超聲波輔助提取西洋參多糖及功能飲料的制備

劉汶鵬，王玉娟，裴蕾，吳瓊，*

（1.長春大學食品科學與工程學院/農產品加工吉林省高校重點實驗室，吉林長春130022；2.吉林省質量技術監督中等職業學校，吉林長春130103）

超聲波輔助提取西洋參多糖及功能飲料的制備

劉汶鵬1，王玉娟1，裴蕾2，吳瓊1，*

（1.長春大學食品科學與工程學院/農產品加工吉林省高校重點實驗室，吉林長春130022；2.吉林省質量技術監督中等職業學校，吉林長春130103）

采用超聲波輔助提取西洋參多糖，確定西洋參多糖提取的最佳工藝條件。并以西洋參粗多糖為主要原料，添加菊花，枸杞，白砂糖，蜂蜜等輔料，生產西洋參多糖功能飲料，對飲料色澤、氣味、滋味進行感官評價，確定西洋參多糖功能飲料的最佳配方。結果表明：（1）西洋參多糖最佳提取工藝為：超聲功率200 W，超聲時間15 min，料液比1∶30（g/mL），浸提溫度80℃，浸提時間2 h。（2）西洋參多糖功能飲料的最佳配方為（按100 mL計）：西洋參多糖提取液的添加量為4 mL，枸杞提取液添加量為25 mL，菊花添提取液加量為15 mL，蜂蜜添加量為2 g，白糖添加量為2 g。

西洋參多糖；超聲波；功能飲料

現代藥理研究表明西洋參多糖具有增強免疫、降血糖、抗輻射、抗腫瘤、益智等作用[1]。目前，生物酶解技術、超臨界流體萃取技術、微波技術、超聲波技術等已廣泛應用于中藥有效成分的提取工藝中[2]。本試驗采用超聲波提取西洋參多糖的方法，利用超聲波具有的機械效應、空化效應，增大介質分子的運動速度，增大介質的穿透力以更有效的提取需要的成分，提取過程為物理過程，不需要加熱，適用于熱敏物質，節省能源，不影響有效成分的生理活性，溶劑用量少，提取物有效成分含量高[3]。以提取得到的西洋參多糖為主要原料，制備功能飲料，以菊花，枸杞，白砂糖，蜂蜜為輔料，研究產品配方、生產工藝、感官品質，得到一種工藝成本合理，營養健康豐富的西洋參多糖飲料。

1 材料與方法

1.1 材料

菊花、枸杞：長春同仁堂藥店；西洋參：通化龍參源東北土特產批發商行；白砂糖（食品級）：煌迪有限公司；蜂蜜（食品級）：長春天一蜂業有限公司；硫酸、蒽酮等化學試劑：國產分析純。

1.2 儀器

722型分光光度儀：上海元析儀器有限公司；WJA-A1000手提式高速中藥粉碎機：上海緣沃工貿有限公司；DK-98-ⅡD恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；JE303電子天平：上海精密科學儀器有限公司；SCIENT2-ⅡD超聲波細胞粉碎機：寧波新芝科器研究所；C21-SN216電磁爐：美的集團。

1.3 方法

1.3.1 西洋參多糖的提取方法

將干燥的西洋參粉碎，過40目篩。每份稱取1 g西洋參粉，加入一定比例的水，在一定條件進行超聲波處理。水浴浸提，過濾，濾液冷卻，備用。

1.3.2 西洋參多糖的測定方法

采用硫酸-蒽酮法對西洋參粗多糖的含量進行測定。回歸方程為y=0.006 9x，R2=0.992 9

1.3.3 西洋參多糖飲料的制備方法

1.3.3.1 制備飲料工藝流程

1.3.3.2 操作要點

1）調配：選擇優質完整無蟲害的市售菊花和枸杞，潔白發亮不含雜質無結塊無異味的優質白砂糖。

2）西洋參多糖提取液的制備：稱取10 g西洋參粉，按照最佳工藝提取西洋參多糖，制得浸提液后放入燒杯中備用。

3）菊花、枸杞提取液制備：取10 g菊花，20 g枸杞分別放入兩個裝有200 mL水的燒杯中放入80℃水浴鍋中，分別水浴30 min，1 h（水浴時保鮮膜封口）。取出冷卻后用500目濾布過濾，除去菊花、枸杞的碎渣。

