人參多糖開菲爾飲料的研制

◎ 李飛學(xué)，李學(xué)冉，楊 闖

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101）

人參是我國傳統(tǒng)的中藥材，俗稱“百草之王”[1]。人參多糖是人參中有效成分之一，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗輻射、降血糖及調(diào)控造血功能等生物活性[2]。水開菲爾中的微生物能為人體提供多種益處，有調(diào)理腸胃、輔助消除神經(jīng)性失眠、預(yù)防癌細胞、輔助降低膽固醇、減少腎結(jié)石、防脫發(fā)和輔助治療肥胖病等功效。木糖醇不會升高血糖，是糖尿病人安全的甜味劑、營養(yǎng)補充劑和輔助治療劑[3]。

以人參多糖、水開菲爾粒為原料，再加入木糖醇及食品添加劑，制成的復(fù)合飲料風(fēng)味怡人，酸甜爽口，營養(yǎng)豐富，具有良好的發(fā)展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

吉林省林島長白山人參，水開菲爾粒，菌種專用紅糖、木糖醇、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、明膠、瓊脂均為市售，實驗室自備去離子水。

電子天平（常熟市金單砝碼儀器有限公司）、粉碎機（LK-1000A搖擺式中藥粉碎機）、電磁爐（長虹DC20-N01型電磁爐)、高壓滅菌鍋（上海融合機械設(shè)備有限公司）、均質(zhì)機（珠海經(jīng)濟特區(qū)飛利浦電器有限公司）、恒溫培養(yǎng)箱（天津市臺斯特有限公司）。

1.2 試驗方法

（1）操作要點。將人參粉碎，過80目篩。室溫下按1∶20的比例在去離子水中浸泡2 h，然后在90 ℃水浴加熱下浸提3 h，用水提法提取人參多糖[4]。將滅菌（115 ℃滅菌15 min）后的提取液冷卻至室溫并冷凍保藏。在無菌條件下，加入30%人參多糖提取液于養(yǎng)菌專用紅糖水中，混合后攪拌均勻。在混合液中加入5%水開菲爾粒，使其在26 ℃的條件下發(fā)酵20 h。將發(fā)酵好的溶液過濾，冷藏，存樣以供檢測。

將4.5%木糖醇、0.2%檸檬酸加入混合液中，調(diào)配均勻。將混合液分為4組，分別向不同試驗組添加0.3%的羧甲基纖維素鈉、黃原膠、明膠、瓊脂，以飲料的組織狀態(tài)為指標，通過觀察成品的穩(wěn)定性進行篩選。確定最佳復(fù)合穩(wěn)定劑。將混合均勻的料液在溫度90 ℃時消毒15 min。在無菌條件下，將混合液灌裝在滅菌后的玻璃瓶中，密封，置于4 ℃下冷藏保存。按感官評分標準，對產(chǎn)品的色澤、氣味、口感、組織狀態(tài)進行感官評分。

（2）試驗設(shè)計。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用Design-Expert 8.0.6軟件，采用Box-Behnken試驗設(shè)計，以人參多糖添加量、木糖醇添加量和檸檬酸添加量、復(fù)合穩(wěn)定劑用量4個主要因素為響應(yīng)變量，飲料的感官評分作為響應(yīng)值進行響應(yīng)面優(yōu)化，試驗因素水平設(shè)計見表1。

表1 響應(yīng)面因素與水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面分析方案及結(jié)果

利用Design-Expert 8.0.6軟件對表中29組數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，RSM優(yōu)化所得結(jié)果詳見表2，參考指標為感官評分。

得到以感官評分為目標函數(shù)的二元多項回歸方程如下：

表2 響應(yīng)面分析方案及結(jié)果表

2.2 回歸模型方差分析

由表3方差分析結(jié)果看出，試驗選用的模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項不顯著（P＞0.05），說明模型選擇合適。由P值可以看出，各因素對人參水開菲爾飲料的感官評分的影響為D＞C＞B＞A。其中二次項A2、B2、C2、D2顯著，相關(guān)系數(shù)R2=0.840 7，表示模型擬合程度良好。4，說明試驗誤差小，說明該模型可用來對人參水開菲爾飲料的感官進行分析和預(yù)測。

表3 回歸方程系數(shù)及顯著性檢驗表

2.3 感官評定的響應(yīng)面分析

根據(jù)響應(yīng)面分析，可以形象顯示出最佳參數(shù)與各參數(shù)之間的相互作用。根據(jù)上述模擬二次多項回歸模型和對其方差分析，得到相應(yīng)的響應(yīng)面和等高線。等高線越趨近于橢圓，則表示交互作用越強，越趨近于圓，表示交互作用越弱。由圖1知，在檸檬酸添加量為0.18%、復(fù)合穩(wěn)定劑的添加量為0.3%時，檸檬酸的添加量與復(fù)合穩(wěn)定劑的添加量交互影響不顯著（p=0.808 2），表現(xiàn)為曲面平緩，等高線接近圓形。木糖醇的用量與復(fù)合穩(wěn)定劑的用量交互影響顯著。根據(jù)響應(yīng)面的結(jié)果，利用軟件進行分析得到最佳的工藝條件為人參多糖29.3%、木糖醇4.45%、檸檬酸0.23%、復(fù)合穩(wěn)定劑0.22%。

圖1 各因素交互作用的響應(yīng)面及其等高線圖

2.4 驗證試驗

為了檢驗試驗操作的合理性和可行性，在實際操作中，將響應(yīng)面分析法的優(yōu)化條件調(diào)整為人參多糖的添加量為30%、木糖醇的添加量為4.5%、檸檬酸的添加量為0.22%、復(fù)合穩(wěn)定劑的添加量為0.25%，在此條件下對人參多糖水開菲爾飲料進行3次重復(fù)實驗得到的平均分為91.8分，說明證明了采用響應(yīng)面優(yōu)化人參多糖水開菲爾發(fā)酵飲料的回歸方程擬合良好，準確度較高，可以用來預(yù)測人參多糖水開菲爾發(fā)酵飲料的最佳工藝。

3 結(jié)論

本實驗以人參多糖和養(yǎng)菌專用紅糖水混合液作為待發(fā)酵液，以水開菲爾為發(fā)酵劑、木糖醇代替蔗糖作甜味劑，研究了人參多糖水開菲爾功能飲料的制備工藝。通過單因素試驗和響應(yīng)面分析法，確定了人參多糖水開菲爾功能飲料的配方：人參多糖提取液與養(yǎng)菌專用紅糖水比例3∶7，水開菲爾粒接種量5%，人參多糖添加30%，木糖醇添加量4.5%，檸檬酸添加量0.22%，發(fā)酵溫度26 ℃，發(fā)酵時間20 h。人參多糖水開菲爾功能飲料復(fù)合穩(wěn)定劑的最佳配方為羧甲基纖維素鈉與瓊脂（5∶5）添加量0.25%。

此生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的人參木糖醇水開菲爾飲料色澤怡人，組織均勻，口感酸甜。具有一定營養(yǎng)價值和實用價值。

[1]胡世林，胡永川.古代人參名實續(xù)考[J].中國醫(yī)藥學(xué)報，1995（5）：12-14.

[2]張 彬，林瑞超，馮 芳.人參多糖的研究概述[J].中國藥事，2004（9）：566-569.

[3]張鳳清，張麗君，周長民.木糖醇的特性及應(yīng)用[J].當代化工，2008，37（1）：92-95.

[4]崔 巍.人參乳清開菲爾飲料加工工藝研究[J].長春：吉林大學(xué)，2016.