花生衣粉与洋葱粉提高面包抗氧化功能的对比

汤 晓,王莎莎,杨凤英,曹 影,杜元佳,李 越,刘建雄

(宁波职业技术学院化工学院,浙江宁波 315800)

谷物是发展中国家人口的主要膳食成分[1],谷物中含多酚类活性成分,面粉是谷物中主要的一类,在面粉加工过程中多酚类物质损耗较多,如能在面粉中添加天然抗氧化物,则可提高面粉及其制品的营养价值[23]。目前,国内外关于天然抗氧化物对面粉及其制品营养价值影响的研究主要有以下几个方面:一是通过添加经提纯处理的酚类等物质,强化面食的抗氧化活性,但这需要一定的经济成本[46];二是通过添加其他食品,提高面食的营养价值,这部分报道较多,但目前主要研究的是其他食品的添加对面食的感官特性及其蛋白质、多糖等营养物质的改变[713],而研究其添加对面食的抗氧化功能的影响仍值得深入探讨;三则是通过添加富含酚类等物质的食品工业下脚料,提高面食的营养价值,这种方式的经济成本较低,还可提高相应作物的经济附加值,而且目前可利用的下脚料依然值得广为开发,如有学者曾研究了葡萄籽、葡萄皮渣、麸皮等对提高面食抗氧化功能的影响[1416]。但是,食品工业中的另一种下脚料花生衣,以及天然食品中的洋葱,它们作为天然抗氧化物在面食中的应用却并未得以开发利用。

花生衣又称花生皮,是指花生种子外表面的红色(或黑色)种皮。花生衣能增加血小板的含量,改善血小板的质量,改善凝血因子的缺陷,加强毛细血管的收缩机能,促进骨髓造血机能[17]。花生衣中含有多种具有生理活性的多酚类物质,包括花生衣红色素、原花青素、黄酮类等[1819],可起到抗氧化、保护心血管、调节免疫活性、抑抗病毒、抗真菌、抗溃疡、保护肝脏、保护皮肤、促进毛发生长、抗抑郁等功效[20]。近年来,我国花生种植面积正在逐渐扩大,但是,花生衣目前多作为饲料和燃料等低附加值产品使用,难以体现其应有的经济价值[21]。洋葱中亦含有黄酮类等多酚类物质,具有清除自由基、抗氧化、抑菌、抗肿瘤、降血脂、降血压、降血糖等生理功效,是一种绿色的天然抗氧化剂[22],曾有学者研究了洋葱促进肉类的保鲜效果或将其应用于功能酒的开发[2324]。而花生衣粉、洋葱粉在面食中的应用却较少报道。

本文在前期研究的基础上,进一步对比花生衣粉、洋葱粉这两种天然抗氧化物提高面包抗氧化功能的差异性,并优化其添加量,以期为营养强化面包的开发以及花生衣粉的再利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高筋面粉、食盐、酵母粉 市购;洋葱粉 北京市味联生物科技有限公司;花生衣粉 毫州市同华堂商贸有限公司;甲醇、福林酚试剂、碳酸钠、没食子酸、氯化钾、乙酸钠、盐酸、FeSO4、H2O2、水杨酸钠、硫酸、磷酸钠、钼酸铵 以上试剂均为分析纯;DPPH,高纯(纯度>97%) 东京化成工业株式会社。

XBM1028GP型面包机 广东东菱电器有限公司;HY45s型恒温双层摇床 武汉汇诚生物科技有限公司;LGJ10C型冷冻干燥离心机 北京四环科学仪器厂有限公司;HH6型恒温水浴锅 金坛市朗博仪器制造有限公司;UV759型紫外可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 面包制作 取300 g高筋面粉,加6 g盐、6 g酵母粉,再分别添加3%、4%、5%、6%的花生衣粉、洋葱粉,用面包机进行制作。制作后,面包冷却24 h,切成长×宽×高约1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小块,20 ℃冰箱保存。以不添加花生衣粉、洋葱粉的面包为空白对照。

1.2.2 面包处理 取出冰箱中的面包块进行室温解冻,干燥后手工捏碎,使成粉末状,取1 g捏碎后的面包粉,加25 mL 80%甲醇,摇床提取1 h,提取两次,合并提取液,离心(4000 r/min,离心 5 min),取上清液。以不加花生衣粉、洋葱粉作为空白对照的面包按照相同方法处理。

1.2.3 总酚含量测定 取0.4 mL面包提取液,加2 mL福林酚试剂、1.6 mL 7.5%碳酸钠,室温下轻轻振荡30 min,测定765 nm的吸光度值。以没食子酸溶液做标准曲线(50～250 μg/mL),横坐标为酸浓度,纵坐标为吸光度值[25]。所得曲线方程为y=0.0103x+0.0516,R2=0.9993。以不加花生衣粉、洋葱粉作为空白对照的面包提取液按照相同方法测定。