4）按一定比例添加西洋參、菊花、枸杞提取液，以及蜂蜜，白糖到裝有60 mL水的燒杯中，攪拌均勻后立即加熱到90℃，趁熱裝罐，在115℃的高壓蒸汽鍋中滅菌20 min后，放于冷水中冷卻，即為成品；滅菌后，冷卻至室溫，然后進行品嘗、感官評分。

1.3.4 飲料感官評分標準

西洋參多糖飲料感官評分標準見表1。

表1 多糖飲料感官評分標準Table 1 Criteria of sensory evaluation for polysaccharide drinks

2 結果與分析

2.1 西洋參多糖的提取

2.1.1 單因素試驗

2.1.1.1 超聲波功率的確定

固定超聲波時間 10 min，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提溫度80℃，浸提時間2 h，選擇超聲波功率200、400、600、800 W進行西洋參多糖的提取，結果見圖1。

超聲波提取時間短、效率高、無需加熱。隨著超聲波功率的增加，西洋參多糖含量緩慢增加，但并不明顯。因此對于西洋參來說，可能因其結構組成，超聲波起到的破壁作用在較低的功率下就可以完成。

2.1.1.2 超聲時間的確定

固定超聲波功率 200 W，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提溫度 80℃，浸提時間 2 h，選擇超聲時間 5、10、15、20、25 min進行西洋參多糖的提取，結果見圖2。

圖1 功率對多糖提取的影響Fig.1 Power to the influence of polysaccharide extracted

隨著超聲時間的增加，西洋參多糖含量先增加然后減少，在15 min提取率最大。因為超聲波具有較強的剪切、破碎作用，隨著超聲時間的延長，多糖含量有所增加，但時間過長，細胞進一步破碎，雜質溶出，使多糖含量下降，且長時間的超聲波作用和產生的熱量會使部分大分子多糖斷裂或活性成分損失，從而影響多糖含量[4-7]。

圖2 超聲時間對多糖提取的影響Fig.2 Ultrasonic time on the influence of polysaccharide extracted

2.1.1.3 料液比的確定

固定超聲功率200 W，超聲波時間10 min，浸提溫度 80℃，浸提時間 2 h，選擇料液比 1∶20、1 ∶30、1∶40、1∶50（g/mL）進行西洋參多糖的提取，結果見圖3。

圖3 料液比對多糖提取的影響Fig.3 Solid-liquid ratio to the influence of polysaccharide extracted

隨著提取液的增加，西洋參多糖含量先上升后下降，在料液比1∶30（g/mL）是提取率達到最大值。隨著料液比的增加，多糖含量逐步提高，當浸提劑用量超過一定值后，多糖含量呈下降趨勢，從傳質角度講，浸提劑用量是浸提過程中的一個重要影響因素，浸提劑用量小，浸提過程中液相中溶質濃度增加快，兩相之間的濃度差消失較快，從而使傳質推動力很快減小。浸提劑用量增大時，會明顯提高傳質推動力。但如果浸提劑用量太大，在提取多糖的同時增加了其它雜質的溶出，使得浸提液黏度增大影響多糖含量[5]。

2.1.1.4 浸提溫度的確定

固定超聲功率200 W，超聲時間10 min，料液比1∶30（g/mL），浸提時間 2 h，選擇浸提溫度 50、60、70、80、90℃進行西洋參多糖的提取，結果見圖4。

隨著水浴溫度的增加，西洋參多糖含量也顯著增加，當浸提溫度達到80℃后，提取率下降。可能由于溫度過高造成部分多糖損失，從而影響多糖含量。

圖4 浸提溫度對多糖提取的影響Fig.4 Extraction temperature to the influence of polysaccharide extracted

2.1.1.5 浸提時間的確定

固定超聲功率200 W，超聲時間10 min，料液比1∶30（g/mL），浸提溫度 80 ℃，選擇浸提時間 0.5、1、1.5、2、2.5 h進行西洋參多糖的提取，結果見圖5。

圖5 浸提時間對多糖提取的影響Fig.5 Extraction time to the influence of polysaccharide extracted

隨著水浴時間的增加，西洋參多糖含量先顯著增加后又明顯下降，在浸提時間為2 h達到最大。2 h后提取率呈下降趨勢，這可能因為浸提時間過長，雜質溶出，導致西洋參多糖含量下降。

2.1.2 西洋參多糖提取正交試驗

由單因素試驗固定超聲功率200 W，選取超聲時間，料液比，浸提溫度，浸提時間4個因素為考察因素，進行L9（34）的正交試驗。正交試驗結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 正交試驗結果及分析Table 2 Orthogonal test results and analysis

