龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的工藝優(yōu)化及抗氧化能力研究

耳春萌 陳楠 韓寧 龔浩 石艷賓 李文靜

摘 要：以龍葵果、玫瑰茄為原料，采用響應(yīng)面分析法對(duì)復(fù)合飲料的配方進(jìn)行了優(yōu)化。以感官指標(biāo)、抗氧化得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討龍葵果提取液、玫瑰茄提取液、蘋(píng)果酸、蜂蜜添加量對(duì)復(fù)合飲料工藝配方的影響。結(jié)果表明，各個(gè)因素對(duì)復(fù)合飲料的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響程度從大到小依次為龍葵果>玫瑰茄>蘋(píng)果酸>蜂蜜，復(fù)合飲料的最佳配方為龍葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、蜂蜜2mL、蘋(píng)果酸0.1g、檸檬酸0.1g、白砂糖5g。由復(fù)合飲料的DPPH自由基清除率為54.97%，說(shuō)明該復(fù)合飲料具有一定的抗氧化能力。

關(guān)鍵詞：飲料;工藝優(yōu)化;響應(yīng)面;抗氧化性

中圖分類號(hào) TS202.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）20-0132-06

Abstract：The fruit of Solanum nigrum L.and roselle were used as raw material.The response surface methodology was used to optimize the formula of the compound beverage.The sensory indicators and oxidation rate index were the evaluation index to discusses impaction of fruit of Solanum nigrum L.，roselle， honey and malic acid.The influence degree of four factors was obtained by response surface experiments.The results showed that fruit of Solanum nigrum L.>roselle>malic acid>honey.The optimum formula of 100mL beverage were as follows extraction of fruit of Solanum nigrum L.1.9mL，extraction of roselle 2.4mL，malic acid 0.1g，citric acid 0.1 g and sugar 5g.The clearance rate of DPPH free radical on beverage was 54.97%，so the beverage of fruit of Solanum nigrum L.and roselle had certain antioxidant capacity.

Key words：Beverage;Optimization;Response surface methodology;Antioxidant activity

龍葵（Solanum nigrum L.）又名黑星星、黑天天等，為茄科（Solanaceas）、茄屬（Solanum）的一年生草本植物，具有分布廣、蘊(yùn)藏量大、抗逆性強(qiáng)和易栽培等特點(diǎn)。果實(shí)酸甜可口、風(fēng)味獨(dú)特，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值[1-2]，深受人們的喜愛(ài)。龍葵果實(shí)主要含有抗氧化酶、生物堿、皂苷、酚類物質(zhì)、多糖等功能性成分，且是一種良好的VC、VB、鉀的食物源，含有人體7種必需氨基酸和K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、P等多種礦物質(zhì)元素[3]。龍葵果具有抑菌、抗腫瘤、抗氧化等功效[4-6]，是一種極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的資源。玫瑰茄（Roselle）又名洛神花、紅角葵等，多生長(zhǎng)在熱帶和亞熱帶干旱地區(qū)，在我國(guó)主要產(chǎn)于臨滄地區(qū)，廣東、廣西等地也均有分布[7]。玫瑰茄的花萼顏色鮮亮，富含花青素、多酚、黃酮等生物活性成分，具有生津消暑的作用和較強(qiáng)的功能作用[8-9]，對(duì)治療心臟病、高血壓、動(dòng)脈硬化等多種疾病有一定療效，目前的制成品有酒、茶、飲料、蜜餞、果醬、果脯等多種形式[10]。

本試驗(yàn)以龍葵果、玫瑰茄為原料，改變傳統(tǒng)的直接添加果蔬醬的方式，進(jìn)行功效成分的優(yōu)化，將龍葵果中的生物堿、酚類、多糖等與玫瑰茄中的功效成分花青素進(jìn)行有效的結(jié)合，不僅提高了復(fù)合飲料的抗氧化功能作用，也提高了產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值[11-13]。同時(shí)，利用響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合飲料的工藝配比進(jìn)行了優(yōu)化，研究龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的體外抗氧化性，為龍葵果、玫瑰茄的深度開(kāi)發(fā)利用提供更廣闊的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 玫瑰茄產(chǎn)自云南;龍葵果產(chǎn)自吉林;白砂糖、蜂蜜、蘋(píng)果酸、檸檬酸，均為食品級(jí);福林酚、碳酸鈉、沒(méi)食子酸、甲醇、無(wú)水乙醇（分析純），天津市匯杭化工科技有限公司生產(chǎn);冰乙酸（分析純），天津市盛淼精細(xì)化工科技有限公司生產(chǎn);鹽酸（分析純），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn);氯化鉀（分析純），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn);醋酸鈉（分析純），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn);1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）梯希愛(ài)，（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV1000，北京瑞利分析儀器有限公司生產(chǎn);超聲波清洗機(jī)SB-3200DTDN，廣州譜立奇儀器有限公司生產(chǎn);高速萬(wàn)能粉碎機(jī)FW-80，天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn);低速離心機(jī)TD5K-Ⅲ，上海趙迪生物科技有限公司生產(chǎn);電子天平BSA 124S，西安研碩儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 玫瑰茄龍葵果飲料制備工藝流程 工藝流程如圖1所示。

