CN110326731B - 一种滇黄精辅助降血糖固体饮料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滇黄精辅助降血糖固体饮料,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物55.00~75.50份,滇黄精多糖27.00~38.00份,甜菊糖苷0.60~4.00份,柠檬酸1.30~12.00份,碳酸镁0.40~0.80份。本发明还公开了该固体饮料的制备方法,包括滇黄精水提物和多糖的制备、称量、混合、制粒等步骤。本发明的主要有效成分滇黄精水提物具有抗氧化活性和α‑葡萄糖苷酶抑制作用,滇黄精多糖能够降低链脲佐菌素诱导糖尿病小鼠的空腹血糖值,缓解糖尿病小鼠的“三多一少”症状。本发明公开的固体饮料配方合理,具有较好的辅助降血糖作用,易于携带和贮存,各项质量指标均符合《固体饮料》等标准规范要求。
Description
技术领域
本发明属于功能性食品技术领域,涉及一种滇黄精辅助降血糖固体饮料及其制备方法。
背景技术
近年来,全球糖尿病的患病人数显著增加,且呈现年轻化趋势,因此糖尿病的治疗、辅助治疗成为国际热点研究课题。目前临床上大多采用注射胰岛素或口服化学合成药物(如磺脲类、双胍类药物)来治疗糖尿病,但是长期使用这些药物可能产生一定的毒副作用。现代研究表明,部分天然植物提取物、多糖能够提高机体抗氧化应激能力,抑制α-葡萄糖苷酶,促进胰岛素分泌,缓解糖、脂肪代谢紊乱,从而发挥降血糖功效,在糖尿病防治中显示出较好的应用前景。
黄精是是国家卫生部(现国家卫生健康委员会)批准的药食同源植物之一,在我国已有上千年的应用历史,在医药、食品等行业中具有广泛用途。我国约有31个黄精品种,《中国药典》收录了3种黄精,分别为滇黄精(Polygonatum kingianum)、黄精(Polygonatumsibiricum)和多花黄精(Polygonatum cyrtonema)。其中,滇黄精已经解决了人工栽培难题,并且产量较高。
现有技术中,中国专利CN104382174B采用浸泡、蒸制、热水煮制的方法获得黄精水提物,添加麦芽糖和三氯蔗糖等,进而制备黄精饮料;论文《卷叶黄精根水提物理化特性及其功能饮品开发探讨》采用热水回流提取法制备卷叶黄精水提物,并添加白砂糖、可乐香精、乙基麦芽酚、山梨酸钾等食品添加剂制备黄精液态饮料;中国专利CN104305450B将黄精粉碎至纳米级,并添加水、花生衣提取物、木糖醇、瓜尔豆胶、CMC(羧甲基纤维素钠)、乳酸链球菌素等制成黄精液态饮料;中国专利CN106923324A将富硒黄精高温高压处理后,经过打浆、糖化酶酶解、均质、喷雾干燥等步骤,制成富硒黄精全粉;中国专利CN108783154A采用纤维素酶对黄精原料进行酶解,制得黄精纤维素酶提取液,加入调味剂后制成黄精保健功能性饮料。总体上看,现有技术各有特色,其特点和不足之处如下:
(1)现有技术未对黄精品种进行遴选。事实上,黄精品种繁多,很多品种(如卷叶黄精)不符合药典要求,其有效性、安全性可能难以保障。
(2)现有技术中,有的单独使用黄精水提物作为有效成分,有的单独使用黄精多糖作为有效成分,未将黄精水提物与黄精多糖组合联用。
(3)部分现有技术在饮料中添加了白砂糖或麦芽糖,不适于糖尿病人食用。
(4)部分现有技术在饮料中添加了防腐剂(如山梨酸钾、乳酸链球菌素)、香精香料(如可乐香精、乙基麦芽酚精)等,长期过量食用可能会影响人体健康。
(5)部分现有技术采用酶解法对黄精进行提取,增加了灭酶程序,成本较高,而且酶解过程中可能产生小分子糖,不适于糖尿病人食用。
(6)部分现有技术采用喷雾干燥法制备黄精提取物,温度较高,可能会使部分活性成分发生热降解。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种滇黄精辅助降血糖固体饮料及其制备方法,该固体饮料配方合理、功能确切、品质优良,该制备方法操作简单,对设备要求低,适合规模化生产。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种滇黄精辅助降血糖固体饮料,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物55.00~75.50份,滇黄精多糖27.00~38.00份,甜菊糖苷0.60~4.00份,柠檬酸1.30~12.00份,碳酸镁0.40~0.80份。
