高维生素C刺梨饼干配方工艺优化及其体外抗氧化作用

摘 要：以刺梨为基本原料，制作一款高维生素C（VC）含量的刺梨饼干，并对其配方工艺进行优化，对其体外抗氧化活性进行评价.采用4因素4水平正交试验设计，对影响刺梨饼干制作中VC含量和稳定性的4个关键因素烘焙温度、烘焙时间、苹果酸用量和红花籽油用量进行优化；采用不同种类的普通食用油等量替代优化配方中的红花籽油，观察并对比普通食用油和红花籽油对产品中VC含量的影响；通过测定产品对羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除率及对脂质过氧化的抑制率来评价产品的体外抗氧化活性.结果得到最优的产品配方工艺条件为：烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为20 min，苹果酸用量为0.75%，红花籽油用量为8%.产品中的红花籽油采用普通食用油替代后，起酥油的VC损失率最大，比红花籽油高4.8倍以上，普通植物食用油的VC损失率也比红花籽油高89%以上.按优化后的配方工艺制得的刺梨饼干产品中VC含量达210 mg/100 g，质量稳定.优化后的产品和等剂量VC对照组对羟基自由基和超氧阴离子自由基都有良好的清除作用，对脂质过氧化有良好的抑制作用，并且优化后的产品效果都显著优于等剂量的VC对照组.

关键词：刺梨;饼干;维生素C;清除自由基;抗脂质过氧化

中图分类号：TS213.22;R285

文献标志码：A

0 引 言

刺梨为蔷薇科多年生落叶小灌木，其果实可食用或药用，在我国南方山区广泛野生分布，在贵州、四川、重庆和云南等地有广泛种植［1-2］.刺梨果实作为食药两用资源，在我国具有悠久的应用历史［3-4］.现代医学研究表明，刺梨中维生素C（VC）含量高达2%以上，是所有水果蔬菜中VC含量最高的.此外，刺梨还富含多种其他生物活性成分，如超氧化物歧化酶（SOD）、黄酮、皂甙、多酚和多糖等.药理研究表明，刺梨果汁具有抗氧化、清除自由基、抗疲劳、抗衰老、促进消化和解痉、抗动脉粥样硬化、降血脂、降血糖、抗肿瘤、增强免疫和解酒保肝等多方面的药理作用［5-10］.但是，刺梨鲜果口感极差，难以直接食用，因此刺梨产业的发展必须依赖于高效益的产品加工.目前，市场上批量加工销售的刺梨产品主要为果汁饮料类，产品种类单一，同质化竞争严重.由于考虑到刺梨中的VC在高温烘焙下会被氧化破坏，因此，目前市场上还未有采用刺梨果汁制作的饼干类烘焙产品，高VC含量的刺梨饼干在市场上尚属空白.饼干是大众较为广泛接受的旅游休闲产品形式之一，如果能将刺梨开发成饼干类产品投放市场，无疑将对促进刺梨产业的发展起到极大推动作用.本研究通过采取特定的VC保护剂，并控制烘焙工艺条件等措施，制作出高VC含量且质量稳定的刺梨风味饼干，以填补高VC刺梨风味饼干的市场空白.

1 材料与方法

1.1 仪 器

S200型电热恒温鼓风干燥箱（上海琅玕实验设备有限公司），Volution300型紫外可见分光光度计（上海泽权仪器设备有限公司），PHSJ-6L型pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司），T-25 型匀浆机（德国IKA公司）;SYU-3-100D型超声波提取器（郑州生元仪器有限公司），800D型高速离心机（江苏金怡仪器科技有限公司），S500型数显式电热恒温水温箱（南京晓晓仪器设备有限公司），XS205DU型电子天平（梅特勒—托利多集团）.

1.2 材 料

刺梨浓缩汁（鲜果压榨过滤后的3倍浓缩果汁，VC含量测定为 4 600 mg/100 g），购自贵州初好农业科技开发有限公司；VC标准品（纯度≥99.2%），购自国药集团化学试剂有限公司；红花籽油（亚油酸含量61%～64%），购自中粮天海粮油工业有限公司.配方产品制作用的原料为食品级，测定分析用的常规试剂都为分析纯，测定用水为双蒸馏纯净水.

