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海洋源复合多肽固体饮料的研制及其活性评价

2022-11-28肖盼盼张豪古敏晴李飞飞王新文李文保

食品工业 2022年11期
关键词:咖啡粉糖醇速溶

肖盼盼,张豪,古敏晴,李飞飞,王新文,李文保

1.深圳市华大海洋生物医药技术研究院(深圳 518000);2.深圳华大海洋科技有限公司(深圳 518000)

据世界卫生组织统计,全球共有约1.86亿人患不孕不育症。造成不孕不育的其中一个原因是男性性功能障碍[1]。据统计,1995年全球男性性功能障碍患病人数为1.52亿,预计2025年患病人数将达到3.22亿[2]。我国一项调查发现40~49,50~59和60~69岁的男性,患病率分别达55.3%,88.2%和91.8%[3]。然现有治疗药物,常伴有副反应[4]。

疲劳是亚健康的主要症状之一[5],影响着全球超过30%的人口[6-7]。疲劳常通过药物及营养补充来缓解[8],但服用药物,可能会引发一些不良反应[9]。营养补充产品可能含有兴奋剂,不适用于所有群体[10]。因此,开发一款安全有效的食源性功能产品,对患者进行营养干预,有助于改善男性性功能障碍及疲劳状态。

海洋是开发功能性食品的重要资源[11]。牡蛎,具有丰富的营养价值和药用价值,具有增强男性性功能、抗疲劳的功效[12-14]。海参是世界八大珍品之一,具有抗疲劳、提高免疫力、抗癌等生物活性[15]。我国鳗鱼的养殖规模和加工产量占全球60%以上[16],《日华子本草》记载:鳗鱼可起阳、治劳,补不足[17]。

以海洋源牡蛎肽、海参肽、鳗鱼肽为原料,利用动物试验,研究三者不同配比对提高男性性功能及疲劳的调节作用,从而明确海洋源复合多肽固体饮料中主要功能成分及最佳配比。在此基础上,以VC、糖醇、速溶咖啡粉为辅料,以感官评价为指标,通过单因素试验及正交试验,确定产品最佳配方,旨在得到一款具有增强男性性功能及抗疲劳活性,兼具独特风味及口感的新型固体饮料,以期为男性性功能障碍患者及疲劳人群提供一种安全无后顾之忧的新选择。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牡蛎肽、海参肽(山西原生肽科技有限公司);鳗鱼肽(德州蓝力生物技术有限公司);糖醇(山东福田药业有限公司);速溶咖啡粉(德宏后谷咖啡有限公司);竞品1和2(购自网络购物平台);苯甲酸雌二醇、黄体酮[上海全宇生物科技(驻马店)动物药业有限公司]。

1.2 仪器与设备

HC200C槽型混合机(宝鸡建华制药机械有限公司);国家统一标准筛(上虞市道墟五四仪器厂);DHG-9140A电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司);AUW120D型电子天平[岛津企业管理(中国)有限公司];Varioskan LUX全波长酶标仪(美国赛默飞世尔科技);XR-XM101游泳箱(上海欣软信息科技有限公司)。

1.3 试验动物

ICR雄性小鼠195只,雌性小鼠325只(18~22 g),由辽宁长生生物技术股份有限公司提供。SPF级动物房,温度25±2 ℃,湿度40%~70%,明暗交替时间为12 h/12 h。

1.4 试验方法

1.4.1 工艺流程

原料筛选→粉碎过筛→称料→混合调配→填充→包装→热收缩→金属探测→成品

1.4.2 主原料及原料配比筛选

1.4.2.1 抗氧化活性检测

参考张瑞刚等[18]、曹明原等[19]的方法检测牡蛎肽、海参肽及鳗鱼肽的抗氧化活性。

1.4.2.2 性功能活性检测

雄鼠适应性喂养7 d后随机分组(表1),每组10只,受试样品经口灌胃,给予4周。雌鼠于试验结束前2周进入动物房,随机分组,每组20只,于试验结束前2 d连续腹腔注射苯甲酸雌二醇(每只20 μg),观察前4 h腹腔注射黄体酮(每只500 μg),使之进入动情期。末次给药后,于当晚20:00~23:00,在安静、弱光的室内将雄鼠分别单独放入笼中,适应环境10 min,每只雄鼠投入2只雌鼠,摄录20 min内小鼠的交配行为[20]。统计各组小鼠的性行为指标,包括捕捉潜伏期(投入雌鼠与雄鼠第1次捕捉雌鼠的时间间隔)、捕捉次数(雄鼠捕捉雌鼠的次数)、射精潜伏期(投入雌鼠与雄鼠第1次射精的时间间隔)、射精次数(雄鼠射精的次数)[21]。

