黄秋葵百合运动饮料的研制

（郑州工商学院，河南郑州451400）

黄秋葵百合运动饮料的研制

王金瑞

（郑州工商学院，河南郑州451400）

利用黄秋葵、百合为原料研制一款运动饮料，采用响应面试验设计，对黄秋葵汁添加量、百合汁添加量、柠檬酸添加量和蔗糖添加量进行优化，并以小鼠力竭运动为疲劳模型，探究该款饮料的抗疲劳效果。结果表明黄秋葵百合运动饮料最佳生产工艺参数为黄秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、柠檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。在实验喂养期间，给予黄秋葵百合运动饮料的小鼠生长发育正常。在力竭运动实验中，小鼠经灌胃运动饮料后力竭游泳时间显著延长，体内肝糖原、肌糖原含量显著提高（P＜0.05），因此，黄秋葵百合运动饮料具有延缓小鼠疲劳发生的效果。

黄秋葵；百合；运动饮料；抗疲劳

运动员在高强度训练后肌肉中的能量物质被大量消耗，产生代谢产物堆积过多且不能及时消除，以及长时间持续运动中体内水盐代谢紊乱，脂质过氧化反应加强，均会引起疲劳现象[1-2]。含有适量电解质、糖类的运动饮料应运而生，可以帮助运动员减轻疲劳感及提高运动能力。但是目前市售的运动饮料原料单一，效果不一，因此开发新型运动饮料对丰富现有运动饮料市场具有重要的意义。

黄秋葵（Abelmoschus esculentus L.，Okra）又名洋茄、洋辣椒等，是锦葵科秋葵属中的草本植物，其药用价值在《本草纲目》中记载，其根、茎、花和种子均可入药，具有消肿、补脾健胃等疗效[3-4]。日常食之嫩果，是公认的“绿色人参”[5]。随着研究深入，黄秋葵更多潜在的价值被挖掘，嫩果中含有较多蛋白质、黄酮类、维生素、微量元素（Zn、Mn）等成分。徐天姿等[6]研究发现黄秋葵黄酮类物质可通过提高肝糖原含量，减少葡萄糖的无氧酵解等途径减轻小鼠运动性疲劳反应。钟雨等[7]报道黄秋葵全果提取物可延长小鼠负重游泳时间并且降低血清乳酸等含量。黄秋葵也通常作为许多国家运动员的首选蔬菜，因此开发黄秋葵运动饮料具有潜在的市场价值。单一的原料已经不能满足当前的市场需求。百合含有丰富的维生素B1、B2及钙、镁矿物质、各类生物碱，具有耐缺氧、抗疲劳等功能[8-9]。本文以黄秋葵和百合为原料，单因素试验研究黄秋葵汁、百合汁、柠檬酸及蔗糖对该款饮料的影响，然后通过响应面试验优化获得黄秋葵百合运动饮料最佳生产工艺，该款饮料不仅口感独特，也因富含黄酮类等物质具有抗疲劳效果。

1 材料

1.1 材料与设备

黄秋葵：莱阳市玉龙食品有限公司；百合：亳州市益德中药材销售有限公司；柠檬酸（食品级）：潍坊英轩实业有限公司；蔗糖（食品级）：华糖食品有限公司。

实验动物：由吉林大学实验中心提供的健康昆明雄性小鼠，体重16 g～18 g，适应性饲养一周。

试剂：生物指标测定试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器设备

YP402N型电子天秤：上海市天平仪器厂；FSH-2A型可调高速匀浆机：江苏中和实验仪器制造有限公司；M372715型灭菌锅：上海精密仪器仪表有限公司。

2 实验方法

2.1 工艺流程

黄秋葵百合运动饮料工艺流程见图1。

图1 黄秋葵百合运动饮料工艺流程图Fig.1 The process flow diagram of okra and liliumsports drinks

2.2 操作要点

2.2.1 黄秋葵汁及百合汁的制备

选择新鲜、成色良好的黄秋葵，切除头部和尾部，清洗干净，并放入沸水中烫漂3min左右，烫漂之后冷却并出去内部籽，按料液比1∶5（g/mL）加水在织捣碎机捣碎中打浆并静置1 h，最后用200目滤布过滤得到黄秋葵汁。百合汁的制备参考制作黄秋葵汁的方法配制，料液比为 1 ∶5（g/mL）。

