隋志方，劉延奇，秦令祥

1. 鶴壁市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（鶴壁 458030）；2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450002）；3. 漯河市食品研究院有限公司（漯河 462300）

辣木（Moringa oleifera），系多年生熱帶亞熱帶落葉喬木，屬辣木科辣木屬，又稱鼓槌樹(shù)，起源于印度北部[1]。辣木的葉、莖、根和種子等富含營(yíng)養(yǎng)和功能成分，是一種功能性植物，有“奇跡之樹(shù)”“素食黃金”“植物鉆石”[2-4]之稱。2012年11月，辣木葉被國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)（原衛(wèi)生部）批準(zhǔn)為新資源食品[5]。研究發(fā)現(xiàn)，辣木葉中富含多糖、黃酮和多酚，具有提高免疫力、抗腫瘤、抗炎、降血脂、降膽固醇、降血壓、抗氧化等作用[6-12]。辣木葉多糖（Moringa oleiferaleaves polysaccharides，MOLP）是辣木葉中重要的生物活性成分之一，具有增強(qiáng)免疫力[13]、促消化[14]、調(diào)節(jié)血糖[15]的作用。

植物多糖的提取方法主要有水提法[16]、酶解法[17]、酸堿提取法[18]、超聲波輔助法[19]和微波輔助法[20]。然而，上述提取方法都存在提取率低、不環(huán)保、提取時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此，此次試驗(yàn)采用超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP，利用超聲波和超高壓產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和物理效應(yīng)破壞細(xì)胞壁，使多糖溶出，其具有提取率高、提取時(shí)間短、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，以期為MOLP的提取提供一種新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辣木葉（海南大藥山商貿(mào)有限公司）；檸檬酸、葡萄糖、硫酸、無(wú)水乙醇、苯酚、磷酸氫二鈉（均為分析純，四川佰春科技有限責(zé)任公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

HN-1000Y超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)（上海達(dá)洛科學(xué)儀器有限公司）；UHP900×2-Z型超高壓處理設(shè)備（包頭文天科技有限責(zé)任公司）；RE-3000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海耀特儀器設(shè)備有限公司）；760CRT紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海儀電分析儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP的方法

辣木葉→烘干→粉碎（過(guò)80目，即0.180 mm篩）→辣木葉粉→加一定比例的水，混勻→裝袋、密封→超高壓提取→取出→再超聲波提取→離心（5 000 r/min，10 min）→上清液減壓濃縮→醇沉（3倍體積95%的乙醇）→靜置（4 ℃冰箱，24 h）→離心（5000 r/min，10 min）→真空干燥→辣木葉粗多糖

1.3.2 MOLP含量的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法[21]。

1.3.3 MOLP提取率的計(jì)算

式中：c為由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的MOLP質(zhì)量濃度，mg/mL；V為定容體積，mL；N為稀釋倍數(shù)；m為辣木葉干粉質(zhì)量，g。

1.3.4 MOLP提取的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.4.1 超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取5份10 g的辣木葉粉，按照1.3.1的方法進(jìn)行超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP，研究不同因素對(duì)MOLP提取率的影響。固定其中3個(gè)因素水平，對(duì)剩下1個(gè)因素設(shè)計(jì)5個(gè)不同水平的試驗(yàn)，固定條件：超高壓壓力400 MPa，保壓時(shí)間4.5 min，超聲波功率500 W，超聲時(shí)間40 min。分別設(shè)定超高壓壓力（100，200，300，400和500 MPa）、保壓時(shí)間（3，3.5，4，4.5和5 min）、超聲波功率（200，300，400，500和600 W）、超聲時(shí)間（25，30，35，40和45 min）進(jìn)行單因素試驗(yàn)。每組重復(fù)3次，取平均值。

1.3.4.2 超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇表1所列的4個(gè)因素，采用L9(34)正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.5 MOLP口服液的制備方法

1.3.5.1 工藝流程

MOLP→混合調(diào)配→定容→UHT→均質(zhì)→灌裝封蓋→高溫殺菌→冷卻→成品

1.3.5.2 操作要點(diǎn)

