黑加仑葛根饮料的研制及其抗疲劳作用研究

徐莉莉，刘静

（内蒙古商贸职业学院食品工程系，内蒙古呼和浩特010070）

黑加仑葛根饮料的研制及其抗疲劳作用研究

徐莉莉，刘静

（内蒙古商贸职业学院食品工程系，内蒙古呼和浩特010070）

以黑加仑、葛根为主要原料，利用Box-Benhnken响应面分析法，研究黑加仑葛根复合饮料的最佳生产工艺，同时通过建立小鼠负重游泳训练模型，研究该复合饮料的抗疲劳功能。结果表明，黑加仑葛根复合饮料的最佳配方：黑加仑汁与葛根汁体积比为2∶1、蔗糖添加量为15%、柠檬酸添加量为0.15%。在此配方下，复合饮料的感官评分高达59分，得到一款口感独特、酸甜适中的新颖复合饮料。同时对小鼠连续灌胃14 d后，发现该款复合饮料能够延长小鼠负重游泳时间，具有一定的抗疲劳效果。

黑加仑；葛根；响应面；抗疲劳

黑加仑（Ribes nigrumL.），又名紫梅，黑醋栗，属于双子叶植物纲的小型灌木植物。主要分布在新疆阿勒泰、伊犁河谷、黑龙江及辽宁等地区[1-2]。黑加仑含有丰富的维生素C，B1，棕榈酸、亚麻酸，酚类化合物，儿茶素和黄酮醇[3]，具有较强的抗氧化活性。同时中医认为黑加仑具有助消化、降血压、防癌、补血等药用价值，长期食用黑加仑具有良好的保健功能。又因黑加仑果实味酸甜，口感独特，具有潜在的加工前景[4-5]。葛根（PuerariaDC.）具有抗氧化等生理功能，同时也可降低缺血心肌的耗氧量[6-9]。目前，随着人们对黑加仑和葛根保健功能意识逐渐增强，对其相关产品的市场需求量越来越大。

本文研制一款以黑加仑和葛根为原料的功能性复合饮料，在保留黑加仑和葛根营养价值的同时，改善其风味，并通过小鼠负重游泳试验研究该复合饮料的抗疲劳效果，以期为黑加仑和葛根开发提供新的思路，提高其附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

黑加仑、葛根：当地市场购买；蔗糖、柠檬酸：市售，食品级。

实验动物：6周龄昆明雄性小鼠36只，由辽宁省医学实验动物中心提供。

FK-A组织捣碎匀浆机：广州百家设备有限公司；Refracto 30PX折光率仪：梅特勒-托利多公司；WYT-3型手持糖量计：泉州光仪器厂。

1.2 工艺流程

1.3 操作要点

1.3.1 黑加仑汁的制备

将饱满成熟的黑加仑清洗干净，放入打浆机中进行打浆，并用200目滤布过滤得到黑加仑汁，备用。

1.3.2 葛根汁的制备

将葛根清洗干净，分成小块，加入3倍体积饮用水，用组织捣碎机捣碎，同时过滤，获得葛根汁，备用。

1.3.3 调配

分别将黑加仑汁与葛根汁的可溶性固形物含量调节至10%，同时取不同比例的黑加仑汁与葛根汁均匀混合后，并加入蔗糖、柠檬酸等进行调配。

1.3.4 产品质量检测

采用折光仪测定饮料的可溶性固形物含量；菌落总数的测定参照GB4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》测定[11]；大肠杆菌的测定：参照GB 4789.3-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》测定。

1.4 感官评定标准[12]

由10名经过专业培训的感官评定人员，分别从饮料的色泽、口感、气味和组织状态4个状态，按照以下评分标准设置不同的评分值，以此确定复合饮料的最佳复配比例。表1为黑加仑-葛根复合饮料感官评分标准。

表1 黑加仑-葛根复合饮料感官评分标准Table 1 Sensory evaluation criteria for Ribes nigrum and Pueraria drinks

1.5 黑加仑葛根复合饮料单因素试验

考察黑加仑、葛根汁体积比：1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、1 ∶2、1∶3、蔗糖添加量（1%、5%、10%、15%、20%）和柠檬酸添加量（0.1%、0.15%、0.3%、0.5%、1%）各个单因素对复合饮料感官评分的影响，确定复合饮料的基本生产工艺。