1.3 方 法

1.3.1 基本配方与制作工艺

产品基本配方由高筋面粉26.75%～38%、大豆分离蛋白30%、蔗糖25%、刺梨浓缩汁5%、红花籽油2%～12%和苹果酸0%～1.25%共6种组分及适量水构成.产品制作工艺为：配料→拌匀→成型→烘焙→冷却→包装.先将各种原料加入适量水混匀，揉成面团，醒发1～2 h，然后用模具压制成厚2 mm、直径2.5 cm左右的圆片，放置在110～190 ℃的电热恒温鼓风干燥箱中烘烤10～40 min，取出冷却到室温，密封包装得到产品［11］.

1.3.2 VC含量及损失量测定

按照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》［12］测定VC含量，本研究采用其中的第2法.VC损失率的计算公式为，

S=c×m－m0m0×100%（1）

式中，S为VC损失率，c为制成的产品中VC的含量，m为制成的产品的质量，m0为配料时加入VC的质量（按照浓缩刺梨汁的用量和VC含量计算）.

1.3.3 单因素试验

考虑到VC在酸性环境中较为稳定，而苹果酸不仅酸性较强，且具有抗氧化作用，故产品中添加一定量的苹果酸用于保护VC.红花籽油中亚油酸含量达60%以上，不仅具有较强的抗氧化性能，并且具有一定的耐高温性能，故本研究用红花籽油代替传统饼干生产中广泛使用的起酥油或黄油，以保护VC.此外，产品在制作过程中的烘焙温度与烘焙时间无疑也会严重影响产品中VC含量.总之，本产品制作过程中，烘焙温度、烘焙时间、苹果酸用量和红花籽油用量为影响产品中VC含量和稳定性的关键因素.因此，本研究先采用单因素试验方法，以产品中VC损失率为指标，考察烘焙温度、烘焙时间、苹果酸用量和红花籽油用量对产品中VC含量和稳定性的影响.

1）烘焙温度.固定烘焙时间为20 min，苹果酸用量为0.5%，红花籽油用量为8%，以烘焙温度分别为100、120、140、160、180和200 ℃进行烘烤，研究烘焙温度对产品中VC损失率的影响.

2）烘焙时间.固定烘焙温度为140 ℃，苹果酸用量为0.5%，红花籽油用量为8%，以烘焙时间分别为10、15、20、25、30和35 min进行烘烤，研究烘焙时间对产品中VC损失率的影响.

3）红花籽油用量.固定烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为25 min，苹果酸用量为0.75%，以红花籽油用量分别为0%、2%、4%、6%、8%和10%进行烘烤，研究红花籽油用量对产品中VC损失率的影响.

4）苹果酸用量.固定烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为25 min，红花籽油用量为8%，以苹果酸用量分别为0.00%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%和1.25%进行烘烤，研究苹果酸用量对产品中VC损失率的影响.

1.3.4 不同食用油对VC保护作用比较

为降低生产成本，在前面单因素试验基础上，固定烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为25 min，苹果酸用量为0.75%，红花籽油用量为8%，分别用等量起酥油、油菜籽油、大豆油、花生油和玉米胚芽油5种普通食用油代替配方中的红花籽油，制作饼干产品，测定VC损失率，比较普通食用油和红花籽油在VC保护作用上的差异.

1.3.5 正交试验设计

结合单因素试验结果，以产品中VC损失率为考察指标，以烘焙温度（A）、烘焙时间（B）、苹果酸用量（C）和红花籽油用量（D）为试验考察因素，采用L16（45）正交表进行试验设计［11］（见表1），得到饼干制作的最佳工艺.

