赵云龙

（信阳农林学院，河南信阳 464000）

高强度的运动使得身体反应迟缓，运动耐力下降，从而出现疲劳感。有研究表明，疲劳感的产生可能归因于运动代谢产物如：乳酸、酮体等在体内的蓄积和自由基生成量的增多导致肌肉的收缩能力下降，及细胞所需氧气和营养物质的供应不足[1-2]，而补充多糖类抗氧化剂是缓解机体运动疲劳的有效方式之一。Cai 等[3]研究证实灵芝多糖可显著改善体内SOD与乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase，LDH）活力，延长动物的运动时间；吴云等[4]发现树莓果肉多糖能维持血糖和糖原至一定的浓度水平，有效提高小鼠的运动耐力，并加快体内的乳酸清除；谢飞飞[5]发现远志多糖可较好清除多种氧自由基，并可较少运动后体内乳酸与尿素氮的浓度，缓解运动疲劳。

芜菁（Brassica rapaL.）属于十字花科芸台属草本植物，也称“蔓菁”、“莞根”、“恰麻古”，具有药食两用特性，富含多糖、黄酮、皂苷、萜烯及香豆素等活性成分，具有抗氧化、调节机体免疫功能等作用[6-7]。李欢欢等[8]曾通过动物实验发现芜菁中性多糖可显著提高小鼠血清中过氧化氢酶（CAT）、GSHPx 和SOD 的活性，并显著降低丙二醛（MDA）的浓度，从而减少体内氧化应激反应；王伟等[9]发现芜菁多糖对DPPH 自由基的清除能力和还原力的EC50值分别达到8.55 和2.25 mg/mL；蔡啸镝等[10]研究显示芜菁多糖可延长小鼠负重游泳时间，具有较好的抗疲劳作用。

山楂属于蔷薇科山楂属植物的果实，是常见水果之一，具有消食健胃、抗氧化等特性，特别是山楂多糖也具有抗疲劳的作用[11-12]。由于目前暂未有芜菁食品加工的相关报道，为提高该资源的利用度，本研究以芜菁多糖为原料，另添加山楂浸提物制备芜菁山楂复合饮料，既可丰富饮料的口感，又能提高其抗疲劳作用，随后通过动物实验验证，以期为芜菁的深度开发与利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芜菁多糖（纯度：82.2%） 西安青芷生物技术有限公司；个大饱满、无虫点的山楂 信阳农贸市场；葡萄糖对照品 中国食品药品检定研究院；浓硫酸、苯酚、乙醇等均为分析纯 上海阿拉丁试剂有限公司；赤藓糖醇、羧甲基纤维素钠 辰善食品配料有限公司；柠檬酸、海藻酸钠、黄原胶 中团食化食品配料有限公司；乳酸（Lactic acid，LA）、尿素氮（Blood urea nitrogen，BUN）、SOD、GSH-Px 检测试剂盒 合肥莱尔生物科技有限公司；试验用水 为纯化水；SPF 级健康雄性小鼠 100 只，体质量17～26 g，河南省实验动物中心（动物许可证号：SYXK（豫）2017-0001）。

YT-774 型实验室均质机 英拓智能装备有限公司；DF-45 型粉碎机 温岭林大机械设备有限公司；UV-3802 型紫外-可见分光光度计 上海兰科仪器有限公司；DHG-9140 型恒温干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；FA1004 型分析天平 上海力辰仪器科技有限公司；

AXTD4 型台式离心机 盐城市安信实验仪器有限公司；WYA-2S 型手持折光仪 济南来宝医疗器械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 复合饮料制备要点

1.2.2.1 山楂浸提液制备 山楂洗净去核后，晒干粉碎过80 目筛，称取一定质量的山楂粉置于10 倍重量的水中，在80 ℃回流2 h 后，经6 层纱布过滤，重复上述操作，合并两次滤液，蒸发浓缩至总体积的20%，即得山楂浸提液，待用[13]。

1.2.2.2 混合调配 根据预实验结果，将一定质量的芜菁多糖溶液完全溶于水中，配制成20%芜菁多糖水溶液，按照一定的体积比加入山楂浸提液与芜菁多糖水溶液，制得原料液后，添加相对原料液重量的赤藓糖醇、柠檬酸和复合稳定剂（m羧甲基纤维素钠:m黄原胶:m海藻酸钠=2:1:1），搅拌30 min。

1.2.2.3 均质、过滤 将调配后的溶液置于均质机内，在60 ℃、2.5 MPa 下均质5 min 后脱气10 min，过滤。

1.2.2.4 灌装、灭菌 将过滤后的溶液灌装于瓶内，于100 ℃灭菌8 min，即得饮料成品。

1.2.3 感官评价 参考相关饮料的评价维度和要求[14-15]，以色泽、气味、口感和组织形态为评价指标，制定芜菁山楂复合饮料的感官评价标准，具体见表1。另外，选择10 位具有饮料感官评价经验的人员对不同配方制得的复合饮料进行感官评价，结果去掉最高分与最低分后的平均值即为该饮料的感官得分。