优选地,所述滇黄精辅助降血糖固体饮料,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物66.67份,滇黄精多糖33.33份,甜菊糖苷2.00份,柠檬酸2.00份,碳酸镁0.66份。
优选地,滇黄精水提物和滇黄精多糖均从植物滇黄精中提取得到,且固体饮料配方中滇黄精水提物和滇黄精多糖的质量比为2:1。
优选地,所述滇黄精水提物按以下方法制得:
选取新鲜的滇黄精根茎,清洗、切片后,烘干至恒重,粉碎过筛,得到滇黄精粉末;称取所得滇黄精粉末,采用超声波-微波协同工艺提取,提取结束后,过滤,滤液减压浓缩、冻干、粉碎后得滇黄精水提物,备用。
进一步优选地,超声波-微波协同提取按照如下工艺参数进行:
按照固液比1:30g/mL的比例将滇黄精粉末与蒸馏水搅拌均匀,在工作功率为200W条件下,先超声波提取20min,再微波提取7min。
优选地,所述滇黄精多糖按以下方法制得:
步骤1:选取新鲜的滇黄精根茎,清洗、切片后,烘干至恒重,粉碎过筛,得到滇黄精粉末,备用;
步骤2:称取所得滇黄精粉末,采用热水回流工艺提取,提取结束后,收集提取液,将提取液减压浓缩(浓缩至原体积的1/2~1/4),得到滇黄精多糖粗提液;
步骤3:向滇黄精多糖粗提液中加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉6~8h后离心,收集沉淀;将沉淀用蒸馏水溶解后(固液比1:5~1:15g/mL),用氯仿-正丁醇溶液萃取去除蛋白质,收集上清液,将上清液减压浓缩后(浓缩至原体积的1/3~1/5),加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉6~8h后离心,收集沉淀;
步骤4:将步骤3得到的沉淀真空冻干、粉碎后得滇黄精多糖,备用。
进一步优选地,步骤2中热水回流工艺提取方法如下:
按照固液比1:25g/mL的比例将滇黄精粉末与蒸馏水混合后,搅拌均匀,静置浸泡35min后,在95±3℃条件下回流提取2h。
本发明还公开了滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法,包括以下步骤:
1)分别称取滇黄精水提物、滇黄精多糖、甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁;
2)先将甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁混合得到预混合物,再向该预混合物中加入滇黄精水提物和滇黄精多糖,混合均匀,得到终混合物;
3)将终混合物过筛、制软材、干燥、整粒、紫外杀菌后,真空包装,得到滇黄精辅助降血糖固体饮料。
优选地,步骤2)中,甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁混合制备预混合物的混合时间为3~5min,再加入滇黄精水提物、滇黄精多糖混合制备终混合物的混合时间为10~15min。
优选地,步骤3中,终混合物整粒的工艺参数为:以蒸馏水作为润湿剂,过20~24目筛制软材,在50℃条件下干燥2h,过16~20目筛进行整粒。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所用药食同源植物为滇黄精,属于《中国药典》收载的正品黄精,其有效性和安全性符合药典要求。滇黄精药材资源丰富,可以人工栽培并且产量较高。以滇黄精为原料生产辅助降血糖固体饮料,既不会破坏黄精野生资源,有利于生态环境保护,又能确保黄精原料来源,有利于实现大规模工业化生产。
