山黄皮多糖提取及其风味饮品制备*

韦馨平,黄振勇,王冬梅,梁晓君,任 惠,徐兵强,淡 明,张娥珍**

(1.南宁市农业科学研究所，广西南宁 530001；2.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007；3.广西农业科学院园艺研究所，广西南宁 530007；4.中国热带农业科学院海口实验站，海南海口 570000)

0 引言

山黄皮Clausenaindica(Datz)，又称鸡皮果，是热带和亚热带常绿多年生小乔木，为芸香科黄皮属，主要分布于我国广西、广东、云南、海南，以及越南、菲律宾等地[1，2]。山黄皮挥发油含量丰富，主要为萜烯类、醚类、醛类等化合物[3，4]，香气独特，可用作调味品。山黄皮果实富含蛋白质、总糖、可溶性固形物、维生素、多种氨基酸、矿物质[5-7]，具有健脾消脂、化滞祛湿、疏风清热等功效[8]。山黄皮中植物多糖含量丰富。植物多糖是由淀粉、多聚糖、果胶等物质组成的聚合糖，具有抗氧化[9，10]、提高免疫力[11]、抗肿瘤[12]、降血脂[13]、降血糖[14，15]等保健作用。研究发现，植物多糖对肠道菌群具有一定的调节作用，可改善肠道生态环境[16-18]。目前对山黄皮的研究主要集中在品种选育、挥发油成分分析等方面[19-22]，加工方面以果酱、果干、盐渍等产品较为常见[23]，其他深加工方面的研究极少[24，25]。山黄皮在桂西南，尤其是崇左、龙州、扶绥、大新等地已有长久的食用历史，游向荣等[26]在火麻中添加山黄皮，开发了火麻蛋白饮料、火麻含片等产品；周马林等[27]利用乳酸菌发酵山黄皮，开发了一款风味独特、香味纯正、口感良好的山黄皮全果乳酸菌发酵功能饮料，可见山黄皮在功能食品的开发上具有较好的应用前景。

为探索山黄皮多糖的快速提取工艺技术，本研究采用超声波细胞破碎法对山黄皮多糖进行提取，通过单因素和正交实验优化得到山黄皮多糖的最佳提取工艺，并利用其多糖提取液调制一款具有山黄皮风味的植物多糖饮品，以期为广西山黄皮的深加工产品研发提供技术参考，为其产业发展提供思路。

1 材料与方法

1.1 主要材料与设备

山黄皮，桂研15号，采自广西龙州县。实验所用的主要试剂：葡萄糖(天津市科密欧化学试剂有限公司)；苯酚(成都金山化学试剂有限公司)；浓硫酸(成都市科隆化学品有限公司)；无水乙醇(成都市科隆化学品有限公司)；低聚果糖、柠檬酸，均为市售食品级。

实验用到的主要设备：SCIENTZ-ⅡD超声波细胞破碎仪(宁波新芝生物科技股份有限公司)，HH-S4恒温水浴锅(郑州生元仪器有限公司)，UV-8000A紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)，GL-21M高速冷冻离心机(长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司)，SRH40-100高压均质机(上海申鹿高压均质机有限公司)，FW80高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)，RE-52AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)。

1.2 方法

1.2.1 山黄皮多糖提取工艺优化

山黄皮清洗干净后沥干水分，用刀切成两半，置于真空冷冻干燥机中冷冻干燥，干燥后粉碎，过80目筛备用。

1.2.2 多糖含量测定

采用苯酚-硫酸法测定多糖含量[28]。先绘制葡萄糖标准曲线：精确称取于105℃条件下烘干至恒重的葡萄糖标准品0.1 g(精确至0.001 g)，加蒸馏水溶解定容至100 mL，配置成1 mg/mL葡萄糖标准溶液；分别移取葡萄糖标准液0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于试管，用蒸馏水补充至1 mL，分别加入1 mL 50 g/L苯酚溶液，混合均匀后加入5 mL浓硫酸，混合均匀后沸水浴10 min，取出后冷水浸泡静置20 min，以蒸馏水为空白对照，于490 nm处测量吸光度。以吸光度为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程：y=8.6483x-0.00042，R2=0.999 1。样品多糖含量测定步骤：吸取1 mL的样品溶液(可适当稀释)替代葡萄糖标准液，其他步骤保持一致，并参照标准曲线计算出多糖含量。

1.2.3 山黄皮多糖提取工艺

称取1.0 g的山黄皮，按1∶50 g/mL料液比加入水，搅拌均匀，在超声功率为180 W的超声波细胞破碎仪中提取15 min，提取完成后，浆水在高速离心机中8 000 r/min离心10 min，留取上清液，即得山黄皮多糖粗提取液，取样测定多糖含量。

1.2.4 单因素实验

根据单因素变量原则，分别考察料液比1∶30，1∶40，1∶50，1∶60，1∶70，1∶80 g/mL，超声波功率150，180，210，240，270，300 W和超声总时间10，15，20，25，30 min对山黄皮多糖提取效果的影响。

1.2.5 正交实验优化

在单因素实验基础上，以多糖提取率为目标，以料液比(A)、超声功率(B)、超声总时间(C)为考察因素，进行L9(33)正交优化，正交因素和水平见表1。

表1 多糖提取L9(33)正交表Table 1 L9(33) orthogonal table of polysaccharide extraction

1.2.6 风味饮品的制备工艺

山黄皮风味饮品的制备工艺流程为山黄皮粗提取液→浓缩→调配→均质→灭菌→无菌罐装→成品。具体如下：将山黄皮超声波破碎提取液减压浓缩50倍，选取多糖浓缩液(X1)、柠檬酸(X2)和低聚果糖(X3)作为变量因素，在饮品总体积相同的基准上，从各因素中选取3个不同添加量水平做L9(33)正交优化实验，具体正交因素水平表如表2所示。各调配方案使用23 MPa高压均质2次，随后95℃水浴灭菌15 min，灭菌后进行无菌罐装。