表1 复合饮料的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criterion of the compound beverage

1.2.4 复合饮料的配方考察 基于预实验结果，分别考察山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比、赤藓糖醇用量、柠檬酸用量及复合稳定剂的用量对复合饮料的感官评价影响，具体如下：固定赤藓糖醇3%、柠檬酸0.2%、复合稳定剂0.05%，考察山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比（1:1、2:1、3:1、4:1、5:1）对感官得分的影响；固定山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比3:1、柠檬酸0.2%、复合稳定剂0.05%，考察赤藓糖醇用量（1%、2%、3%、4%、5%）对感官得分的影响；固定山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比3:1、赤藓糖醇3%、复合稳定剂0.05%，考察柠檬酸用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）对感官得分的影响；固定山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比3:1、赤藓糖醇3%、柠檬酸0.2%，考察复合稳定剂用量（0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%）对感官得分的影响。

1.2.5 复合饮料的配方优化 在单因素实验结果的基础上，以山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比和赤藓糖醇、柠檬酸及复合稳定剂的用量为响应面试验考察因素，确定芜菁山楂复合饮料的最佳配方，具体见表2。

表2 响应面试验考察因素与水平Table 2 Investigating factors and levels of response surface experiment

1.2.6 质量指标检测 可溶性固形物含量：通过手持折光仪测定；pH：通过pH 计测定；多糖含量：通过苯酚-硫酸法[16]，在490 nm 波长下测定样品的吸光度后，以葡萄糖标准品质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制回归方程：y=0.1252x+0.0031，r=0.9993；离心沉淀率：样品静置24 h 后离心（转速：4000 r/min，离心时间：5 min），取下层沉淀称重，计算离心沉淀率，离心沉淀率（%）=沉淀重量/饮料重量×100；微生物检测：按照GB 4789.2-2016 和GB 4789.3-2016 要求检测饮料的菌落总数及大肠杆菌群。

1.2.7 饮料对运动耐力的影响

1.2.7.1 动物试验设计 所有小鼠随机平均分为5 组，每组各20 只，分为空白对照组、阴性对照组和低、中、高剂量组，并按照《保健食品检验与评价技术规范》要求评价该复合饮料对运动耐力的影响，其中低、中、高剂量组分别0.1、0.2、0.3 mL/10 g 鼠重灌胃复合饮料，而空白对照组按照0.2 mL/10 g 鼠重灌胃纯净水；阴性对照组按照0.2 mL/10 g 鼠重灌胃不含有原料液的饮料样品，每天灌胃1次，连续30 d[17]。

1.2.7.2 负重游泳时间 灌胃结束后的第1 d，各组随机选取10 只小鼠置于常温泳池内，使其游泳至力竭沉没，记录小鼠自入水至沉没的时间[18]。

1.2.7.3 生化指标考察 各组剩余小鼠置于常温游泳池内，游泳30 min 后，取出休息10 min，采血离心制备血清，通过试剂盒检测LA 与BUN 含量。同时切取肝脏组织经盐水匀浆处理后，通过试剂盒检测SOD、GSH-Px 的活力[19-20]。

1.3 数据处理

所有结果均采用SPSS 18.0 分析，并以均值±标准差表示，另对动物实验的组间结果进行t检验，以P＜0.05 表示显著性差异，P＜0.01 表示极显著性差异。

2 结果与分析

2.1 山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比对饮料的感官影响

图1为不同山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比对复合饮料的感官得分影响。随着山楂浸提液的占比增大，饮料的感官得分呈先增高后减小的趋势，当体积比为3:1 时，感官评分达到最高。这归因于芜菁多糖浓度较高时，溶液口感偏涩，提高山楂浸提液的比例，可改善口感，并使得二者气味协调，但山楂浸提液占比较大时，溶液酸甜感突出，并能掩盖芜菁特有风味，同时溶液颜色偏深，且静置后有明显沉淀物，因此选择山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比2:1、3:1 和4:1 作为响应面分析因素考察水平。

图1 山楂浸提液与芜菁多糖溶液体积比对饮料的感官品质影响Fig.1 Effect of volume proportion of hawthorn juice and polysaccharides solution of Brassica rapa L. on sensory scores of compound beverage

