红参-红景天功能饮品加工工艺优化及其提高免疫力功能评价

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(1.吉林农业大学,吉林长春 130000;2.通化百泉保健食品有限公司,吉林通化 134000)

红参(Red ginseng)是人参(Panaxginseng)蒸制之后的熟制品,主要功效成分为人参皂苷,具有提高机体免疫力、预防炎症、抗氧化、防衰老、抗肿瘤等生物活性[1]。红景天(Rhodiolarosea)为景天科红景天属草本或亚灌木植物,属传统药用植物，有养心、补肾、平喘等功效。红景天苷为红景天的主要生物活性成分,在抗肿瘤、抗氧化、调节免疫等方面具有显著作用,其药理作用得到广泛关注[2]。大枣(Ziziphusjujuba)含有丰富的蛋白质、糖分、矿物质和氨基酸等,具有降低胆固醇、抑制癌细胞增殖、养血安神等功效[3]。

随着社会科技的发展,激烈的竞争使得人们生活不规律导致自身机体免疫力下降，食用功能性食品提升免疫力成为了大部分人的选择。目前以传统食物和中草药为载体的提高免疫力的保健产品较为缺乏，所以开发一款具有提高免疫力功效的保健产品具有很高的意义和价值。

本试验以红参为原料,配以红景天和大枣提升产品功效及口感,研发一款具有提高免疫力功效的功能性饮品,结合动物试验进行产品保健功效的基础探究，以期为红参和红景天的深加工开辟新的产品领域,丰富加工品种,从而促进红参食品发展,提高人民健康水平。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红参、红景天 百草大药房;大枣汁(100 mL大枣汁含红枣原料100 g)、白砂糖 市售;皂苷Re标准品(纯度≥98%) 成都普菲德生物技术有限公司;乳酸脱氢酶试剂盒(LDH) 南京建成生物工程研究所;甲醇、香草醛、无水乙醇、硫酸、乙醚、正丁醇、醋酸铅、硫酸钠、生理盐水 均为分析纯;雄性昆明小鼠(SPF级18～22 g) 辽宁长生生物技术股份有限公司,许可证号(SCXK(辽)2015-0001)。

JY92-II型超声波细胞破碎仪 杰灵仪器制造(天津)有限公司;BE-52AA型旋转蒸发仪 巩义市予华仪器有限责任公司;T6新世纪紫外可见分光光度计 赛默飞世尔科技有限公司;HX1002T型电子分析天平 上海精密科学仪器有限公司;LXJ-IIB大容量多孔离心机 盐城凯特试验仪器公司;354型多功能酶标仪 美国博腾仪器有限公司;D-5L型高压均质机 美国Phd科技公司。

1.2 红参提取液制备

红参经粉碎机粉碎后过80目筛,称取5 g红参粉,加入适当倍数液料比的水为提取溶剂,在室温下浸泡2 h后,放入超声波细胞破碎仪中,按照一定的超声功率和超声时间进行提取,提取结束后4000 r/min离心20 min。将得到的上清液浓缩至1∶1(100 mL提取液含红参原料100 g)后备用。

1.3 红景天提取液制备

红景天经粉碎机粉碎后过80目筛子后按液料比40∶1 mL/g,超声功率300 W,超声时间30 min的条件进行超声波提取后将提取液浓缩至1∶1(100 mL提取液含红景天原料100 g)备用。

1.4 红参提取液提取工艺优化

1.4.1 响应面试验设计 参考王玉堂[4]的方法稍作修改,在预实验基础上,利用Design-Expert 8.0.6软件,根据Box-Behnken进行优化设计,以人参总皂苷含量为响应值,优化提取工艺参数。红参提取液经浓缩(100 mL提取液含红参原料100 g)后备用。因素水平表如表1。

表1 响应面试验因素水平表Table 1 Factor and level table of response surface test

1.4.2 人参总皂苷含量测定 参照GB/T 19056及陈振[5]的方法稍作修改,以Re为标准品,制作的标准曲线方程为y=3.0478x+0.0097,决定系数R2为0.9953,线性关系良好。人参总皂苷含量按公式计算:

