分光光度计助力研制饮料

小球藻是绿藻门小球藻科的单细胞绿藻，含有多糖、蛋白质、维生素、食用纤维及多种矿物元素。有研究显示[1-2]，其主要成分多糖的体外抗氧化作用较好，可增强机体免疫力。Okada等[3]指出该多糖缓解机体疲劳的活性较乳糖有显著性差异，因此被大量用于保健食品的研究开发。紫果西番莲是西番莲科多年木质藤本植物的果实，气味芬香浓郁，富含多糖、有机酸、维生素、氨基酸等营养物质。

本文利用紫果西番莲抑制小球藻异味，研制小球藻紫果西番莲多糖符合饮料为相关运动食品的开发提供参考。

一、材料

1、材料与仪器

材料：健康雄性小鼠、小球藻粉、紫果西番莲、蔗糖、西洋参口服液、葡糖糖标准品、苯酚、硫酸、柠檬酸、羧甲基纤维素钠、蒸馏水

仪器：电子天平、超声波细胞粉碎机、pH计、X5型紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）、均质机、离心机等

二、方法

1、操作

1.1、小球藻多糖提取

以蒸馏水为提取溶剂，小球藻粉以1:20质量体积比于100W超声破碎，97℃热水浸提3h后在8000r/min下离心10min，取上清液，加入4%  (Cl3CCOOH)，4℃静置过夜离心，取上清液加入95%乙醇，4℃静置过夜离心取沉淀，冷冻干燥[4]。

1.2、紫果西番莲多糖提取

以蒸馏水作提取溶剂，紫果西番莲果肉以1:5质量体积比，于330W超声波破碎，70℃热水浸提30min后离心，滤液冷冻干燥[5]。

1.3、调配

50%小球藻多糖水溶液和50%紫果西番莲多糖水溶液以固定比例混合后，加入一定剂量食品添加剂调配。

1.4、均质、灌装与灭菌

调配后的料液均质搅拌2次后灌装于121℃灭菌10min，冷却即得小球藻紫果西番莲多糖复合饮料[6]。

2、复合饮料配方优化

2.1、单因素实验设计

根据预实验结果，考察小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比、蔗糖用量、柠檬酸用量、羧甲基纤维素钠用量对饮料的感官评分和离心沉降率的影响，方案如下：

1）蔗糖用量3%、柠檬酸用量0.2%、羧甲基纤维素钠0.3%，考察小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比（3:1、2:1、1:1、1:2、1:3）的影响。

2）小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比1:2、柠檬酸用量0.2%、羧甲基纤维素钠用量0.3%、考察蔗糖用量（1%、3%、5%、7%、9%）的影响。

3）小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比1:2、蔗糖用量3%、羧甲基纤维素钠用量0.3%、考察柠檬酸用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）的影响。

4）小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比1:2、蔗糖用量3%、柠檬酸用量0.3%、考察羧甲基纤维素钠用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）的影响。

2.2、响应面试验设计

在单因素实验基础上，以两种物质多糖溶液体积比（A）、蔗糖（B）、柠檬酸（C）和羧甲基纤维素钠（D）的用量为响应因素，感官得分为响应值（Y），设计四因素三水平响应面试验，利用Design-Expert 软件的 Box-Behnken 试验设计原理，优化各组分配比，试验因素水平见表 1 所示。

表1 响应面试验因素水平

3、饮料感官品质评价

3.1、感官评价标准

参考相关饮料评价标准[7-8]，并结合小球藻紫果西番莲多糖复合饮料特性，制定该饮料的感官评价标准，见下表所示，同时邀请10位食品专营人员，按照该标准对不同组分配比制得的饮料进行感官评价，最终评分取平均值。

表2 饮料感官评价标准

3.2、离心沉淀率

称取饮料m0，置于离心管中，以3000r/min离心10min后，对罐内上清液称重记为m，公式W（%）=（m0-m）/m0计算饮料的离心沉淀率W（%），平行测定六次[9]。

4、理化指标检测

4.1、 pH值测定 利用pH计检测复合饮料的pH值。

4.2、多糖含量测定

葡萄糖对照品经120℃干燥恒重后，按照文献操作步骤[10] ，分别加入苯酚与浓硫酸预处理样品后，于490 nm波长测定吸光度值，另作空白对照，随后以对照品溶液的质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，得到标准曲线回归方程：y=1.026 x+0.052 （r=0.9989），另于相同波长下测定该复合饮料的吸光度值，根据标准曲线回归方程，计算其多糖含量。

