響應(yīng)面法優(yōu)化香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料工藝及其抗疲勞功能研究

摘要：以香菇和刺五加葉為主要原料，應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)影響復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的主要因素進(jìn)行優(yōu)化，并研究復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的抗疲勞功能特性。結(jié)果表明：當(dāng)檸檬酸添加量0.16%、刺五加葉汁添加量27.10%、香菇汁添加量27.37%、木糖醇添加量8.30%時(shí)，復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的綜合評(píng)分值最高，為95.45分。小鼠負(fù)重試驗(yàn)和血乳酸結(jié)果表明，0.3 mL/10 g鼠質(zhì)量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，小鼠負(fù)重游泳時(shí)間顯著延長(zhǎng)（P<0.05）。0.3 mL/10 g鼠質(zhì)量組小鼠灌胃香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料15 d后，小鼠不負(fù)重游泳10 min，休息20 min后血乳酸值顯著低于對(duì)照組（P<0.01），說(shuō)明此復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料具有抗疲勞功能。

關(guān)鍵詞：香菇；刺五加；運(yùn)動(dòng)飲料；抗疲勞

中圖分類(lèi)號(hào)： TS275.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）12-0306-03

收稿日期：2015-10-28

作者簡(jiǎn)介：房磊，男，吉林長(zhǎng)春人，碩士，講師，主要從事運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究。E-mail：348839523@qq.com。

刺五加（Acanthopanax senticosus），俗稱(chēng)五加參，是我國(guó)北方地區(qū)的常見(jiàn)藥材。刺五加的根和莖部分能夠分離出多種化合物，具有多種活性成分，其中包括刺五加苷A、B、B1、C、D、E、F、G以及刺五加多糖[1-3]，還含有黃酮類(lèi)、香豆精多糖、鞣酸、琥珀酸、β谷甾醇、腺苷、三萜類(lèi)化合物、葡萄糖、蔗糖、胡蘿卜素、維生素等多種成分[4-6]。科學(xué)研究表明，刺五加中的黃酮和皂苷具有抗腫瘤、抗疲勞、增強(qiáng)免疫功能、抗衰老、抗心血管疾病等方面的生物學(xué)活性[7-10]。香菇又名花菇、香蕈、香菌，在古代對(duì)其評(píng)價(jià)非常高，被供為珍品，具有很高的保健價(jià)值，香菇除含有基本的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)外，鐵、磷、核黃素等含量更為突出，此外，據(jù)研究表明，香菇具有抗疲勞、降血脂、抗血栓、防治腫瘤、保肝、增強(qiáng)免疫力等功能[11-13]。本試驗(yàn)研究香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的生產(chǎn)工藝及其在最佳工藝條件下的抗疲勞效果。

1材料與方法

1.1材料與試劑

香菇（福建古田潤(rùn)康食品有限公司），刺五加（亳州市常富藥業(yè)銷(xiāo)售有限公司），木糖醇（廣州鴻源食品添加劑有限公司），檸檬酸（河南安力精細(xì)化工有限公司）；

1.2儀器與設(shè)備

AHC型電子計(jì)數(shù)秤，購(gòu)自嘉興市惠拓稱(chēng)重設(shè)備有限公司；MIK-PHS-25型pH計(jì)，購(gòu)自杭州美控自動(dòng)化技術(shù)有限公司；YS-2000液體色度計(jì)，購(gòu)自北京康光儀器有限公司；DZF-6050型真空干燥箱，購(gòu)自上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TDL-5-A型離心機(jī)，購(gòu)自廣州正一科技有限公司；WYT-V型手持式測(cè)糖儀，購(gòu)自上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司；C21-SK2107型電磁爐，購(gòu)自廣東美的生活電器制造有限公司；GJJ型高壓均質(zhì)機(jī)，購(gòu)自江西得利時(shí)機(jī)械有限公司；HD-GZ300型灌裝機(jī)，購(gòu)自廣州百佳設(shè)備有限公司；M372715滅菌鍋，購(gòu)自上海精密儀器儀表有限公司；YXL-LS-70A立式壓力蒸氣滅菌器，購(gòu)自上海華標(biāo)儀器有限公司；GT10-2高速離心機(jī)，購(gòu)自佛山高科儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料工藝流程

