辣木提取物的抗氧化性研究及辣木百香果復合飲料的研制

曾鈺鵬，鐘俊威，丁藝新，丁靜華，李瑤璐，陳驍熠，蘇立杰

（廣州醫科大學公共衛生學院，廣東廣州 511436）

辣木為熱帶落葉喬木[1]，在我國云南、廣西等地多有種植。辣木富含多種礦物質[2-4]、維生素、氨基酸等營養物質，每100 g 的辣木中含有的維C[5]是柑橘的7 倍，維生素A 是胡蘿卜的4 倍，鈣質是牛奶的4 倍，鉀是香蕉的3 倍，鐵是菠菜的3 倍，蛋白質是酸奶的2 倍[6]。另外，辣木葉含有豐富的抗氧化活性物質。辣木葉維E[7]含量為155.67 mg/100 g，辣木葉中富含[8]沒食子酸、綠原酸等抗氧化活性物質。多酚類在辣木葉中含量較高，其水提物和醇提物都具有抗氧化活性、調節免疫等功能[9]。辣木中黃酮苷類包括槲皮素、胡蘿卜苷等化合物都具有較高的抗氧化活性[10]。

百香果具有[11-13]增強免疫力、抗氧化、抗疲勞等功效。此外，百香果汁液香味濃郁、營養豐富，而且出汁率高、穩定性好。因此，百香果果汁飲品開發利用價值高。百香果中多酚類物質含量豐富，其中白皮杉醇含量豐富，該多酚化合物被證明具有抗氧化、抗炎、抗菌、清除自由基等生物活性[14]。Vigan J[15]發現，百香果乙醇提取物具有較強的抗氧化活性，并且其抗氧化能力與其酚類、白皮杉醇化合物含量呈正相關。

辣木具有良好的營養保健價值[16]，百香果富含生物活性物質[17]，且兩者都具備較強的抗氧化能力，在天然功能性營養食品方面具有非常大的開發潛力。人們食用富含抗氧化的食物可以延緩衰老、增強免疫力、有效抵抗疾病[18-21]。飲料是一種飲品，生產工藝流程簡單，受人歡迎，研發抗氧化飲料具有實際應用價值。以辣木、百香果為原料生產復合飲料，產品以抗氧化、口感美味為組方原則，開發符合市場需求的產品。將辣木葉提取液與百香果汁混合制作復合飲料，不僅豐富了飲料的營養成分，還可利用百香果的味道改善辣木飲料的口感，并且打破市面單一以果汁飲料為主的局面，為辣木復合飲料的開發和辣木產業發展提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

辣木葉，購于云南；百香果，購于廣西；95%乙醇，食品級；白砂糖、檸檬酸，市售食用級，符合國家食品衛生標準和食品添加劑標準；總抗氧化能力（T-AOC）測定試劑盒，南京建成生物工程研究所（貨號：A015-1）提供。

XR 205SM-D 型電子天平，Precisa Gravimetrics AG 提供；AK-98 型超細中藥粉碎機，溫嶺市奧力中藥機械有限公司提供；電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司提供；超聲清洗儀（超聲功率固定300 W），寧波市鄞州碩力儀器有限公司提供；LABCONCO 型真空冷凍干燥機，上海睿玥實驗器材有限公司提供；旋轉蒸餾儀，上海亞榮生化儀器廠提供；渦旋振蕩器，廣州圍古潤儀器有限公司提供；紫外分光光度計，Hitachi Construction Machinery Co Ltd 提供；X-22R 型離心機，Beckman Coulter Allegra提供；PAL-1 型糖度計，成都泰華光學有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 辣木葉前處理

取無明顯機械損傷、無腐敗變黃的辣木葉，洗凈瀝水后置于-80 ℃冰箱預凍處理后，在-80 ℃真空冷凍干燥機中干燥24 h。干燥后用粉碎機進行粉碎，過80 目篩得到辣木葉粉，密封置于干燥處備用。