續表2 正交試驗結果及分析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，西洋參多糖提取的最佳工藝條件為 A2B2C2D2，即超聲時間 15 min，料液比 1∶30（g/mL），浸提溫度80℃，浸提時間2 h。4個因素對西洋參多糖提取含量的影響順序為浸提溫度＞料液比＞浸提時間＞超聲時間。浸提溫度是影響西洋參多糖提取的顯著因素。在此最佳工藝條件下做3次驗證試驗，西洋參多糖提取含量平均值為110 mg。

在相同浸提條件下，不使用超聲波預處理，得到西洋參多糖提取含量平均值為71 mg，因此可以看出超聲波輔助提取可明顯提高西洋參多糖的提取率。

2.2 西洋參多糖飲料制備正交試驗

由西洋參多糖飲料的單因素試驗，確定白砂糖添加量為2 g，選取西洋參提取液，枸杞提取液，菊花提取液，蜂蜜添加量4個因素為考察因素，進行L9（34）的正交試驗。正交試驗結果見表4。

表4 正交試驗結果及分析Table 4 Orthogonal test results and analysis

續表4 正交試驗結果及分析Continue table 4 Orthogonal test results and analysis

由表4可見，西洋參飲料制作的最佳工藝條件為A1B2C2D2，即西洋參提取液添加量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個因素對西洋參飲料感官評分的影響順序為蜂蜜添加量＞枸杞提取液添加量＞西洋參提取液添加量＞菊花提取液添加量。在此最佳工藝條件下做驗證試驗，得到西洋參飲料感官評分平均得分為91分。

3 結論

采用蒽酮-硫酸比色法測定西洋參中多糖的含量，確定了西洋參多糖提取的最佳工藝條件為：超聲功率 200 W，超聲時間 15 min，料液比 1 ∶30（g/mL），浸提溫度80℃，浸提時間2 h。4個因素對西洋參多糖提取含量的影響為：浸提溫度＞料液比＞浸提時間＞超聲時間。在所選取的各因素的范圍內，浸提溫度是影響西洋參多糖提取含量的顯著因素。采用超聲波輔助提取法能明顯提高西洋參多糖的提取含量。

以西洋參多糖提取液、菊花、枸杞為原料，添加白砂糖，蜂蜜為配料制作成的西洋參多糖功能飲料。西洋參多糖飲料的最佳制備工藝條件為（按100 mL計）：西洋參多糖添加量為4mL，枸杞提取液添加量為25mL，菊花提取液添加量為15 mL，蜂蜜添加量為2 g，白糖添加量為2 g。

4 展望

西洋參多糖功能飲料充分利用了西洋參的功能價值，屬于營養素飲料，還具有一定的免疫及抗菌作用[8-9]，同時此飲料添加的菊花、枸杞具有明目，緩解視疲勞的作用，非常適合電腦一族飲用。此飲料風味獨特，制作工藝簡單，原料豐富，投資少，成本低，適宜大眾人群飲用。

參考文獻：

[1] 鄭明權,劉彥臣．西洋參莖葉總皂苷和根多糖的藥理學研究進展[J]．中醫藥信息,2000(2):12-13

[2] 韓麗．實用中藥制劑新技術[M]．北京:化學工業出版社,2002:11

[3] 李化,吳天驕．超聲技術在中草藥成分提取中的應用[J]．時珍國醫國藥,2001,12(6):563-564

[4] 劉婷,金瑞.超聲波法提取西洋參多糖的工藝研究[J]．西北林學院學報,2014,29(3):174-177

[5] 黃禮德,郭立強．正交設計優化土人參多糖的超聲提取工藝[J]．中國釀造,2012,31(3):105-107

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[7] 覃海元,潘嫣紅,覃梅珍．熱水與超聲波提取鹿角靈芝多糖工藝比較研究[J]．中國食品添加劑,2011(2):91-95

[8] 黃瓊,馬仲文,賴騰強．金針菇多糖抑菌作用的研究[J]．食品研究與開發,2015,36(1):10-12

[9] 張明．不同種屬參多糖對免疫及抗菌作用的影響[J]．中國獸醫雜志,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

長春市科技計劃項目（2014173）

劉汶鵬（1990—），男（漢），碩士研究生，研究方向：天然產物與功能食品。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.012