[JY]檸檬酸、木糖醇、蒸餾水

[JY，3]↓

[JB（]

香菇→浸泡→清洗→離心脫水→浸提→香菇汁

刺五加→除雜→清洗→烘干→浸提→刺五加汁[JB）}]→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝、排氣、封口→殺菌→冷卻→感官評(píng)定→成品

1.3.2香菇汁的制取將香菇浸泡完全，離心脫水，浸提過(guò)濾得香菇汁。

1.3.3刺五加汁的制取稱(chēng)取一定量的烘干后的刺五加葉，將其放入不銹鋼鍋內(nèi)，加入水的質(zhì)量為刺五加葉質(zhì)量的20倍，煮沸后維持25分鐘，過(guò)濾，得刺五加葉汁，備用。

1.3.4感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：選取10名有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)人員作為感官評(píng)分員，以口感（25分）、氣味（25分）、色澤（25分）和組織狀態(tài)（25分）為指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，總計(jì)100分。

1.3.5響應(yīng)面法優(yōu)化香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的配方

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以香菇汁添加量（Z1）、刺五加汁添加量（Z2）、木糖醇添加量（Z3）、檸檬酸添加量（Z4）作為響應(yīng)因素，以復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分值（Y）為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，采用Design-Expert 8.0.6軟件及Box-Behnken 中心設(shè)計(jì)原理，確定最佳復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料工藝參數(shù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表1。

1.3.6負(fù)重游泳試驗(yàn)

將小鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分為4組，每組12只。設(shè)第一組為空白對(duì)照組，第二、三、四組灌香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料劑量分別為0.1 mL/10 g、0.2 mL/10 g、0.3 mL/10 g 鼠體質(zhì)量，連續(xù)灌胃15 d后測(cè)定要求的指標(biāo)。末次給小鼠灌胃30 min后，在小鼠尾部的位置固定質(zhì)量為5%體質(zhì)量的鉛絲，使小鼠游泳。水深30 cm，水的溫度為250 ℃±1.0 ℃，記錄小鼠從游泳開(kāi)始至死亡的時(shí)間，記為小鼠負(fù)重游泳時(shí)間[14-16]。

1.3.7血乳酸測(cè)定

取一定量運(yùn)動(dòng)飲料，分組情況同上，喂小鼠30 min后，采血20 μL加入40 μL破膜液中進(jìn)行振蕩均勻破碎細(xì)胞。再使小鼠游泳10 min后，即刻采血20 μL，加入40 μL破膜液中，振蕩均勻。休息20 min，再采血20 μL，加入40 μL破膜液中，振蕩均勻。用乳酸測(cè)定儀測(cè)定，所得測(cè)定值乘3即為血乳酸值（mmol/L）。按下式計(jì)算血乳酸升高比值和消除比值[17-19]。

血乳酸升高比值=（游泳后0 min的血乳酸值-游泳前血乳酸值）/游泳前血乳酸值；

血乳酸消除比值=（游泳后的血乳酸值-游泳后休息 20 min 的血乳酸值）/游泳后的血乳酸值。

2結(jié)果與分析

2.1香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料工藝參數(shù)的優(yōu)化

2.1.1數(shù)學(xué)模型的建立與顯著性檢驗(yàn)

采用Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行四因素三水平的RSM（response surface methodology）分析試驗(yàn)?？疾煜愎街砑恿浚╖1）、刺五加汁添加量（Z2）、木糖醇添加量（Z3）、檸檬酸添加量（Z4）對(duì)香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分值（Y）的影響，對(duì)以上4個(gè)因素作如下轉(zhuǎn)換：X1=（Z1-0.16）/0.01，X2=（Z2-25）/5，X3=（Z3-30）/5，X4=（Z4-8）/1。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

采用Design-Expert8.0.6軟件對(duì)表3進(jìn)行多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗(yàn)，得到以復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分值為目標(biāo)函數(shù)，關(guān)于各條件編碼值的二次回歸方程為：