1.2.2 超聲波-水輔助提取法單因素試驗

（1）提取溫度。取辣木葉粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取時間30 min，選擇提取溫度分別為30，40，50，60，70 ℃，探究提取溫度5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

（2）提取時間。取辣木葉粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取溫度50 ℃，選擇提取時間分別為20，30，40，50，60 min，探究提取時間5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

（3）料液比。取辣木葉粉1 g，固定提取時間30 min，提取溫度50 ℃，選擇料液比（辣木葉∶水）分別為 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，探究料液比5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

1.2.3 超聲波-水輔助提取法正交試驗

為了獲得超聲波-水輔助提取法辣木葉提取液的最佳工藝條件，在單因素試驗結果基礎上，以抗氧化值為考查指標，進行L9（34）正交試驗。

超聲波-水輔助提取法L9（34）正交試驗的因素與水平設計見表1。

表1 超聲波-水輔助提取法L9（34）正交試驗的因素與水平設計

1.2.4 超聲波-乙醇輔助提取法單因素試驗

（1）提取溫度。取辣木葉粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取時間30 min，乙醇體積分數50%，選擇提取溫度分別為40，50，60，70，80 ℃，探究提取溫度5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

（2）提取時間。取辣木葉粉1 g，固定料液比1∶30（g∶mL），提取溫度50 ℃，乙醇體積分數50%，選擇提取時間分別為20，30，40，50，60 min，探究提取時間5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

（3）料液比。取辣木葉粉1 g，固定提取時間30 min，提取溫度50 ℃，乙醇體積分數50%，選擇料液比分別為 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，探究料液比5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

（4）乙醇體積分數。取辣木葉粉1 g，固定提取時間30 min，提取溫度50 ℃，料液比1∶30（g∶mL），選擇乙醇體積分數分別為40%，50%，60%，70%，80%，探究乙醇體積分數5 個水平對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

1.2.5 超聲波-乙醇輔助提取法正交試驗

為了獲得超聲波-乙醇輔助提取法辣木葉提取液的最佳工藝條件，在單因素試驗結果基礎上，以抗氧化值為考查指標，進行L9（34）正交試驗。

超聲波-乙醇輔助提取法L9（34）正交試驗的因素與水平設計見表2。

1.2.6 比較超聲波輔助提取法中水溶劑與乙醇溶劑對辣木葉提取液質量指標的影響

表2 超聲波-乙醇輔助提取法L9（34）正交試驗的因素與水平設計

（1）總抗氧化值。T-AOC 總抗氧化值測定試劑盒測定。

T-AOC 試劑盒操作見表3。

表3 T-AOC 試劑盒操作/ mL

按照表3 依次操作后，混勻，放置10 min，波長520 nm，光徑1 cm，雙蒸水調零，測定各管吸光度。

（2）總多酚含量（分光光度法）。參照《GB/T 31740.2—2015 茶制品第2 部分：茶多酚》中附錄A方法。

試樣的測定方法：吸取1.0 mL 辣木提取液量于10 mL 比色管中，加入質量分數10%福林酚溶液5 mL，搖勻，反應3～8 min，加入質量分數7.5%Na2CO3溶液4 mL，搖勻。在室溫放置60 min，于波長765 nm 處測定其吸光度。根據標準曲線計算待測液中總多酚的質量濃度。

（3）總黃酮含量（分光光度法）。按 《GB/T 12143—2008 飲料通用分析方法》 中附錄G 總黃酮的測定。

（4）粗多糖含量（苯酚-硫酸法）。參照《SN/T 4260—2015 出口植物源食品中粗多糖的測定 苯酚-硫酸法》。

吸取辣木提取液5.0 mL，加入20 mL 無水乙醇，旋渦振蕩，超聲處理30 min，以轉速4 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，不溶物使用體積分數80%乙醇10 mL 洗滌、離心。用水將上述不溶物轉入圓底燒瓶，加入50 mL 水，超聲處理30 min，重復2 次。冷卻至室溫，過濾，將上清液轉移至200 mL 容量瓶中，殘渣洗滌2 次，洗滌液轉至容量瓶中，加水定容。此溶液為樣品測定液。