1.3.2 玫瑰茄龍葵果飲料浸提液制備 取適量的玫瑰茄或龍葵果于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，準(zhǔn)確稱取10g粉碎處理的樣品于500mL磨口三角瓶中，加入70%乙醇溶液200mL，在50℃、180W條件下進(jìn)行超聲輔助提取20min。玫瑰茄或龍葵果超聲提取液用離心機(jī)以轉(zhuǎn)速5000r/min離心處理20min，傾倒出上清液試劑瓶中，冷藏、備用。

1.3.3 檢測(cè)方法 龍葵果、玫瑰茄均含有花青素，具有較強(qiáng)的清除自由基的能力，本實(shí)驗(yàn)采用感官評(píng)定和DPPH自由基清除能力相結(jié)合的總隸屬度評(píng)價(jià)法（感官指標(biāo)占評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的60%，抗氧化性（DPPH自由基清除能力）占評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的40%），采用響應(yīng)面法優(yōu)化龍葵果、玫瑰茄復(fù)合飲料的制備工藝。

1.3.3.1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)主要根據(jù)龍葵果、玫瑰茄復(fù)合飲料的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味、口感進(jìn)行綜合評(píng)分。由20人進(jìn)行綜合評(píng)審分別打分，取20人平均分為總感官評(píng)分，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3.3.2 抗氧化能力的測(cè)定 取0.6mL復(fù)合飲料加入到6mL濃度為0.06mmoL·L-1的DPPH溶液中，混合均勻，室溫靜置30min后，于515nm處測(cè)定吸光度Ar，樣品本底及空白反應(yīng)測(cè)定吸光度詳見(jiàn)表2。清除率SR（Scavenging rate）按公式SR（%）=[Ac-（Ar-Ax）]/Ac×100計(jì)算。

1.3.4 復(fù)合飲料工藝優(yōu)化

1.3.4.1 單因素試驗(yàn) 以龍葵果、玫瑰茄復(fù)合飲料的感官評(píng)分、抗氧化性為考核指標(biāo)，按照實(shí)驗(yàn)方法1.3.3計(jì)算復(fù)合飲料的總隸屬度。龍葵果提取液、玫瑰茄提取液、蜂蜜、蘋(píng)果酸、檸檬酸為復(fù)合飲料的單因素，按照實(shí)驗(yàn)方法1.3.1和1.3.3對(duì)復(fù)合飲料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定各因素的優(yōu)水平。

1.3.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn) 在龍葵果、玫瑰茄復(fù)合飲料單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度影響較大的因素龍葵果提取液、玫瑰茄提取液、蜂蜜、蘋(píng)果酸為響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的4個(gè)因素，利用響應(yīng)面軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料中感官、抗氧化綜合評(píng)價(jià)為指標(biāo)，優(yōu)化龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料工藝條件。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)置詳見(jiàn)表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 玫瑰茄提取液添加量對(duì)總隸屬度的影響 在龍葵果提取液3mL、蘋(píng)果酸0.1g、蜂蜜2mL、檸檬酸0.1g、白砂糖5g的條件下，考察不同玫瑰茄提取液添加量（1mL、2mL、2.5mL、3mL、4mL）對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響。由圖2可知，玫瑰茄提取液的添加量在1～2.5mL時(shí)，總隸屬度隨玫瑰茄提取液的添加量的增加而增加;當(dāng)玫瑰茄提取液的添加量為2.5mL時(shí)，總隸屬度最高;繼續(xù)增大玫瑰茄提取液的添加量至3mL，總隸屬度反而出現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)玫瑰茄提取液的添加量增加至4mL時(shí)，總隸屬度的變化基本趨于不變?？赡苡捎诿倒迩烟崛∫禾砑恿窟^(guò)少，玫瑰茄風(fēng)味不足，未突出主要風(fēng)味;而過(guò)多則會(huì)掩蓋主要風(fēng)味，并產(chǎn)生特殊風(fēng)味，因而確定玫瑰茄提取液的添加量為2.5mL。