1.3.6 体外抗氧化活性分析

1）羟基自由基清除率测定.参照文献［13-14］中的方法，并作适当修改.将制作好的饼干称取10 g，研细， 加入100 mL纯净水，超声波震荡提取2 min（40 kHz），静置30 min，取上清液过滤，定容到100 mL，得到供试溶液（下同）.取1支试管，加入 9 mmol/L 硫酸亚铁 2.0 mL， 9 mmol/L 水杨酸醇溶液2.0 mL，再加入供试溶液2.0 mL，震荡摇匀后，加入 20 mmol/L 双氧水2.0 mL，混匀，在水浴锅中恒温加热（37 ℃）30 min，最后在510 nm处测定吸光度值（用210 mg/L VC 标准品作阳性对照，纯水作空白对照），重复测定3次取平均值，羟基自由基清除率的计算公式为，

X=（1－x1－x2x0）×100%（2）

式中，X为羟基自由基清除率，x1为样品吸光度值，x2 为纯水代替双氧水后的吸光度值，x0 为纯水代替样品后的吸光度值.

2） 超氧阴离子自由基清除率测定.参考文献［13-14］中的方法，并作适当修改.在试管中装入0.1 mmol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸（Tris-HCl）溶液（pH值约为8.2） 2.0 mL，再加入供试溶液0.1 mL，3 mol/L的邻苯三酚盐酸溶液 0.1 mL，水浴（25 ℃）加热 5 min后，自然冷却至20～25 ℃，最后在 420 nm 处测定吸光度值（以水作空白对照，210 mg/L VC标准品作阳性对照），仍按公式（2）测定计算超氧阴离子自由基清除率，只是式中X为超氧阴离子自由基清除率，x1 为待测管吸光度值，x2 为水代替邻苯三酚盐酸溶液后的吸光度值，x0 为水代替样品后的吸光度值.

3） 脂质过氧化（LPO）抑制率测定.按照文献［14］中的方法用卵磷脂过氧化法测定样品的抗LPO作用.取200 mg卵磷脂，冰浴震荡下溶解于30 mL 10 mmol/L pH值为7.4的磷酸缓冲盐（PBS）溶液中，得到卵磷脂溶液.取0.5 mL 卵磷脂溶液，加入样品溶液0.5 mL，pH值为7.4的PBS 缓冲液1.0 mL，2.5 mmol/L乙二胺四乙酸铁钠（NaFeEDTA）溶液1.0 mL，混匀，放在37 ℃水浴中反应45 min，再加入1%的2-硫代巴比妥1.0 mL，28 %的三氯乙酸溶液2.0 mL，混匀，放在100 ℃沸水浴中加热10 min，冷却后在532 nm处测定吸光度Sa，空白管用PBS溶液代替样品测吸光度S0（用PBS缓冲液调零）.LPO抑制率（S）计算公式为，

S=S0－SaS0×100%（3）

1.3.7 数据处理

试验结果的统计分析采用SPSS 25.0软件，用最小显著极差（LSD）法进行差异显著性分析［11］.

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 烘焙温度对VC损失率的影响

烘培温度对VC损失率的影响如图1所示.100、120和140 ℃烘焙温度下，VC损失率差异不显著（Pgt;0.05），但140 ℃之后，随着温度升高，VC损失率急剧增加.试验中发现，在100 ℃条件下，制作出的饼干产品湿度较高，达不到要求；200 ℃下，制作出的饼干产品有明显焦糊味，也达不到要求.因此，初步确定烘焙温度的参考合适范围为120～180 ℃.

2.1.2 烘焙时间对VC损失率的影响

烘焙时间对VC损失率的影响如图2所示.在10、15和20 min烘焙时间下，VC损失率差异不显著（Pgt;0.05），但20 min之后，随着烘焙时间延长，VC损失率急剧增加.试验中发现，在10 min条件下，制作出的饼干产品湿度较高，达不到要求；35 min条件下，制作出的饼干产品有焦糊味，不能达到产品要求.因此，初步确定烘焙时间的参考合适范围为15～30 min.

