分光光度計助力研制飲料

小球藻是綠藻門小球藻科的單細(xì)胞綠藻，含有多糖、蛋白質(zhì)、維生素、食用纖維及多種礦物元素。有研究顯示[1-2]，其主要成分多糖的體外抗氧化作用較好，可增強(qiáng)機(jī)體免疫力。Okada等[3]指出該多糖緩解機(jī)體疲勞的活性較乳糖有顯著性差異，因此被大量用于保健食品的研究開發(fā)。紫果西番蓮是西番蓮科多年木質(zhì)藤本植物的果實(shí)，氣味芬香濃郁，富含多糖、有機(jī)酸、維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)。

本文利用紫果西番蓮抑制小球藻異味，研制小球藻紫果西番蓮多糖符合飲料為相關(guān)運(yùn)動食品的開發(fā)提供參考。

一、材料

1、材料與儀器

材料：健康雄性小鼠、小球藻粉、紫果西番蓮、蔗糖、西洋參口服液、葡糖糖標(biāo)準(zhǔn)品、苯酚、硫酸、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、蒸餾水

儀器：電子天平、超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)、pH計、X5型紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）、均質(zhì)機(jī)、離心機(jī)等

二、方法

1、操作

1.1、小球藻多糖提取

以蒸餾水為提取溶劑，小球藻粉以1:20質(zhì)量體積比于100W超聲破碎，97℃熱水浸提3h后在8000r/min下離心10min，取上清液，加入4%  (Cl3CCOOH)，4℃靜置過夜離心，取上清液加入95%乙醇，4℃靜置過夜離心取沉淀，冷凍干燥[4]。

1.2、紫果西番蓮多糖提取

以蒸餾水作提取溶劑，紫果西番蓮果肉以1:5質(zhì)量體積比，于330W超聲波破碎，70℃熱水浸提30min后離心，濾液冷凍干燥[5]。

1.3、調(diào)配

50%小球藻多糖水溶液和50%紫果西番蓮多糖水溶液以固定比例混合后，加入一定劑量食品添加劑調(diào)配。

1.4、均質(zhì)、灌裝與滅菌

調(diào)配后的料液均質(zhì)攪拌2次后灌裝于121℃滅菌10min，冷卻即得小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料[6]。

2、復(fù)合飲料配方優(yōu)化

2.1、單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，考察小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比、蔗糖用量、檸檬酸用量、羧甲基纖維素鈉用量對飲料的感官評分和離心沉降率的影響，方案如下：

1）蔗糖用量3%、檸檬酸用量0.2%、羧甲基纖維素鈉0.3%，考察小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比（3:1、2:1、1:1、1:2、1:3）的影響。

2）小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比1:2、檸檬酸用量0.2%、羧甲基纖維素鈉用量0.3%、考察蔗糖用量（1%、3%、5%、7%、9%）的影響。

3）小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比1:2、蔗糖用量3%、羧甲基纖維素鈉用量0.3%、考察檸檬酸用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）的影響。

4）小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比1:2、蔗糖用量3%、檸檬酸用量0.3%、考察羧甲基纖維素鈉用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）的影響。

2.2、響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以兩種物質(zhì)多糖溶液體積比（A）、蔗糖（B）、檸檬酸（C）和羧甲基纖維素鈉（D）的用量為響應(yīng)因素，感官得分為響應(yīng)值（Y），設(shè)計四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，利用Design-Expert 軟件的 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計原理，優(yōu)化各組分配比，試驗(yàn)因素水平見表 1 所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平

3、飲料感官品質(zhì)評價

3.1、感官評價標(biāo)準(zhǔn)

參考相關(guān)飲料評價標(biāo)準(zhǔn)[7-8]，并結(jié)合小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料特性，制定該飲料的感官評價標(biāo)準(zhǔn)，見下表所示，同時邀請10位食品專營人員，按照該標(biāo)準(zhǔn)對不同組分配比制得的飲料進(jìn)行感官評價，最終評分取平均值。

表2 飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)

3.2、離心沉淀率

稱取飲料m0，置于離心管中，以3000r/min離心10min后，對罐內(nèi)上清液稱重記為m，公式W（%）=（m0-m）/m0計算飲料的離心沉淀率W（%），平行測定六次[9]。