2.2.2 调配

将制备好的黄秋葵汁、百合汁按一定比例混合，并加入柠檬酸、蔗糖等，搅拌均匀。

2.2.3 灌装

将调配的复合饮料均质后进行灌装，采用高温瞬时杀菌，并分段冷却至室温，得到黄秋葵百合运动饮料。

2.3 感官评定

参考文献，稍作修改[10]。由10名专业人员做感官评定员，评定内容为饮料的口感风味、色泽和组织状态。感官评定标准见表1。

表1 饮料感官评定标准Table 1 Sensory evaluation criteria of the drinks

2.4 黄秋葵百合运动饮料单因素试验

2.4.1 黄秋葵汁添加量对饮料感官评分的影响

在百合汁添加量30%，柠檬酸添加量0.3%和蔗糖添加量3%的条件下，考察黄秋葵汁添加量分别为10%、20%、30%、40%和50%时对饮料感官评分的影响，从而确定黄秋葵汁最佳添加量。

2.4.2 百合汁添加量对饮料感官评分的影响

在黄秋葵汁添加量30%，柠檬酸添加量0.3%和蔗糖添加量3%的条件下，考察百合汁添加量分别为10%、20%、30%、40%和50%时对饮料感官评分的影响，从而确定百合汁最佳添加量。

2.4.3 柠檬酸添加量对饮料感官评分的影响

在黄秋葵汁添加量30%，百合汁添加量30%和蔗糖添加量3%的条件下，考察柠檬酸添加量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%时对饮料感官评分的影响，从而最佳确定柠檬酸添加量。

2.4.4 蔗糖添加量对饮料感官评分的影响

在黄秋葵汁添加量30%，百合汁添加量30%和柠檬酸添加量0.3%的条件下，考察蔗糖添加量分别为1%、2%、3%、4%和5%时对饮料感官评分的影响，从而确定蔗糖最佳添加量。

2.5 黄秋葵百合复合运动饮料工艺参数优化

前期单因素试验得出黄秋葵汁添加量、百合汁添加量、柠檬酸添加量及蔗糖添加量对饮料口感和风味影响明显。综合以上因素，采用Box-Behnken试验设计，以黄秋葵汁添加量（X1）、百合汁添加量（X2）、柠檬酸添加量（X3）及蔗糖添加量（X4）为主要因素，以符合运动饮料感官评定分数（Y）为评价指标，进行四因素三水平的响应面设计，响应面分析试验因素和水平见表2。考察各因素间相互作用对饮料感官品质的影响，同时得到黄秋葵百合复合运动饮料的最优工艺参数。

表2 响应面分析试验因素和水平Table 2 Factors and Levels in the response surface design

2.6 黄秋葵百合运动饮料抗疲劳功能评测

2.6.1 小鼠分组及处理

将健康成年昆明雄性小鼠40只，体重约16g～18g，随机分成4组，分别为：实验Ⅰ组：黄秋葵百合运动饮料原液；实验Ⅱ组：黄秋葵百合运动饮料50%稀释液；实验Ⅲ组：黄秋葵百合运动饮料25%稀释液；空白对照组：饮用纯净水。按以上分组对小鼠进行灌胃，每日灌胃0.3mL/次，连续灌胃3周，分笼饲养。在实验期间，详细记录小鼠的机体反映情况，包括小鼠的进食量、体重变化。

2.6.2 小鼠力竭游泳实验

参考管美玉[11]等实验方法。喂养21 d的小鼠灌胃50min后，依次给待测小鼠称量体重并在其尾部负以自身体重5%的铅块，将小鼠放入内壁光滑的游泳箱（50 cm×50 cm×40 cm）中，水温（25±0.5）℃。直至小鼠全部沉于水中，即小鼠不能自主返回水面的时间大于10 s视为一次力竭游泳运动，记录小鼠从开始游泳到力竭所用时间。负重游泳实验结束后，在安静状态下对小鼠采取断头法将其处死，剖腹取其肝脏和后肢肌肉，按照试剂盒要求测定小鼠肝糖原、肌糖原含量。

2.7 统计分析

采用Design-Expert、SPSS19.0和Orign 8.5进行分析和绘图。

3 结果与讨论

3.1 单因素试验

图2为黄秋葵汁与百合汁添加量对感官评分的影响。

图2 黄秋葵汁与百合汁添加量对感官评分的影响Fig.2 Effect of the addition of Okra and lilium juice on sensory evaluation

