韋馨平,黃振勇,王冬梅,梁曉君,任 惠,徐兵強,淡 明,張娥珍**

(1.南寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西南寧 530001；2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西南寧 530007；3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，廣西南寧 530007；4.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海口實驗站，海南?？?570000)

0 引言

山黃皮Clausenaindica(Datz)，又稱雞皮果，是熱帶和亞熱帶常綠多年生小喬木，為蕓香科黃皮屬，主要分布于我國廣西、廣東、云南、海南，以及越南、菲律賓等地[1，2]。山黃皮揮發(fā)油含量豐富，主要為萜烯類、醚類、醛類等化合物[3，4]，香氣獨特，可用作調(diào)味品。山黃皮果實富含蛋白質(zhì)、總糖、可溶性固形物、維生素、多種氨基酸、礦物質(zhì)[5-7]，具有健脾消脂、化滯祛濕、疏風(fēng)清熱等功效[8]。山黃皮中植物多糖含量豐富。植物多糖是由淀粉、多聚糖、果膠等物質(zhì)組成的聚合糖，具有抗氧化[9，10]、提高免疫力[11]、抗腫瘤[12]、降血脂[13]、降血糖[14，15]等保健作用。研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖對腸道菌群具有一定的調(diào)節(jié)作用，可改善腸道生態(tài)環(huán)境[16-18]。目前對山黃皮的研究主要集中在品種選育、揮發(fā)油成分分析等方面[19-22]，加工方面以果醬、果干、鹽漬等產(chǎn)品較為常見[23]，其他深加工方面的研究極少[24，25]。山黃皮在桂西南，尤其是崇左、龍州、扶綏、大新等地已有長久的食用歷史，游向榮等[26]在火麻中添加山黃皮，開發(fā)了火麻蛋白飲料、火麻含片等產(chǎn)品；周馬林等[27]利用乳酸菌發(fā)酵山黃皮，開發(fā)了一款風(fēng)味獨特、香味純正、口感良好的山黃皮全果乳酸菌發(fā)酵功能飲料，可見山黃皮在功能食品的開發(fā)上具有較好的應(yīng)用前景。

為探索山黃皮多糖的快速提取工藝技術(shù)，本研究采用超聲波細胞破碎法對山黃皮多糖進行提取，通過單因素和正交實驗優(yōu)化得到山黃皮多糖的最佳提取工藝，并利用其多糖提取液調(diào)制一款具有山黃皮風(fēng)味的植物多糖飲品，以期為廣西山黃皮的深加工產(chǎn)品研發(fā)提供技術(shù)參考，為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供思路。

1 材料與方法

1.1 主要材料與設(shè)備

山黃皮，桂研15號，采自廣西龍州縣。實驗所用的主要試劑：葡萄糖(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；苯酚(成都金山化學(xué)試劑有限公司)；濃硫酸(成都市科隆化學(xué)品有限公司)；無水乙醇(成都市科隆化學(xué)品有限公司)；低聚果糖、檸檬酸，均為市售食品級。

實驗用到的主要設(shè)備：SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞破碎儀(寧波新芝生物科技股份有限公司)，HH-S4恒溫水浴鍋(鄭州生元儀器有限公司)，UV-8000A紫外可見分光光度計(上海元析儀器有限公司)，GL-21M高速冷凍離心機(長沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湘儀離心機儀器有限公司)，SRH40-100高壓均質(zhì)機(上海申鹿高壓均質(zhì)機有限公司)，F(xiàn)W80高速萬能粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司)，RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)。

1.2 方法

1.2.1 山黃皮多糖提取工藝優(yōu)化

山黃皮清洗干凈后瀝干水分，用刀切成兩半，置于真空冷凍干燥機中冷凍干燥，干燥后粉碎，過80目篩備用。

1.2.2 多糖含量測定

采用苯酚-硫酸法測定多糖含量[28]。先繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線：精確稱取于105℃條件下烘干至恒重的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品0.1 g(精確至0.001 g)，加蒸餾水溶解定容至100 mL，配置成1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液；分別移取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于試管，用蒸餾水補充至1 mL，分別加入1 mL 50 g/L苯酚溶液，混合均勻后加入5 mL濃硫酸，混合均勻后沸水浴10 min，取出后冷水浸泡靜置20 min，以蒸餾水為空白對照，于490 nm處測量吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程：y=8.6483x-0.00042，R2=0.999 1。樣品多糖含量測定步驟：吸取1 mL的樣品溶液(可適當(dāng)稀釋)替代葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，其他步驟保持一致，并參照標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出多糖含量。