Y=94.67+0.76X1+2.02X2-1.71X3+0.13X4-1.92X1X2-0.79X1X3-0.57X1X4-0.025X2X3+1.32X2X4+0.12X3X4-2.06X12-4.76X22-3.39X32-1.02X42。

對(duì)該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，可得到方差分析，見(jiàn)表3。模型的可信度分析見(jiàn)表4。

由表3、表4可知，模型的P值小于0.000 1，遠(yuǎn)小于001，說(shuō)明該模型極顯著，回歸模型與實(shí)際測(cè)定數(shù)值能夠很好地?cái)M合，試驗(yàn)誤差較小，因此，可以用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)值對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，R2=94.30%，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間具有高度的相關(guān)性，說(shuō)明方程可靠性較高。在回歸模型中，X2、X3、X1X2、X12、X22、X32對(duì)響應(yīng)值影響極顯著，X1、X2X4、X42對(duì)響應(yīng)值影響顯著。影響香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分值由強(qiáng)到弱的因素為刺五加葉汁添加量>香菇汁添加量>檸檬酸添加量>木糖醇添加量。

2.1.2各因素的交互作用對(duì)香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分值的影響

響應(yīng)面圖是響應(yīng)值對(duì)應(yīng)各因素X1、X2、X3所構(gòu)成的三維空間曲面圖，可直觀反映各因素的交互作用。在固定另外2個(gè)因素的情況下，對(duì)模型進(jìn)行降維分析，以考察各因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值液化擠出物DE值的影響。由Design-Expert8.0.6軟件對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所得響應(yīng)曲面見(jiàn)圖1。投影圖也能夠較直觀地反映出各個(gè)因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。投影圖中的橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而圓形則表示兩因素交互作用不顯著[20-23]。檸檬酸添加量（X1）、刺五加葉添加量（X2）之間的交互作用極顯著，具體表現(xiàn)為投影圖呈明顯的橢圓形，刺五加汁添加量（X2）、木糖醇添加量（X4）之間的交互作用顯著，投影圖呈現(xiàn)出橢圓形，而交互作用不顯著，具體表現(xiàn)為投影圖幾乎呈現(xiàn)為圓形。

2.2小鼠負(fù)重游泳試驗(yàn)結(jié)果

由表5可見(jiàn)，0.3 mL/10 g鼠質(zhì)量劑量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，小鼠負(fù)重游泳時(shí)間顯著延長(zhǎng)（P<0.05）。

2.3血乳酸測(cè)定結(jié)果

由表6可見(jiàn)，0.3 mL/10 g鼠質(zhì)量組小鼠灌胃香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料15 d后，小鼠不負(fù)重游泳10 min和休息20 min后血乳酸值極顯著低于對(duì)照組（P<0.01）。

3結(jié)論

香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料的最佳工藝參數(shù)為：檸檬酸添加量0.16%、刺五加汁添加量27.10%、香菇汁添加量 27.37%、木糖醇添加量8.30%。在最佳條件下，香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料感官評(píng)分可達(dá)95.45分。小鼠負(fù)重游泳試驗(yàn)和血乳酸結(jié)果表明，0.3 mL/10 g鼠質(zhì)量組小鼠口服刺五加提取物15 d后，負(fù)重游泳時(shí)間顯著延長(zhǎng)（P<0.05）。0.3 mL/10 g 鼠質(zhì)量組小鼠灌胃香菇刺五加復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料 15 d 后，小鼠不負(fù)重游泳10 min，休息20 min后血乳酸值極顯著低于對(duì)照組（P<0.01），說(shuō)明此復(fù)合運(yùn)動(dòng)飲料具有抗疲勞功能。

[HS2][HT8.5H]參考文獻(xiàn)：[HT8.SS]

[1]孟繁磊，陳瑞戰(zhàn)，張敏，等. 刺五加多糖的提取工藝及抗氧化活性研究[J]. 食品科學(xué)，2010，31（10）：168-174.

[2]張晶，劉芳芳，陳彥池，等. 刺五加化學(xué)成分及藥理學(xué)研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)野生植物資源，2008，27（2）：6-10.