1) MOLP：按照1.3.1方法制備得到MOLP。

2) 混合調(diào)配：將MOLP提取液、藍(lán)莓濃縮汁、木糖醇、檸檬酸、果膠按一定比例添加。

3) UHT：調(diào)配好的溶液進(jìn)行超高溫瞬時(shí)滅菌，溫度136 ℃，時(shí)間6 s。

4) 均質(zhì)：料液在65 ℃、壓力40 MPa的條件下，均質(zhì)1次。

5) 灌裝封蓋：均質(zhì)好的料液經(jīng)灌裝機(jī)灌裝封蓋，灌裝溫度控制在85 ℃。

6) 高溫殺菌：灌裝好的口服液放入高壓殺菌鍋，殺菌溫度121 ℃，時(shí)間20 min。

7) 冷卻、成品：高溫殺菌好的口服液進(jìn)行分段冷卻，冷卻后檢驗(yàn)，合格即為成品。

1.3.6 感官評(píng)分

隨機(jī)挑選10名專業(yè)人員組成評(píng)定小組，對(duì)MOLP口服液進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 MOLP口服液感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.7 MOLP口服液制備的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.7.1 MOLP口服液制備的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取5份10 g辣木葉多糖，按照1.3.6的方法制備MOLP口服液，研究不同因素對(duì)感官評(píng)分的影響。固定其中3個(gè)因素水平，對(duì)剩下1個(gè)因素設(shè)計(jì)5個(gè)不同水平的試驗(yàn)，固定條件：MOLP添加量20%，藍(lán)莓濃縮汁10%，木糖醇8%，檸檬酸0.08%，果膠0.06%。分別加入MOLP（5%，10%，15%，20%和25%）、木糖醇（2%，4%，6%，8%和10%）、檸檬酸（0.02%，0.04%，0.06%，0.08%和0.10%）、果膠（0.03%，0.04%，0.05%，0.06%和0.07%）進(jìn)行單因素試驗(yàn)。每組重復(fù)3次，取平均值。

1.3.7.2 MOLP口服液制備的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取表3所列的4個(gè)影響因素，采用L9(34)的正交試驗(yàn)對(duì)MOLP口服液制備進(jìn)行工藝優(yōu)化。試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 正交試驗(yàn)因素水平表 單位：%

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均為3個(gè)平行測(cè)定結(jié)果的平均值。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel整理，數(shù)據(jù)分析采用正交設(shè)計(jì)助手進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP工藝條件優(yōu)化

2.1.1 超高壓壓力

由圖1可以看出，壓力≤400 MPa時(shí)，MOLP提取率隨著壓力增大而不斷升高，壓力＞400 MPa后，提取率有所降低。這是因?yàn)椋寒?dāng)壓力≤400 MPa時(shí)，壓力增大，細(xì)胞壁被破壞的比例增多，多糖溶出增多，提取率升高；壓力超過(guò)400 MPa后，細(xì)胞壁基本破壞完全，并且過(guò)大的壓力促使細(xì)胞中的雜質(zhì)溶出，提取率降低。因此，選擇超高壓壓力400 MPa為宜。

圖1 壓力對(duì)提取率的影響

2.1.2 保壓時(shí)間

由圖2可以看出，MOLP提取率隨著保壓時(shí)間的增加而逐漸升高并最后趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)椋罕簳r(shí)間增加，細(xì)胞壁破裂程度和數(shù)量增多，提取率升高；保壓時(shí)間超過(guò)4.5 min后，多糖溶出基本完全，提取率無(wú)明顯變化。因此，選擇保壓時(shí)間4.5 min為宜。

圖2 保壓時(shí)間對(duì)提取率的影響

2.1.3 超聲波功率

由圖3可以看出，MOLP提取率隨著超聲波功率增大先升高后略有降低。這是因?yàn)椋撼暡üβ试龃?，它的空化和機(jī)械作用增大，細(xì)胞壁破裂增多，多糖溶出增多，提取率升高；功率超過(guò)500 W后，過(guò)大的超聲波功率，導(dǎo)致多糖部分降解，提取率會(huì)略有降低。因此，選擇超聲波功率500 W為宜。

圖3 超聲波功率對(duì)多糖提取率的影響

2.1.4 超聲時(shí)間

由圖4可以看出，MOLP提取率隨著超聲時(shí)間增加先升高后降低。這是因?yàn)椋撼晻r(shí)間增加，細(xì)胞壁破裂數(shù)量和程度增大，多糖溶出增多，提取率升高；超聲時(shí)間超過(guò)40 min后，由于長(zhǎng)時(shí)間的超聲作用，多糖結(jié)構(gòu)遭到部分破壞，提取率降低。因此，選擇超聲時(shí)間40 min為宜。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

