辣木提取物的抗氧化性研究及辣木百香果复合饮料的研制

曾钰鹏，钟俊威，丁艺新，丁静华，李瑶璐，陈骁熠，苏立杰

（广州医科大学公共卫生学院，广东广州 511436）

辣木为热带落叶乔木[1]，在我国云南、广西等地多有种植。辣木富含多种矿物质[2-4]、维生素、氨基酸等营养物质，每100 g 的辣木中含有的维C[5]是柑橘的7 倍，维生素A 是胡萝卜的4 倍，钙质是牛奶的4 倍，钾是香蕉的3 倍，铁是菠菜的3 倍，蛋白质是酸奶的2 倍[6]。另外，辣木叶含有丰富的抗氧化活性物质。辣木叶维E[7]含量为155.67 mg/100 g，辣木叶中富含[8]没食子酸、绿原酸等抗氧化活性物质。多酚类在辣木叶中含量较高，其水提物和醇提物都具有抗氧化活性、调节免疫等功能[9]。辣木中黄酮苷类包括槲皮素、胡萝卜苷等化合物都具有较高的抗氧化活性[10]。

百香果具有[11-13]增强免疫力、抗氧化、抗疲劳等功效。此外，百香果汁液香味浓郁、营养丰富，而且出汁率高、稳定性好。因此，百香果果汁饮品开发利用价值高。百香果中多酚类物质含量丰富，其中白皮杉醇含量丰富，该多酚化合物被证明具有抗氧化、抗炎、抗菌、清除自由基等生物活性[14]。Vigan J[15]发现，百香果乙醇提取物具有较强的抗氧化活性，并且其抗氧化能力与其酚类、白皮杉醇化合物含量呈正相关。

辣木具有良好的营养保健价值[16]，百香果富含生物活性物质[17]，且两者都具备较强的抗氧化能力，在天然功能性营养食品方面具有非常大的开发潜力。人们食用富含抗氧化的食物可以延缓衰老、增强免疫力、有效抵抗疾病[18-21]。饮料是一种饮品，生产工艺流程简单，受人欢迎，研发抗氧化饮料具有实际应用价值。以辣木、百香果为原料生产复合饮料，产品以抗氧化、口感美味为组方原则，开发符合市场需求的产品。将辣木叶提取液与百香果汁混合制作复合饮料，不仅丰富了饮料的营养成分，还可利用百香果的味道改善辣木饮料的口感，并且打破市面单一以果汁饮料为主的局面，为辣木复合饮料的开发和辣木产业发展提供新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

辣木叶，购于云南；百香果，购于广西；95%乙醇，食品级；白砂糖、柠檬酸，市售食用级，符合国家食品卫生标准和食品添加剂标准；总抗氧化能力（T-AOC）测定试剂盒，南京建成生物工程研究所（货号：A015-1）提供。

XR 205SM-D 型电子天平，Precisa Gravimetrics AG 提供；AK-98 型超细中药粉碎机，温岭市奥力中药机械有限公司提供；电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司提供；超声清洗仪（超声功率固定300 W），宁波市鄞州硕力仪器有限公司提供；LABCONCO 型真空冷冻干燥机，上海睿玥实验器材有限公司提供；旋转蒸馏仪，上海亚荣生化仪器厂提供；涡旋振荡器，广州围古润仪器有限公司提供；紫外分光光度计，Hitachi Construction Machinery Co Ltd 提供；X-22R 型离心机，Beckman Coulter Allegra提供；PAL-1 型糖度计，成都泰华光学有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 辣木叶前处理

取无明显机械损伤、无腐败变黄的辣木叶，洗净沥水后置于-80 ℃冰箱预冻处理后，在-80 ℃真空冷冻干燥机中干燥24 h。干燥后用粉碎机进行粉碎，过80 目筛得到辣木叶粉，密封置于干燥处备用。

1.2.2 超声波-水辅助提取法单因素试验

（1）提取温度。取辣木叶粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取时间30 min，选择提取温度分别为30，40，50，60，70 ℃，探究提取温度5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

（2）提取时间。取辣木叶粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取温度50 ℃，选择提取时间分别为20，30，40，50，60 min，探究提取时间5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

（3）料液比。取辣木叶粉1 g，固定提取时间30 min，提取温度50 ℃，选择料液比（辣木叶∶水）分别为 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，探究料液比5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