2.2 赤藓糖醇用量对饮料的感官影响

图2为赤藓多糖用量对复合饮料的感官得分影响，随着赤藓多糖用量的增多，复合饮料的感官得分先增高后降低，当用量为3%时，其感官得分最高。赤藓糖醇作为新型甜味剂，甜度仅有蔗糖的60%～70%，稳定性良好且溶解度高[21-22]，在饮料中复配芜菁、山楂及柠檬酸可产生清爽、酸甜口感，并使芜菁与山楂的滋味协调，但用量过多，可使甜味较为突出，清凉感过重，从而减少“口感”得分，因此选择赤藓糖醇用量2%、3%、4%作为响应面分析因素考察水平。

图2 赤藓糖醇用量对饮料的感官品质影响Fig.2 Effect of amount of erythritol on sensory score of compound beverage

2.3 柠檬酸用量对饮料的感官影响

图3为柠檬酸用量对复合饮料的感官得分影响，随着柠檬酸用量的增多，复合饮料的感官得分先增大后减少，当用量为0.2%时，饮料的感官得分达到最高。适当的柠檬酸有助于提升复合饮料的口感，但用量增多，使得溶液酸度较高，从而掩盖芜菁与山楂的特有风味，造成“气味”与“口感”得分下降，因此选择柠檬酸用量0.1%、0.2%、0.3%作为响应面分析因素考察水平。

图3 柠檬酸用量对饮料的感官品质影响Fig.3 Effect of amount of citric acid on sensory score of compound beverage

2.4 复合稳定剂用量对饮料的感官影响

羧甲基纤维素钠、海藻酸钠及黄原胶作为饮料中常用的稳定剂，按照一定比例复配具有协同作用，考察不同复合稳定剂的用量对饮料的感官得分影响，结果见图4。从图4可知，随着复合稳定剂用量的增多，饮料的感官得分逐渐升高，当用量为0.05%时达到最高，此时溶液中微粒悬浮稳定，分散性好，使口感细腻、爽滑，但添加较多会造成溶液黏度偏高，“口感”得分下降，这与陈战永等考察小麦肽运动饮料最佳配方结果相近[23]，因此选择复合稳定剂用量0.03%、0.05%、0.07%作为响应面分析因素考察水平。

图4 复合稳定剂用量对饮料的感官品质影响Fig.4 Effect of amount of compound stabilizer on sensory score of compound beverage

2.5 响应面试验分析

2.5.1 试验结果 基于单因素实验结果，进行四因素三水平响应面考察试验，结果见表3。釆用Design Expert 8.0 软件对表3 中结果进行多元回归拟合，得到以4 个自变量为编码值的二次多项回归方程：Y=87.00+1.14A+3.28B+1.87C+2.11D-2.60AB-0.70AC+0.53AD+0.77BC+0.37BD+2.18CD-2.55A2-4.51B2-5.31C2-5.42D2，另对该回归模型进行方差分析，结果见表4。从表4可知，该二次多项式模型具有极显著性（P＜0.01），其决定系数为0.9721，校正决定系数为0.9442，而失拟项的P＞0.05，可知该模型能较好拟合实验结果。在回归方程中，一次项和二次项对复合饮料感官得分的影响均极显著（P＜0.01)，另外山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比和赤藓糖醇的用量以及柠檬酸用量与复合稳定剂的用量对结果的影响均极显著（P＜0.01），而其它交互作用对结果的影响均不显著。从F值可知，四种因素对饮料的感官得分影响顺序为：赤藓糖醇（B）＞复合稳定剂（D）＞柠檬酸（C）＞体积比（A）。

表3 响应面试验结果Table 3 Results of the response surface experiment

表4 响应面方差分析Table 4 Variance analysis of response surface experiment

2.5.2 响应曲面交互分析与最佳配方验证 图5 为两个因素之间的交互作用响应曲面，从图5 可见，固定一个因素，随着另一个因素的值增大，相应结果均呈先增大后减小的趋势，其中山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比和赤藓糖醇的用量，柠檬酸用量与复合稳定剂用量的交互响应面坡度陡峭，表明饮料的感官得分受其影响较大。通过对二次多项回归方程进行极值分析，预测得到该饮料的最佳配方参数为：山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比为3.01:1，赤藓糖醇用量3.39%，柠檬酸用量0.23%，复合稳定剂用量0.06%，理论预测得分88.2 分。为便于操作，选择山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比为3:1，赤藓糖醇用量3.4%，柠檬酸用量0.23%，复合稳定剂（m羧甲基纤用量0.06%配制饮料，感官得分为（88.9±0.4）分，表明该回归模型预测的结果可行，具有实际意义。

图5 不同因素的交互作用响应曲面Fig.5 Response surface of interaction between different factors

2.6 产品质量检测结果

根据最佳配方制得的复合饮料呈淡红色，溶液色泽均一，酸甜适中，具有芜菁与山楂混合风味，静置后无明显沉淀。溶液pH 为5.5，可溶性固形物含量为9.2%，多糖含量为4.1%，离心沉淀率为0.71%，菌落总数＜100 CFU/mL，大肠杆菌＜3 MPN/mL，未有致病菌检出，符合GB 4789.3-2016 要求。。