(2)本发明以滇黄精水提物、滇黄精多糖的组合物(质量配比为2:1)作为辅助降血糖固体饮料的主要有效成分,功能确切,效果明显。通过实验研究发现,滇黄精水提物以及滇黄精组合物(滇黄精水提物与滇黄精多糖按照质量配比2:1制成的混合物)具有较好的抗氧化活性。滇黄精组合物对·OH自由基的清除能力高于单独的滇黄精水提物,也高于单独的滇黄精多糖,提示滇黄精水提物和滇黄精多糖以质量配比2:1组合后具有协同增效作用。糖尿病的发生、发展与氧化应激密切相关,抗氧化活性物质在糖尿病及其并发症防治中具有较好的应用前景,很多具有抗氧化活性的药用植物(含提取物)已经应用于糖尿病防治实践。本发明人通过实验研究还发现,滇黄精多糖能够有效降低链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠的血糖水平,缓解“三多一少”(多饮、多食、多尿、体重下降)症状。以滇黄精水提物和滇黄精多糖为主要原料制备的固体饮料具有较好的辅助降血糖作用。
(3)本发明所述的辅助降血糖固体饮料中除了含有滇黄精水提物、滇黄精多糖以外,还添加了碳酸镁和甜菊糖苷。滇黄精水提物具有较好的抗氧化活性,滇黄精多糖具有一定的降血糖功效。碳酸镁是食品安全国家标准许可的镁补充剂。镁在胰岛素信号通路中发挥重要作用,镁缺乏是糖尿病及其并发症的危险因子,增加镁的摄入量有助于降低糖尿病风险。甜菊糖苷属于低热量、高甜度、无毒性的甜味剂,对糖尿病具有一定的辅助治疗作用。本发明含有多种辅助降血糖功能因子,配方合理,适于糖尿病或高血糖人群食用。
(4)本发明采用真空冷冻干燥工艺制备滇黄精水提物与多糖,可最大限度地保留其中的热敏性活性成分,而且保证了滇黄精水提物与多糖的水溶性,使得固体饮料产品活性较高,易于冲服。
采用本发明方法制备滇黄精辅助降血糖固体饮料具有以下优势:
(1)安全健康:本发明选择药食同源植物滇黄精作为主要原料,符合现代人讲究天然、注重健康的消费需求。滇黄精属于药典收录品种,其安全性和有效性符合药典要求。滇黄精以外的其他原辅材料(碳酸镁、甜菊糖苷、柠檬酸)也均符合《固体饮料》(GB/T 29602-2013)等标准法规要求,安全可靠。本发明选择甜菊糖苷作为甜味剂,既能改善固体饮料口感,又具有一定的辅助降血糖作用。此外,固体饮料易于贮存,无需添加防腐剂,配方中也不含白砂糖、麦芽糖、色素、香精香料等,有助于保护人体健康,适于糖尿病人食用。
(2)品质优良:本发明根据滇黄精水提物、多糖的口感风味特征,添加了甜味剂(甜菊糖苷)和酸味剂(柠檬酸),并采用模糊数学评判法进行了感官鉴评和口感风味优化,制得了酸甜可口、风味优良的固体饮料,并且微生物等各项指标均符合国家标准要求。
(3)工艺可行:本发明采用超声波-微波协同工艺提取滇黄精水提物,采用热水回流工艺提取滇黄精多糖,采用真空冻干工艺干燥滇黄精水提物和多糖。同酶解工艺相比,本发明的提取过程无需灭酶等环节。同喷雾干燥工艺相比,本发明的干燥过程有助于保护热敏性活性成分。
附图说明
图1为总还原力(A)与·OH自由基(B)、DPPH·自由基(C)清除能力测定结果。图中,AE表示滇黄精水提物,PO表示滇黄精多糖,EP表示滇黄精组合物,SD表示固体饮料;
图2为α-葡萄糖苷酶活性抑制作用测定结果。图中,AE表示滇黄精水提物,EP表示滇黄精组合物。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
实施例1
一种滇黄精辅助降血糖固体饮料,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物66.67份,滇黄精多糖33.33份,甜菊糖苷2.00份,柠檬酸2.00份,碳酸镁0.66份。
滇黄精辅助降血糖固体饮料制备方法是:
步骤1,制备滇黄精粉末和滇黄精水提物:
步骤101,制备滇黄精粉末:选取新鲜、无虫蛀的滇黄精根茎,用自来水和蒸馏水依次清洗5次,用切片机切成厚度3mm的薄片后,置55℃烘箱中烘干至恒重,粉碎过80目筛,得滇黄精粉末,备用;
步骤102,制备滇黄精水提物:称取步骤101所得滇黄精粉末,移入超声波-微波协同提取仪的提取瓶中,按照固液比1:30g/mL的比例加入蒸馏水,然后在超声波-微波协同提取仪工作功率为200W的条件下,超声波提取20min,微波提取7min。提取结束后,过滤,弃滤渣,滤液用旋转蒸发仪真空减压浓缩(浓缩至原体积的1/3),然后用冷冻干燥机在温度-50±5℃、真空度20Pa条件下冻干,用粉碎机粉碎3min后得滇黄精水提物,备用。