式中:X-人参总皂苷含量(%);CONC-通过回归方程计算出的供试品质量(μg);V1-定容体积(mL);V2-取样体积(μL);m-供试品称样量(mg)。

1.5 产品加工工艺

红参提取液、红景天提取液、大枣汁、白砂糖→调配→均质→装瓶密封→杀菌→冷却→成品

将上述原辅料按一定比例混合后在300 MPa的条件下循环均质2次,于100 mL玻璃瓶灌装,121 ℃条件下杀菌15 min。

1.6 产品配方最佳参数优化

1.6.1 产品配方响应面优化 为了确保本产品提高免疫力的功能,并赋予其良好口感,在单因素实验基础上进行响应面优化实验,以感官品质评分为响应值,因素水平表如表2。

表2 响应面试验因素水平表Table 2 Factor and level table of response surface test

1.6.2 产品感官评价 根据林晓琳[6]、Han等[7]的方法稍作修改,随机选取10名经过培训的评定人员组成评定小组,以感官评定标准(表3)进行评价。

表3 感官评价标准(分)Table 3 Criteria for sensory evaluation(score)

1.7 产品提高免疫力试验

1.7.1 试验动物分组及计量设计 按照《保健食品检验与评价技术规范》方法[8],将48只小鼠随机分6组:空白组(蒸馏水)、高剂量组(人体推荐量40倍)、中剂量组(人体推荐量20倍)、低剂量组(人体推荐量10倍)、红参提取液组、红景天提取液组。红参-红景天功能饮品的人体推荐量为每人每天100 mL(卫生部规定每人每天人参摄入量≤3 g,综合配方优化试验结果及本产品规格设计选择100 mL/瓶为推荐量)。红参、红景天提取液组按产品中剂量40 mL/kg[9]给药。基础饲料适应喂养7 d,每日灌胃一次,连续30 d后断粮给水24 h后颈椎处死,对其脏器指数(胸腺/体重、脾脏/体重)、细胞免疫功能(迟发型病态反应试验-耳肿胀程度)、NK细胞活性(乳酸脱氢酶活性)进行测定。

1.7.2 指标的测定

1.7.2.1 脏器指数 处死前称量小鼠体重,解刨取出胸腺及脾脏并称重,按下列公式计算[10]:

1.7.2.2 细胞免疫功能测定 迟发型病态反应试验-耳肿胀程度。灌胃第25 d将每只鼠腹部用脱毛膏脱毛约4 cm×4 cm,用50 μL DNCB溶液均匀涂抹到脱毛处致敏,5 d后用10 μL DNCB溶液均匀涂抹于小鼠右耳两侧,24 h后处死小鼠剪下左右耳壳,用打孔器取下直径6 mm的圆片并称重[11],按下列公式计算耳肿胀率:

1.7.2.3 NK细胞活性测定 小鼠眼球取血后立即将血液4000 r/min离心10 min得到血清,并按乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒的测定方法进行测定[12]。乳酸脱氢酶活性按下列公式进行计算:

1.8 数据处理

2 结果与分析

2.1 响应面优化超声波辅助提取工艺方案设计及结果分析

响应面法优化超声波辅助提取红参提取液提取工艺试验设计见表4,各因素拟合得到回归方程为:Y=-4.77800+0.053750A-0.087500B-0.041250C+0.38750AB+0.030000AC+0.38250BC-3.23611E-0.11650A2-0.71900B2+0.018500C2。回归方程方差分析见表5。

表4 响应面试验设计及结果Table 4 Design and results of response surface test

由表5可知,此模型中P<0.01,表示该模型极显著;失拟项为0.9969>0.05不显著,表示非试验因素对此试验影响不大;R2为0.9922,表明试验结果与实际情况拟合度较高。综上所述,该模型可以用来预测各试验条件对人参总皂苷含量的影响。将上述方程求解获得最佳的理论工艺参数:超声功率272.13 W,液料比32.29∶1 mL/g,超声时间32 min。理论预测值:4.96%。根据实际情况调整为超声功率270 W,液料比32∶1 mL/g,超声时间32 min。验证试验:总皂苷含量4.96%±0.53%,RSD值为0.53%,与预测结果接近,表明该工艺稳定可靠,可应用于实际生产。