1.6 Box-Benhnken响应面法优化黑加仑-葛根复合饮料配方

通过前期单因素试验确定黑加仑汁与葛根汁体积比、蔗糖添加量和柠檬酸添加量3个单因素对复合饮料的色泽、口感等影响较大。利用Box-Benhnken响应面法的设计原理，选取黑加仑汁与葛根汁体积比：1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、蔗糖添加量（5%、10%、15%）和柠檬酸添加量（0.15%、0.3%、0.5%）3个单因素为自变量，感官评定分数为响应值，进行三因素三水平响应面设计，为进一步优化黑加仑-葛根复合饮料最佳生产配方，见表2。

表2 响应面分析试验因素和水平Table 2 Factors and levels in the response surface design

1.7 小鼠负重游泳抗疲劳测定[13]

选取6周龄KM雄性小鼠40只，小鼠初始体重为20 g～21 g，SPF级，长沙市天勤生物技术有限公司，动物许可证号为SCXK（湘）2014-0011，实验前需在笼中适应 24 h，室内温度为（25±2）℃，相对湿度 50%~60%。随机将小鼠分为4组，分别为实验组（A组：500 mg/kg、B 组：300 mg/kg和 C 组：100 mg/kg）和空白对照组。实验组每日用不同剂量的黑加仑葛根复合饮料灌胃，对照组灌同等体积的0.85%的生理盐水。连续喂养14 d后，记录小鼠的生长情况。同时每组随机选取5只小鼠，进行负重游泳试验。最后一次灌胃1 h后，在小鼠尾尖1 cm处系小鼠体重5%的铅块，放入游泳箱内强迫游泳。当小鼠身体全部浸入水中，10 s后仍不能浮出水面视为体力耗竭，记录小鼠从游泳开始到沉入水底的时间。

1.8 统计学处理

统计分析采用PASW Statistics 17.0版统计分析软件，多组之间采用单因素方差分析比较，组间比较采用t检验，结果以±sD表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

黑加仑汁与葛根汁添加比例对复合饮料感官评分的影响如图1所示。

从图1中可以看出，黑加仑汁与葛根汁体积比不同，饮料感官评分的分数也不同，当黑加仑汁：葛根汁体积比为2∶1时，所得饮料的感官评分值最高。这是因为黑加仑汁本身风味独特，味甘甜，较葛根汁更容易被接受。

图1 黑加仑汁与葛根汁体积比对感官评分的影响Fig.1 Effect of the volume ratio of Ribes nigrum and Pueraria on sensory score

蔗糖添加量对复合饮料感官评分的影响见图2。

图2 蔗糖添加量对复合饮料感官评分的影响Fig.2 Effect of sucrose addition on sensory score of compound beverage

在黑加仑汁与葛根汁体积比为2∶1，柠檬酸添加量为0.2%的条件下，从图2中可以看出，当蔗糖添加量过少或过多时，复合饮料因无味或过于甜腻，从而导致感官评分减少。而当添加15%的蔗糖时，此时的复合饮料，口感适中，感官评分达到最大值。

柠檬酸添加量对复合饮料感官评分的影响如图3所示。

从图3中可看出，感官评分随着柠檬酸的添加量的增加，呈现先升高后降低的趋势。当柠檬酸的添加量为0.3%时，复合饮料的感官评分达到最大值。当添加量高于0.3%时，该复合饮料偏酸，口感欠佳，不易被接受从而感官评分不易被接受。

2.2 Box-Benhnken响应面法优化黑加仑-葛根复合饮料配方结果

响应面试验设计结果见表3，利用Design-Expert对表3中的试验设计进行多元回归拟合和对模型进行方差分析。通过多元回归拟合分析，得到黑加仑-葛根复合饮料感官评分（Y）与单因素黑加仑汁与葛根汁体积比（A）、蔗糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）之间的二次多项式模型式：Y=51-1.12A+3.50B-3.63C-2.25AC+2.50BC-3.63A2+1.12B2+1.88C2。

图3 柠檬酸添加量对复合饮料感官评分的影响Fig.3 Effect of citric acid addition on sensory score of compound beverage

表3 响应面设计方案及结果Table 3 Experimental design and results in response surface analysis

本试验的模型方差分析结果如表4所示。

由表4可以看出该模型显著（P=0.000 1＜0.05）且失拟相P=0.576 6，大于0.05，表明失拟项相对于绝对误差为不显著，不需要引入多余变量和更高次模型。变异系数（CV）能够反映试验模型的可信度，变异系数数值越低，模型的可信度越高[14]。该试验模型的变异系数为0.874 8，具有较高的可信度。离差平方和RSquared=0.981 5，调整决定相关系数Adj R-Squared=0.957 7，表明模型理论值与实际测定值拟合度良好。信噪比为Design-Expert特有的，信噪比=22.595＞4，表明该试验模型具有较强的分辨力。综上表明黑加仑-葛根复合饮料的试验模型与实际情况拟合程度较好，可作为黑加仑葛根复合饮料的加工生产良好的理论指导。

