例的筛选

柠檬酸和碳酸氢钠的添加可以产生泡腾效果，并改善泡腾制剂的口感，但是当酸源或碱源过多时，会造成泡腾不充分，影响泡腾颗粒的质量。由图4可知，当酸源和碳源比例为0.9∶1时，碱源过多，口味咸涩，泡腾时间短，感官评分较低；随着酸源比例增加，泡腾效果愈佳，口味趋于适宜，产品的感官评分逐渐增高；在酸源与碳源的比例为1.5∶1时，红松种鳞多酚泡腾颗粒的口感最佳，泡腾时间适宜，感官评分最高为75.8分；而后，随着酸源比例的增加，产品渐酸，口味受到影响，感官评分逐渐降低。因此选择柠檬酸与碳酸氢钠的比例为1.2∶1、1.5∶1、1.8∶1进行后续试验。

图4 柠檬酸与碳酸氢钠比例对红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分的影响Fig.4 Effectof citric acid and sodium bicarbonate ratio on the sensory score of Korean pine scale polyphenols effervescent granu les

2.2.5 黏合剂的筛选

黏合剂的使用会影响泡腾颗粒的粒度，不同黏合剂对产品感官品质影响结见图5。由图5可知，6%的PVP-K30乙醇溶液为黏合剂时制得的产品感官评分最高，为67.8，所制得的红松种鳞多酚泡腾颗粒的粒度最均匀，产品质量最好。因此，最终选取6%的PVP-K30为黏合剂。

图5 不同黏合剂对红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分的影响Fig.5 Effect of different adhesives on the sensory score of Korean pine scale polyphenols effervescentgranules

2.3 响应面法优化红松种鳞多酚泡腾颗粒中各因素的配比

在单因素试验的基础上，选择稀释剂的比例，矫味剂的添加量，酸源和碳源的比例为评价因素，以感官评分为评价指标进行Box-Behnken设计，进行3因素3水平的响应面设计，共17个试验点，试验结果如表4所示。

表4 响应面试验设计及结果Table 4 Design and results o f response surface experiments

利用Design-Expert8.0软件对试验数据进行回归分析，得到二元回归方程为：

对回归模型进行方差分析，结果如表5所示。

表5 回归模型的方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

由表5可知，该模型的显著水平P＜0.000 1，达到极显著水平；失拟项P=0.089 1＞0.05，表明回归方程拟合情况好，误差小，该模型可较好的描述各因素与响应值之间的真实关系，可利用该方程确定红松种鳞多酚泡腾颗粒中各因素的最佳配比。

2.4 响应面优化与模型验证

图6 稀释剂比例、矫味剂添加量、碳源酸源比例交互作用对红松种鳞多酚泡腾颗粒感官评分影响的响应曲面及等高线Fig.6 Response surface plots and contour line of e ffects o f interaction between diluent ratio,corrigent addition and carbon source acid source ratio on the com prehensive sensory score of the effervesce granules

由图6可知，根据模型可计算红松种鳞多酚泡腾颗粒的最优配方为甘露醇∶糊精=2.15∶1，山梨醇添加量为10.09 g/100 g，柠檬酸∶碳酸氢钠为1.44∶1，在此条件下，红松种鳞多酚泡腾颗粒的感官评分可达到80.59。

为方便实际操作，修改最优配方为甘露醇∶糊精=2.2∶1，山梨醇添加量为10.1 g/100 g，柠檬酸∶碳酸氢钠为1.4∶1，分别按上述最优工艺条件进行5次平行试验，所得红松种鳞多酚泡腾颗粒的综合感官评分均值为80.64分，与预测值相对误差＜1%，说明响应面优化所得工艺条件准确、可靠。

2.5 红松种鳞多酚泡腾颗粒多酚含量测定

取6份样品测得的吸光度值，根据标准曲线计算出多酚含量均值为13.76mg/g。

3 结论

本试验在稀释剂与矫味剂辅料选择时避免了糖类添加剂，而是选择甘露醇与糊精为稀释剂，山梨醇为矫味剂，可以避免对糖尿病、肥胖等人群造成血糖波动影响。为避免泡腾颗粒在制作及储存过程中因潮湿失效，使用PEG6000对碳源进行包合，并采用酸碱单独制粒方法，增加了泡腾颗粒的稳定性。

优化后红松种鳞多酚泡腾颗粒的配方为PEG6000∶NaHCO3为0.3∶1.0，6%的PVP-K30为黏合剂，甘露醇∶糊精= 2.2∶1，山梨醇添加量为10.1 g/100 g，柠檬酸∶碳酸氢钠为1.4∶1，在优化条件下制作的红松种鳞多酚粒度均匀，口感，澄清度等均为最佳，感官评分为80.64分，多酚含量为13.76mg/g。

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Preparation of Korean pine scale polyphenolseffervescentgranules

LIN Rong,ZHAO Xin,BAO Yihong*
(College ofForestry,NortheastForestry University,Harbin 150040,China)

The preparation technology and antioxidantactivity of Korean pine scale polyphenolseffervescentgranuleswere researched.Using the Korean pine scale polyphenolsas raw material,the dextrin,mannitol,citric acid,sodium bicarbonate,etc asaccessories,Korean pine scale polyphenols effervescentgranuleswere developed,and the proportion of ingredientswas optim ized by response surfacemethodology.The total reducing power, hydroxyl radical scavenging ability and DPPH free radical scavenging ability of Korean pine scale polyphenols effervescent granules developed were determined.The results showed that the optimum preparation conditionsweremannitol∶dextrin 2.2∶1,citric acid∶sodium bicarbonate 1.4∶1, sorbitoladdition 10.1 g/100 g.Under the conditions,the sensory score and polyphenol contentof the productdeveloped were 80.64 and 13.76mg/g, respectively.

Korean pine scale polyphenols;effervescentgranules;antioxidantability

TS218

0254-5071（2017）08-0186-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.041

2017-03-30

中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572016CG02）；卓越农林人才教育培养计划改革试点项目（41110211）

林蓉（1993-），女，硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。

*通讯作者：包怡红（1970-），女，教授，博士，研究方向为食品生物技术与功能食品。