1.2.3 超声波-水辅助提取法正交试验

为了获得超声波-水辅助提取法辣木叶提取液的最佳工艺条件，在单因素试验结果基础上，以抗氧化值为考查指标，进行L9（34）正交试验。

超声波-水辅助提取法L9（34）正交试验的因素与水平设计见表1。

表1 超声波-水辅助提取法L9（34）正交试验的因素与水平设计

1.2.4 超声波-乙醇辅助提取法单因素试验

（1）提取温度。取辣木叶粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取时间30 min，乙醇体积分数50%，选择提取温度分别为40，50，60，70，80 ℃，探究提取温度5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

（2）提取时间。取辣木叶粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取温度50 ℃，乙醇体积分数50%，选择提取时间分别为20，30，40，50，60 min，探究提取时间5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

（3）料液比。取辣木叶粉1 g，固定提取时间30 min，提取温度50 ℃，乙醇体积分数50%，选择料液比分别为 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，探究料液比5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

（4）乙醇体积分数。取辣木叶粉1 g，固定提取时间30 min，提取温度50 ℃，料液比1∶30（g∶mL），选择乙醇体积分数分别为40%，50%，60%，70%，80%，探究乙醇体积分数5 个水平对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

1.2.5 超声波-乙醇辅助提取法正交试验

为了获得超声波-乙醇辅助提取法辣木叶提取液的最佳工艺条件，在单因素试验结果基础上，以抗氧化值为考查指标，进行L9（34）正交试验。

超声波-乙醇辅助提取法L9（34）正交试验的因素与水平设计见表2。

1.2.6 比较超声波辅助提取法中水溶剂与乙醇溶剂对辣木叶提取液质量指标的影响

表2 超声波-乙醇辅助提取法L9（34）正交试验的因素与水平设计

（1）总抗氧化值。T-AOC 总抗氧化值测定试剂盒测定。

T-AOC 试剂盒操作见表3。

表3 T-AOC 试剂盒操作/ mL

按照表3 依次操作后，混匀，放置10 min，波长520 nm，光径1 cm，双蒸水调零，测定各管吸光度。

（2）总多酚含量（分光光度法）。参照《GB/T 31740.2—2015 茶制品第2 部分：茶多酚》中附录A方法。

试样的测定方法：吸取1.0 mL 辣木提取液量于10 mL 比色管中，加入质量分数10%福林酚溶液5 mL，摇匀，反应3～8 min，加入质量分数7.5%Na2CO3溶液4 mL，摇匀。在室温放置60 min，于波长765 nm 处测定其吸光度。根据标准曲线计算待测液中总多酚的质量浓度。

（3）总黄酮含量（分光光度法）。按 《GB/T 12143—2008 饮料通用分析方法》 中附录G 总黄酮的测定。

（4）粗多糖含量（苯酚-硫酸法）。参照《SN/T 4260—2015 出口植物源食品中粗多糖的测定 苯酚-硫酸法》。

吸取辣木提取液5.0 mL，加入20 mL 无水乙醇，旋涡振荡，超声处理30 min，以转速4 000 r/min 离心10 min，弃去上清液，不溶物使用体积分数80%乙醇10 mL 洗涤、离心。用水将上述不溶物转入圆底烧瓶，加入50 mL 水，超声处理30 min，重复2 次。冷却至室温，过滤，将上清液转移至200 mL 容量瓶中，残渣洗涤2 次，洗涤液转至容量瓶中，加水定容。此溶液为样品测定液。

1.2.7 辣木百香果饮料的配方优化试验

（1）工艺流程。

①辣木叶→冷冻干燥→粉碎均质→超声浸提→过滤→辣木叶提取液；

②百香果→取内容物→打浆→离心过滤→百香果汁；

①+②→复配混合液→调配→均质→灌装排气→密封杀菌→冷却→成品。

（2）操作要点。①辣木叶提取液的制备。通过超声-乙醇辅助提取法以总抗氧化能力为指标，确定最优配方，并按照该最优配方制备辣木叶醇提液。将辣木叶醇提液通过旋转蒸发仪进行去乙醇处理（经《GB 5009.225—2016》方法检测乙醇体积分数为0），用等比例的水替代，得到辣木叶提取液（其抗氧化能力为56.977 U/mL）。②百香果汁的制备。取新鲜且无明显物理损伤、无腐败变质的百香果，洗净，沥干，去皮后取内容物打浆，离心过滤，冷藏备用。③均质。通过均质将辣木百香果饮料中的微小颗粒进一步细化，从而提高饮料的均匀性，防止分层以及沉淀的产生。④密封杀菌。灌装后进行封口，控制温度在70 ℃保持20 min 以上进行巴氏杀菌，冷却后得到成品。