1.2.7 辣木百香果飲料的配方優化試驗

（1）工藝流程。

①辣木葉→冷凍干燥→粉碎均質→超聲浸提→過濾→辣木葉提取液；

②百香果→取內容物→打漿→離心過濾→百香果汁；

①+②→復配混合液→調配→均質→灌裝排氣→密封殺菌→冷卻→成品。

（2）操作要點。①辣木葉提取液的制備。通過超聲-乙醇輔助提取法以總抗氧化能力為指標，確定最優配方，并按照該最優配方制備辣木葉醇提液。將辣木葉醇提液通過旋轉蒸發儀進行去乙醇處理（經《GB 5009.225—2016》方法檢測乙醇體積分數為0），用等比例的水替代，得到辣木葉提取液（其抗氧化能力為56.977 U/mL）。②百香果汁的制備。取新鮮且無明顯物理損傷、無腐敗變質的百香果，洗凈，瀝干，去皮后取內容物打漿，離心過濾，冷藏備用。③均質。通過均質將辣木百香果飲料中的微小顆粒進一步細化，從而提高飲料的均勻性，防止分層以及沉淀的產生。④密封殺菌。灌裝后進行封口，控制溫度在70 ℃保持20 min 以上進行巴氏殺菌，冷卻后得到成品。

（3）辣木百香果飲料單因素試驗。①復配液添加比例。固定復配比（辣木提取液∶百香果汁）、檸檬酸添加量、白砂糖添加量，分別取復配液添加比例為10%，20%，30%，40%，50%，以感官評分為指標，探究5 個水平復配液添加比例對辣木百香果飲料感官品質的影響。②復配比（辣木提取液∶百香果汁）。固定復配液添加比例、檸檬酸添加量、白砂糖添加量，分別取復配比9∶1，7∶3，5∶5，3∶7，1∶9，以感官評分為指標，探究5 個水平復配比（辣木提取液∶百香果汁）對辣木百香果復合飲料感官的影響。③檸檬酸添加量。固定復配液添加比例、復配比（辣木提取液∶百香果汁）、白砂糖添加量，分別取檸檬酸添加量0.01%，0.03%，0.05%，0.07%，0.09%，以感官評分為指標，探究5 個水平檸檬酸添加量對辣木百香果復合飲料感官品質的影響。④白砂糖添加量。固定復配液添加比例、復配比（辣木提取液∶百香果汁）、檸檬酸添加量，分別取白砂糖添加量6%，8%，10%，12%，14%，以感官評分為指標，探究5 個水平白砂糖添加量對辣木百香果復合飲料感官品質的影響。

（4）辣木百香果飲料正交試驗。采用L9（34）正交表，按照四因素三水平進行正交設計，綜合考慮復配液添加比例、復配比、白砂糖添加量、檸檬酸添加量4 個指標，以感官評分為指標，確定最佳配方。

辣木百香果飲料L9（34）正交試驗因素與水平設計見表4。

表4 辣木百香果飲料L（934）正交試驗因素與水平設計

（5）感官評定方法與標準。選擇評鑒人員20 人進行感官評分，根據色澤、組織形態、氣味、滋味4 個方面進行綜合評分?？偡譃?00 分，其中色澤占15%，組織狀態占25%，氣味占20%，滋味占40%。

辣木百香果飲料感官評分標準見表5。

表5 辣木百香果飲料感官評分標準

（6）飲料相關指標的測定。①總抗氧化值的測定。根據T-AOC 總抗氧化值檢測試劑盒說明書操作檢測樣品的總抗氧化值。②總酸的測定。酸堿中和滴定法（以檸檬酸計）。

吸取樣品液1 mL 進行稀釋定容至100 mL，過濾后，吸取10 mL 濾液加入有20 mL 蒸餾水的錐形瓶中，用酚酞作指示劑，用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴至終點，同時做空白試驗。按下式計算樣品中總酸的含量。