1.2.3 山黃皮多糖提取工藝

稱取1.0 g的山黃皮，按1∶50 g/mL料液比加入水，攪拌均勻，在超聲功率為180 W的超聲波細胞破碎儀中提取15 min，提取完成后，漿水在高速離心機中8 000 r/min離心10 min，留取上清液，即得山黃皮多糖粗提取液，取樣測定多糖含量。

1.2.4 單因素實驗

根據(jù)單因素變量原則，分別考察料液比1∶30，1∶40，1∶50，1∶60，1∶70，1∶80 g/mL，超聲波功率150，180，210，240，270，300 W和超聲總時間10，15，20，25，30 min對山黃皮多糖提取效果的影響。

1.2.5 正交實驗優(yōu)化

在單因素實驗基礎(chǔ)上，以多糖提取率為目標(biāo)，以料液比(A)、超聲功率(B)、超聲總時間(C)為考察因素，進行L9(33)正交優(yōu)化，正交因素和水平見表1。

表1 多糖提取L9(33)正交表Table 1 L9(33) orthogonal table of polysaccharide extraction

1.2.6 風(fēng)味飲品的制備工藝

山黃皮風(fēng)味飲品的制備工藝流程為山黃皮粗提取液→濃縮→調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→無菌罐裝→成品。具體如下：將山黃皮超聲波破碎提取液減壓濃縮50倍，選取多糖濃縮液(X1)、檸檬酸(X2)和低聚果糖(X3)作為變量因素，在飲品總體積相同的基準(zhǔn)上，從各因素中選取3個不同添加量水平做L9(33)正交優(yōu)化實驗，具體正交因素水平表如表2所示。各調(diào)配方案使用23 MPa高壓均質(zhì)2次，隨后95℃水浴滅菌15 min，滅菌后進行無菌罐裝。

表2 風(fēng)味飲品L9(33)正交表Table 2 L9(33) orthogonal table of flavo beverage

為評估各調(diào)配方案的風(fēng)味，找20名食品專業(yè)人士對飲品進行感官評價，指標(biāo)包括香氣(25分)、色澤(25分)、組織形態(tài)(20分)和口感(30分)，評分細節(jié)如表3所示，評價結(jié)果以各項指標(biāo)得分之和表示。

表3 感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗數(shù)據(jù)用Excel表格整理，采用正交設(shè)計助手Ⅱv3.1進行正交設(shè)計和分析，用Origin Pro 2017進行顯著性分析并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比對山黃皮多糖提取效果的影響

如圖1所示,料液比由1∶30 g/mL增加到1∶40 g/mL時，多糖提取率顯著提高(P<0.05)；在料液比增加至1∶50 g/mL時，多糖提取率有所降低，但變化不顯著(P>0.05)；料液比提高到1∶60 g/mL時，多糖提取率可達到27.22%，提高效果顯著(P<0.05)；繼續(xù)增加料液比，其多糖提取率變化不顯著(P>0.05)。山黃皮多糖為水溶性物質(zhì)，一定條件下，適當(dāng)增加溶劑量有助于提高多糖溶出率。從實驗結(jié)果和后期濃縮工藝考慮，最佳料液比以1∶60 g/mL較為合適。

不同字母表示不同處理之間有顯著差異，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)圖1 料液比對山黃皮多糖提取效果的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.2 超聲功率對山黃皮多糖提取效果的影響

在一定范圍內(nèi)，提高超聲功率對山黃皮多糖提取有明顯促進作用(P<0.05)，在超聲功率為210 W時，多糖提取率達27.02%，顯著高于其他處理(P<0.05)。隨著超聲功率的繼續(xù)增加，多糖提取率明顯降低(P<0.05)，這可能是超聲功率的提高加劇空化作用，引起多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞[29]，導(dǎo)致提取率降低(圖2)。從提取效果和能耗方面考慮，超聲功率選擇210 W較為合適。

