馬尾松針茉莉復(fù)合醋飲工藝優(yōu)化及功能性研究

施麗芬,楊成瑞,董霞

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201)

馬尾松針為松科松屬植物,含有豐富的糖類、微量元素、黃酮類化合物、莽草酸等天然活性物質(zhì)[1],具有鎮(zhèn)痛、抗氧化、降血糖、抑菌等作用[2],可作為天然抗氧化劑和抗氧化功能食品的良好來源。松針的研究開發(fā)主要集中于功能成分的提取,在動(dòng)物飼養(yǎng)和提取香料方面應(yīng)用居多,在食品方面,有簡(jiǎn)單的干制松針茶產(chǎn)品。松針醋是馬尾松針經(jīng)過預(yù)處理、酶解、發(fā)酵等工藝流程制成的風(fēng)味獨(dú)特、有一定抗氧化性能的產(chǎn)品。茉莉花是木樨科直立或攀援灌木,富含多酚、揮發(fā)油類、香豆素等成分[3-5],具有降血脂、降血糖、抗氧化等功能[6-8];甘草為豆科類植物,含有多糖、香豆素、黃酮[9-10]等多種生物活性成分,近些年來大量研究表明,甘草中主要的抗氧化和降血糖活性成分為黃酮類和多糖化合物[11-13]。目前,體外降血糖功效研究主要通過抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性來阻礙碳水化合物的消化吸收,進(jìn)而控制血糖水平[14]。

傳統(tǒng)原料的醋飲難以滿足人們對(duì)多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生理活性物質(zhì)的需求, 富含天然成分的復(fù)合飲料不斷出現(xiàn),逐漸成為健康醋飲產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。目前,以松針為原料的植物性食醋產(chǎn)品較少,對(duì)松針醋與植物性原料進(jìn)行復(fù)配功能的研究鮮有報(bào)道。因松針原料本身青澀味較濃,且3種樣品均含有生物活性的黃酮類物質(zhì),為改善醋飲的口感、風(fēng)味和增強(qiáng)飲料的功能性,添加茉莉和甘草進(jìn)行增香提質(zhì),研制富含天然成分的多功能復(fù)合醋飲。

本研究選用實(shí)驗(yàn)室前期制備的馬尾松針醋為原料,以茉莉花、甘草進(jìn)行復(fù)配。采用單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化工藝,對(duì)所得樣品的抗氧化活性及α-淀粉酶抑制率進(jìn)行測(cè)定,對(duì)食醋產(chǎn)品的多樣化、松針資源的開發(fā)利用及林區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬尾松針醋:實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵;甘草:昆明中藥材市場(chǎng);茉莉花:昆明七彩云花生物科技有限公司;蘆丁、α-淀粉酶:上海源葉生物科技有限公司;硝酸鋁、氫氧化鈉、冰醋酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

QUC-23050-J00真空離心濃縮機(jī)、R206B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司;HH-2恒溫水浴鍋 江蘇金壇市杰瑞爾電器有限公司;721-100紫外可見分光光度計(jì) 成都特思特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 復(fù)配樣液的制備

1.3.2.1 松針醋的制備

馬尾松針醋于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉組實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵制備,酸度為4.27%。

1.3.2.2 茉莉花提取液的制備

準(zhǔn)確稱取10 g茉莉花,以1∶20的比例添加蒸餾水,在85 ℃的水浴鍋中提取2 h后冷卻備用[15]。

1.3.2.3 甘草提取液的制備

準(zhǔn)確稱取10 g甘草,以1∶10的比例添加蒸餾水,在50 ℃的水浴鍋中提取1 h后冷卻備用[16]。

1.3.3 單因素實(shí)驗(yàn)

在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行松針醋添加量(10%、20%、30%、40%、50%)、茉莉花提取液添加量(5%、10%、15%、20%、25%)、甘草提取液添加量(2%、4%、6%、8%、10%)為影響因素的單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.4 復(fù)合醋飲最佳配方的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,利用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),以感官評(píng)分為響應(yīng)值,對(duì)松針醋添加量、茉莉花提取液添加量、甘草提取液添加量進(jìn)行配方優(yōu)化,因素水平見表1。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