步骤2,制备滇黄精多糖:称取步骤101所得滇黄精粉末,移入回流装置的提取瓶中,按照固液比1:25g/mL的比例加入蒸馏水,搅拌均匀,静置浸泡35min后,在95±3℃条件下回流提取2h。提取结束后,收集提取液,将提取液用旋转蒸发仪真空减压浓缩(浓缩至原体积的1/3),得到滇黄精多糖粗提液。向粗提液中加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉8h。然后在5000rpm条件下离心10min,收集沉淀。将沉淀用适量的蒸馏水(固液比1:10g/mL)溶解,再加入1/5倍体积的氯仿-正丁醇溶液(v氯仿/v正丁醇=3.5:1),多次萃取以除去其中的蛋白质(萃取4次),合并每次萃取得到的上清液。上清液用旋转蒸发仪真空减压浓缩后(浓缩至原体积的1/3),按照上述醇沉、离心方法进行处理,收集沉淀。沉淀用冷冻干燥机在温度-50±5℃、真空度20Pa条件下冻干,用粉碎机粉碎3min后得滇黄精多糖,备用。
步骤3,称量:按照前述的质量份(比例)称取滇黄精水提物、滇黄精多糖、甜菊糖苷、柠檬酸、碳酸镁。
步骤4,混合:将甜菊糖苷、柠檬酸、碳酸镁混合5min,得到预混合物,再加入滇黄精水提物、滇黄精多糖混合10min,得到终混合物。
步骤5,制粒:将步骤4所得的终混合物过100目筛,再以蒸馏水作为润湿剂,过24目筛制软材,在50℃条件下干燥2h,过20目筛整粒,再用紫外灯杀菌2min,最后真空包装,即得滇黄精辅助降血糖固体饮料。
实施例2
滇黄精水提物62.94份,滇黄精多糖31.47份,甜菊糖苷1.00份,柠檬酸4.00份,碳酸镁0.66份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
滇黄精水提物58.96份,滇黄精多糖29.48份,甜菊糖苷3.00份,柠檬酸8.00份,碳酸镁0.56份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
滇黄精水提物64.94份,滇黄精多糖32.47份,甜菊糖苷1.00份,柠檬酸1.33份,碳酸镁0.56份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
滇黄精水提物63.74份,滇黄精多糖31.87份,甜菊糖苷1.33份,柠檬酸2.67份,碳酸镁0.66份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
滇黄精水提物55.34份,滇黄精多糖27.67份,甜菊糖苷4.00份,柠檬酸12.00份,碳酸镁0.66份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
实施例7
滇黄精水提物62.36份,滇黄精多糖31.18份,甜菊糖苷2.00份,柠檬酸4.00份,碳酸镁0.45份。
本实施例的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法与实施例1相同。
为了确定本发明所涉及的滇黄精辅助降血糖固体饮料配方与制备方法,评价其辅助降血糖功能和品质特征,本发明人进行了相关研究,试验情况如下:
一、滇黄精水提物、多糖的制备工艺
1.1植物材料
滇黄精由云南省普洱市彭勃生物药业有限公司提供。选取新鲜、无虫蛀的滇黄精根茎,用自来水和蒸馏水依次清洗5~10次,用切片机切成厚度1-5mm的薄片后,置55℃烘箱中烘干至恒重,粉碎过80~100目筛,得滇黄精粉末,备用。
1.2试剂和仪器
主要试剂包括无水乙醇、氯仿、正丁醇、可溶性淀粉、葡萄糖、α-萘酚、苯酚等;主要仪器设备包括超声波-微波协同提取仪、真空冷冻干燥机、分析天平、旋转蒸发仪、万能破碎机、乌氏粘度计(内径0.55mm)、紫外-可见光分光光度计等。
1.3滇黄精多糖制备方法