1.2.4 总花青素含量测定 取200 μL面包提取液,加1.8 mL 氯化钾缓冲液(pH1.0)、乙酸钠缓冲液(pH4.5),避光反应1 h,分别测定520、700 nm的吸光度值,根据下式计算pH示差:

A=(A520A700)pH1.0(A520A700)pH4.5

式中:A520、A700分别为520、700 nm的吸光度值。

总花青素计算公式为:

总花青素(mg/L)=(A×MW×DF×1000)/(ε×1)

式中:A为pH差值,MW为花青素分子量(449.2),DF为稀释倍数,ε为矢车菊素3葡萄糖苷的分子吸收(26900)[26]。

以不加花生衣粉、洋葱粉作为空白对照的面包提取液按照相同方法测定。

1.2.5 ·OH清除能力的测定 试管内依次加1 mL面包提取液,1 mL FeSO4溶液(1.5 mmol/L),0.7 mL H2O2溶液(6 mmol/L),0.3 mL水杨酸钠溶液(20 mmol/L),以及1 mL面包提取液。空白对照用1 mL去离子水代替面包提取液。37 ℃水浴反应1 h,测定562 nm的吸光度值[27]。根据下式计算·OH清除能力:

·OH清除能力(%)=[A0(A1A2)]/A0×100

式中,A0为空白对照的吸光度值,A1为样品的吸光度值,A2为不加水杨酸钠的吸光度值。

1.2.6 DPPH自由基清除能力的测定 取0.1 mL面包提取液,加1 mL DPPH甲醇溶液(0.2 mmol/L),28 ℃避光反应20 min,测定517 nm的吸光度值,以不加提取液为空白对照[28]。根据下式计算DPPH自由基清除率:

DPPH自由基清除率(%)=(1A面包提取液/A空白)×100

以不加花生衣粉、洋葱粉作为空白对照的面包提取液按照相同方法测定。

1.2.7 总抗氧化性的测定 取0.3 mL面包提取液,加3 mL混合试剂(0.6 mol/L硫酸,28 mmol/L磷酸钠,4 mmol/L钼酸铵),95 ℃水浴90 min。冷却至25 ℃,测定695 nm的吸光度值,以不加提取液为空白对照[29]。

以不加花生衣粉、洋葱粉作为空白对照的面包提取液按照相同方法测定。

1.2.8 面包抗氧化功能与其活性成分含量的相关性分析 分别以总酚含量、总花青素含量为横坐标,再分别以三个抗氧化活性指标为纵坐标,进行绘图,通过R2分析面包抗氧化功能与其活性成分含量的相关性。

1.2.9 花生衣粉与洋葱粉质量指标的测定 按照与面包处理相同方法,进行花生衣粉、洋葱粉中有效成分的提取。再以相同方法测定提取液的总酚含量与总花青素含量,以及·OH清除能力、DPPH自由基清除能力与总抗氧化性。

1.3 数据分析

所有实验均重复三次,结果采用单因素方差分析(ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 面包中总酚含量的测定

添加不同比例花生衣粉、洋葱粉后,测定面包中总酚含量,如图1所示。由图1可见,当面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,面包中总酚含量与空白对照相比,有显著增加(p<0.05)。当面包中分别添加3%花生衣粉、洋葱粉后,其总酚含量并无明显差别。当添加量为4%时,花生衣粉面包中的总酚含量提高了6.9%,而洋葱衣粉面包中的总酚含量则无明显改善。继续提高添加量至5%,面包中的总酚含量得到了明显改善,其中,花生衣粉面包的总酚含量与其3%、4%添加量的相比,分别提高了45.8%、36.4%,洋葱粉面包的总酚含量与其3%、4%添加量的相比,分别提高了54.3%、55.4%。继续提高添加量至6%,面包中的总酚含量持续增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋葱粉面包的总酚含量分别比其5%添加量的增加22.0%、14.9%。不同添加量的花生衣粉面包的总酚含量与相应的洋葱粉面包的相近。

图1 面包中的总酚含量Fig.1 Total phenols content in bread

2.2 面包中总花青素含量的测定

添加不同比例花生衣粉、洋葱粉后,面包中的总花青素含量如图2所示。由图2可见,当面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,面包的总花青素含量亦有显著增加(p<0.05)。不同比例花生衣粉面包的总花青素含量,均高于相应的洋葱粉面包。4%花生衣粉面包的总花青素含量比其3%添加量的高17.3%,4%洋葱粉面包的总花青素含量比其3%添加量的高20.7%。当两种天然抗氧化物的添加量增至5%,面包中的总花青素含量提高较多,其中,花生衣粉面包的总花青素含量与其3%、4%添加量的相比,分别提高了78.2%、51.9%,洋葱粉面包的总酚含量与其3%、4%添加量的相比,则分别提高了80.2%、49.3%。继续提高添加量至6%,面包中的总花青素含量持续增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋葱粉面包的总花青素含量分别比其5%添加量的增加23.2%、31.5%。