2.7 饮料对运动耐力的影响结果

2.7.1 负重游泳时间比较 表5 为不同组动物的负重游泳时间比较，与空白对照组相比，灌胃不同剂量复合饮料的小鼠负重游泳时间均有明显延长，延长率分别为16.5%、25.4%和35.3%，表明芜菁山楂复合饮料有助于提高动物的运动耐力，起到抗疲劳的作用，其中低剂量组小鼠较空白对照组的游泳时间差异，具有显著性（P＜0.05），而中、高剂量组小鼠较空白对照组的游泳时间差异，具有极显著性（P＜0.01），且该复合饮料的抗运动疲劳作用呈现剂量的正相关性。另外，阴性对照组小鼠较空白对照组的负重游泳时间，无显著性差异（P＞0.05），表明该复合饮料中其它成分不会对运动疲劳的小鼠产生积极影响。

表5 不同组小鼠的负重游泳时间（n=10）Table 5 The loaded swimming time of mice of different groups (n=10)

2.7.2 体内生化指标结果比较 芜菁山楂复合饮料对不同组运动后小鼠体内LA、BUN、SOD 和GSHPx 的影响见表6。由于机体剧烈运动时，LA 生成量逐渐增多，不仅可减缓肌肉收缩能力，并能降低血液pH，引起各种生理副反应，加重疲劳感[24-25]，同时当体内的糖类、脂类物质的分解无法满足其能量需求时，蛋白质与氨基酸的分解便加强，使得BUN 浓度升高[26-27]。与空白对照组相较，灌胃复合饮料的各组运动后小鼠体内LA 与BUN 含量均明显降低，其中低、中、高剂量组LA 含量分别显著下降1.2 mmol/L（P＜0.05）、1.8 mmol/L（P＜0.01）、2.5 mmol/L（P＜0.01），而BUN 含量分别显著下降了1.1 mmol/L（P＜0.05）、1.8 mmol/L（P＜0.01）、2.3 mmol/L（P＜0.01），表明灌胃一定量的芜菁山楂复合饮料有助于减少运动后体内的乳酸蓄积，加快其代谢清除，并减少蛋白质与氨基酸的分解，而阴性对照组的LA、BUN 结果与其相较，未有显著性变化（P＞0.05），表明饮料中的其他组分不会对运动后的动物体内LA 与BUN 浓度产生影响。

表6 复合饮料对运动后小鼠体内LA、BUN、SOD 和GSH-Px 的影响（n=10）Table 6 Effect of compound beverage on LA, BUN contents and SOD, GSH-Px activities in mice after exercise (n=10)

自由基能够破坏线粒体等生物膜，造成生物膜的流动性受损和能力代谢的紊乱，也可产生疲劳感[28-29]，而体内主要的抗氧化酶SOD 与GSH-Px 可有效减轻氧自由基的不利影响，与空白对照组相较，灌胃芜菁山楂复合饮料的各组运动后小鼠SOD 和GSH-Px 的活力均有明显提高，其中低、中、高剂量组的SOD 活力分别显著升高28.0 U/mL（P＜0.05）、50.2 U/mL（P＜0.01）、62.1 U/mL（P＜0.01），而GSH-Px的活力分别显著升高35.7 U/mL（P＜0.05）、67.1 U/mL（P＜0.01）、78.7 U/mL（P＜0.01），表明该复合饮料在体内具有较好的抗氧化作用，有助于增强机体的运动耐力，这与马识淳等对襄荷桑葚复合饮料的考察结果相近[30]，而阴性对照组的SOD 与GSH-Px 结果与其相较，未有明显变化（P＞0.05），表明饮料中的其他组分不会对运动后的动物体内的SOD 与GSH-Px 活力产生积极影响。

3 结论

本研究以芜菁多糖和山楂为原料，添加赤藓糖醇、柠檬酸等常用辅料，制得芜菁山楂复合饮料。通过单因素实验与响应面分析确定该复合饮料的最佳配方为：山楂浸提液与芜菁多糖溶液的体积比为3:1，赤藓糖醇用量3.4%，柠檬酸用量0.23%，复合稳定剂m羧甲基纤维素钠:m黄原胶:m海藻酸钠=2:1:1）用量0.06%，所得饮料的感官评分为（88.9±0.4）分，溶液呈淡红色，溶液色泽均一，酸甜适中，具有芜菁与山楂混合风味，静置后无明显沉淀。动物实验结果表明，芜菁山楂复合饮料可明显延长小鼠的运动时间，减少其运动时体内乳酸的蓄积和蛋白质、氨基酸的分解，并可提高体内SOD 和GSH-Px 的活性，从而可为相关运动食品的开发提供思路。