2.2 产品最佳配方确定

根据预试验结果进行响应面优化试验,具体试验设计见表6,各因素拟合得到回归方程为:Y=93.60000+2.75000A+0.58333B-1.16667C-1.83333D+4.44089E-016AB+0.75000AC+2.50000AD-0.50000BC+0.25000BD+0.75000CD-5.21667A2-5.96667B2-2.34167C2-2.59167D2。回归方程方差分析见表7。

表5 回归方程的方差分析Table 5 Analysis of variance of regression equation

注:*表示差异显著(P<0.05);**表示差异极显著(P<0.01)。

表6 响应面试验设计及结果Table 6 Design and results of response surface test

表7 回归方程的方差分析Table 7 Analysis of variance of regression equation

注:*表示差异显著(P<0.05);**表示差异极显著(P<0.01)。

表8 产品对小鼠脏器指数的影响Table 8 Effect of product on organ index in mice

注:与空白组相比较,*表示显著(P<0.05),**表示极显著(P<0.01)。表9、表10同。

由表7可以看出,整体模型P<0.01,失拟项为0.2118,R2为0.9847表明该模型与实际情况拟合较好。将上述方程求解得到最佳的理论参数为红参提取液1.89%、红景天提取液1.53%、大枣汁3.11%、白砂糖5.98%,感官评分预值值结果为94.29。综合回归模型的预测和实际生产考虑最终确定最佳的配方参数:红参提取液2%、红景天提取液1.5%、红枣汁3%、白砂糖6%,感官评分为94，与预测值接近，表明该配方可行。

2.3 产品提高免疫力功能评价结果分析

2.3.1 脏器指数试验结果 由表8可知,产品组及提取液组的胸腺与脾脏指数均有提高。与空白组相比,中、高剂量组和红景天提取液组胸腺指数差异性显著(P<0.05),中剂量组差异极显著(P<0.01)，产品的中、高剂量组和红参提取液组脾脏指数差异性显著(P<0.05)。实验组的小鼠体重均高于空白组,但无统计学意义。此试验结果与孙帆[13]的结果相似,因为胸腺和脾作为免疫器官可直观地反映健康状况,所以本产品有提高免疫力的功效。

2.3.2 细胞免疫功能测定试验结果 由表9可知,实验组的耳肿胀程度均高于空白组,其中与空白组相比,产品高剂量组和红参提取液组差异显著(P<0.05),中剂量组差异极显著(P<0.01),由此可以证明本产品对小鼠的细胞免疫功能有显著性提高。

表9 产品对小鼠细胞免疫功能的影响Table 9 Effect of product on cellular immune function in mice

2.3.3 NK细胞活性测定试验结果 由表10可知,实验组的乳酸脱氢酶活性高于空白组,与空白组相比,产品的中、高剂量组、红参提取液组和红景天提取液组差异显著(P<0.05),由此表明本产品对小鼠的NK细胞活性有明显的提升,此试验结果与谢向良等[14]的结果相同。

表10 产品对小鼠NK细胞活性的影响Table 10 Effect of product on the activity of mouse NK cells

3 结论

实验获得红参最佳提取工艺:液料比32∶1 mL/g、超声功率270 W、超声时间32 min。红景天最佳提取工艺为:液料比40∶1 mL/g、超声功率300 W、超声时间30 min;产品最优配方为:红参提取液2%,红景天提取液1.5%,大枣汁3%,白砂糖6%。给样组小鼠的脏器指数、细胞免疫功能、NK细胞活性均高于空白对照组,其中综合试验结果,中剂量组的细胞免疫功能-耳肿胀程度(47.30%±3.38%)比空白组(9.90%±3.41%)提高了37.40%左右,NK细胞活性((766.253±94.021) U/L)比空白组((261.690±69.281) U/L)提高192.81%左右,提高效果较为明显,说明并不是本产品的剂量越大越好。人参皂苷和红景天苷的浓度过高时反而不会对机体免疫细胞的活性起到促进作用,因此应该选择合适的剂量。本项目开发的红参-红景天功能饮品产品风味独特,口感醇厚,有提高免疫力的功效,可作为食品或保健食品用于亚健康人群调节免疫力,具有广阔的市场前景。