称取上述滇黄精粉末,移入回流装置的提取瓶中,按照固液比1:25g/mL的比例加入蒸馏水,搅拌均匀,静置浸泡35min后,在95±3℃条件下回流提取2h。提取结束后,收集提取液,将提取液用旋转蒸发仪真空减压浓缩(浓缩至原体积的1/2~1/4),得到滇黄精多糖粗提液。向粗提液中加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉6~8h。然后在3000~5000rpm条件下离心10~20min,收集沉淀。将沉淀用适量的蒸馏水(固液比1:5~1:15g/mL)溶解,再加入1/5倍体积的氯仿-正丁醇溶液(v氯仿/v正丁醇=3.5:1),多次萃取以除去其中的蛋白质(萃取3~6次),合并每次萃取得到的上清液。上清液用旋转蒸发仪真空减压浓缩后(浓缩至原体积的1/3~1/5),按照上述醇沉、离心方法进行处理,收集沉淀。沉淀用冷冻干燥机在温度-50±5℃、真空度10~50Pa条件下冻干,用粉碎机粉碎3~5min后得滇黄精多糖,备用。
1.4滇黄精水提物制备方法
称取上述滇黄精粉末,按一定的固液比加入蒸馏水,并移至超声波-微波协同提取仪中提取,设定功率为200W进行提取。提取结束后,过滤,弃滤渣,滤液用旋转蒸发仪真空减压浓缩(浓缩至原体积的1/3~1/5),然后用冷冻干燥机在温度-50±5℃、真空度10~50Pa条件下冻干,用粉碎机粉碎3~5min后得滇黄精水提物,备用。
1.5滇黄精水提物提取工艺优化结果
在预实验基础上,选择微波时间(min)、超声波时间(min)和固液比(g/mL)作为实验因素,以滇黄精水提取物的得率(%)为指标,进行L9(33)正交试验,见表1。
表1正交试验设计与结果
表2方差分析结果
变异来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 |
微波时间/min | 11.247 | 2 | 5.623 | 0.671 |
超声波时间/min | 54.517 | 2 | 27.258 | 3.253 |
固液比 | 11.014 | 2 | 5.507 | 0.657 |
误差 | 167.582 | 20 | 8.379 | |
总计 | 244.359 | 26 |
由表1的极差分析结果和表2的方差分析结果可知,3个实验因素对滇黄精水提物得率的影响次序为:超声波时间>固液比>微波时间。由表1还知,滇黄精水提物提取的理论最佳组合为A2B3C1,即微波时间7min、超声波时间20min、固液比1:30g/mL。该理论最佳组合(A2B3C1)正好是正交试验中的第6个实验,此时滇黄精水提物得率最高(72.88%),可见理论最佳组合符合实际。因此,滇黄精水提物得率最高的实验因素组合为:固液比1:30g/mL,超声波处理20min,微波处理7min。
二、滇黄精固体饮料配方的优化
2.1实验材料
取上述滇黄精水提物、滇黄精多糖,按照质量配比2:1制成滇黄精组合物,备用。甜菊糖苷、柠檬酸、碳酸镁等为食品级。
2.2固体饮料制备方法
称取滇黄精水提物、滇黄精多糖、甜菊糖苷、柠檬酸、碳酸镁。将甜菊糖苷、柠檬酸、碳酸镁混合3~5min,得到预混合物,再加入滇黄精水提物、滇黄精多糖混合10~15min,得到终混合物。将终混合物过80~100目筛,再以蒸馏水作为润湿剂,过20~24目筛制软材,在50℃条件下干燥2h,过16~20目筛整粒,再用紫外灯杀菌1~5min,最后真空包装,即得滇黄精辅助降血糖固体饮料。
2.3感官评价方法
参照国家标准GB/T 29602-2013《固体饮料》和GB/T 31326-2014《植物饮料》等制定滇黄精固体饮料的感官评价标准。评价小组由16名不同年龄、男女各半的成员组成,分别对产品的滋味、质地、气味、色泽进行评价,评价过程中不做任何可能影响公平评价的标记。
2.4正交试验方法与结果
在前期预实验基础上,以滇黄精组合物(滇黄精水提物与滇黄精多糖按照质量配比2:1制成的混合物)、甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁添加量为实验因素设计L9(34)正交试验,见表3。
表3正交试验设计结果
2.5模糊数学评判方法与结果