1.3.5 復(fù)合醋飲感官評(píng)價(jià)

參照GB 18187-2000《釀造食醋》設(shè)計(jì)感官評(píng)分表,選擇20名專業(yè)感官評(píng)價(jià)人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)分,見表2。

表2 產(chǎn)品感官評(píng)分表Table 2 Product sensory scoring table

1.3.6 體外抗氧化實(shí)驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[17-20]的方法進(jìn)行DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力和還原力的測(cè)定。

1.3.7α-淀粉酶抑制率的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[21]的方法進(jìn)行α-淀粉酶抑制率的測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合醋飲配方結(jié)果分析

2.1.1 復(fù)合醋飲配方單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1.1 松針醋添加量對(duì)醋飲感官評(píng)分的影響

由圖1可知,隨著松針醋添加量的增加,感官評(píng)分先逐漸上升而后下降。松針醋添加量過少時(shí),固形物含量較低,醋味過淡,影響色澤,醋飲風(fēng)味不協(xié)調(diào);松針醋添加量過多則醋飲顏色深,酸度過高,口感濃重,適口性較差,沉淀較多,影響整體感官品質(zhì)。當(dāng)松針醋添加量增加到40%時(shí),醋飲的感官評(píng)分最高,為89.12分,組織狀態(tài)和風(fēng)味最佳,因此,選擇30%、40%、50%這3個(gè)松針醋添加量進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。

圖1 松針醋添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of Pinus massoniana Lamb. vinegar addition amount on the sensory score

2.1.1.2 茉莉花提取液添加量對(duì)醋飲感官評(píng)分的影響

由圖2可知,茉莉花提取液添加量的變化對(duì)成品的感官評(píng)分影響較顯著。隨著茉莉花提取液添加量的增加,醋飲的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。茉莉花提取液添加量過少時(shí),醋飲的酸度較高,松針的青澀味明顯,口感較差,醋液渾濁不清透,風(fēng)味不協(xié)調(diào);茉莉花提取液添加量過多會(huì)使醋飲的苦澀味增強(qiáng),茉莉香氣過濃,掩蓋松針醋特有的風(fēng)味。當(dāng)茉莉花提取液添加量增加到15%時(shí),醋味醇和,原料風(fēng)味協(xié)調(diào),感官評(píng)分最高,為88.53分,因此,選擇10%、15%、20%這3個(gè)茉莉花提取液添加量進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。

圖2 茉莉花提取液添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of jasmine extract addition amount on the sensory score

2.1.1.3 甘草提取液添加量對(duì)醋飲感官評(píng)分的影響

由圖3可知,隨著甘草提取液添加量的增加,醋飲的感官評(píng)分呈先升高后降低的趨勢(shì),甘草提取液添加量過多或過少都會(huì)影響成品的感官性狀,甘草提取液添加量過多時(shí),醋飲甜度過高,風(fēng)味和口感不協(xié)調(diào);甘草提取液添加量過少時(shí),醋飲的酸度過高,茉莉的苦澀味明顯,不符合大眾口味,適量添加會(huì)中和松針醋的酸味和茉莉花的苦味,使醋飲酸甜適宜,滋味更協(xié)調(diào)。當(dāng)甘草提取液添加量為6%時(shí),醋飲的組織狀態(tài)、口感最佳,感官評(píng)分最高,為86.75分,因此,選擇4%、6%、8%這3個(gè)甘草提取液添加量進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。

圖3 甘草提取液添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of liquorice extract addition amount on the sensory score

2.1.2 復(fù)配工藝響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以感官評(píng)分為指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),確定醋飲的最佳復(fù)配工藝,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。

表3 復(fù)合醋飲配方響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Response surface experimental results of compound vinegar drink formula

通過 Design-Expert軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合分析,得到感官評(píng)分(Y)對(duì)松針醋添加量(A)、茉莉花提取液添加量(B)和甘草提取液添加量(C)的二次多項(xiàng)回歸方程:Y=86.27+0.44A+0.22B-1.70C+5.39AB-1.99AC-1.47BC-4.30A2-5.16B2-7.22C2,回歸模型方差分析結(jié)果見表4。