2.1.5 超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4和表5數(shù)據(jù)分析可知，4個(gè)因素的影響關(guān)系為A＞C＞D＞B，最優(yōu)組合為A2C3D2B2。超高壓壓力對(duì)MOLP提取率的影響達(dá)到顯著水平，其他不顯著，通過(guò)R值的分析，超聲波協(xié)同超高壓提取MOLP的最佳工藝參數(shù)為超高壓壓力400 MPa、超聲功率600 W、超聲時(shí)間40 min、保壓時(shí)間4.5 min。在此最佳條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，MOLP提取率為16.24%（3次平均值）。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 方差分析結(jié)果

2.2 MOLP口服液制備工藝條件優(yōu)化

2.2.1 MOLP添加量

由圖5可以看出，隨著MOLP添加量增加，感官評(píng)分先增大后降低。MOLP添加量20%時(shí)，感官評(píng)分最高。MOLP添加量較低時(shí)，口服液口感和組織狀態(tài)較差，MOLP添加量過(guò)大時(shí)，辣木味太重，影響口感、滋味和氣味。因此，選擇MOLP添加量20%為宜。

圖5 MOLP添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

2.2.2 木糖醇添加量

由圖6可以看出，隨著木糖醇添加量增加，感官評(píng)分先增大后降低。木糖醇添加量8%時(shí)，感官評(píng)分最高。木糖醇添加量較低時(shí)，甜味較低，味道偏酸，木糖醇添加量過(guò)大時(shí)，口感偏甜。因此，選擇木糖醇添加量8%為宜。

圖6 木糖醇添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

2.2.3 檸檬酸添加量

由圖7可以看出，隨著檸檬酸添加量增加，感官評(píng)分先增大后降低。檸檬酸添加量0.08%時(shí)，感官評(píng)分最高。檸檬酸添加量較低時(shí)，味道偏甜，酸味不足，口感較差，檸檬酸添加量過(guò)大時(shí)，口感偏酸。因此，選擇檸檬酸添加量0.08%為宜。

圖7 檸檬酸添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

2.2.4 果膠添加量

由圖8可以看出，隨著果膠添加量增加，感官評(píng)分先增大后降低。果膠添加量0.06%時(shí)，感官評(píng)分最高。果膠添加量較低時(shí)，有分層現(xiàn)象，果膠添加量過(guò)大時(shí)，口服液黏度太大，口感發(fā)黏。因此，選擇果膠添加量0.06%為宜。

圖8 果膠添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

2.2.5 MOLP口服液制備配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

由表6和表7數(shù)據(jù)分析可知，4個(gè)因素的影響關(guān)系為A＞D＞C＞B，最佳組合為A2D2C2B3。MOLP添加量的影響達(dá)到了顯著水平，其他不顯著，通過(guò)R值的分析，MOLP口服液制備最佳工藝參數(shù)為MOLP添加量20%、果膠添加量0.06%、檸檬酸添加量0.08%、木糖醇添加量10%。在此最佳條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，MOLP口服液感官評(píng)分為85分（3次平均值）。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果

表7 方差分析結(jié)果

3 結(jié)論

此次試驗(yàn)研究了超聲波協(xié)同超高壓提取辣木葉多糖及其口服液制備的最佳工藝條件。以辣木葉多糖提取率和感官評(píng)分為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，超聲波協(xié)同超高壓提取的最佳工藝參數(shù)為超高壓壓力400 MPa、超聲波功率600 W、超聲時(shí)間40 min、保壓時(shí)間4.5 min，在此條件下，辣木葉多糖提取率為16.24%。辣木葉多糖口服液制備的最佳工藝參數(shù)為辣木葉多糖添加量20%、果膠添加量0.06%、檸檬酸添加量0.08%、木糖醇添加量10%。該條件下辣木葉多糖口服液感官評(píng)分為85分。此次試驗(yàn)結(jié)論可為辣木葉的開(kāi)發(fā)、推廣及應(yīng)用提供一定的參考。