设定因素集U=(u1,u2,u3,u4),分别为味道、质地、气味、色泽4个因素;评价集V=(v1,v2,v3,v4)分别为很好、较好、一般、差4个评价水平。采用专家估计法确定4个评定指标在感官评价中的重要性,邀请4名品评专家按照因素集合中各个因素的重要程度对其进行赋值(表4),归一化后得权重集为α=(a1,a2,a3,a4)=(0.475,0.175,0.250,0.100)。计算得到9个样品的模糊矩阵,记为R1~R9。根据模糊变换原理,计算各组模糊评价的结果向量Bi=α×Ri(式中:α表示权重集;R表示模糊数学评判矩阵,i=1,2,3…9),分别为b1=(0.1859,0.2500,0.4500,0.1141);b2=(0.1719,0.1734,0.3328,0.3219);b3=(0.1672,0.2172,0.3484,0.2671);b4=(0.0844,0.3547,0.3344,0.2266);b5=(0.0703,0.2656,0.4344,0.2297);b6=(0.2281,0.3453,0.2891,0.1375);b7=(0.0266,0.2016,0.2969,0.4750);b8=(0.1453,0.2844,0.1328,0.4375);b9=(0.1484,0.2625,0.1797,0.4094)。取评价等级为“很好”和“较好”两个分量之和为最终得分,即Ai=bi1+bi2,进而筛选出最优配方。
表4专家估计权重表
由表3的极差分析结果可知,4个实验因素对感官评分的影响次序为:柠檬酸>甜菊糖苷>滇黄精组合物>碳酸镁。滇黄精固体饮料配方的理论最佳因素组合为A2B3C1D1,即滇黄精组合物的添加量为1.0g,柠檬酸的添加量为20mg,甜菊糖苷添加量为20mg,碳酸镁添加量为6.6mg。理论最佳因素组合(A2B3C1D1)正好是正交试验的第6个实验,此时感官评分最高(0.5734分),所得产品的味道、质地、气味、色泽俱佳,酸甜可口,风味优良,说明理论优化得到的最佳配方符合实际。因此,滇黄精固体饮料的最佳配方为滇黄精组合物的添加量为1.0g(其中滇黄精水提物、滇黄精多糖分别为0.6667g、0.3333g)、柠檬酸的添加量为20mg、甜菊糖苷的添加量为20mg、碳酸镁的添加量为6.6mg,换算成质量份(比例)应该为:滇黄精水提物66.67份,滇黄精多糖33.33份,甜菊糖苷2.00份,柠檬酸2.00份,碳酸镁0.66份。
三、滇黄精固体饮料的功能评价
3.1抗氧化实验与α-葡萄糖苷酶实验方法
3.1.1实验材料、试剂与仪器
按照前述方法制备滇黄精水提物、滇黄精多糖和滇黄精固体饮料。滇黄精组合物由滇黄精水提物与滇黄精多糖按照质量配比2:1混合而成。主要试剂包括铁氰化钾、三氯化铁、硫酸钾、过硫酸钾、抗坏血酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、4-硝基酚-α-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)、磷酸缓冲盐溶液、α-葡萄糖苷酶等。主要仪器设备包括冷冻离心机、全波长酶标仪等。
3.1.2抗氧化活性测定方法
(1)总还原力的测定:在1mL样品溶液中加入3.00mL磷酸缓冲溶液(pH=6.80)和2.50mL的1%铁氰化钾溶液,混匀,45℃水浴30min。冷却后再加入3.00mL的10%三氟乙酸,离心,取上清液3.00mL,加入2.00mL去离子水和1.00mL的0.10%三氯化铁溶液,混匀后在700nm下测定其吸光度(总还原力)。分别以抗坏血酸、去离子水作为阳性、阴性对照。
(2)DPPH·自由基清除能力的测定:在0.40mL样品溶液中加入0.20mL的0.20mmol/L DPPH溶液,混合后放入37℃恒温水浴中避光放置30min,然后在517nm处测定其吸光度,并计算DPPH·自由基清除率。分别以抗坏血酸、无水乙醇作为阳性、阴性对照。
(3)·OH自由基清除能力的测定:在1mL样品溶液中,加入6.00mmol/L的FeSO4溶液和6.00mmol/L的H2O2溶液各1mL并混匀,静置15min后加入3.00mL的6.00mmol/L水杨酸乙醇溶液,并在37℃恒温水浴下放置30min,在510nm处测定其吸光度,并计算·OH自由基清除率。分别以抗坏血酸、去离子水作为阳性、阴性对照。
3.1.3α-葡萄糖苷酶活性测定方法
取50μL样品溶液,分别加入50μL和200μL的0.01mol/L磷酸缓冲溶液(pH=6.80),再加入50μL的0.5U/mLα-葡萄糖苷酶溶液,37℃水浴15min,再加入100μL的5.00mmol/LPNPG溶液,继续水浴10min。各加入750μL的Na2CO3溶液,混匀后在405nm波长下测定其吸光度,并计算α-葡萄糖苷酶抑制率。以阿卡波糖为对照。
