超声波辅助提取西洋参多糖及功能饮料的制备

刘汶鹏，王玉娟，裴蕾，吴琼，*

（1.长春大学食品科学与工程学院/农产品加工吉林省高校重点实验室，吉林长春130022；2.吉林省质量技术监督中等职业学校，吉林长春130103）

超声波辅助提取西洋参多糖及功能饮料的制备

刘汶鹏1，王玉娟1，裴蕾2，吴琼1，*

（1.长春大学食品科学与工程学院/农产品加工吉林省高校重点实验室，吉林长春130022；2.吉林省质量技术监督中等职业学校，吉林长春130103）

采用超声波辅助提取西洋参多糖，确定西洋参多糖提取的最佳工艺条件。并以西洋参粗多糖为主要原料，添加菊花，枸杞，白砂糖，蜂蜜等辅料，生产西洋参多糖功能饮料，对饮料色泽、气味、滋味进行感官评价，确定西洋参多糖功能饮料的最佳配方。结果表明：（1）西洋参多糖最佳提取工艺为：超声功率200 W，超声时间15 min，料液比1∶30（g/mL），浸提温度80℃，浸提时间2 h。（2）西洋参多糖功能饮料的最佳配方为（按100 mL计）：西洋参多糖提取液的添加量为4 mL，枸杞提取液添加量为25 mL，菊花添提取液加量为15 mL，蜂蜜添加量为2 g，白糖添加量为2 g。

西洋参多糖；超声波；功能饮料

现代药理研究表明西洋参多糖具有增强免疫、降血糖、抗辐射、抗肿瘤、益智等作用[1]。目前，生物酶解技术、超临界流体萃取技术、微波技术、超声波技术等已广泛应用于中药有效成分的提取工艺中[2]。本试验采用超声波提取西洋参多糖的方法，利用超声波具有的机械效应、空化效应，增大介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以更有效的提取需要的成分，提取过程为物理过程，不需要加热，适用于热敏物质，节省能源，不影响有效成分的生理活性，溶剂用量少，提取物有效成分含量高[3]。以提取得到的西洋参多糖为主要原料，制备功能饮料，以菊花，枸杞，白砂糖，蜂蜜为辅料，研究产品配方、生产工艺、感官品质，得到一种工艺成本合理，营养健康丰富的西洋参多糖饮料。

1 材料与方法

1.1 材料

菊花、枸杞：长春同仁堂药店；西洋参：通化龙参源东北土特产批发商行；白砂糖（食品级）：煌迪有限公司；蜂蜜（食品级）：长春天一蜂业有限公司；硫酸、蒽酮等化学试剂：国产分析纯。

1.2 仪器

722型分光光度仪：上海元析仪器有限公司；WJA-A1000手提式高速中药粉碎机：上海缘沃工贸有限公司；DK-98-ⅡD恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；JE303电子天平：上海精密科学仪器有限公司；SCIENT2-ⅡD超声波细胞粉碎机：宁波新芝科器研究所；C21-SN216电磁炉：美的集团。

1.3 方法

1.3.1 西洋参多糖的提取方法

将干燥的西洋参粉碎，过40目筛。每份称取1 g西洋参粉，加入一定比例的水，在一定条件进行超声波处理。水浴浸提，过滤，滤液冷却，备用。

1.3.2 西洋参多糖的测定方法

采用硫酸-蒽酮法对西洋参粗多糖的含量进行测定。回归方程为y=0.006 9x，R2=0.992 9

1.3.3 西洋参多糖饮料的制备方法

1.3.3.1 制备饮料工艺流程

1.3.3.2 操作要点

1）调配：选择优质完整无虫害的市售菊花和枸杞，洁白发亮不含杂质无结块无异味的优质白砂糖。

2）西洋参多糖提取液的制备：称取10 g西洋参粉，按照最佳工艺提取西洋参多糖，制得浸提液后放入烧杯中备用。

3）菊花、枸杞提取液制备：取10 g菊花，20 g枸杞分别放入两个装有200 mL水的烧杯中放入80℃水浴锅中，分别水浴30 min，1 h（水浴时保鲜膜封口）。取出冷却后用500目滤布过滤，除去菊花、枸杞的碎渣。

4）按一定比例添加西洋参、菊花、枸杞提取液，以及蜂蜜，白糖到装有60 mL水的烧杯中，搅拌均匀后立即加热到90℃，趁热装罐，在115℃的高压蒸汽锅中灭菌20 min后，放于冷水中冷却，即为成品；灭菌后，冷却至室温，然后进行品尝、感官评分。

1.3.4 饮料感官评分标准

西洋参多糖饮料感官评分标准见表1。

表1 多糖饮料感官评分标准Table 1 Criteria of sensory evaluation for polysaccharide drinks

2 结果与分析

2.1 西洋参多糖的提取

2.1.1 单因素试验

2.1.1.1 超声波功率的确定

固定超声波时间 10 min，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提温度80℃，浸提时间2 h，选择超声波功率200、400、600、800 W进行西洋参多糖的提取，结果见图1。