4.3、微生物指标检测

按照国家标准操作步骤[11]，分别检测小球藻紫果西番莲多糖复合饮料的微生物菌落总数、大肠杆菌和致病菌。

三、结果与分析

1、单因素试验结果

1.1、小球藻与紫果西番莲多糖溶液体积比对饮料品质影响

1.2、蔗糖质量对饮料品质的影响

1.3、柠檬酸用量对饮料品质的影响

1.4、羧甲基纤维素钠对饮料品质的影响

2、响应面优化试验

2.1、试验结果

表3 响应面实验结果

按照 Box-Behnken 设计原理，分别以小球藻与紫果西番莲的多糖溶液体积比（A）、蔗糖（B）、柠檬酸（C）及羧甲基纤维素钠（D）用量为响应面考察因素，感官评分为（Y）为响应值，进行四因素三水平响应面分析，结果见表 3 所示。

多元回归拟合模型结果为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 ，对该模型进行显著检验与方差分析，结果如表4.

表4 响应面方差分析

2.2、 响应曲面分析与验证实验

从图中得知，两两因素交互响应面坡面陡峭顺序为：AC＞AD＞CD＞BD＞AB＞BC。，另对二次多项回归拟合方程进行极值分析，确定小球藻紫果西番莲多糖复合饮料的最佳配方为：小球藻与紫果西番莲的多糖溶液体积比 1:2、蔗糖 2.35%、柠檬酸0.14%、羧甲基纤维素钠 0.4%，最高预测值为 87.94分，按照2.3.1步骤评价，实际得分为（88.71±0.87）分，表明该回归模型可较好预测复合饮料的最佳配方。

图5 两因素交互作用的响应面

3.3 复合饮料的质量指标结果

采用上述最佳配方制得的复合饮料呈浅黄绿色、色泽均一，紫果西番莲香味浓郁，酸甜适中，室温静置 6 个月未有明显沉淀与分层。该复合饮料的pH值为5.7；离心沉淀率为0.59%；多糖含量为5.62%；微生物菌落总数≤100 CFU/100mL，未有大肠杆菌和其它致病菌检出。

四、结论

本研究以小球藻和紫果西番莲多糖为原料，辅以蔗糖、羧甲基纤维素钠研制小球藻紫果西番莲多糖复合饮料。通过单因素与响应面试验优化得到饮料的最佳配方为：小球藻与紫果西番莲的多糖溶液体积比 1:2、蔗糖 2.35%、柠檬酸 0.14%、羧甲基纤维素钠 0.4%，感官评分为（88.71±0.87）分，制得饮料呈浅黄绿色、色泽均一，紫果西番莲香味浓郁，酸甜适中，静置后未有明显沉淀与分层。

参考文献：

［1］Marti-Quijal Francisco J, Zamuz S, Tomašević 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, 吴玉娟. 小球藻糖蛋白的分离纯化与抗氧化活性评价[J]. 食品与机械，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, 李大伟, 梁静静, 等. 小球藻多糖口服液的制备及其抗氧化活性[J]. 食品工业，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］童观珍, 樊莹润, 李泽林, 等. 响应面设计优化丽江海棠果果汁饮料配方[J]. 食品研究与开发，2019，40（24）：85−91.

［7］李翔, 徐宏, 邓杰, 等. 响应面法优化银耳山楂红枣速溶饮料的加工工艺[J]. 食品工业，2020，41（1）：87−91.

［8］刘雪梅, 杨铭, 于德伟, 等. 参精运动保健饮料对运动性疲劳大鼠的影响[J]. 食品科技，2018，43（11）：123−126.

［9］郑佳. 牛磺酸薄荷复合运动饮料研制及其体外抗氧化活性[J]. 食品工业科技，2019，40（23）：157−162.

［10］刘芬, 朱顺妮, 徐忠斌, 等. 超声辅助热水浸提小球藻多糖及抗氧化活性测定[J]. 中国酿造，2020，39（2）：177−181.

［11］中华人民共和国质量监督检验检疫总局. GB10789- 2015 饮料通则 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2015.

本文章内容来源于：李奕. 小球藻紫果西番莲多糖复合饮料颜料研制及其对小鼠运动耐力的影响[J].食品工业科技，2021,42（10）：314-320.