3.2动物实验方法
3.2.1实验材料、试剂与仪器
按照前述方法制备滇黄精多糖。主要试剂包括链脲佐菌素、格列美脲、生理盐水、柠檬酸等。主要仪器设备包括血糖仪、高速分散机、全波长酶标仪、台式高速冷冻离心机等。
3.2.2实验动物和动物实验方法
实验动物为清洁级ICR雄性小鼠,体重18g~22g,购自西安交通大学医学部。动物实验符合伦理学规定。将ICR雄性小鼠在适宜的环境下(温度为25℃,相对湿度为30%)饲养一周后,随机选取10只小鼠作为空白对照组(蒸馏水灌胃200mg/kg bw),其余小鼠用于构建糖尿病小鼠模型,将造模成功的小鼠随机分为6组,每组10只小鼠,分别为模型组(蒸馏水灌胃200mg/kg bw),格列美脲阳性对照组(格列美脲灌胃5mg/kg bw),滇黄精多糖低剂量组(滇黄精多糖灌胃400mg/kg bw)和滇黄精多糖高剂量组(滇黄精多糖灌胃600mg/kg bw),连续给药三周,测定各组小鼠的饮食量、饮水量、体重和空腹血糖值等,计算血糖下降百分率(处理后空腹血糖值与处理前空腹血糖值的差值所占处理前空腹血糖值的百分比)。
3.3抗氧化活性测定结果
由图1中(A)可见,滇黄精水提物、滇黄精组合物和固体饮料均具有一定的总还原力,滇黄精水提物和滇黄精组合物的总还原力没有明显差异,固体饮料的总还原力稍低于滇黄精水提物和滇黄精组合物。
由图1中(B)可见,滇黄精水提物、滇黄精多糖、滇黄精组合物和固体饮料均具有一定的·OH自由基清除能力,固体饮料和滇黄精组合物对·OH自由基的清除能力没有明显差异,但高于滇黄精水提物和滇黄精多糖。特别是,滇黄精组合物对·OH自由基的清除能力高于单独的滇黄精水提物,也高于单独的滇黄精多糖,提示滇黄精水提物和滇黄精多糖以质量配比2:1组合后具有协同增效作用。
由图1中(C)可见,滇黄精水提物、滇黄精组合物和固体饮料均具有一定的DPPH·自由基清除能力,固体饮料对DPPH·自由基的清除能力略高于滇黄精水提物和滇黄精组合物。
综上,滇黄精辅助降血糖固体饮料具有一定的抗氧化活性。氧化应激与糖尿病关系密切,氧化应激可能增加糖尿病患病风险、加剧糖尿病症状,长期的高血糖刺激可能诱发氧化应激状态。适量摄取抗氧化活性物质可能有助于糖尿病及其并发症的预防和辅助治疗。
3.4对α-葡萄糖苷酶的抑制活性分析结果
由图2可见,在浓度4~12mg/mL范围内,随着滇黄精水提物和滇黄精组合物浓度的升高,其对α-葡萄糖苷酶的抑制作用也逐渐增强,提示滇黄精水提物和滇黄精组合物对α-葡萄糖苷酶具有一定的抑制能力。α-葡萄糖苷酶是人体糖代谢的关键酶之一,能够切开寡糖或多糖的α-1,4糖苷键,生成游离的葡萄糖。抑制α-葡萄糖苷酶,有助于延缓甚至阻止寡糖、多糖生成游离葡萄糖,从而控制餐后血糖的急剧增加,减少血糖水平过高对人体健康的伤害。阿卡波糖等α-葡萄糖苷酶抑制剂已经应用于糖尿病防治实践。滇黄精水提物、滇黄精组合物显示出一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,在糖尿病预防或辅助治疗过程中可能具有一定的应用前景。
3.5降血糖动物实验结果
3.5.1对糖尿病小鼠饮食量、饮水量、体重等的影响
本发明试验表明,与模型组相比,滇黄精多糖低剂量组、滇黄精多糖高剂量组小鼠的“三多一少”(多饮、多食、多尿、体重下降)症状得到了不同程度的缓解。
3.5.2对糖尿病小鼠空腹血糖的影响
从表5可见,与模型组相比,滇黄精多糖低剂量组和滇黄精多糖高剂量组小鼠的空腹血糖值均显著降低(P<0.05),低剂量、高剂量滇黄精多糖处理可使链脲佐菌素诱导糖尿病小鼠的血糖值分别下降22%、15%。滇黄精多糖是本发明所述固体饮料的主要有效成分之一。糖尿病模型动物实验结果为本发明所述固体饮料的辅助降血糖功能提供了依据。
表5滇黄精多糖对糖尿病小鼠空腹血糖值的影响(Mean±SD)
注:血糖值中,#表示与空白对照组相比存在显著差异(P<0.05),*表示与模型组相比存在显著差异(P<0.05);下降百分率中,
正值表示处理后血糖值升高,负值表示处理后血糖值降低。
四、滇黄精固体饮料质量评价
4.1实验材料、试剂与仪器
