龙葵果玫瑰茄复合饮料的工艺优化及抗氧化能力研究

耳春萌 陈楠 韩宁 龚浩 石艳宾 李文静

摘 要：以龙葵果、玫瑰茄为原料，采用响应面分析法对复合饮料的配方进行了优化。以感官指标、抗氧化得率为评价指标，探讨龙葵果提取液、玫瑰茄提取液、苹果酸、蜂蜜添加量对复合饮料工艺配方的影响。结果表明，各个因素对复合饮料的综合评价指标总隶属度的影响程度从大到小依次为龙葵果>玫瑰茄>苹果酸>蜂蜜，复合饮料的最佳配方为龙葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、蜂蜜2mL、苹果酸0.1g、柠檬酸0.1g、白砂糖5g。由复合饮料的DPPH自由基清除率为54.97%，说明该复合饮料具有一定的抗氧化能力。

关键词：饮料;工艺优化;响应面;抗氧化性

中图分类号 TS202.3文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）20-0132-06

Abstract：The fruit of Solanum nigrum L.and roselle were used as raw material.The response surface methodology was used to optimize the formula of the compound beverage.The sensory indicators and oxidation rate index were the evaluation index to discusses impaction of fruit of Solanum nigrum L.，roselle， honey and malic acid.The influence degree of four factors was obtained by response surface experiments.The results showed that fruit of Solanum nigrum L.>roselle>malic acid>honey.The optimum formula of 100mL beverage were as follows extraction of fruit of Solanum nigrum L.1.9mL，extraction of roselle 2.4mL，malic acid 0.1g，citric acid 0.1 g and sugar 5g.The clearance rate of DPPH free radical on beverage was 54.97%，so the beverage of fruit of Solanum nigrum L.and roselle had certain antioxidant capacity.

Key words：Beverage;Optimization;Response surface methodology;Antioxidant activity

龙葵（Solanum nigrum L.）又名黑星星、黑天天等，为茄科（Solanaceas）、茄属（Solanum）的一年生草本植物，具有分布广、蕴藏量大、抗逆性强和易栽培等特点。果实酸甜可口、风味独特，有很高的营养价值和药用价值[1-2]，深受人们的喜爱。龙葵果实主要含有抗氧化酶、生物碱、皂苷、酚类物质、多糖等功能性成分，且是一种良好的VC、VB、钾的食物源，含有人体7种必需氨基酸和K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、P等多种矿物质元素[3]。龙葵果具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化等功效[4-6]，是一种极具开发价值的资源。玫瑰茄（Roselle）又名洛神花、红角葵等，多生长在热带和亚热带干旱地区，在我国主要产于临沧地区，广东、广西等地也均有分布[7]。玫瑰茄的花萼颜色鲜亮，富含花青素、多酚、黄酮等生物活性成分，具有生津消暑的作用和较强的功能作用[8-9]，对治疗心脏病、高血压、动脉硬化等多种疾病有一定疗效，目前的制成品有酒、茶、饮料、蜜饯、果酱、果脯等多种形式[10]。

本试验以龙葵果、玫瑰茄为原料，改变传统的直接添加果蔬酱的方式，进行功效成分的优化，将龙葵果中的生物碱、酚类、多糖等与玫瑰茄中的功效成分花青素进行有效的結合，不仅提高了复合饮料的抗氧化功能作用，也提高了产品的应用价值[11-13]。同时，利用响应面法对复合饮料的工艺配比进行了优化，研究龙葵果玫瑰茄复合饮料的体外抗氧化性，为龙葵果、玫瑰茄的深度开发利用提供更广阔的思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂 玫瑰茄产自云南;龙葵果产自吉林;白砂糖、蜂蜜、苹果酸、柠檬酸，均为食品级;福林酚、碳酸钠、没食子酸、甲醇、无水乙醇（分析纯），天津市汇杭化工科技有限公司生产;冰乙酸（分析纯），天津市盛淼精细化工科技有限公司生产;盐酸（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司生产;氯化钾（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司生产;醋酸钠（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司生产;1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）梯希爱，（上海）化成工业发展有限公司生产。