4、理化指標(biāo)檢測

4.1、 pH值測定 利用pH計檢測復(fù)合飲料的pH值。

4.2、多糖含量測定

葡萄糖對照品經(jīng)120℃干燥恒重后，按照文獻(xiàn)操作步驟[10] ，分別加入苯酚與濃硫酸預(yù)處理樣品后，于490 nm波長測定吸光度值，另作空白對照，隨后以對照品溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：y=1.026 x+0.052 （r=0.9989），另于相同波長下測定該復(fù)合飲料的吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，計算其多糖含量。

4.3、微生物指標(biāo)檢測

按照國家標(biāo)準(zhǔn)操作步驟[11]，分別檢測小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料的微生物菌落總數(shù)、大腸桿菌和致病菌。

三、結(jié)果與分析

1、單因素試驗(yàn)結(jié)果

1.1、小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比對飲料品質(zhì)影響

1.2、蔗糖質(zhì)量對飲料品質(zhì)的影響

1.3、檸檬酸用量對飲料品質(zhì)的影響

1.4、羧甲基纖維素鈉對飲料品質(zhì)的影響

2、響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.1、試驗(yàn)結(jié)果

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照 Box-Behnken 設(shè)計原理，分別以小球藻與紫果西番蓮的多糖溶液體積比（A）、蔗糖（B）、檸檬酸（C）及羧甲基纖維素鈉（D）用量為響應(yīng)面考察因素，感官評分為（Y）為響應(yīng)值，進(jìn)行四因素三水平響應(yīng)面分析，結(jié)果見表 3 所示。

多元回歸擬合模型結(jié)果為Y=84.97+2.64A+0.78B+1.20C+0.23D+0.14AB−0.56AC+0.45AD−0.082BC−0.22BD−0.22CD− 0.40A2 −0.73B2 −0.79C2 −0.16D2 ，對該模型進(jìn)行顯著檢驗(yàn)與方差分析，結(jié)果如表4.

表4 響應(yīng)面方差分析

2.2、 響應(yīng)曲面分析與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

從圖中得知，兩兩因素交互響應(yīng)面坡面陡峭順序?yàn)椋篈C＞AD＞CD＞BD＞AB＞BC。，另對二次多項(xiàng)回歸擬合方程進(jìn)行極值分析，確定小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料的最佳配方為：小球藻與紫果西番蓮的多糖溶液體積比 1:2、蔗糖 2.35%、檸檬酸0.14%、羧甲基纖維素鈉 0.4%，最高預(yù)測值為 87.94分，按照2.3.1步驟評價，實(shí)際得分為（88.71±0.87）分，表明該回歸模型可較好預(yù)測復(fù)合飲料的最佳配方。

圖5 兩因素交互作用的響應(yīng)面

3.3 復(fù)合飲料的質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果

采用上述最佳配方制得的復(fù)合飲料呈淺黃綠色、色澤均一，紫果西番蓮香味濃郁，酸甜適中，室溫靜置 6 個月未有明顯沉淀與分層。該復(fù)合飲料的pH值為5.7；離心沉淀率為0.59%；多糖含量為5.62%；微生物菌落總數(shù)≤100 CFU/100mL，未有大腸桿菌和其它致病菌檢出。

四、結(jié)論

本研究以小球藻和紫果西番蓮多糖為原料，輔以蔗糖、羧甲基纖維素鈉研制小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料。通過單因素與響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化得到飲料的最佳配方為：小球藻與紫果西番蓮的多糖溶液體積比 1:2、蔗糖 2.35%、檸檬酸 0.14%、羧甲基纖維素鈉 0.4%，感官評分為（88.71±0.87）分，制得飲料呈淺黃綠色、色澤均一，紫果西番蓮香味濃郁，酸甜適中，靜置后未有明顯沉淀與分層。

參考文獻(xiàn)：

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［11］中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB10789- 2015 飲料通則 [S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2015.

本文章內(nèi)容來源于：李奕. 小球藻紫果西番蓮多糖復(fù)合飲料顏料研制及其對小鼠運(yùn)動耐力的影響[J].食品工業(yè)科技，2021,42（10）：314-320.