按照前述方法制备滇黄精固体饮料。主要试剂包括硝酸、高氯酸、溴甲酚绿指示剂等。主要仪器设备包括自动凯氏定氮仪、原子吸收光谱仪(配备火焰原子化器)、电热器、天平、超净工作台等。
4.2质量指标测定方法
按照国家标准GB/T 29602-2013《固体饮料》、GB 29921-2013《食品中致病菌限量》、GB2762-2017《食品中污染物限量》等标准规范方法,对实施例1中滇黄精辅助降血糖固体饮料的各项质量指标进行检测。
4.3质量评价结果
由表6可知,滇黄精固体饮料的感官指标、水分指标、致病菌指标和重金属指标等各项质量指标均符合《固体饮料》等标准规范要求,品质优良,安全性高。
表6滇黄精固体饮料的各项质量指标
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种滇黄精辅助降血糖固体饮料,其特征在于,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物55.00~75.50份,滇黄精多糖27.00~38.00份,甜菊糖苷0.60~4.00份,柠檬酸1.30~12.00份,碳酸镁0.40~0.80份;
其中,滇黄精水提物按以下方法制得:选取新鲜的滇黄精根茎,清洗、切片后,烘干至恒重,粉碎过筛,得到滇黄精粉末;称取所得滇黄精粉末,按照固液比1:30g/mL的比例将滇黄精粉末与蒸馏水搅拌均匀,在超声波-微波协同提取仪的工作功率为200W条件下,先超声波提取20min,再微波提取7min,提取结束后,过滤,滤液减压浓缩、冻干、粉碎后得滇黄精水提物,备用;
所述滇黄精多糖按以下方法制得:
步骤1:选取新鲜的滇黄精根茎,清洗、切片后,烘干至恒重,粉碎过筛,得到滇黄精粉末,备用;
步骤2:称取所得滇黄精粉末,按照固液比1:25g/mL的比例将滇黄精粉末与蒸馏水混合后,搅拌均匀,静置浸泡35min后,在95±3℃条件下回流提取2h,提取结束后,收集提取液,将提取液减压浓缩,得到滇黄精多糖粗提液;
步骤3:向滇黄精多糖粗提液中加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉6~8h后离心,收集沉淀;将沉淀用蒸馏水溶解后,用氯仿-正丁醇溶液萃取去除蛋白质,收集上清液,将上清液减压浓缩后,加入3.1倍体积的无水乙醇,醇沉6~8h后离心,收集沉淀;
步骤4:将步骤3得到的沉淀真空冻干、粉碎后得滇黄精多糖,备用。
2.根据权利要求1所述的滇黄精辅助降血糖固体饮料,其特征在于,由以下质量份的组分制成:滇黄精水提物66.67份,滇黄精多糖33.33份,甜菊糖苷2.00份,柠檬酸2.00份,碳酸镁0.66份。
3.根据权利要求1所述的滇黄精辅助降血糖固体饮料,其特征在于,滇黄精水提物和滇黄精多糖均从植物滇黄精中提取得到,且固体饮料配方中滇黄精水提物和滇黄精多糖的质量比为2:1。
4.权利要求1~3中任意一项所述的滇黄精辅助降血糖固体饮料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)分别称取滇黄精水提物、滇黄精多糖、甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁;
2)先将甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁混合得到预混合物,再向该预混合物中加入滇黄精水提物和滇黄精多糖,混合均匀,得到终混合物;
3)将终混合物过筛、制软材、干燥、整粒、紫外杀菌后,真空包装,得到滇黄精辅助降血糖固体饮料。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,甜菊糖苷、柠檬酸和碳酸镁混合制备预混合物的混合时间为3~5min,再加入滇黄精水提物、滇黄精多糖混合制备终混合物的混合时间为10~15min。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤3中,终混合物整粒的工艺参数为:以蒸馏水作为润湿剂,过20~24目筛制软材,在50℃条件下干燥2h,过16~20目筛进行整粒。
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