表2 风味饮品L9(33)正交表Table 2 L9(33) orthogonal table of flavo beverage

为评估各调配方案的风味，找20名食品专业人士对饮品进行感官评价，指标包括香气(25分)、色泽(25分)、组织形态(20分)和口感(30分)，评分细节如表3所示，评价结果以各项指标得分之和表示。

表3 感官评分标准Table 3 Sensory evaluation standard

1.3 数据处理与分析

实验数据用Excel表格整理，采用正交设计助手Ⅱv3.1进行正交设计和分析，用Origin Pro 2017进行显著性分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 料液比对山黄皮多糖提取效果的影响

如图1所示,料液比由1∶30 g/mL增加到1∶40 g/mL时，多糖提取率显著提高(P<0.05)；在料液比增加至1∶50 g/mL时，多糖提取率有所降低，但变化不显著(P>0.05)；料液比提高到1∶60 g/mL时，多糖提取率可达到27.22%，提高效果显著(P<0.05)；继续增加料液比，其多糖提取率变化不显著(P>0.05)。山黄皮多糖为水溶性物质，一定条件下，适当增加溶剂量有助于提高多糖溶出率。从实验结果和后期浓缩工艺考虑，最佳料液比以1∶60 g/mL较为合适。

不同字母表示不同处理之间有显著差异，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)图1 料液比对山黄皮多糖提取效果的影响Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.2 超声功率对山黄皮多糖提取效果的影响

在一定范围内，提高超声功率对山黄皮多糖提取有明显促进作用(P<0.05)，在超声功率为210 W时，多糖提取率达27.02%，显著高于其他处理(P<0.05)。随着超声功率的继续增加，多糖提取率明显降低(P<0.05)，这可能是超声功率的提高加剧空化作用，引起多糖结构发生破坏[29]，导致提取率降低(图2)。从提取效果和能耗方面考虑，超声功率选择210 W较为合适。

不同字母表示不同处理之间有显著差异，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)图2 超声功率对山黄皮多糖提取效果的影响Fig.2 Effect of ultrasonic power on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.3 超声总时间对山黄皮多糖提取效果的影响

超声总时间对山黄皮多糖提取效果影响如图3所示。在提取前段(10-20 min)，超声波产生的空化作用使山黄皮多糖快速溶出并积累，提取率显著提高(P<0.05)，在超声总时间为20 min时，山黄皮多糖提取率达到27.15%。在超声总时间为30 min时，山黄皮多糖提取率明显降低(P<0.05)。一定条件下，延长超声时间可促进山黄皮多糖的溶出积累，但是时间过长会使反应体系温度过热，从而导致多糖失活析出[30]，使提取率下降。因此，超声总时间选择20 min较为合适。

不同字母表示不同处理之间有显著差异，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)图3 超声总时间对山黄皮多糖提取效果的影响Fig.3 Effect of total ultrasonic time on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.4 正交优化结果

在单因素实验结果基础上选择料液比(A)、超声功率(B)、超声总时间(C) 3个因素进行优化，以多糖提取率(Y)为指标进行正交设计，实验结果如表4所示。

表4 山黄皮多糖提取L9(33)正交实验结果Table 4 Results of L9(33) orthogonal experiment on C.indica (Datz) polysaccharide extraction

由正交实验结果的极差分析可知，影响山黄皮多糖提取率的因素次序为C>A>B，即超声总时间>料液比>超声功率。由方差分析可知(表5)，超声总时间对山黄皮多糖提取影响显著，料液比与超声功率对山黄皮多糖提取效果影响不显著。由直观分析结果可知，其最佳组合为A1B1C3，但是实验组中以组合A3B1C3提取率较高，因此对这两个组合进行对比实验。结果得知，组合A1B1C3提取率为28.24%，而组合A3B1C3提取率达28.52%，以A3B1C3组合的山黄皮多糖提取率较高，因此选择最佳提取工艺为A3B1C3，即料液比为1∶70 g/mL，超声功率为180 W，超声总时间为25 min。

表5 山黄皮多糖提取方差分析Table 5 Analysis of variance table of Clausena indica (Datz) polysaccharide extraction

2.5 风味饮品的调配优化结果

由正交实验感官结果可知(表6)，山黄皮风味植物多糖饮品品质的感官影响顺序为多糖浓缩液>柠檬酸>低聚果糖，感官得分较高的工艺组合：多糖浓缩液添加量12%、柠檬酸添加量0.05%、低聚果糖添加量8%，其感官得分为88分。由此工艺制备的山黄皮风味植物多糖饮品具有山黄皮的特有香气，其色泽透亮，黏稠度适中，酸甜可口。

表6 风味饮品L9(33)正交试验结果Table 6 L9(33) orthogonal test results of flavor beverage

3 结论

通过单因素和正交实验优化山黄皮多糖的超声波细胞破碎提取工艺，得到最佳提取工艺为料液比1∶70 g/mL，超声功率180 W，超声总时间25 min，在此工艺下其多糖提取率为28.52%。通过感官评价，山黄皮风味植物多糖饮品最佳配比为多糖浓缩液添加量12%、柠檬酸添加量0.05%、低聚果糖添加量8%。