不同字母表示不同處理之間有顯著差異，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)圖2 超聲功率對山黃皮多糖提取效果的影響Fig.2 Effect of ultrasonic power on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.3 超聲總時間對山黃皮多糖提取效果的影響

超聲總時間對山黃皮多糖提取效果影響如圖3所示。在提取前段(10-20 min)，超聲波產(chǎn)生的空化作用使山黃皮多糖快速溶出并積累，提取率顯著提高(P<0.05)，在超聲總時間為20 min時，山黃皮多糖提取率達到27.15%。在超聲總時間為30 min時，山黃皮多糖提取率明顯降低(P<0.05)。一定條件下，延長超聲時間可促進山黃皮多糖的溶出積累，但是時間過長會使反應(yīng)體系溫度過熱，從而導(dǎo)致多糖失活析出[30]，使提取率下降。因此，超聲總時間選擇20 min較為合適。

不同字母表示不同處理之間有顯著差異，P<0.05Different letters represent significant difference between different treatments (P<0.05)圖3 超聲總時間對山黃皮多糖提取效果的影響Fig.3 Effect of total ultrasonic time on extraction of polysaccharide from C.indica (Datz)

2.4 正交優(yōu)化結(jié)果

在單因素實驗結(jié)果基礎(chǔ)上選擇料液比(A)、超聲功率(B)、超聲總時間(C) 3個因素進行優(yōu)化，以多糖提取率(Y)為指標(biāo)進行正交設(shè)計，實驗結(jié)果如表4所示。

表4 山黃皮多糖提取L9(33)正交實驗結(jié)果Table 4 Results of L9(33) orthogonal experiment on C.indica (Datz) polysaccharide extraction

由正交實驗結(jié)果的極差分析可知，影響山黃皮多糖提取率的因素次序為C>A>B，即超聲總時間>料液比>超聲功率。由方差分析可知(表5)，超聲總時間對山黃皮多糖提取影響顯著，料液比與超聲功率對山黃皮多糖提取效果影響不顯著。由直觀分析結(jié)果可知，其最佳組合為A1B1C3，但是實驗組中以組合A3B1C3提取率較高，因此對這兩個組合進行對比實驗。結(jié)果得知，組合A1B1C3提取率為28.24%，而組合A3B1C3提取率達28.52%，以A3B1C3組合的山黃皮多糖提取率較高，因此選擇最佳提取工藝為A3B1C3，即料液比為1∶70 g/mL，超聲功率為180 W，超聲總時間為25 min。

表5 山黃皮多糖提取方差分析Table 5 Analysis of variance table of Clausena indica (Datz) polysaccharide extraction

2.5 風(fēng)味飲品的調(diào)配優(yōu)化結(jié)果

由正交實驗感官結(jié)果可知(表6)，山黃皮風(fēng)味植物多糖飲品品質(zhì)的感官影響順序為多糖濃縮液>檸檬酸>低聚果糖，感官得分較高的工藝組合：多糖濃縮液添加量12%、檸檬酸添加量0.05%、低聚果糖添加量8%，其感官得分為88分。由此工藝制備的山黃皮風(fēng)味植物多糖飲品具有山黃皮的特有香氣，其色澤透亮，黏稠度適中，酸甜可口。

表6 風(fēng)味飲品L9(33)正交試驗結(jié)果Table 6 L9(33) orthogonal test results of flavor beverage

3 結(jié)論

通過單因素和正交實驗優(yōu)化山黃皮多糖的超聲波細胞破碎提取工藝，得到最佳提取工藝為料液比1∶70 g/mL，超聲功率180 W，超聲總時間25 min，在此工藝下其多糖提取率為28.52%。通過感官評價，山黃皮風(fēng)味植物多糖飲品最佳配比為多糖濃縮液添加量12%、檸檬酸添加量0.05%、低聚果糖添加量8%。