1.2 仪器与设备 紫外可见分光光度计UV1000，北京瑞利分析仪器有限公司生产;超声波清洗机SB-3200DTDN，广州谱立奇仪器有限公司生产;高速万能粉碎机FW-80，天津市泰斯特仪器有限公司生产;低速离心机TD5K-Ⅲ，上海赵迪生物科技有限公司生产;电子天平BSA 124S，西安研硕仪器设备有限公司生产。

1.3 实验方法

1.3.1 玫瑰茄龙葵果饮料制备工艺流程 工艺流程如图1所示。

1.3.2 玫瑰茄龙葵果饮料浸提液制备 取适量的玫瑰茄或龙葵果于粉碎机中进行粉碎，准确称取10g粉碎处理的样品于500mL磨口三角瓶中，加入70%乙醇溶液200mL，在50℃、180W条件下进行超声辅助提取20min。玫瑰茄或龙葵果超声提取液用离心机以转速5000r/min离心处理20min，倾倒出上清液试剂瓶中，冷藏、备用。

1.3.3 检测方法 龙葵果、玫瑰茄均含有花青素，具有较强的清除自由基的能力，本实验采用感官评定和DPPH自由基清除能力相结合的总隶属度评价法（感官指标占评价标准的60%，抗氧化性（DPPH自由基清除能力）占评价标准的40%），采用响应面法优化龙葵果、玫瑰茄复合饮料的制备工艺。

1.3.3.1 感官評价标准 产品感官评价主要根据龙葵果、玫瑰茄复合饮料的色泽、组织状态、风味、口感进行综合评分。由20人进行综合评审分别打分，取20人平均分为总感官评分，感官评价标准见表1。

1.3.3.2 抗氧化能力的测定 取0.6mL复合饮料加入到6mL浓度为0.06mmoL·L-1的DPPH溶液中，混合均匀，室温静置30min后，于515nm处测定吸光度Ar，样品本底及空白反应测定吸光度详见表2。清除率SR（Scavenging rate）按公式SR（%）=[Ac-（Ar-Ax）]/Ac×100计算。

1.3.4 复合饮料工艺优化

1.3.4.1 单因素试验 以龙葵果、玫瑰茄复合饮料的感官评分、抗氧化性为考核指标，按照实验方法1.3.3计算复合饮料的总隶属度。龙葵果提取液、玫瑰茄提取液、蜂蜜、苹果酸、柠檬酸为复合饮料的单因素，按照实验方法1.3.1和1.3.3对复合饮料进行综合评价，确定各因素的优水平。

1.3.4.2 响应面试验 在龙葵果、玫瑰茄复合饮料单因素试验的基础上，选择对综合评价指标总隶属度影响较大的因素龙葵果提取液、玫瑰茄提取液、蜂蜜、苹果酸为响应面试验设计的4个因素，利用响应面软件进行试验设计，以龙葵果玫瑰茄复合饮料中感官、抗氧化综合评价为指标，优化龙葵果玫瑰茄复合饮料工艺条件。响应面试验因素水平设置详见表3。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 玫瑰茄提取液添加量对总隶属度的影响 在龙葵果提取液3mL、苹果酸0.1g、蜂蜜2mL、柠檬酸0.1g、白砂糖5g的条件下，考察不同玫瑰茄提取液添加量（1mL、2mL、2.5mL、3mL、4mL）对综合评价指标总隶属度的影响。由图2可知，玫瑰茄提取液的添加量在1～2.5mL时，总隶属度随玫瑰茄提取液的添加量的增加而增加;当玫瑰茄提取液的添加量为2.5mL时，总隶属度最高;继续增大玫瑰茄提取液的添加量至3mL，总隶属度反而出现下降趋势。当玫瑰茄提取液的添加量增加至4mL时，总隶属度的变化基本趋于不变。可能由于玫瑰茄提取液添加量过少，玫瑰茄风味不足，未突出主要风味;而过多则会掩盖主要风味，并产生特殊风味，因而确定玫瑰茄提取液的添加量为2.5mL。