（3）辣木百香果饮料单因素试验。①复配液添加比例。固定复配比（辣木提取液∶百香果汁）、柠檬酸添加量、白砂糖添加量，分别取复配液添加比例为10%，20%，30%，40%，50%，以感官评分为指标，探究5 个水平复配液添加比例对辣木百香果饮料感官品质的影响。②复配比（辣木提取液∶百香果汁）。固定复配液添加比例、柠檬酸添加量、白砂糖添加量，分别取复配比9∶1，7∶3，5∶5，3∶7，1∶9，以感官评分为指标，探究5 个水平复配比（辣木提取液∶百香果汁）对辣木百香果复合饮料感官的影响。③柠檬酸添加量。固定复配液添加比例、复配比（辣木提取液∶百香果汁）、白砂糖添加量，分别取柠檬酸添加量0.01%，0.03%，0.05%，0.07%，0.09%，以感官评分为指标，探究5 个水平柠檬酸添加量对辣木百香果复合饮料感官品质的影响。④白砂糖添加量。固定复配液添加比例、复配比（辣木提取液∶百香果汁）、柠檬酸添加量，分别取白砂糖添加量6%，8%，10%，12%，14%，以感官评分为指标，探究5 个水平白砂糖添加量对辣木百香果复合饮料感官品质的影响。

（4）辣木百香果饮料正交试验。采用L9（34）正交表，按照四因素三水平进行正交设计，综合考虑复配液添加比例、复配比、白砂糖添加量、柠檬酸添加量4 个指标，以感官评分为指标，确定最佳配方。

辣木百香果饮料L9（34）正交试验因素与水平设计见表4。

表4 辣木百香果饮料L（934）正交试验因素与水平设计

（5）感官评定方法与标准。选择评鉴人员20 人进行感官评分，根据色泽、组织形态、气味、滋味4 个方面进行综合评分。总分为100 分，其中色泽占15%，组织状态占25%，气味占20%，滋味占40%。

辣木百香果饮料感官评分标准见表5。

表5 辣木百香果饮料感官评分标准

（6）饮料相关指标的测定。①总抗氧化值的测定。根据T-AOC 总抗氧化值检测试剂盒说明书操作检测样品的总抗氧化值。②总酸的测定。酸碱中和滴定法（以柠檬酸计）。

吸取样品液1 mL 进行稀释定容至100 mL，过滤后，吸取10 mL 滤液加入有20 mL 蒸馏水的锥形瓶中，用酚酞作指示剂，用已知浓度的氢氧化钠溶液滴至终点，同时做空白试验。按下式计算样品中总酸的含量。

式中：X——样品总酸质量浓度，g/mL；

C——氢氧化钠滴定溶液浓度，mol/L；

V1——样品消耗氢氧化钠溶液的体积，mL；

V0——空白消耗氢氧化钠溶液的体积，mL；

m——样品质量，g；

F——样品稀释倍数；

K——换算系数，柠檬酸0.064。

2 结果与分析

2.1 辣木叶提取液最优浸提工艺的确定

2.1.1 单因素试验

（1）提取温度对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

提取温度对辣木叶提取液总抗氧化值的影响见图1。

图1 提取温度对辣木叶提取液总抗氧化值的影响

由图1 可知，辣木叶水提液和醇提液的总抗氧化值随着提取温度的增大而增大。因为物质的溶解度会随温度的升高而增大[22]，而且温度升高，溶液的黏度下降，有效成分的扩散速率随之增大，辣木叶中抗氧化物质渗透和扩散能力增强[23]。由于大部分天然抗氧化物质属于热敏性物质，当温度过高时，可能会破坏其抗氧化活性[24]。因此，温度过高，辣木叶的抗氧化物质的提取率在此温度下增加不显著，而温度过高使抗氧化物质发生氧化，导致其抗氧化值下降。

（2）提取时间对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

提取时间对辣木叶提取液总抗氧化值的影响见图2。

由图2 可知，随着超声提取时间增长，辣木叶提取液的总抗氧化值逐渐增强。当提取时间为20～40 min 时，水提液总抗氧化值上升比较缓慢，分析其原因是在预设温度下，短时间内多酚黄酮类等抗氧化物质还没有溶解充分，延长时间可使抗氧化物质逐渐被浸提出来。醇提液在浸提时间20～40 min 总抗氧化物质溶解较多，当浸提时间超过40 min 时，浸提液中抗氧化成分相对稳定，即使延长提取时间，提取率也不会有明显增加[25]。