1.4.2.3 抗疲劳活性检测

试验动物适应性喂养7 d后随机分组(表1),每组10只,受试样品经口灌胃,给予6周。末次给予受试样品30 min后,将尾根部负荷5%体重铅皮的小鼠置于游泳箱中游泳。水深不少于20 cm,水温22±2 ℃,记录小鼠自游泳开始至力竭的时间,即小鼠负重游泳时间[22]。

表1 动物试验方案

1.4.3 优化试验

1.4.3.1 单因素试验

在主成分及配比确定的前提下,以感官评分为评价指标,通过单因素试验分别探究VC添加量(0.10%,0.15%,0.20%,0.25%和0.30%)、糖醇添加量(50%,55%,60%,65%和70%)及速溶咖啡粉添加量(2.5%,5.0%,7.5%,10.0%和12.5%)对固体饮料品质的影响。考察单因素时,其他指标以中间值为固定的参数条件。

1.4.3.2 正交试验

在单因素试验基础上,以VC、糖醇及速溶咖啡粉的添加量为自变量,以感官评分为指标,进行L9(33)正交试验。通过正交试验及方差分析优化固体饮料配方,正交组合设计见表2。

表2 正交试验设计因素水平表 单位:%

1.4.4 感官评价指标

参考唐森等[23]、王帅等[24]的方法对产品进行感官评定,感官品质综合评价标准见表3。

表3 感官评分标准表

1.4.5 产品活性检测

待产品配方确定后,对其进行性功能及抗疲劳活性检测。

1.4.6 营养及质量检测

按照GB 7101—2015《食品安全国家标准 饮料》、GB/T 29602—2013《固体饮料》及GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》的要求,对产品进行营养及质量检测。

1.4.7 数据处理

采用SPSS 18.0软件进行数据统计分析,组间比较采用双尾t-检验,其中P<0.05代表有显著性差异,P<0.01代表有极显著性差异。选用GraphPad Prism 6软件作图。

2 结果与分析

2.1 主原料及原料配比筛选

2.1.1 主原料抗氧化活性检测

据报道,抗氧化物质可消除过度生成的自由基,改善精子活力和活性[25],可与内源性自由基相互作用,减少机体氧化损伤,减少疲劳产生[11]。研究发现(表4),鳗鱼肽、牡蛎肽及海参肽均具有抗氧化活性,相较,牡蛎肽活性最强。因此,筛选牡蛎肽为必备功效成分,复配鳗鱼肽和(或)海参肽,进行体内动物试验,以确定产品功效成分及最佳配比。

表4 抗氧化活性检测结果统计

2.1.2 主原料性功能活性检测

性功能检测指标中,捕捉潜伏期及射精潜伏期越短,捕捉次数及射精次数越多则其活性越好[21]。分析发现(图1):与CT组相比,P2、P4、P5、P7、P8和P9组的捕捉潜伏期显著缩短,捕捉次数显著增加;P4组射精潜伏期显著缩短,射精次数显著增加;P5、P6、P7和P8组的射精次数显著增加。综合发现,P4组各指标均显著改善,具有最强的性功能增强活性。

图1 性功能活性检测结果图

2.1.3 主原料抗疲劳活性检测

运动耐力的提高是抗疲劳最有力的表现,负重游泳时间越长则抗疲劳活性越强[22]。由图2可知,与CT组相比,P1、P3、P4、P5和P6组负重游泳时间显著延长(P<0.05),具有抗疲劳活性,其中P4组负重游泳时间由528.5 s提高至786.4 s,延长48.8%。

图2 抗疲劳活性检测结果

2.2 配方优化——单因素试验

结合性功能及抗疲劳活性检测结果,确定产品功效成分为牡蛎肽及海参肽,添加比例为10∶1(g/g)。在此基础上,以感官评价为指标确定(VC)、糖醇及速溶咖啡粉的添加量。