2.1.2 龙葵果提取液添加量对总隶属度的影响 在玫瑰茄提取液2.5mL、苹果酸0.1g、蜂蜜2mL、柠檬酸0.1g、白砂糖5g的条件下，考察不同龙葵果提取液添加量（1mL、1.5mL、2mL、3mL、3.5mL）对复合饮料综合评价指标总隶属度的影响。由图3可知，龙葵果提取液的添加量在1～2mL时，总隶属度随龙葵果提取液添加量的增加而增加;当龙葵果提取液的添加量为2mL时，总隶属度最高;继续增大龙葵果提取液的添加量至3mL，随着龙葵果提取液添加量的升高总隶属度反而出现下降的趋势，故确定龙葵果提取液的添加量优水平为2mL。

2.1.3 蜂蜜添加量对总隶属度的影响 在玫瑰茄提取液2.5mL、龙葵果提取液2mL、苹果酸0.1g、柠檬酸0.1g、白砂糖5g的条件下，考察不同蜂蜜添加量（1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL）对综合评价指标总隶属度的影响。由图4可知，当蜂蜜添加量在1～2mL时，总隶属度随蜂蜜添加量的增加而增加;当蜂蜜添加量增加至2.5mL时，总隶属度的变化基本趋于不变;继续增大蜂蜜添加量至3mL，总隶属度反而出现下降的趋势。这可能是因为当蜂蜜添加量低于2mL时产品风味淡、口感不佳，当蜂蜜添加量高于2mL时产品甜味重，掩盖了原有特有的风味，故确定蜂蜜的添加量优水平2mL。

2.1.4 苹果酸添加量对总隶属度的影响 在玫瑰茄提取液2.5mL、龙葵果提取液2mL、蜂蜜2mL、柠檬酸0.1g、白砂糖5g的条件下，考察不同苹果酸添加量（0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g）对综合评价指标总隶属度的影响。由图5可知，苹果酸添加量在0.05～0.1g时，总隶属度随苹果酸添加量的增加而增加;当苹果酸添加量为0.1g时总隶属度最高;当苹果酸添加量增加至0.2g时，总隶属度出现下降的趋势。继续增大苹果酸添加量至0.25g，总隶属度出现小幅度上升的趋势。这可能是因为随着苹果酸添加量增加至0.1g时，产品酸味柔和、爽口，当苹果酸添加量高于0.1g时，产品酸味重，掩盖了原有特有的风味、口感不佳。综合分析，确定苹果酸添加量的优水平为0.1g。

2.1.5 柠檬酸添加量对总隶属度的影响 在玫瑰茄提取液2.5mL、龙葵果提取液2mL、苹果酸0.1g、白砂糖5g的条件下，考察不同柠檬酸添加量（0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g）对综合评价指标总隶属度的影响。由图6可知，当柠檬酸添加量在0.05g～0.1g时，总隶属度随柠檬酸添加量的增加而增加;当柠檬酸添加量为0.1g时，总隶属度最高;当柠檬酸添加量增加至0.15g时，总隶属度出现下降的趋势;继续增大柠檬酸添加量至0.2g，总隶属度出现小幅度上升的趋势;当柠檬酸添加量至0.25g时，总隶属度出现下降的趋势。这可能是因为当柠檬酸添加量低于0.1g时，产品风味淡、口感极不饱满。随着柠檬酸添加量的增多，入口极酸但后味延续时间较短，口感不佳，故确定柠檬酸添加量的优水平为0.1g。

