玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的制取工艺及抗氧化活性研究

唐永慧，徐多，宋晓雪，石明月，夏光辉

（通化师范学院食品科学与工程学院，吉林通化 134001）

玉竹（Polygonatum odoratum Druce）是我国传统的药食两用植物资源[1]，它是百合科植物玉竹的地下根茎，含有多糖、黄酮、甾体皂苷、生物碱、甾醇等多种化学成分[2]，具有养阴润燥、生津止渴的功效，长期食用可以增强体魄、改善肤质[3]。玉竹中多糖含量较高，主要有果糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖醛酸等组分。研究报道，玉竹多糖具有多种生理活性，如抗氧化、抗糖尿病和增强免疫活性等[4]。玉竹中的黄酮主要是高异黄酮类[5]，研究发现，高异黄酮类化合物具有较强的清除体内自由基能力，还有抑制细菌生长、抗肿瘤、增强免疫功能等作用[6]。

近年来，越来越多的人们开始关注保健食品，多糖和黄酮用作保健食品的功能因子（如灵芝多糖、黄芪多糖、平菇多糖、葛根黄酮、大豆异黄酮、菊花黄酮等）逐渐被人们重视，而玉竹因同时含有多糖和黄酮也被作为一种具有保健功效的食品原料逐渐走进饮食界。经调查，目前市场上还未出现玉竹饮料的销售。因此，开发玉竹多糖和玉竹黄酮饮料具有一定的市场前景。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 材料与试剂

玉竹，市售；卵磷脂，北京奥博星生物技术有限公司；维生素C，安徽天悦生物科技有限公司；95%乙醇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、盐酸、硫酸亚铁、水杨酸、过氧化氢，均为分析纯；蔗糖脂肪酸酯、分子蒸馏单甘酯、吐温80、柠檬酸、白砂糖、蜂蜜，食品级；蒸馏水，现制。

1.1.2 仪器与设备

DHG-9030A 电热鼓风干燥箱，上海圣科仪器有限公司；JJ200 型电子秤，常熟市双杰测试仪器厂；FW-400A倾斜式高速万能粉碎机，北京中兴伟业仪器有限公司；KQ-2200E 型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；TGL-16B 型高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂；RE-100Pro 旋转蒸发仪，北京大龙兴创试验仪器有限公司；HWS226 恒温水浴锅，上海析达仪器有限公司；UV-2600型紫外可见分光光度计，日本岛津公司。

1.2 试验方法

1.2.1 材料预处理

将玉竹洗净后放入干燥箱内，于70～80 ℃下烘干48 h，再用粉碎机粉碎，过40 目筛子，备用。

1.2.2 玉竹多糖的提取

采用热水浸取法提取玉竹多糖。将玉竹粉末置于不锈钢蒸锅中按照1：50 的比例加入纯净水，加热煮沸2 h，冷却后3 000 r/min 离心15 min，收集上清液，旋转蒸发至体积不再减小的膏状物后取出，即得玉竹多糖样品。

1.2.3 玉竹黄酮的提取与纯化

（1）玉竹黄酮的提取

称取5 kg 玉竹粉，加入50 mL95%乙醇溶液[7]，充分搅拌使其均匀，分次进行超声提取后抽滤，滤液用旋转蒸发器蒸干，再用纯净水悬浮后进行后续纯化。

（2）玉竹黄酮提取液的纯化

将玉竹黄酮水悬浮液以1 mL 的流速注入D101 大孔树脂柱，单次上样量150 mL，静置2 h，然后用去离子水冲洗直至流出液的折光度与原去离子水一致。再分别用5 倍柱体积的30%、80%和100%乙醇溶液依次缓慢冲洗，收集80%乙醇洗涤时的流出液。将流出液用旋转蒸发器蒸干，用纯净水洗涤、蒸干，重复操作3 次，蒸干后取出膏状物即得玉竹黄酮样品。