式中：X——樣品總酸質量濃度，g/mL；

C——氫氧化鈉滴定溶液濃度，mol/L；

V1——樣品消耗氫氧化鈉溶液的體積，mL；

V0——空白消耗氫氧化鈉溶液的體積，mL；

m——樣品質量，g；

F——樣品稀釋倍數；

K——換算系數，檸檬酸0.064。

2 結果與分析

2.1 辣木葉提取液最優浸提工藝的確定

2.1.1 單因素試驗

（1）提取溫度對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

提取溫度對辣木葉提取液總抗氧化值的影響見圖1。

圖1 提取溫度對辣木葉提取液總抗氧化值的影響

由圖1 可知，辣木葉水提液和醇提液的總抗氧化值隨著提取溫度的增大而增大。因為物質的溶解度會隨溫度的升高而增大[22]，而且溫度升高，溶液的黏度下降，有效成分的擴散速率隨之增大，辣木葉中抗氧化物質滲透和擴散能力增強[23]。由于大部分天然抗氧化物質屬于熱敏性物質，當溫度過高時，可能會破壞其抗氧化活性[24]。因此，溫度過高，辣木葉的抗氧化物質的提取率在此溫度下增加不顯著，而溫度過高使抗氧化物質發生氧化，導致其抗氧化值下降。

（2）提取時間對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

提取時間對辣木葉提取液總抗氧化值的影響見圖2。

由圖2 可知，隨著超聲提取時間增長，辣木葉提取液的總抗氧化值逐漸增強。當提取時間為20～40 min 時，水提液總抗氧化值上升比較緩慢，分析其原因是在預設溫度下，短時間內多酚黃酮類等抗氧化物質還沒有溶解充分，延長時間可使抗氧化物質逐漸被浸提出來。醇提液在浸提時間20～40 min 總抗氧化物質溶解較多，當浸提時間超過40 min 時，浸提液中抗氧化成分相對穩定，即使延長提取時間，提取率也不會有明顯增加[25]。

（3）料液比對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

料液比對辣木葉提取液總抗氧化值的影響見圖3。

由圖3 可知，當料液比為1∶10 ～1∶20 時，溶劑的比例增加，辣木葉的總抗氧化值也隨之增大。提取物質與溶劑的濃度差是其擴散作用的主要推動力，增大其濃度差可以促進物質的提取[26]。當提取溶劑增多時，辣木葉與溶液的接觸面積便會增大，超聲波的機械效應增加了細胞的通透性，使其擴散速度增快。當料液比達到一定程度時，溶劑中辣木葉抗氧化物質的溶解量基本飽和。因此，增加溶劑比例不會促進其溶解，反而降低了辣木葉醇提液中抗氧化活性成分的濃度，從而導致醇提液的總抗氧化值下降。

（4）乙醇體積分數對辣木葉提取液總抗氧化值的影響。

乙醇體積分數對辣木葉提取液總抗氧化值的影響見圖4。

圖4 乙醇體積分數對辣木葉提取液總抗氧化值的影響

由圖4 可知，乙醇體積分數在40%～60%，辣木葉醇提液的總抗氧化值逐漸增大；乙醇體積分數為60%時，總抗氧化值達到最大；之后總抗氧化值隨著乙醇濃度的增大而降低?？赡艿脑蚴遣煌w積分數的乙醇對醇溶性物質的溶解度不同[27]，而對于辣木葉，其中的抗氧化物質乙醇體積分數為60%時，溶解性較高，當乙醇體積分數升高時會使辣木葉中的色素等其他成分的溶解性增強，從而影響抗氧化物質的溶出。