2.1.2 龍葵果提取液添加量對(duì)總隸屬度的影響 在玫瑰茄提取液2.5mL、蘋(píng)果酸0.1g、蜂蜜2mL、檸檬酸0.1g、白砂糖5g的條件下，考察不同龍葵果提取液添加量（1mL、1.5mL、2mL、3mL、3.5mL）對(duì)復(fù)合飲料綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響。由圖3可知，龍葵果提取液的添加量在1～2mL時(shí)，總隸屬度隨龍葵果提取液添加量的增加而增加;當(dāng)龍葵果提取液的添加量為2mL時(shí)，總隸屬度最高;繼續(xù)增大龍葵果提取液的添加量至3mL，隨著龍葵果提取液添加量的升高總隸屬度反而出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，故確定龍葵果提取液的添加量?jī)?yōu)水平為2mL。

2.1.3 蜂蜜添加量對(duì)總隸屬度的影響 在玫瑰茄提取液2.5mL、龍葵果提取液2mL、蘋(píng)果酸0.1g、檸檬酸0.1g、白砂糖5g的條件下，考察不同蜂蜜添加量（1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL）對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響。由圖4可知，當(dāng)蜂蜜添加量在1～2mL時(shí)，總隸屬度隨蜂蜜添加量的增加而增加;當(dāng)蜂蜜添加量增加至2.5mL時(shí)，總隸屬度的變化基本趨于不變;繼續(xù)增大蜂蜜添加量至3mL，總隸屬度反而出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楫?dāng)蜂蜜添加量低于2mL時(shí)產(chǎn)品風(fēng)味淡、口感不佳，當(dāng)蜂蜜添加量高于2mL時(shí)產(chǎn)品甜味重，掩蓋了原有特有的風(fēng)味，故確定蜂蜜的添加量?jī)?yōu)水平2mL。

2.1.4 蘋(píng)果酸添加量對(duì)總隸屬度的影響 在玫瑰茄提取液2.5mL、龍葵果提取液2mL、蜂蜜2mL、檸檬酸0.1g、白砂糖5g的條件下，考察不同蘋(píng)果酸添加量（0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g）對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響。由圖5可知，蘋(píng)果酸添加量在0.05～0.1g時(shí)，總隸屬度隨蘋(píng)果酸添加量的增加而增加;當(dāng)蘋(píng)果酸添加量為0.1g時(shí)總隸屬度最高;當(dāng)蘋(píng)果酸添加量增加至0.2g時(shí)，總隸屬度出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。繼續(xù)增大蘋(píng)果酸添加量至0.25g，總隸屬度出現(xiàn)小幅度上升的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)殡S著蘋(píng)果酸添加量增加至0.1g時(shí)，產(chǎn)品酸味柔和、爽口，當(dāng)蘋(píng)果酸添加量高于0.1g時(shí)，產(chǎn)品酸味重，掩蓋了原有特有的風(fēng)味、口感不佳。綜合分析，確定蘋(píng)果酸添加量的優(yōu)水平為0.1g。

2.1.5 檸檬酸添加量對(duì)總隸屬度的影響 在玫瑰茄提取液2.5mL、龍葵果提取液2mL、蘋(píng)果酸0.1g、白砂糖5g的條件下，考察不同檸檬酸添加量（0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g）對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響。由圖6可知，當(dāng)檸檬酸添加量在0.05g～0.1g時(shí)，總隸屬度隨檸檬酸添加量的增加而增加;當(dāng)檸檬酸添加量為0.1g時(shí)，總隸屬度最高;當(dāng)檸檬酸添加量增加至0.15g時(shí)，總隸屬度出現(xiàn)下降的趨勢(shì);繼續(xù)增大檸檬酸添加量至0.2g，總隸屬度出現(xiàn)小幅度上升的趨勢(shì);當(dāng)檸檬酸添加量至0.25g時(shí)，總隸屬度出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楫?dāng)檸檬酸添加量低于0.1g時(shí)，產(chǎn)品風(fēng)味淡、口感極不飽滿。隨著檸檬酸添加量的增多，入口極酸但后味延續(xù)時(shí)間較短，口感不佳，故確定檸檬酸添加量的優(yōu)水平為0.1g。