1.2.4 玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的制作

（1）工艺流程

玉竹多糖、黄酮混合→调配→加辅料→离心分离→罐装→封口→灭菌→冷却→成品

（2）工艺要点

取适量的玉竹多糖和玉竹黄酮样品（二者按99：1 的质量比取样），按一定比例与水混合，加入适量的白砂糖、柠檬酸、蜂蜜和乳化剂，搅拌均匀后于5 000 r/min 条件下离心15 min。然后过滤除去沉淀，将滤液装到玻璃瓶中，80 ℃水浴加热10 min 后封口，再煮沸灭菌15 min，冷却至室温后即得玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料。

1.2.5 单因素试验

分别进行加水比（玉竹多糖和玉竹黄酮的质量与水的体积比，g：mL）、白砂糖用量、柠檬酸用量和蜂蜜用量的单因素试验。白砂糖等的添加量以每百毫升饮料为基数。

1.2.6 正交试验

以白砂糖、柠檬酸和蜂蜜的用量为因素，进行L9(34)正交试验，以感官评分为考察指标，正交试验设计见表1。

表1 玉竹复合饮料制作工艺正交设计表Table 1 Orthogonal design table for flavor blending of Polygonatum odoratum compound beverage

1.2.7 稳定性试验

由于玉竹黄酮水溶性不佳，在饮料中会出现类似浮油层现象，因此，需添加乳化剂来保持饮料的均匀稳定状态，避免产生分层。试验中分别对添加不同用量的蔗糖脂肪酸酯、分子蒸馏单甘酯和吐温80 的饮料取样10 mL装入离心管中，于5 000 r/min 下离心15 min，观察是否产生浮层，据此确定合适的乳化剂种类和用量。

1.2.8 检测指标及方法

（1）感官评定

对玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料从口感、色泽、气味、组织状态四个方面进行评价，具体评价标准见表2。

表2 复合饮料感官评价表Table 2 Sensory evaluation of compound beverage

（2）理化与微生物检验

对玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料进行可溶性固形物含量、多糖含量、黄酮含量测定和微生物学指标检验。可溶性固形物含量采用折光法测定[11]，多糖含量采用苯酚-硫酸法测定[8-9]，黄酮含量采用三氯化铝显色法测定[10]，菌落总数采用GB 4798.2-2016 方法检验，致病菌采用GB 4789.18-2010 方法检验。

1.2.9 玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的抗氧化试验

（1）饮料样品的制备

根据成品饮料中多糖和黄酮的含量，配制样品溶液，多糖浓度分别为0.5、1.5、2.5、3.5、4.5 mg/mL，相应的黄酮浓度分别为0.005、0.01、0.015、0.02、0.025 mg/mL，以作为抗氧化试验研究的不同浓度梯度样品。

（2）抗脂质体过氧化能力试验

参照郑洪艳等[12]的方法进行测定。

（3）羟基自由基清除率试验

参照任薇等[13]的操作方法进行试验测定。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

图1 不同加水比对复合饮料感官的影响Fig.1 Effect of different water ratio on sensory of compound beverages

单因素试验，结果见图1～4。过低的加水比导致玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料较粘稠、色泽不佳；随着加水比的增大，饮料的粘稠度逐渐减小，玉竹特有的风味也随之变淡，因此，加水比选择1：25 较适宜。白砂糖的用量对复合饮料的甜味具有一定的影响，它可与玉竹多糖形成较好的甜味协同增效作用，用量在6%左右时，饮料的甜度适宜，柠檬酸对改善饮料的口感作用显著，适量使用可增强饮料口感，使其酸甜适口；用量超过0.07%后导致饮料酸味明显，感官评分显著下降，因此柠檬酸用量选择0.05%。适量添加蜂蜜可使饮料的甜味更加柔和，用量过大则导致饮料过甜，因此蜂蜜的适宜添加量确定为2.0%。

图2 不同白砂糖用量对复合饮料感官的影响Fig.2 Effect of different sugar dosage on sensory of compound beverages

图3 不同柠檬酸用量对复合饮料感官的影响Fig.3 Effect of different citric acid dosage on sensory of compound beverages

图4 不同蜂蜜用量对复合饮料感官的影响Fig.4 Effect of different dosage of honey on sensory of compound beverages