超声波提取时间短、效率高、无需加热。随着超声波功率的增加，西洋参多糖含量缓慢增加，但并不明显。因此对于西洋参来说，可能因其结构组成，超声波起到的破壁作用在较低的功率下就可以完成。

2.1.1.2 超声时间的确定

固定超声波功率 200 W，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提温度 80℃，浸提时间 2 h，选择超声时间 5、10、15、20、25 min进行西洋参多糖的提取，结果见图2。

图1 功率对多糖提取的影响Fig.1 Power to the influence of polysaccharide extracted

随着超声时间的增加，西洋参多糖含量先增加然后减少，在15 min提取率最大。因为超声波具有较强的剪切、破碎作用，随着超声时间的延长，多糖含量有所增加，但时间过长，细胞进一步破碎，杂质溶出，使多糖含量下降，且长时间的超声波作用和产生的热量会使部分大分子多糖断裂或活性成分损失，从而影响多糖含量[4-7]。

图2 超声时间对多糖提取的影响Fig.2 Ultrasonic time on the influence of polysaccharide extracted

2.1.1.3 料液比的确定

固定超声功率200 W，超声波时间10 min，浸提温度 80℃，浸提时间 2 h，选择料液比 1∶20、1 ∶30、1∶40、1∶50（g/mL）进行西洋参多糖的提取，结果见图3。

图3 料液比对多糖提取的影响Fig.3 Solid-liquid ratio to the influence of polysaccharide extracted

随着提取液的增加，西洋参多糖含量先上升后下降，在料液比1∶30（g/mL）是提取率达到最大值。随着料液比的增加，多糖含量逐步提高，当浸提剂用量超过一定值后，多糖含量呈下降趋势，从传质角度讲，浸提剂用量是浸提过程中的一个重要影响因素，浸提剂用量小，浸提过程中液相中溶质浓度增加快，两相之间的浓度差消失较快，从而使传质推动力很快减小。浸提剂用量增大时，会明显提高传质推动力。但如果浸提剂用量太大，在提取多糖的同时增加了其它杂质的溶出，使得浸提液黏度增大影响多糖含量[5]。

2.1.1.4 浸提温度的确定

固定超声功率200 W，超声时间10 min，料液比1∶30（g/mL），浸提时间 2 h，选择浸提温度 50、60、70、80、90℃进行西洋参多糖的提取，结果见图4。

随着水浴温度的增加，西洋参多糖含量也显著增加，当浸提温度达到80℃后，提取率下降。可能由于温度过高造成部分多糖损失，从而影响多糖含量。

图4 浸提温度对多糖提取的影响Fig.4 Extraction temperature to the influence of polysaccharide extracted

2.1.1.5 浸提时间的确定

固定超声功率200 W，超声时间10 min，料液比1∶30（g/mL），浸提温度 80 ℃，选择浸提时间 0.5、1、1.5、2、2.5 h进行西洋参多糖的提取，结果见图5。

图5 浸提时间对多糖提取的影响Fig.5 Extraction time to the influence of polysaccharide extracted

随着水浴时间的增加，西洋参多糖含量先显著增加后又明显下降，在浸提时间为2 h达到最大。2 h后提取率呈下降趋势，这可能因为浸提时间过长，杂质溶出，导致西洋参多糖含量下降。

2.1.2 西洋参多糖提取正交试验

由单因素试验固定超声功率200 W，选取超声时间，料液比，浸提温度，浸提时间4个因素为考察因素，进行L9（34）的正交试验。正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 正交试验结果及分析Table 2 Orthogonal test results and analysis

续表2 正交试验结果及分析Continue table 2 Orthogonal test results and analysis

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance table

由表2、表3可知，西洋参多糖提取的最佳工艺条件为 A2B2C2D2，即超声时间 15 min，料液比 1∶30（g/mL），浸提温度80℃，浸提时间2 h。4个因素对西洋参多糖提取含量的影响顺序为浸提温度＞料液比＞浸提时间＞超声时间。浸提温度是影响西洋参多糖提取的显著因素。在此最佳工艺条件下做3次验证试验，西洋参多糖提取含量平均值为110 mg。

在相同浸提条件下，不使用超声波预处理，得到西洋参多糖提取含量平均值为71 mg，因此可以看出超声波辅助提取可明显提高西洋参多糖的提取率。

2.2 西洋参多糖饮料制备正交试验

由西洋参多糖饮料的单因素试验，确定白砂糖添加量为2 g，选取西洋参提取液，枸杞提取液，菊花提取液，蜂蜜添加量4个因素为考察因素，进行L9（34）的正交试验。正交试验结果见表4。