2.1.3 红花籽油用量对VC损失率的影响

红花籽油用量对VC损失率的影响如图3所示.随着红花籽油用量的增加，VC损失率逐步减少.当红花籽油用量为0%和2%时，VC损失率极大，并且烘焙制作出的产品不够酥脆；当红花籽油用量达到4%时，产品酥脆度明显增加，VC损失率逐步趋于稳定；但当红花籽油用量在8%和10%之间时，VC损失率和酥脆度没有显著差异.因此，初步确定红花籽油用量的参考合适范围为4%～10%.

2.1.4 苹果酸用量对VC损失率的影响

苹果酸用量对VC损失率的影响如图4所示.随着苹果酸用量的增加，VC损失率总体呈降低的趋势.当苹果酸用量为0%时，VC损失率极大，并且烘焙制作出的产品明显太甜腻；当苹果酸用量为0.25%时，产品口感明显变得更好，VC损失率逐步趋于稳定；当苹果酸用量为0.75%、1.00%和1.25%时，VC损失率没有显著差异，但1.25%用量得到的产品口感酸度明显过高.因此，初步确定苹果酸用量的参考合适范围为0.25%～1.00%.

2.2 不同食用油对VC保护作用比较

用等量普通食用油代替红花籽油后制得产品的VC损失率比较如图5所示.由图可知，不同种类食用油对VC损失率的影响极大.起酥油的VC损失率最大，高达45.8%，比红花籽油高4.8倍以上；油菜籽油、大豆油、花生油和玉米胚芽油等普通植物油的VC损失率在14.88%以上，比红花籽油高89%以上.由此看出，红花籽油对VC的保护作用是不能用其他常用食用油来替代的.

2.3 正交试验结果分析

正交试验结果见表2，对表2数据进行方差分析的结果见表3.从表3可看出，总体试验模型达极显著水平（P＜0.01），A、B、C、D 4个因素的试验结果差异均达极显著水平（P＜0.01），说明4个因素都会极显著地影响VC损失率.根据表2 中的R值和表3中的F值可以看出，各因素对试验结果影响的主次顺序为Agt;Bgt;Dgt;C，即影响VC损失率最主要的因素是烘焙温度，其次是烘焙时间，再次是红花籽油用量，最后是苹果酸用量.

从烘焙温度和烘焙时间的K值来看，其1水平和2水平的VC损失率没有显著差异，但都显著低于3水平和4水平，由于试验中发现，2水平产品的酥脆度比1水平更好，故这2个试验因素最佳水平都取2水平.从红花籽油和苹果酸用量的K值来看，3水平和4水平的VC损失率没有显著差异，但都显著低于1水平和2水平，从节约成本角度考虑，这2个试验因素最佳水平都取3水平.综上所述，通过正交试验得到的最优水平组合为A2B2C3D3，即最佳的工艺条件为：烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为20 min，苹果酸用量为0.75%，红花籽油用量为8%.由于正交试验设计中并没有A2B2C3D3的最佳组合，于是本研究按照得出的最佳组合条件进行了试验验证，重复3次，测得的平均VC损失率为7.82%，显著低于正交试验中各组合，证明本试验结果可靠.

2.4 产品质量检验结果

按照优化后的最佳配方工艺制作得到的刺梨饼干产品色泽呈淡黄色，色泽均匀稳定，口感酥脆香甜，酸甜适中，刺梨香味浓郁，VC含量达到210 mg/100 g以上，微生物菌落总数＜10 CFU/mL，大肠杆菌和其他致病菌指标均未被检出.将产分别放在5、25和37" ℃（空气相对湿度均为65%）下进行为期4个月的加速试验，结果发现3组产品的外观、口感、VC含量和微生物指标均未发生显著改变.由此推断出产品保质期应在1年以上，符合我国饼干类产品质量标准［15-16］要求.

2.5 体外抗氧化活性结果

体外抗氧化活性试验结果见表4.含等剂量 VC 对照组和优化产品试验组对羟基自由基和超氧阴离子自由基都有较强清除作用，并且优化产品试验组对羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除率都极显著高于等剂量 VC 对照组.含等剂量 VC 对照组和优化产品试验组对LPO都有较强抑制作用，并且优化产品试验组对LPO的抑制率极显著高于等剂量 VC 对照组.