表4 回歸模型方差分析表Table 4 Regression model variance analysis table

由表4可知,該回歸模型差異極顯著(P=0.000 7<0.01),方程的失擬項(xiàng)不顯著(P=0.605 6>0.05),相關(guān)系數(shù)R2=0.954 3,調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.905 6,變異系數(shù)小于3%,表明所構(gòu)建的模型合理,與實(shí)驗(yàn)實(shí)際擬合程度較好,可信度良好,實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠,可用來分析因素值與響應(yīng)值之間的關(guān)系和變化情況,能夠準(zhǔn)確分析和預(yù)測(cè)復(fù)合醋的最佳配方。由P值大小可知,交互項(xiàng)AB,二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)復(fù)合醋感官評(píng)分的影響極顯著(P<0.01),一次項(xiàng)C對(duì)復(fù)合醋感官評(píng)分的影響顯著(P<0.05),由F值可知,各因素對(duì)醋飲感官評(píng)分的影響次序?yàn)楦什萏崛∫禾砑恿?C)>松針醋添加量(A)>茉莉花提取液添加量(B)。

各因素之間交互作用對(duì)復(fù)合醋感官評(píng)分影響的響應(yīng)面3D圖及等高線圖見圖4～圖6。

圖4 松針醋添加量與茉莉花提取液添加量對(duì)感官評(píng)分影響的曲面圖及等高線圖Fig.4 Surface diagram and contour line of effect of Pinus massoniana Lamb. vinegar addition amount and jasmine extract addition amount on the sensory score

圖5 松針醋添加量與甘草提取液添加量對(duì)感官評(píng)分影響的曲面圖及等高線圖Fig.5 Surface diagram and contour line of effect of Pinus massoniana Lamb. vinegar addition amount and liquorice extract addition amount on the sensory score

圖6 茉莉花提取液添加量與甘草提取液添加量對(duì)感官評(píng)分影響的曲面圖及等高線圖Fig.6 Surface diagram and contour line of effect of jasmine extract addition amount and liquorice extract addition amount on the sensory score

由圖4～圖6可知,通過觀察三維圖曲面的傾斜度研究?jī)梢蛩貙?duì)響應(yīng)值感官評(píng)分的影響,響應(yīng)面圖均呈弧形,說明在一定范圍內(nèi),松針醋、茉莉花提取液和甘草提取液的添加量對(duì)復(fù)合醋的感官評(píng)分有影響。在響應(yīng)面圖中,頂點(diǎn)向下的曲面坡度越大,說明實(shí)驗(yàn)中單因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大,等高線圖的線圈形狀越接近橢圓,交互作用越顯著,相反線圈越圓則交互作用越不顯著。當(dāng)某一因素添加量不變時(shí),隨著另外一個(gè)因素添加量的增加,感官評(píng)分均呈先上升后緩慢下降的趨勢(shì),3種樣液添加量的變化對(duì)醋飲的組織、風(fēng)味、色澤、口感均有不同的影響,當(dāng)松針醋添加量為40.43%、茉莉花提取液添加量為15%、甘草提取液添加量為8%時(shí),等高線呈橢圓形,曲面達(dá)到最高點(diǎn),說明3個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的影響較大。

根據(jù)軟件分析優(yōu)化可得復(fù)配的最佳工藝:松針醋添加量40.43%、茉莉花提取液添加量15%、甘草提取液添加量8%,此時(shí)感官評(píng)分為89.36分?？紤]實(shí)際操作,將其調(diào)整為松針醋添加量40%、茉莉花提取液添加量15%、甘草提取液添加量8%,在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),3次平行實(shí)驗(yàn)得到的感官評(píng)分平均值為88.91分,該值在預(yù)測(cè)區(qū)間內(nèi),表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠,該回歸模型可用于預(yù)測(cè)產(chǎn)品配方。