（3）料液比对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

料液比对辣木叶提取液总抗氧化值的影响见图3。

由图3 可知，当料液比为1∶10 ～1∶20 时，溶剂的比例增加，辣木叶的总抗氧化值也随之增大。提取物质与溶剂的浓度差是其扩散作用的主要推动力，增大其浓度差可以促进物质的提取[26]。当提取溶剂增多时，辣木叶与溶液的接触面积便会增大，超声波的机械效应增加了细胞的通透性，使其扩散速度增快。当料液比达到一定程度时，溶剂中辣木叶抗氧化物质的溶解量基本饱和。因此，增加溶剂比例不会促进其溶解，反而降低了辣木叶醇提液中抗氧化活性成分的浓度，从而导致醇提液的总抗氧化值下降。

（4）乙醇体积分数对辣木叶提取液总抗氧化值的影响。

乙醇体积分数对辣木叶提取液总抗氧化值的影响见图4。

图4 乙醇体积分数对辣木叶提取液总抗氧化值的影响

由图4 可知，乙醇体积分数在40%～60%，辣木叶醇提液的总抗氧化值逐渐增大；乙醇体积分数为60%时，总抗氧化值达到最大；之后总抗氧化值随着乙醇浓度的增大而降低。可能的原因是不同体积分数的乙醇对醇溶性物质的溶解度不同[27]，而对于辣木叶，其中的抗氧化物质乙醇体积分数为60%时，溶解性较高，当乙醇体积分数升高时会使辣木叶中的色素等其他成分的溶解性增强，从而影响抗氧化物质的溶出。

2.1.2 超声波-水辅助提取法提取辣木叶的正交试验结果

超声波-水辅助提取法正交试验结果见表6。

表6 超声波-水辅助提取法正交试验结果

由表6 可知，各因素对总抗氧化值的影响存在差异，KC>KB>KA，其中料液比对辣木叶提取液的总抗氧化值影响最大，其次是浸提时间，浸提温度的影响最小。从差异显著性分析可知，最优组合为A2B3C1，试验超声波-水辅助提取法提取辣木叶的最佳提取条件为浸提温度60 ℃，浸提时间60 min，料液比1∶20，对应正交试验6 号，其总抗氧化值最高。对正交试验的最优提取水平进行二次验证性试验，试验结果分别为总抗氧化值40.083，41.317 U/mL，与正交试验最优结果差异不大。

2.1.3 超声波-乙醇辅助提取法提取辣木叶的正交试验结果

超声波-乙醇辅助提取法正交试验结果见表7。

表7 超声波-乙醇辅助提取法正交试验结果

由表7 可知，各因素对辣木叶提取液总抗氧化值的影响为料液比>浸提时间>乙醇体积分数>浸提温度。辣木叶抗氧化成分提取正交试验最优的提取组合为A2B2C1D2，即超声波-乙醇辅助提取法提取辣木叶的最佳提取条件为浸提温度60 ℃，浸提时间50 min，料液比1∶10，乙醇体积分数60%，对应正交试验6 号，本次正交试验6 号总抗氧化值最高。对正交试验的最优提取水平进行二次验证性试验，试验结果分别为总抗氧化值69.683，68.450 U/mL，与正交试验最优结果差异不大。

2.1.4 比较超声波辅助提取法中水溶剂与乙醇溶剂对辣木叶提取液质量指标的影响

最优样品及对照品说明见表8，不同样品的总抗氧化值对比见图8，不同样品的总多酚、总黄酮对比见图9，不同样品的粗多糖对比见图10。

表8 最优样品及对照品说明

图8 不同样品的总抗氧化值对比

图9 不同样品的总多酚、总黄酮对比

图10 不同样品的粗多糖含量对比

分别对比醇提最优、醇提对照与水提最优、水提对照，其中醇提最优与水提对照是以乙醇为溶剂，醇提对照与水提最优是以水为溶剂。由图8～图10可知，以乙醇作为溶剂，醇提液的总抗氧化值、总多酚含量、总黄酮含量均比同样条件的水溶剂提取液高。粗多糖用60%乙醇溶剂或水溶剂提取，差异性不大。因此，试验选取超声波-乙醇辅助提取法提取辣木叶，以达到抗氧化物质有效提取的最大化。

2.2 辣木百香果饮料的配方优化试验

2.2.1 单因素试验

（1）复配液添加比例。

复配液添加比例对辣木百香果饮料感官评分的影响见图11。

图11 复配液添加比例对辣木百香果饮料感官评分的影响

由图11 可知，辣木提取液百香果汁混合复配液添加量为10%～20%时，感官分数提高的幅度比较大，可能原因是复配液由辣木叶、百香果等成分为主要原料，对产品香味和整体口感影响较大，对感官的差异比较大，加入原液过少时其香味和滋味比较淡，其组织色泽也会偏浅，导致其感官偏低；添加量达20%～30%时，感官分数有所下降，总体变化不大；添加量达到40%时，其原液浓度偏大，反而影响产品口感。