表4 方差分析及相关系数Table 4 Analysis of variance and correlation coefficient

2.3 响应面交互作用解析

综合考虑交互项对感官评分的的影响，选取任一因素在不变的情况下，观察另外两个因素对其复合饮料感官评分的影响。利用Design-Expert对该试验模型进行回归拟合得到回归的等高线和响应面图。交互作用对复合饮料感官评分影响的响应面图如图4、图5所示。

同时结合表3可知，黑加仑汁与葛根汁体积比及柠檬酸添加量、蔗糖添加量与柠檬酸添加量的交互作用对感官评分有显著影响。

2.4 模型优化与验证

结合回归模型分析，得到黑加仑葛根复合饮料的最佳生产工艺因此确定复合饮料的最佳生产工艺：黑加仑汁与葛根汁体积比为2∶1、蔗糖添加量为15%和柠檬酸添加量为0.15%。在此条件下复合饮料的感官评分接近实际感官评分值为59分，说明该模型可行。

图4 黑加仑汁、葛根汁体积比及柠檬酸添加量对饮料感官评分影响的响应面及等高线图Fig.4 Response surface and contour plot for effect of Ribes nigrum to Pueraria volume ratio and citric acidon sensory evaluation of beverage

图5 蔗糖添加量与柠檬酸添加量对饮料感官评分影响的响应面及等高线图Fig.5 Response surface and contour plot for sucrose and citric acid on sensory evaluation of beverage

2.5 产品质量检测

黑加仑葛根复合饮料的理化指标和微生物指标见表5。

表5 理化指标和微生物指标Table 5 Physical and chemical indicators and microbiological indicators

2.6 小鼠负重游泳抗疲劳测定

表6为实验前后复合饮料对小鼠体重的影响。

表6 复合饮料对小鼠体重的影响（±sD）Table 6 Effects of compound beverage on weight in mice（X ± SD）

表6 复合饮料对小鼠体重的影响（±sD）Table 6 Effects of compound beverage on weight in mice（X ± SD）

注：a表示小鼠终体重与初始体重比较有显著变化。

组别 初始体重/g 终体重/g 相对增长率/%A 组 20.29±0.76 28.76±0.42 41.74±0.13a B 组 20.67±0.26 29.04±0.45 40.49±0.32a C 组 20.74±0.61 29.17±0.81 40.65±0.37a对照组 20.45±0.26 28.95±0.93 41.56±0.62a

结果表明，黑加仑葛根复合饮料对小鼠的体重没有明显的影响，且相对生长率间无显著差异。复合饮料对小鼠游泳时间的影响见表7。

表7 复合饮料对小鼠游泳时间的影响（±sD）Table 7 Effect of compound drink on swimming time in mice（±sD）

表7 复合饮料对小鼠游泳时间的影响（±sD）Table 7 Effect of compound drink on swimming time in mice（±sD）

注：a表示与对照组相比较，小鼠游泳时间有显著提高。

组别 n 游泳时间/min A 组 5 48.76±3.67a B 组 5 34.17±2.85a C 组 5 29.17±3.79对照组 5 28.45±1.67

从表7中可知，不同剂量的复合饮料对小鼠负重游泳时间有明显差异，并且呈剂量依赖性。其中100 mg/kg对小鼠的运动能力没有明显提高，而灌胃500 mg/kg的复合饮料时，运动能力达到最大值。有研究报道黑加仑提取物可影响脑组织中Scd-2基因的表达，从而降低疲劳小鼠脑组织中的γ-氨基丁酸诱发的疲劳作用[15-16]。同时葛根素能够通过抑制运动过程中产生的自由基，而降低红细胞的聚集能力，改善机体的血液流变性从而提高机体的抗疲劳能力[17-20]。

3 结论

基于Box-Benhnken响应面法，利用二次回归方程设计得到了黑加仑汁与葛根汁体积比、蔗糖添加量和柠檬酸添加量关系的回归模型，并经方差分析检验证明该模型获得生产工艺合理可靠，能够良好的预测黑加仑葛根复合饮料最佳配方。利用该模型的等高线及响应面，对得到的最佳生产工艺为：黑加仑汁与葛根汁体积比为2∶1、蔗糖添加量为15%和柠檬酸添加量为0.15%。在小鼠负重试验中，我们发现连续灌胃该款饮料的小鼠，其负重游泳时间明显延长，因此，可以说明研制的黑加仑葛根复合饮料具有一定的抗疲劳效果，有潜在市场价值。

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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（汉），讲师，硕士，研究方向：食品加工及营养。

2017-03-05