2.2 工藝條件優(yōu)化

2.2.1 龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料響應(yīng)面工藝優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果 依據(jù)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的單因素試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用Design Expert10軟件實(shí)施4因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，分析龍葵果提取液添加量、玫瑰茄提取液添加量、蜂蜜添加量、蘋(píng)果酸添加量對(duì)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度的影響，響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果方差分析 根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的響應(yīng)面方差分析，其結(jié)果詳見(jiàn)表5。由表5可知，交互項(xiàng)BC對(duì)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的隸屬度影響顯著，A、B、A2、B2、C2、D2對(duì)提取龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的隸屬度影響非常顯著。由F值的大小可以推斷出，4個(gè)因素在所規(guī)定的范圍內(nèi)對(duì)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的隸屬度的影響程度從大到小依次為A（龍葵果）>B（玫瑰茄）>C（蘋(píng)果酸）>D（蜂蜜）。

通過(guò)DesignExpert10軟件進(jìn)行響應(yīng)面回歸分析，對(duì)龍葵果提取液添加量、玫瑰茄提取液添加量、蘋(píng)果酸添加量、蜂蜜添加量4個(gè)因素進(jìn)行回歸擬合，得到多次二元響應(yīng)面回歸模型：R1=-7.7010+3.9373A+2.9917B+12.9533C+0.4773D+0.1300AB-9.2930E-015AC+0.0600AD-2.0000BC+0.1200BD+0.4000CD-1.1293A2-0.6793*B2-44.4333C2-0.2343D2?；貧w模型P<0.01，失擬項(xiàng)P=0.6418>0.05，說(shuō)明回歸方程顯著、失擬項(xiàng)不顯著，響應(yīng)面回歸方程的擬合程度良好。

2.2.3 響應(yīng)面圖分析 應(yīng)用DesignExpert10對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制出響應(yīng)曲面圖7～12。根據(jù)響應(yīng)面回歸方程及響應(yīng)曲面圖，可知因素BC的交互作用明顯。

應(yīng)用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化后的龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料配方為：龍葵果提取液添加量1.934mL、玫瑰茄提取液添加量2.414mL、蘋(píng)果酸添加量0.100g、蜂蜜添加量1.97mL。為了便于操作，優(yōu)化配方設(shè)置為：龍葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、蘋(píng)果酸0.1g、蜂蜜2.0mL，進(jìn)行龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料工藝優(yōu)化的3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)方法1.3.1和1.3.2龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料總隸屬度為0.932，均高于響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，故確定此方案為優(yōu)化方案。

2.3 抗氧化能力分析 根據(jù)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)確定優(yōu)化配方：龍葵果提取液1.9mL、玫瑰茄提取液2.4mL、蘋(píng)果酸0.1g、蜂蜜2.0mL，加入檸檬酸0.1g、白砂糖5g進(jìn)行復(fù)合飲料配制，分析復(fù)合飲料的抗氧化性能。依據(jù)實(shí)驗(yàn)方法1.3.3測(cè)定復(fù)合飲料的DPPH自由基清除率為54.97%，表明龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料具有一定的抗氧化性能。

3 結(jié)論

應(yīng)用DesignExpert10設(shè)計(jì)4因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立了龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料工藝優(yōu)化條件的多項(xiàng)回歸方程模型，方程擬合良好。在確定的4個(gè)因素水平范圍內(nèi)，對(duì)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的隸屬度影響程度從大到小依次為A>B>C>D，因素A、B對(duì)提取的影響是非常顯著的，因素BC交互作用對(duì)總隸屬度的作用顯著。采用軟件優(yōu)化分析得出龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料的最佳工藝優(yōu)化條件為：龍葵果提取液添加量1.9mL、玫瑰茄提取液添加量2.4mL、蘋(píng)果酸添加量0.1g、蜂蜜添加量2mL。驗(yàn)證結(jié)果總隸屬度為0.932，與理論預(yù)測(cè)值接近，表明多項(xiàng)回歸模型能較好地對(duì)龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料工藝優(yōu)化進(jìn)行預(yù)測(cè)。經(jīng)測(cè)定，龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料中DPPH自由基的清除能力，龍葵果玫瑰茄復(fù)合飲料具有一定的抗氧化活性。

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（責(zé)編：張宏民）