2.2 工艺条件优化

2.2.1 龙葵果玫瑰茄复合饮料响应面工艺优化试验结果 依据龙葵果玫瑰茄复合饮料的单因素试验结果，应用Design Expert10软件实施4因素3水平的响应面试验，分析龙葵果提取液添加量、玫瑰茄提取液添加量、蜂蜜添加量、苹果酸添加量对龙葵果玫瑰茄复合饮料综合评价指标总隶属度的影响，响应面试验结果见表4。

2.2.2 响应面试验结果方差分析 根据表2实验结果进行龙葵果玫瑰茄复合饮料的响应面方差分析，其结果详见表5。由表5可知，交互项BC对龙葵果玫瑰茄复合饮料的隶属度影响显著，A、B、A2、B2、C2、D2对提取龙葵果玫瑰茄复合饮料的隶属度影响非常显著。由F值的大小可以推断出，4个因素在所规定的范围内对龙葵果玫瑰茄复合饮料的隶属度的影响程度从大到小依次为A（龙葵果）>B（玫瑰茄）>C（苹果酸）>D（蜂蜜）。

通过DesignExpert10软件进行响应面回归分析，对龙葵果提取液添加量、玫瑰茄提取液添加量、苹果酸添加量、蜂蜜添加量4个因素进行回归拟合，得到多次二元响应面回归模型：R1=-7.7010+3.9373A+2.9917B+12.9533C+0.4773D+0.1300AB-9.2930E-015AC+0.0600AD-2.0000BC+0.1200BD+0.4000CD-1.1293A2-0.6793*B2-44.4333C2-0.2343D2。回归模型P<0.01，失拟项P=0.6418>0.05，说明回归方程显著、失拟项不显著，响应面回归方程的拟合程度良好。

2.2.3 响应面图分析 应用DesignExpert10对表3数据进行分析，绘制出响应曲面图7～12。根据响应面回归方程及响应曲面图，可知因素BC的交互作用明显。

应用响应面试验优化后的龙葵果玫瑰茄复合饮料配方为：龙葵果提取液添加量1.934mL、玫瑰茄提取液添加量2.414mL、苹果酸添加量0.100g、蜂蜜添加量1.97mL。为了便于操作，优化配方设置为：龙葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、苹果酸0.1g、蜂蜜2.0mL，进行龙葵果玫瑰茄复合饮料工艺优化的3次平行验证实验。依据实验方法1.3.1和1.3.2龙葵果玫瑰茄复合饮料总隶属度为0.932，均高于响应面试验结果，故确定此方案为优化方案。

2.3 抗氧化能力分析 根据响应面实验确定优化配方：龙葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、苹果酸0.1g、蜂蜜2.0mL，加入柠檬酸0.1g、白砂糖5g进行复合饮料配制，分析复合饮料的抗氧化性能。依据实验方法1.3.3测定复合饮料的DPPH自由基清除率为54.97%，表明龙葵果玫瑰茄复合饮料具有一定的抗氧化性能。

3 结论

应用DesignExpert10设计4因素3水平的响应面试验设计，建立了龙葵果玫瑰茄复合饮料工艺优化条件的多项回归方程模型，方程拟合良好。在确定的4个因素水平范围内，对龙葵果玫瑰茄复合饮料的隶属度影响程度从大到小依次为A>B>C>D，因素A、B对提取的影响是非常显著的，因素BC交互作用对总隶属度的作用显著。采用软件优化分析得出龙葵果玫瑰茄复合饮料的最佳工艺优化条件为：龙葵果提取液添加量1.9mL、玫瑰茄提取液添加量2.4mL、苹果酸添加量0.1g、蜂蜜添加量2mL。验证结果总隶属度为0.932，与理论预测值接近，表明多项回归模型能较好地对龙葵果玫瑰茄复合饮料工艺优化进行预测。经测定，龙葵果玫瑰茄复合饮料中DPPH自由基的清除能力，龙葵果玫瑰茄复合饮料具有一定的抗氧化活性。

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（責编：张宏民）