表4 正交试验结果及分析Table 4 Orthogonal test results and analysis

续表4 正交试验结果及分析Continue table 4 Orthogonal test results and analysis

由表4可见，西洋参饮料制作的最佳工艺条件为A1B2C2D2，即西洋参提取液添加量4 mL，枸杞提取液添加量25 mL，菊花添加量15 mL，蜂蜜添加量2 g。4个因素对西洋参饮料感官评分的影响顺序为蜂蜜添加量＞枸杞提取液添加量＞西洋参提取液添加量＞菊花提取液添加量。在此最佳工艺条件下做验证试验，得到西洋参饮料感官评分平均得分为91分。

3 结论

采用蒽酮-硫酸比色法测定西洋参中多糖的含量，确定了西洋参多糖提取的最佳工艺条件为：超声功率 200 W，超声时间 15 min，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提温度80℃，浸提时间2 h。4个因素对西洋参多糖提取含量的影响为：浸提温度＞料液比＞浸提时间＞超声时间。在所选取的各因素的范围内，浸提温度是影响西洋参多糖提取含量的显著因素。采用超声波辅助提取法能明显提高西洋参多糖的提取含量。

以西洋参多糖提取液、菊花、枸杞为原料，添加白砂糖，蜂蜜为配料制作成的西洋参多糖功能饮料。西洋参多糖饮料的最佳制备工艺条件为（按100 mL计）：西洋参多糖添加量为4mL，枸杞提取液添加量为25mL，菊花提取液添加量为15 mL，蜂蜜添加量为2 g，白糖添加量为2 g。

4 展望

西洋参多糖功能饮料充分利用了西洋参的功能价值，属于营养素饮料，还具有一定的免疫及抗菌作用[8-9]，同时此饮料添加的菊花、枸杞具有明目，缓解视疲劳的作用，非常适合电脑一族饮用。此饮料风味独特，制作工艺简单，原料丰富，投资少，成本低，适宜大众人群饮用。

参考文献：

[1] 郑明权,刘彦臣．西洋参茎叶总皂苷和根多糖的药理学研究进展[J]．中医药信息,2000(2):12-13

[2] 韩丽．实用中药制剂新技术[M]．北京:化学工业出版社,2002:11

[3] 李化,吴天骄．超声技术在中草药成分提取中的应用[J]．时珍国医国药,2001,12(6):563-564

[4] 刘婷,金瑞.超声波法提取西洋参多糖的工艺研究[J]．西北林学院学报,2014,29(3):174-177

[5] 黄礼德,郭立强．正交设计优化土人参多糖的超声提取工艺[J]．中国酿造,2012,31(3):105-107

[6] 刘航,国旭丹,马雨洁,等．超声波辅助提取苦荞麦多糖工艺优化及其体外抗氧化研究[J]．食品科学,2013,34(14):45-50

[7] 覃海元,潘嫣红,覃梅珍．热水与超声波提取鹿角灵芝多糖工艺比较研究[J]．中国食品添加剂,2011(2):91-95

[8] 黄琼,马仲文,赖腾强．金针菇多糖抑菌作用的研究[J]．食品研究与开发,2015,36(1):10-12

[9] 张明．不同种属参多糖对免疫及抗菌作用的影响[J]．中国兽医杂志,2010,46(1):54-56

Extracting American Ginseng Polysaccharides by Ultrasonic and Preparation of Polysaccharide Functional Drinks

LIU Wen-peng1，WANG Yu-juan1，PEI Lei2，WU Qiong1，*
（1.Key Laboratory of Agricultural Products Processing/College of Food Science and Engineering，Changchun University，Changchun130022，Jilin，China；2.Jilin Province Quality and Technical Supervision Secondary Vocational Schools，Changchun 130103，Jilin，China）

Using ultrasonic extracts ginseng polysaccharides and determining the optimum conditions of polysaccharides extraction.Use ginseng polysaccharides as the main raw material，chrysanthemum，medlar，white sugar and honey as the auxiliary materials to product American ginseng polysaccharides functional beverage and make evaluation to beverage color，odor and taste by sensory evaluation method.Finally obtain the best formula of American ginseng polysaccharide beverage.Research that：（1）American ginseng polysaccharide optimum extraction is that ultrasonic power 200 W，ultrasonic time 15 min，solid-liquid ratio 1∶30（g/mL），extraction temperature 80 ℃，extraction time 2 h.（2）The best formula of ginseng polysaccharides beverage（press beverage volume 100 mL computing）was that American ginseng polysaccharide extract dosage 4 mL，medlar extract dosage 25 mL，chrysanthemum extract dosage 15 mL，honey dosage 2 g，sugar dosage 2 g.

American ginseng polysaccharides；ultrasonic；functional drinks

2016-07-05

长春市科技计划项目（2014173）

刘汶鹏（1990—），男（汉），硕士研究生，研究方向：天然产物与功能食品。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.012