2.1.2 超聲波-水輔助提取法提取辣木葉的正交試驗結果

超聲波-水輔助提取法正交試驗結果見表6。

表6 超聲波-水輔助提取法正交試驗結果

由表6 可知，各因素對總抗氧化值的影響存在差異，KC>KB>KA，其中料液比對辣木葉提取液的總抗氧化值影響最大，其次是浸提時間，浸提溫度的影響最小。從差異顯著性分析可知，最優組合為A2B3C1，試驗超聲波-水輔助提取法提取辣木葉的最佳提取條件為浸提溫度60 ℃，浸提時間60 min，料液比1∶20，對應正交試驗6 號，其總抗氧化值最高。對正交試驗的最優提取水平進行二次驗證性試驗，試驗結果分別為總抗氧化值40.083，41.317 U/mL，與正交試驗最優結果差異不大。

2.1.3 超聲波-乙醇輔助提取法提取辣木葉的正交試驗結果

超聲波-乙醇輔助提取法正交試驗結果見表7。

表7 超聲波-乙醇輔助提取法正交試驗結果

由表7 可知，各因素對辣木葉提取液總抗氧化值的影響為料液比>浸提時間>乙醇體積分數>浸提溫度。辣木葉抗氧化成分提取正交試驗最優的提取組合為A2B2C1D2，即超聲波-乙醇輔助提取法提取辣木葉的最佳提取條件為浸提溫度60 ℃，浸提時間50 min，料液比1∶10，乙醇體積分數60%，對應正交試驗6 號，本次正交試驗6 號總抗氧化值最高。對正交試驗的最優提取水平進行二次驗證性試驗，試驗結果分別為總抗氧化值69.683，68.450 U/mL，與正交試驗最優結果差異不大。

2.1.4 比較超聲波輔助提取法中水溶劑與乙醇溶劑對辣木葉提取液質量指標的影響

最優樣品及對照品說明見表8，不同樣品的總抗氧化值對比見圖8，不同樣品的總多酚、總黃酮對比見圖9，不同樣品的粗多糖對比見圖10。

表8 最優樣品及對照品說明

圖8 不同樣品的總抗氧化值對比

圖9 不同樣品的總多酚、總黃酮對比

圖10 不同樣品的粗多糖含量對比

分別對比醇提最優、醇提對照與水提最優、水提對照，其中醇提最優與水提對照是以乙醇為溶劑，醇提對照與水提最優是以水為溶劑。由圖8～圖10可知，以乙醇作為溶劑，醇提液的總抗氧化值、總多酚含量、總黃酮含量均比同樣條件的水溶劑提取液高。粗多糖用60%乙醇溶劑或水溶劑提取，差異性不大。因此，試驗選取超聲波-乙醇輔助提取法提取辣木葉，以達到抗氧化物質有效提取的最大化。

2.2 辣木百香果飲料的配方優化試驗

2.2.1 單因素試驗

（1）復配液添加比例。

復配液添加比例對辣木百香果飲料感官評分的影響見圖11。

圖11 復配液添加比例對辣木百香果飲料感官評分的影響

由圖11 可知，辣木提取液百香果汁混合復配液添加量為10%～20%時，感官分數提高的幅度比較大，可能原因是復配液由辣木葉、百香果等成分為主要原料，對產品香味和整體口感影響較大，對感官的差異比較大，加入原液過少時其香味和滋味比較淡，其組織色澤也會偏淺，導致其感官偏低；添加量達20%～30%時，感官分數有所下降，總體變化不大；添加量達到40%時，其原液濃度偏大，反而影響產品口感。

（2）復配比（辣木提取液∶百香果汁）。

復配比對辣木百香果飲料感官評分的影響見圖12。

圖12 復配比對辣木百香果飲料感官評分的影響

由圖12 可知，復配比（辣木提取液∶百香果汁）在9∶1 ～5∶5 時感官評分逐漸上升，根據評分表各項評分表示，提高復配混合液中百香果汁的比例，產品的色澤和滋味2 項分數增大明顯。由于辣木提取液呈紅褐色，百香果汁呈黃色，其混合液皆偏向于百香果的黃色，增大百香果汁的比例能使顏色更為明亮。此外，百香果汁的口感層次較為豐富，適當增大其比例滋味評分有所提升。當復配比達到3∶7 后，色澤、滋味差異性不大，但其組織形態評分逐漸下降，且辣木的香味氣味也會被掩蓋，綜合評分降低。