从图2中可以看出，当黄秋葵汁添加量为40%，此时该款饮料具有浓郁的黄秋葵独特风味，更易受到人们的欢迎，感官评分值达到最大值。同样当百合汁添加量为30%时，该饮料感官俱佳，为最适添加量。

柠檬酸添加量对感官评分的影响见图3。

图3 柠檬酸添加量对感官评分的影响Fig.3 Effect of citric acid on sensory score

从图3可知，在其他单因素不变的情况下，随着柠檬酸添加量的增加，该款饮料感官评分呈下降趋势，在柠檬酸添加量为0.2%时，感官评分达到最优。当继续添加柠檬酸时，饮料会变酸不易被接受。

蔗糖添加量对感官评分的影响如图4所示。

在黄秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%和柠檬酸添加量为0.3%的条件下，随着蔗糖添加量增加，感官评分值呈先升高后降低的趋势。蔗糖添加量增加，饮料中的渗透压也随之升高，但由于低渗透的运动饮料有助于人体胃部排空，人体更容易吸收低渗透压的水[12]，因此蔗糖最佳添加量为3%。

图4 蔗糖添加量对感官评分的影响Fig.4 Effect of sucrose on sensory score

3.2 响应面结果与分析

响应面试验设计方案及感官评定分数结果见表3，回归方程的方差分析见表4。

表3 响应面设计及结果Table 3 Experimental design and results in response surface analysis

表4 回归方程的方差分析表Table 4 Analysis of variance and correlation coefficient

从表4中得知试验模型P值＜0.000 1，表现为极显著；失拟项P值=0.653 4＞0.05，表现为不显著；其确定系数为R2=0.995 6，调整确定系数R2Adj=0.991 2，表明模型可以反映出各个主要因素（X1、X2、X3和 X4）与感官评分（Y）变化的关系，并且拟合度良好，可作为优化黄秋葵百合复合运动饮料最佳生产工艺的理论依据。

从回归方程各项系数的显著性可得出以下结论：黄秋葵汁添加量（X1）与蔗糖添加量（X4）对感官评定分数（Y）影响极显著；百合汁添加量（X2）、柠檬酸添加量（X3）对感官评定分数（Y）影响表现为不显著；以上主因素对黄秋葵百合饮料感官评定分数影响强弱为X1＞X4＞X2＞X3。各主因素中交互项（X1X3、X3X4）对响应值结果影响显著，而一次项（X1、X4）、交互项（X1X2、X2X4）和二次项（X12、X22、X32和 X42）对响应值影响表现为极显著。剔除掉对响应值影响不显著的项得到该试验设计的回归方程为：

综合回归模型预测和实际生产考虑，黄秋葵百合复合运动饮料最佳工艺参数为：黄秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、柠檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。

3.3 交互作用分析

响应面分析图可以直观的反应各个自变量对响应值（Y）的影响，以及通过等高线反应个因素间交互效应的强弱[13]。在其他因素不变的情况下，选择两个自变量研究二者对饮料感官评分的影响。黄秋葵汁添加量与柠檬酸添加量对感官评分影响的响应面及等高线图、黄秋葵汁添加量与蔗糖添加量对感官评分影响的响应面及等高线图分别见图5、图6。

图5 黄秋葵汁添加量与柠檬酸添加量对感官评分影响的响应面及等高线图Fig.5 Response surface and contour plot for effect of the addition of okra and citric acidon on sensory evaluation

图6 黄秋葵汁添加量与蔗糖添加量对感官评分影响的响应面及等高线图Fig.6 Response surface and contour plot for the addition of okra and sucrose on sensory evaluation

图7 蔗糖添加量与柠檬酸添加量对饮料感官评分影响的响应面及等高线图Fig.7 Response surface and contour plot for sucrose and citric acid on sensory evaluation

从图5、图6中可以看出黄秋葵汁添加量与柠檬酸添加量、蔗糖添加量之间交互作用强，对该款饮料感官评分具有显著影响。同时从图7中可知柠檬酸添加量与蔗糖添加量交互明显，表明饮料酸甜口感对感官评分值有较大的决定作用。