3 讨 论

由正交试验确定得到的高VC刺梨饼干产品最佳配方工艺条件为：烘焙温度为140 ℃，烘焙时间为20 min，苹果酸用量为0.75%，红花籽油用量为8%.根据本配方工艺加工制作得到的刺梨饼干VC损失率仅为7.82%，产品中VC含量为210 mg/100 g，并且产品质量稳定，保质期可达1年以上.按照优化工艺制作得到的产品对羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除作用及对LPO的抑制作用都超过等剂量VC对照组.产品配方中添加的刺梨浓缩汁除含较高的VC以外，还含有维生素P（VP）、SOD、黄酮和多酚等多种抗氧化活性成分［2-4，14］，这些成分本身就对VC有一定保护作用.此外，配方中加入的苹果酸和红花籽油具有较强的抗氧化性能，更加强了对产品中VC的保护［17］.本产品通过多种抗氧化活性成分的协同作用，不仅最大限度减少了产品中VC的损失，使产品质量稳定，而且加强了产品的抗氧化活性，表现出比等剂量VC对照组更高的自由基清除率和LPO抑制率.

近年来大量的研究证明，动脉粥样硬化、癌症、衰老和老年性白内障等诸多疾病的发生都和氧自由基及其诱导的LPO反应有密切的联系［18-20］.本研究研制得到的高VC刺梨饼干产品对氧自由基展现出良好的清除率，对LPO展现出良好的抑制率，因而是一款值得大力推广应用的功能型保健食品，对刺梨产品的深层次开发和提高刺梨产业发展水平具有重要意义.

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（责任编辑：伍利华）

Optimization of Manufactural Conditions of Rosa Roxburghii

Biscuits Rich in Vitamin C and Anti-Oxidant Activity in vitro

WEI Huiping，XIE Siyu，Wu Shiji

（School of Preclinical Medicine，Panzhihua University，Panzhihua 617000，China）

Abstract：

To make a biscuit rich in vitamin C （VC），rosa roxburghii was used as the basic raw materials，its formula and process were optimized，and its anti-oxidant activity in vitro was evaluated also.The four key factors that affected the VC content and stability in the production of biscuits，inculding the baking temperature，the baking time，the amount of malic acid added，and the amount of safflower seed oil added，were optimized by a four factor and four level orthogonal experimental design.Different types of ordinary edible oil was used to replace the safflower seed oil in the optimized formula，and the different effects of these two kinds of oil on VC content of the products were observed and compared.The anti-oxidant activity in vitro of the product were evaluated by measuring its clearance rate against hydroxyl radicals and superoxide anion radicals，as well as its inhibition rate against lipid peroxidation.The optimal product formula process conditions by orthogonal experiment were as follows： the baking temperature was at 140 ℃，the baking time lasted for 20 minutes，the addition of malic acid accounted for 0.75%" and the safflower seed oil made up 8%.After replacing safflower seed oil with regular edible oils in the product，the researchers found that the VC loss rate of shortening oil was 4.8 times higher than that of safflower seed oil，the VC loss rate of other regular vegetable oil was also 89% higher than that of safflower seed oil.The biscuit product by the optimal formula process had a stable quality of 210 mg/100g VC content.Although optimized products with suable quality and equal dose VC control group both had good clearance effects on hydroxyl radicals and speroxide anion free radicals，and also had good inbibition effects on lipid peroxidation，the optimized products had better effeccts than equal dose VC control goup did.

Key words：

rosa roxburghii; biscuit; vitamin C; free radical clearance; anti-lipid peroxidation

收稿日期：2023-09-25

基金项目：四川省级大学生创新创业训练计划项目（2020YFF0407）

作者简介：韦会平（1968—），男，博士，研究员，从事药物资源开发利用研究.E-mail：345172659@qq.com