（3）檸檬酸添加量。

檸檬酸添加量對辣木百香果飲料感官評分的影響見圖13。

圖13 檸檬酸添加量對辣木百香果飲料感官評分的影響

由圖13 可知，產品感官評分在檸檬酸添加量0.03%～0.05%時逐漸增大，在0.05%時有最大值，當檸檬酸添加量超過0.05%時，感官分數逐漸下降。但5 個水平檸檬酸的添加量其感官評分均在73～82 分，整體差異性并不大。

（4）白砂糖添加量。

白砂糖添加量對辣木百香果飲料感官評分的影響見圖14。

圖14 白砂糖添加量對辣木百香果飲料感官評分的影響

由圖14 可知，增大白砂糖的添加量，感官評分先升高后降低，當白砂糖添加量為8%時達到峰值。白砂糖主要影響產品的酸甜比，對產品滋味影響較大，對色澤、氣味、形態等因素影響較小，且白砂糖對酸度的測定基本無影響，因此產品酸度基本不變。因為白砂糖溶液為無色無香味的透明溶液，而其濃度直接影響甜度而使產品差異性明顯，甜度太大時感官評分降低。

2.2.2 辣木百香果飲料感官優化的正交試驗結果

辣木百香果飲料正交試驗結果見表9。

由表9 可知，辣木百香果飲料感官優化正交試驗最優的組合為A'3B'1C'2D'3，即辣木百香果飲料感官優化的最優感官條件為復配液添加比例30%，復配比（辣木提取液∶百香果汁）7∶3，檸檬酸添加量0.05%，白砂糖添加量10%。由于正交試驗分析得到的最優配方條件不在試驗范圍，因此對其進行驗證試驗。為保證試驗的準確性，感官評價人員為正交試驗的同一批，同時對最優配方及上述正交飲料評分最高的3 組（7，8，9 號）通過比較法進行感官評價。試驗最后得到的最優配方飲料顏色純凈自然，有清新的辣木味并且伴有獨特的百香果風味，酸甜適中，感官評分較其他3 組高，說明最優感官配方合理。

表9 辣木百香果飲料正交試驗結果

2.3 飲料相關指標的測定結果

2.3.1 總抗氧化值的測定結果

各產品的總抗氧化值見表10。

表10 各產品的總抗氧化值

根據T-AOC 總抗氧化值檢測試劑盒說明書操作。測定辣木百香果飲料的總抗氧化值為19.733 U/mL，比較市售的5 種果汁飲料，其總抗氧化值為5.3～10.3 U/mL，所以辣木百香果飲料比市售飲料的抗氧化 性強。

2.3.2 總酸的測定結果

根據酸堿滴定計算，測得辣木百香果飲料總酸為3.10 mg/mL。

3 結論

對辣木超聲波-水輔助提取和超聲波-乙醇輔助提取分別進行單因素試驗及正交試驗，以抗氧化值為指標，并對其結果進行對比，確定其最優提取條件為提取溫度60 ℃，提取時間50 min，料液比1∶10，乙醇體積分數60%，該條件下得到的提取液總抗氧化值為69.067 U/mL。將最優提取條件下的辣木提取液與百香果汁進行復配，通過單因素試驗及正交試驗確定其最佳配方為復配液添加比例30%，復配比（辣木葉提取液∶百香果汁）7∶3，檸檬酸添加量0.05%，白砂糖添加量10%。利用最優的提取工藝和調配方案研制出的辣木百香果飲料色澤均勻，具有濃厚的辣木香氣及百香果風味、酸甜適中、口感細膩，通過T-AOC 總抗氧化能力檢測試劑盒測定其總抗氧化值為19.733 U/mL，與部分市售飲料相比，辣木百香果飲料具有較高抗氧化活性。