3.4 黄秋葵百合运动饮料对小鼠体重的影响

在3周喂养期间，实验组小鼠无异常表现，摄食、饮水与正常小鼠表现出一致性。表5为不同处理组对各组小鼠体重的影响。

表5 不同处理组对小鼠体重的影响Table 5 Effects of compound drink on weight in mice

由表5可知实验Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组和对照组的小鼠平均增长质量分别为5.16、5.27、5.20和5.18，无显著差异（P＞0.05），由此可知黄秋葵百合运动饮料对小鼠的体重无影响。

3.5 黄秋葵百合运动饮料对小鼠力竭游泳时间的影响

力竭游泳时间通常作为评价某物质抗疲劳效果的重要指标，可以反映动物运动疲劳的程度[14]。不同处理对小鼠力竭游泳时间的影响见表6。

表6 小鼠力竭游泳所用的时间Table 6 The exhaustive swimming in mice

从表6中可知，给予不同的黄秋葵百合运动饮料喂养后，实验Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组的力竭游泳运动时间与对照组相比分别延长7.02、4.12、0.25min，说明50%～100%的黄秋葵百合运动饮料可显著提高小鼠的耐力，对小鼠抗疲劳有一定影响，而该饮料25%的稀释液中所含的有效成分较低，与对照相比，没有明显的抗疲劳效果。

3.6 不同处理对小鼠肝糖原与肌糖原的影响

肌体耐力训练时所需能量主要源于体内的糖原。糖原分布在肝脏和肌肉中，被分别称为肝糖原和肌糖原[15-16]。糖原储备量在运动过程中逐渐被消耗来维持体内能量平衡。表7为给予不同黄秋葵百合饮料对小鼠体内肝糖原和肌糖原的影响。

表7 不同处理对小鼠肝糖原与肌糖原的影响Table 7 Effects of different treatment on glycogen and myoglycogen in mice

结果显示，给予黄秋葵百合饮料的实验Ⅰ组和Ⅱ组肝糖原含量显著增加，Ⅲ组肝糖原含量与对照组无差异。且前两组体内肌糖原的变化与对照组出现显著减少，这表明给予黄秋葵百合复合饮料可以为小鼠运动过程中补给一定的体外能源，降低机体肝糖原和肌糖原的损耗。

4 结论

运动饮料中添加有益的营养素可补充机体运动时丢失的能量和营养，抵消运动中的能量损耗，维持人体处于正常状态[17]。本文中研制的黄秋葵百合运动饮料具有低渗透压、易吸收的特点，且风味独特易于被大众接受，该款饮料最佳生产工艺参数为黄秋葵汁添加量40%、百合汁添加量30%、柠檬酸添加量0.2%及蔗糖添加量3%。此饮料中含有的黄酮类化合物具有抗氧化、抗疲劳等生理功能。在本实验中给予小鼠不浓度的黄秋葵百合运动饮料，研究发现高浓度的该款运动饮料可显著延长小鼠力竭游泳时间，体内肝糖原和肌糖原消耗相对较低，可增加小鼠运动时所需的能量补给，延缓小鼠疲劳现象的产生，该款黄秋葵百合运动饮料具有可观的市场前景。

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Study on Okra and Lilium Sports Drinks

WANG Jin-rui
（Zhengzhou Technology and Business University，Zhengzhou 451400，Henan，China）

Okra and lilium was used as raw materials，the optimal formula of compound drink of okra and lilium was studied through response surface methodology.And the anti-fatigue function of the sport drinks was studied in exercise-induced fatigue on mice.The results showed that the Okra juice was 40%，the lilium juice was 30%，the additive amount of citric acid and sugar was 0.2%and 3%.The result showed that the mice，which fed the sport drinks，were normal during the experiment.The swimming time of the mice，which fed the sport drinks，was significantly prolonged.The content of hepatic glycogen and muscle glycogen were increased significantly（P＜0.05）.Therefore，Okra and lilium beverage for sports has an anti-fatigue effect.

okra；lilium；sports drinks；anti-fatigue

王金瑞.黄秋葵百合运动饮料的研制[J].食品研究与开发，2018，39（1）：89-94，140

WANG Jinrui.Study on Okra and Lilium Sports Drinks[J].Food Research and Development，2018，39（1）：89-94，140

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.018

王金瑞（1982—），男（汉），副教授，硕士，研究方向：食品科学。

2017-09-14