2.2 正交试验

由于加水比对饮料的粘稠度、色泽和风味均有很大影响，改变加水比，则饮料的粘稠度、色泽和风味均随之发生变化，不利于饮料组织状态的稳定。选取固定的加水比，有利于饮料制作和相关研究，加水比选择1：25。正交试验，结果见表3。

表3 玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料制作正交试验Table 3 Orthogonal test of the Polygonatum odoratum polysaccharide and flavone compound beverage

如表3 所示，对成品饮料风味影响的主次顺序柠檬酸用量>蜂蜜用量>白砂糖用量，柠檬酸用量对饮料的风味影响最大，白砂糖用量对饮料的风味影响最小。复合饮料的最优工艺为A2B2C3，即成品饮料的最佳配方为白砂糖用量为6%、柠檬酸用量为0.05%、蜂蜜用量为2.5%；经验证试验，该组合感官评分为分93.4 分，均优于其他试验组。

2.3 稳定性试验

表4 显示了添加三种乳化剂的复合饮料的稳定效果。由表可知，不同用量下的蔗糖脂肪酸酯和分子蒸馏单甘酯对玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的稳定效果基本一致，达到稳定性较好的最少用量均为0.03%，两者均导致饮料的浑浊度增加。吐温80 的用量为0.005%时即可达到预期稳定效果，而且饮料的色泽和透明度均不变。故确定用食品级吐温80 为玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的最佳乳化剂，其适宜用量为0.005%。

表4 不同稳定剂对比试验Table 4 Contrast test of stabilizers with different

2.4 饮料的营养卫生检验

成品饮料的理化检验结果为多糖含量4.50 mg/mL，黄酮含量0.09 mg/mL，可溶性固形物总量8.8%。微生物检验结果为菌落总数15 cfu/mL，致病菌未检出，菌落总数和致病菌检验结果符合国家卫生标准规定。

2.5 玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料的抗氧化性试验

2.5.1 抗脂质体过氧化能力试验

图5 成品饮料的抗脂质体过氧化能力Fig.5 Anti-liposome peroxidation ability of the finished compound beverage

对成品饮料样品溶液和维生素（VC）分别进行抗脂质体过氧化能力试验，结果见图5。由图5 可知，成品饮料的浓度在小于1.0 mg/mL 时，成品饮料的抗脂质体过氧化能力高于VC；在浓度大于1.0 mg/mL 时，成品饮料的抗脂质体过氧化能力低于VC。成品饮料的抗脂质体过氧化能力最高为26%；VC 的抗脂质体过氧化能力最高为38%；证明成品饮料具有抗脂质体过氧化的能力。

2.5.2 羟基自由基清除能力试验

对成品饮料样品溶液和VC 分别进行羟基自由基清除率试验，结果见图6。由图6 可知，成品饮料有明显的清除羟基自由基的能力，羟基自由基清除率一直高于VC；成品饮料的羟基自由基清除率在浓度为0～1.5 mg/mL时增幅较大，在浓度为1.5～4.5 mg/mL 时增幅缓慢。由图2 可知，成品饮料的羟基自由基清除率在浓度为3.5 mg/mL 时最高，对羟基自由基的清除率为93%；VC 的羟基自由基清除率在浓度为4.5 mg/mL 时最高，对羟基自由基的清除率为92%。上述结果证明成品饮料具有明显的羟基自由基清除率，清除效果明显。

图6 成品饮料羟基自由基的清除率Fig.6 Thehydroxyl radicals scavenging rate of the finished compound beverages

3 结论

从玉竹中提取多糖和黄酮，纯化后按1：25 的比例加水，并添加6%白砂糖、0.05%柠檬酸、2.5%蜂蜜和0.005%的吐温80 进行调配，灭菌后即可得到质量均匀、酸甜可口的玉竹多糖和玉竹黄酮复合饮料。经抗脂质体过氧化能力试验和羟基自由基清除能力试验研究表明，该饮料具有一定的抗脂质体过氧化能力以及明显的羟基自由基清除能力。