2.2 抗氧化活性研究

抗氧化物質(zhì)能夠抑制酶的活性,與金屬離子絡(luò)合,終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),進(jìn)而抑制自由基對(duì)大分子的氧化損傷作用,松針、甘草和茉莉富含多酚、黃酮類化合物等天然物質(zhì),具有較強(qiáng)的抗氧化能力[22]。由圖7可知,松針原液、松針醋和復(fù)合醋的羥基自由基清除率分別為69.7%、74.9%、78.2%,表明3種樣液都能夠有效清除羥基自由基,且三者之間均存在顯著性差異?？寡趸芰Φ拇笮∫部捎眠€原能力的強(qiáng)弱評(píng)定,還原能力越高,說明抗氧化活性越好。由圖8可知,與松針原液比較,復(fù)合醋的還原力最好,松針醋次之,三者都具有一定的還原力。對(duì)于還原力的測(cè)定,3種樣品之間都呈現(xiàn)顯著性差異。DPPH自由基是一種穩(wěn)定的、以氮為中心的自由基,如果受試物能將其清除,則意味著受試物具有降低烷自由基或使自由基過氧化的能力[23]。由圖9可知,在同一濃度下,3種樣液對(duì)DPPH自由基都有較好的清除作用,松針原液、松針醋和復(fù)合醋清除DPPH自由基的能力分別為90.24%、95.94%、96.38%,復(fù)合醋的清除能力最好,松針醋次之。松針原液分別與松針醋和復(fù)合醋存在顯著性差異;復(fù)合醋和松針醋之間差異不顯著。

圖7 羥自由基清除能力的比較Fig.7 Comparison of hydroxyl radical scavenging ability注:相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05),不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下圖同。

圖8 還原力的比較Fig.8 Comparison of reducing power

圖9 DPPH自由基清除能力的比較Fig.9 Comparison of DPPH radical scavenging ability

松針原液的抗氧化活性較低,可能是黃酮類物質(zhì)與原液中少量的蛋白質(zhì)結(jié)合,形成聚合物,使得黃酮含量降低;有益菌的發(fā)酵促使有效物質(zhì)的分解和釋放,生成大量的有機(jī)酸、醇類等物質(zhì),增強(qiáng)了抗氧化能力,復(fù)合醋有效集合松針、茉莉和甘草的營(yíng)養(yǎng)成分和多酚類活性物質(zhì),其在酸性環(huán)境下相對(duì)比較穩(wěn)定,有效提高了清除自由基的能力,抗氧化能力最好。

2.3 α-淀粉酶抑制效果研究

在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將3種樣品進(jìn)行離心,分別研究了松針原液、松針醋以及復(fù)合醋在不同稀釋度下對(duì)α-淀粉酶的抑制作用,見圖10。

圖10 不同樣液對(duì)α-淀粉酶的抑制作用Fig.10 Inhibitory effect of different sample solutions on α-amylase

由圖10可知,隨著稀釋倍數(shù)的增大,復(fù)合醋和松針醋對(duì)α-淀粉酶的抑制能力呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì),并具有濃度依賴性,原液在稀釋40倍時(shí)抑制率降低,稀釋50倍時(shí)升高隨后又下降,說明原液對(duì)α-淀粉酶的抑制活性不穩(wěn)定。在稀釋20倍時(shí),三者對(duì)α-淀粉酶的抑制率最高,分別為56.13%、71.49%、80.67%。復(fù)合醋因活性成分含量較高,相比于松針醋和原液,其抑制活性有一定優(yōu)勢(shì)。因此,復(fù)合醋可以作為一種理想的α-淀粉酶抑制劑。

3 結(jié)論

最佳復(fù)配工藝參數(shù)為茉莉花提取液添加量15%、松針醋添加量40.43%、甘草提取液添加量8%。體外抗氧化實(shí)驗(yàn)中,松針提取液、松針醋和復(fù)合醋清除羥基自由基的能力分別為69.7%、74.9%、78.2%,復(fù)合醋的還原力最好,松針醋次之。松針原液、松針醋和復(fù)合醋清除DPPH自由基的能力分別為90.24%、95.94%、96.38%,復(fù)合醋的自由基清除能力最好。復(fù)合醋對(duì)α-淀粉酶的抑制效果最好,且有濃度依賴性,稀釋20倍時(shí),抑制能力最高,為80.67%。馬尾松針相比其他原料更新穎,成品醋飲口感、風(fēng)味良好,酸甜適宜,具有一定的功能活性,其能豐富松針和食醋的產(chǎn)品類型,為松針資源的開發(fā)利用和食醋產(chǎn)品的多樣化提供新的參考。