2.2.1 VC添加量的确定

VC是多细胞生物必不可少的营养素[26],其对固体饮料感官品质的影响如图3所示。随着VC添加量的增加,感官评分呈现先升高后降低趋势,其最适添加量为0.20%。

图3 VC添加量对产品感官评分的影响

2.2.2 糖醇添加量的确定

与蔗糖相比,糖醇具有低热量、耐受量高、不致龋齿等优点,因此常作为代糖用于食品中[27]。分析图4发现,糖醇对产品的甜度有很大影响,其最适添加量为65%。

图4 糖醇添加量对产品感官评分的影响

2.2.3 速溶咖啡粉添加量的确定

咖啡是世界“三大饮料”之一,风味独特,深受现代人喜爱[28]。分析图5发现,速溶咖啡粉最适添加量为7.5%。

图5 速溶咖啡粉添加量对产品感官评分的影响

2.3 配方优化

2.3.1 正交试验结果及方差分析

采用正交试验及方差分析对固体饮料配方进行优化。分析表5可知,各因素对固体饮料感官评分的影响主次顺序为C>A>B,即速溶咖啡粉添加量>VC添加量>糖醇添加量。由表6方差分析可知,VC添加量、速溶咖啡粉添加量对固体饮料感官评分有极显著的影响。通过极差分析法分析得到最优组合A1B2C2,即VC添加量0.20%、糖醇添加量65%、速溶咖啡粉添加量7.5%。

表5 正交试验结果及分析

表6 正交试验方差分析

2.3.2 单因素效应分析

为比较各因素对固体饮料风味的影响,对各因素进行邓肯检验分析,结果见表7~表9。分析发现,VC添加量及速溶咖啡粉添加量的各水平间均具有显著性差异,糖醇添加量的水平2和3间具有显著性差异,且各辅料最适添加量分别为A1、B2和C2,即VC添加量0.20%、糖醇添加量65%、速溶咖啡粉添加量7.5%,与极差分析结果相一致。

表7 VC添加量单因素效应分析

表9 速溶咖啡粉添加量单因素效应分析

表8 糖醇添加量单因素效应分析

2.4 产品感官结果验证

通过试验确定牡蛎肽与海参肽添加比例10∶1(g/g),VC 0.20%、糖醇65%,速溶咖啡粉7.5%。在此条件下,经过3次重复性试验验证,感官评定平均综合评分为93.2分。

2.5 产品活性检测

2.5.1 产品性功能活性检测

对产品(P)进行性功能活性检测,并与市场流通较好的2个竞品(J1、J2)进行比较。分析图6发现,与CT相比,P组的各项性行为指标均显著改善,表明P组具有显著的性功能增强活性。与J1组相比,P组各项性行为指标均强于J1组,其中捕捉潜伏期、射精潜伏期及射精次数具有统计学显著性差异(P<0.05)。与J2组相比,其射精潜伏期显著缩短,射精次数显著增加(P<0.05),表明产品的性功能增强活性强于2个竞品。

图6 产品性功能活性检测

2.5.2 产品抗疲劳活性检测

对产品(P)进行抗疲劳活性检测,并与市场流通较好的2个竞品(J1、J2)进行比较。分析图7发现,与CT、J1、J2组相比,P组的游泳时间均显著延长,表明P组具有显著的抗疲劳活性且活性强于2个竞品。

图7 产品抗疲劳活性检测

2.6 产品营养及质量检测

对研发的海洋特色复合多肽固体饮料进行营养及质量检测,结果显示(表10),研发的产品蛋白质含量丰富(24.8 g/100 g),脂肪含量低(2.5 g/100 g),含有锌元素(8.47 mg/100 g),且微生物指标及理化指标均符合国家相关标准要求,是一款高蛋白低脂肪、营养丰富的安全产品。

表10 产品检测结果

3 结论

试验以海洋源多肽为主要原料,研制一款固体饮料,通过体内外及单因素试验、正交试验确定最佳配方:牡蛎肽与海参肽添加比例为10∶1(g/g),VC 0.20%,糖醇65%,速溶咖啡粉7.5%。按此配方研制的海洋特色复合多肽固体饮料是一款色泽均一,酸甜适宜,无腥味、无蔗糖、无香精色素,具有独特咖啡风味且各项指标均符合国家标准的天然功能食品。此外,活性试验表明,该固体饮料具有增强小鼠性功能及抗疲劳的作用,且活性强于市场流通较好的2个竞品产品,具有开发应用潜力,有望成为男性性功能障碍患者及疲劳人群的一种安全无后顾之忧的新选择。

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