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胞綠藻，含有多糖、蛋白質、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，可增強機體免疫力。Okada等[3]指出該多糖緩解機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。紫果西番蓮是西番蓮科多年木質藤本植物的果實，氣味芬香濃郁，富含多糖、有機酸、維生素、氨基酸等營養物質。

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運動食品的開發提供參考。

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、葡糖糖標準品、苯酚、硫酸、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、蒸餾水

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

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配。

1.4、均質、灌裝與滅菌

調配后的料液均質攪拌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合飲料[6]。

2、復合飲料配方優化

2.1、單因素實驗設計

根據預實驗結果，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、響應面試驗設計

在單因素實驗基礎上，以兩種物質多糖溶液體積比（A）、蔗糖（B）、檸檬酸（C）和羧甲基纖維素鈉（D）的用量為響應因素，感官得分為響應值（Y），設計四因素三水平響應面試驗，利用Design-Expert 軟件的 Box-Behnken 試驗設計原理，優化各組分配比，試驗因素水平見表 1 所示。

表1 響應面試驗因素水平

3、飲料感官品質評價

3.1、感官評價標準

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

表2 飲料感官評價標準

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、理化指標檢測

4.1、 pH值測定 利用pH計檢測復合飲料的pH值。

4.2、多糖含量測定

葡萄糖對照品經120℃干燥恒重后，按照文獻操作步驟[10] ，分別加入苯酚與濃硫酸預處理樣品后，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量濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，得到標準曲線回歸方程：y=1.026 x+0.052 （r=0.9989），另于相同波長下測定該復合飲料的吸光度值，根據標準曲線回歸方程，計算其多糖含量。

4.3、微生物指標檢測

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

三、結果與分析

1、單因素試驗結果

1.1、小球藻與紫果西番蓮多糖溶液體積比對飲料品質影響

1.2、蔗糖質量對飲料品質的影響

1.3、檸檬酸用量對飲料品質的影響

1.4、羧甲基纖維素鈉對飲料品質的影響

2、響應面優化試驗

2.1、試驗結果

表3 響應面實驗結果

按照 Box-Behnken 設計原理，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）用量為響應面考察因素，感官評分為（Y）為響應值，進行四因素三水平響應面分析，結果見表 3 所示。

多元回歸擬合模型結果為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 ，對該模型進行顯著檢驗與方差分析，結果如表4.

表4 響應面方差分析

2.2、 響應曲面分析與驗證實驗

從圖中得知，兩兩因素交互響應面坡面陡峭順序為：AC＞AD＞CD＞BD＞AB＞BC。，另對二次多項回歸擬合方程進行極值分析，確定小球藻紫果西番蓮多糖復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%，最高預測值為 87.94分，按照2.3.1步驟評價，實際得分為（88.71±0.87）分，表明該回歸模型可較好預測復合飲料的最佳配方。

圖5 兩因素交互作用的響應面

3.3 復合飲料的質量指標結果

采用上述最佳配方制得的復合飲料呈淺黃綠色、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≤100 CFU/100mL，未有大腸桿菌和其它致病菌檢出。

四、結論

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合飲料。通過單因素與響應面試驗優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：

［1］Marti-Quijal Francisco J, Zamuz S, Tomaševi? I, et al. A chemometric approach to evaluate the impact of pulses, Chlorella and Spirulina on proximate composition, amino acid, and physicochemical properties of turkey burgers[J]. J Sci Food Agric，2019，99（7）：3672−3680.

［2］魏文志, 夏文水, 吳玉娟. 小球藻糖蛋白的分離純化與抗氧化活性評價[J]. 食品與機械，2006，22（5）：20−22.

［3］Okada H, Yoshida N, Kakuma T, et al. Effect of chlorella ingestion on oxidative stress and fatigue symptoms in healthy men[J]. The Kurume Medical Journal，2018，64：83−90.

［4］史瑞琴, 李大偉, 梁靜靜, 等. 小球藻多糖口服液的制備及其抗氧化活性[J]. 食品工業，2019，40（11）：82−87.

［5］Yuan T Z, Kao C L, Li W J, et al. Chemical constituents of leaves of Passiflora edulis[J]. Chem Nat Compd，2017，53（6）：1−2.

［6］童觀珍, 樊瑩潤, 李澤林, 等. 響應面設計優化麗江海棠果果汁飲料配方[J]. 食品研究與開發，2019，40（24）：85−91.

［7］李翔, 徐宏, 鄧杰, 等. 響應面法優化銀耳山楂紅棗速溶飲料的加工工藝[J]. 食品工業，2020，41（1）：87−91.

［8］劉雪梅, 楊銘, 于德偉, 等. 參精運動保健飲料對運動性疲勞大鼠的影響[J]. 食品科技，2018，43（11）：123−126.

［9］鄭佳. 牛磺酸薄荷復合運動飲料研制及其體外抗氧化活性[J]. 食品工業科技，2019，40（23）：157−162.

［10］劉芬, 朱順妮, 徐忠斌, 等. 超聲輔助熱水浸提小球藻多糖及抗氧化活性測定[J]. 中國釀造，2020，39（2）：177−181.

［11］中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局. GB10789- 2015 飲料通則 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2015.

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