[3]徐峰，趙江燕，劉天碩. 刺五加提取物抗疲勞作用的研究[J]. 食品科學(xué)，2005，26（9）：435-438.

[4]佟麗，李吉來(lái). 刺五加多糖研究進(jìn)展[J]. 天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，1999（1）：87-92.

[5]張濤，樸俊虹，袁蕾，等. 刺五加化學(xué)成分及自由基清除活性研究[J]. 中草藥，2012（6）：1057-1060.

[6]涂正偉，周渭渭，單淇，等. 刺五加的研究進(jìn)展[J]. 藥物評(píng)價(jià)研究，2011，34（3）：213-216.

[7]程昆木. 刺五加化學(xué)成分研究[D]. 長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[8]Chandra L C，Traoré D，F(xiàn)rench C，et al. White button，portabella，and shiitake mushroom supplementation up-regulates interleukin-23 secretion in acute dextran sodium sulfate colitis C57BL/6 mice and murine macrophage J.744.1 cell line[J]. Nutrition Research，2013，33（5）：388-396.

[9]Von Beeren C，IAllemand S L A，Hashim R，et al. Collective exploitation of a temporally unpredictable food source：mushroom harvesting

[HT8.][ZK（]by the ant Euprenolepis procera[J]. Animal Behaviour，2014，89（3）：71-77.

[10]Li X Z，Zhang S N，Wang K X，et al. Neuroprotective effects of extract of Acanthopanax senticosus harms on SH-SY5Y cells overexpressing wild-type or A53T mutant α-synuclein[J]. Phytomedicine，2014，21（5）：704-711.

[11]鄒林武. 香菇多糖提取工藝及其分子結(jié)構(gòu)改性研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[12]徐曉飛. 香菇多糖L2的免疫調(diào)節(jié)機(jī)理研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[13]高永欣，胡秋輝，楊文建，等. 香菇餅干加工工藝優(yōu)化與特征香氣成分分析[J]. 食品科學(xué)，2013，34（8）：58-63.

[14]徐超，胡新中，羅勤貴，等. 燕麥對(duì)小鼠抗疲勞作用的研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009，24（9）：36-39.

[15]鄭哲君，李曉莉，王 朔. 抗疲勞功能食品的研究進(jìn)展[J]. 食品科技，2006，31（2）：4-7.

[16]羅翔丹，潘風(fēng)光，張鐵華，等. 鹿茸多肽對(duì)小鼠耐缺氧和抗疲勞能力的影響[J]. 食品科學(xué)，2008，29（4）：386-388.

[17][JP2]Li Z M，Zhu Y L，Du X K. The anti-fatigue mechanisms on alterations of structures and performances of alloy welded joints with ultrasonic impact treatment[J]. Physics Procedia，2013，50：410-415.

[18]Qi B，Liu L，Zhang H，et al. Anti-fatigue effects of proteins isolated from Panax quinquefolium[J]. Journal of Ethnopharmacology，2014，153（2）：430-434.

[19]Jong-Hwan K，Liu X Q，Dai L，et al. Cytotoxicity and anti-inflammatory effects of root bark extracts of Acanthopanax henryi[J]. Chinese Journal of Natural Medicines，2014，12（2）：121-125.

[20]陳健，孫愛(ài)東，高雪娟，等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化超聲波提取檳榔原花青素工藝[J]. 食品科學(xué)，2011，32（4）：82-86.

[21]徐愷，劉云，王亞恩，等. 南極磷蝦脫脂蛋白肽抗疲勞和耐缺氧實(shí)驗(yàn)研究[J]. 食品科學(xué)，2011，32（11）：310-313.

[22]劉軍海，黃寶旭，蔣德超. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化艾葉多糖提取工藝研究[J]. 食品科學(xué)，2009，30（2）：114-118.

[23]Bai T，Yao Y L，Jin X J，et al. Acanthoic acid，aditerpene in Acanthopanax koreanum，ameliorates the development of liver fibrosis via LXRs signals[J]. Chemico-Biological Interactions，2014，218（2）：63-70.