人参多糖开菲尔饮料的研制

◎ 李飞学，李学冉，杨 闯

（吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林 132101）

人参是我国传统的中药材，俗称“百草之王”[1]。人参多糖是人参中有效成分之一，具有免疫调节、抗肿瘤、抗辐射、降血糖及调控造血功能等生物活性[2]。水开菲尔中的微生物能为人体提供多种益处，有调理肠胃、辅助消除神经性失眠、预防癌细胞、辅助降低胆固醇、减少肾结石、防脱发和辅助治疗肥胖病等功效。木糖醇不会升高血糖，是糖尿病人安全的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂[3]。

以人参多糖、水开菲尔粒为原料，再加入木糖醇及食品添加剂，制成的复合饮料风味怡人，酸甜爽口，营养丰富，具有良好的发展前景。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

吉林省林岛长白山人参，水开菲尔粒，菌种专用红糖、木糖醇、柠檬酸、羧甲基纤维素钠、黄原胶、明胶、琼脂均为市售，实验室自备去离子水。

电子天平（常熟市金单砝码仪器有限公司）、粉碎机（LK-1000A摇摆式中药粉碎机）、电磁炉（长虹DC20-N01型电磁炉)、高压灭菌锅（上海融合机械设备有限公司）、均质机（珠海经济特区飞利浦电器有限公司）、恒温培养箱（天津市台斯特有限公司）。

1.2 试验方法

（1）操作要点。将人参粉碎，过80目筛。室温下按1∶20的比例在去离子水中浸泡2 h，然后在90 ℃水浴加热下浸提3 h，用水提法提取人参多糖[4]。将灭菌（115 ℃灭菌15 min）后的提取液冷却至室温并冷冻保藏。在无菌条件下，加入30%人参多糖提取液于养菌专用红糖水中，混合后搅拌均匀。在混合液中加入5%水开菲尔粒，使其在26 ℃的条件下发酵20 h。将发酵好的溶液过滤，冷藏，存样以供检测。

将4.5%木糖醇、0.2%柠檬酸加入混合液中，调配均匀。将混合液分为4组，分别向不同试验组添加0.3%的羧甲基纤维素钠、黄原胶、明胶、琼脂，以饮料的组织状态为指标，通过观察成品的稳定性进行筛选。确定最佳复合稳定剂。将混合均匀的料液在温度90 ℃时消毒15 min。在无菌条件下，将混合液灌装在灭菌后的玻璃瓶中，密封，置于4 ℃下冷藏保存。按感官评分标准，对产品的色泽、气味、口感、组织状态进行感官评分。

（2）试验设计。在单因素试验的基础上，利用Design-Expert 8.0.6软件，采用Box-Behnken试验设计，以人参多糖添加量、木糖醇添加量和柠檬酸添加量、复合稳定剂用量4个主要因素为响应变量，饮料的感官评分作为响应值进行响应面优化，试验因素水平设计见表1。

表1 响应面因素与水平表

2 结果与分析

2.1 响应面分析方案及结果

利用Design-Expert 8.0.6软件对表中29组数据进行多元回归拟合，RSM优化所得结果详见表2，参考指标为感官评分。

得到以感官评分为目标函数的二元多项回归方程如下：

表2 响应面分析方案及结果表

2.2 回归模型方差分析

由表3方差分析结果看出，试验选用的模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＞0.05），说明模型选择合适。由P值可以看出，各因素对人参水开菲尔饮料的感官评分的影响为D＞C＞B＞A。其中二次项A2、B2、C2、D2显著，相关系数R2=0.840 7，表示模型拟合程度良好。4，说明试验误差小，说明该模型可用来对人参水开菲尔饮料的感官进行分析和预测。

表3 回归方程系数及显著性检验表

2.3 感官评定的响应面分析

根据响应面分析，可以形象显示出最佳参数与各参数之间的相互作用。根据上述模拟二次多项回归模型和对其方差分析，得到相应的响应面和等高线。等高线越趋近于椭圆，则表示交互作用越强，越趋近于圆，表示交互作用越弱。由图1知，在柠檬酸添加量为0.18%、复合稳定剂的添加量为0.3%时，柠檬酸的添加量与复合稳定剂的添加量交互影响不显著（p=0.808 2），表现为曲面平缓，等高线接近圆形。木糖醇的用量与复合稳定剂的用量交互影响显著。根据响应面的结果，利用软件进行分析得到最佳的工艺条件为人参多糖29.3%、木糖醇4.45%、柠檬酸0.23%、复合稳定剂0.22%。

图1 各因素交互作用的响应面及其等高线图

2.4 验证试验

为了检验试验操作的合理性和可行性，在实际操作中，将响应面分析法的优化条件调整为人参多糖的添加量为30%、木糖醇的添加量为4.5%、柠檬酸的添加量为0.22%、复合稳定剂的添加量为0.25%，在此条件下对人参多糖水开菲尔饮料进行3次重复实验得到的平均分为91.8分，说明证明了采用响应面优化人参多糖水开菲尔发酵饮料的回归方程拟合良好，准确度较高，可以用来预测人参多糖水开菲尔发酵饮料的最佳工艺。

3 结论

本实验以人参多糖和养菌专用红糖水混合液作为待发酵液，以水开菲尔为发酵剂、木糖醇代替蔗糖作甜味剂，研究了人参多糖水开菲尔功能饮料的制备工艺。通过单因素试验和响应面分析法，确定了人参多糖水开菲尔功能饮料的配方：人参多糖提取液与养菌专用红糖水比例3∶7，水开菲尔粒接种量5%，人参多糖添加30%，木糖醇添加量4.5%，柠檬酸添加量0.22%，发酵温度26 ℃，发酵时间20 h。人参多糖水开菲尔功能饮料复合稳定剂的最佳配方为羧甲基纤维素钠与琼脂（5∶5）添加量0.25%。

此生产工艺生产出来的人参木糖醇水开菲尔饮料色泽怡人，组织均匀，口感酸甜。具有一定营养价值和实用价值。

[1]胡世林，胡永川.古代人参名实续考[J].中国医药学报，1995（5）：12-14.

[2]张 彬，林瑞超，冯 芳.人参多糖的研究概述[J].中国药事，2004（9）：566-569.

[3]张凤清，张丽君，周长民.木糖醇的特性及应用[J].当代化工，2008，37（1）：92-95.

[4]崔 巍.人参乳清开菲尔饮料加工工艺研究[J].长春：吉林大学，2016.