（2）复配比（辣木提取液∶百香果汁）。

复配比对辣木百香果饮料感官评分的影响见图12。

图12 复配比对辣木百香果饮料感官评分的影响

由图12 可知，复配比（辣木提取液∶百香果汁）在9∶1 ～5∶5 时感官评分逐渐上升，根据评分表各项评分表示，提高复配混合液中百香果汁的比例，产品的色泽和滋味2 项分数增大明显。由于辣木提取液呈红褐色，百香果汁呈黄色，其混合液皆偏向于百香果的黄色，增大百香果汁的比例能使颜色更为明亮。此外，百香果汁的口感层次较为丰富，适当增大其比例滋味评分有所提升。当复配比达到3∶7 后，色泽、滋味差异性不大，但其组织形态评分逐渐下降，且辣木的香味气味也会被掩盖，综合评分降低。

（3）柠檬酸添加量。

柠檬酸添加量对辣木百香果饮料感官评分的影响见图13。

图13 柠檬酸添加量对辣木百香果饮料感官评分的影响

由图13 可知，产品感官评分在柠檬酸添加量0.03%～0.05%时逐渐增大，在0.05%时有最大值，当柠檬酸添加量超过0.05%时，感官分数逐渐下降。但5 个水平柠檬酸的添加量其感官评分均在73～82 分，整体差异性并不大。

（4）白砂糖添加量。

白砂糖添加量对辣木百香果饮料感官评分的影响见图14。

图14 白砂糖添加量对辣木百香果饮料感官评分的影响

由图14 可知，增大白砂糖的添加量，感官评分先升高后降低，当白砂糖添加量为8%时达到峰值。白砂糖主要影响产品的酸甜比，对产品滋味影响较大，对色泽、气味、形态等因素影响较小，且白砂糖对酸度的测定基本无影响，因此产品酸度基本不变。因为白砂糖溶液为无色无香味的透明溶液，而其浓度直接影响甜度而使产品差异性明显，甜度太大时感官评分降低。

2.2.2 辣木百香果饮料感官优化的正交试验结果

辣木百香果饮料正交试验结果见表9。

由表9 可知，辣木百香果饮料感官优化正交试验最优的组合为A'3B'1C'2D'3，即辣木百香果饮料感官优化的最优感官条件为复配液添加比例30%，复配比（辣木提取液∶百香果汁）7∶3，柠檬酸添加量0.05%，白砂糖添加量10%。由于正交试验分析得到的最优配方条件不在试验范围，因此对其进行验证试验。为保证试验的准确性，感官评价人员为正交试验的同一批，同时对最优配方及上述正交饮料评分最高的3 组（7，8，9 号）通过比较法进行感官评价。试验最后得到的最优配方饮料颜色纯净自然，有清新的辣木味并且伴有独特的百香果风味，酸甜适中，感官评分较其他3 组高，说明最优感官配方合理。

表9 辣木百香果饮料正交试验结果

2.3 饮料相关指标的测定结果

2.3.1 总抗氧化值的测定结果

各产品的总抗氧化值见表10。

表10 各产品的总抗氧化值

根据T-AOC 总抗氧化值检测试剂盒说明书操作。测定辣木百香果饮料的总抗氧化值为19.733 U/mL，比较市售的5 种果汁饮料，其总抗氧化值为5.3～10.3 U/mL，所以辣木百香果饮料比市售饮料的抗氧化 性强。

2.3.2 总酸的测定结果

根据酸碱滴定计算，测得辣木百香果饮料总酸为3.10 mg/mL。

3 结论

对辣木超声波-水辅助提取和超声波-乙醇辅助提取分别进行单因素试验及正交试验，以抗氧化值为指标，并对其结果进行对比，确定其最优提取条件为提取温度60 ℃，提取时间50 min，料液比1∶10，乙醇体积分数60%，该条件下得到的提取液总抗氧化值为69.067 U/mL。将最优提取条件下的辣木提取液与百香果汁进行复配，通过单因素试验及正交试验确定其最佳配方为复配液添加比例30%，复配比（辣木叶提取液∶百香果汁）7∶3，柠檬酸添加量0.05%，白砂糖添加量10%。利用最优的提取工艺和调配方案研制出的辣木百香果饮料色泽均匀，具有浓厚的辣木香气及百香果风味、酸甜适中、口感细腻，通过T-AOC 总抗氧化能力检测试剂盒测定其总抗氧化值为19.733 U/mL，与部分市售饮料相比，辣木百香果饮料具有较高抗氧化活性。