图2 面包中总花青素含量Fig.2 Total anthocyanins content in bread

2.3 面包的·OH清除率

添加不同比例花生衣粉、洋葱粉后,面包的·OH清除率如图3所示。

如图3所示,当面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,面包的·OH清除率与空白对照相比,有大幅提高(p<0.05)。随着添加量的增加,花生衣粉面包的·OH清除率逐渐提高,而洋葱粉添加量的增加对于面包·OH清除率的改善并不明显。除3%添加量外,4%、5%花生衣粉面包的·OH清除率均高于4%、5%洋葱粉面包,且分别比3%花生衣粉面包的高21.6%、28.2%。当添加量提高至6%,洋葱粉面包的·OH清除率有所降低,而花生衣粉面包的·OH清除率则继续提升,但增幅仅略高于5%添加量。

2.4 面包的DPPH自由基清除率

添加不同比例花生衣粉、洋葱粉后,面包的DPPH自由基清除率如图4所示。当面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,面包的DPPH自由基清除率亦有大幅提高(p<0.05)。随着添加量的增加,花生衣粉面包、洋葱粉面包的DPPH自由基清除率均逐渐提高。其中,5%花生衣粉面包的DPPH自由基清除率分别比其3%、4%添加量的高57.9%、43.2%,5%洋葱粉面包的DPPH自由基清除率分别比其3%、4%添加量的高95.6%、54.8%。但是,当添加量提高至6%,花生衣粉面包、洋葱粉面包的DPPH自由基清除率均有所降低。不同添加量洋葱粉面包的DPPH自由基清除率均不及相应添加量的花生衣粉面包。

图4 面包的DPPH自由基清除率Fig.4 DPPH scavenging activity of bread

2.5 面包的总抗氧化性

添加不同比例花生衣粉、洋葱粉后,面包的总抗氧化性如图5所示。

图5 面包的总抗氧化性Fig.5 Total antioxidant activity of bread

由图5可见,当面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,面包的总抗氧化性显著改善(p<0.05)。3%花生衣粉面包及洋葱粉面包的总抗氧化性并无明显差别,从4%添加量起,洋葱粉面包的总抗氧化性均高于相应添加量的花生衣粉面包。随着添加量的增加,花生衣粉面包、洋葱粉面包的总抗氧化性逐渐提高,但3%、4%添加量之间的差异并不明显。5%花生衣粉面包的总抗氧化性与其4%添加量的相比,提高了23.1%,5%洋葱粉面包的总抗氧化性与其4%添加量的相比,则提高了37.9%,且比其3%的添加量提高了42.3%。继续提高添加量至6%,面包的总抗氧化性持续改善,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋葱粉面包的总抗氧化性仅分别比其5%添加量的提高6.7%、3.6%。

2.6 面包的抗氧化功能与其活性成分含量的相关性

添加花生衣粉、洋葱粉后的面包,其抗氧化活性与总酚含量、总花青素含量的相关性如表1所示。

表1 面包的抗氧化功能与其活性成分含量的相关性Table 1 The correlation between antioxidant function and the contents of antioxidant components of bread

由表1可见,花生衣粉面包、洋葱粉面包的抗氧化活性,与其总酚含量及总花青素含量呈线性正相关(R2>0.6)。其中,总抗氧化性、DPPH自由基清除能力与两种活性成分含量的相关性高于·OH清除能力。

2.7 花生衣粉与洋葱粉的质量指标

花生衣粉与洋葱粉的活性成分含量及其抗氧化功能如表2所示。由表2可见,花生衣粉、洋葱粉含有较多的总酚,花生衣粉的总酚及总花青素含量,以及抗氧化功能均高于洋葱粉。

表2 花生衣粉与洋葱粉的质量指标Table 2 The quality index of peanut coat powder and onion powder

3 讨论

花生衣粉及洋葱粉的填加可提高面包中的活性物质含量。面包中分别添加了不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,其总酚含量、总花青素含量均随添加量的增加而增加(图1、图2),4%添加量与3%的相比,并无明显优势,当添加量增至5%时,两类活性物质的含量增幅可达40%以上,总花青素的增幅更大(可达70%以上)。花生衣中含有原花色素低聚物、花色苷等花青素成分,有学者曾利用高效液相色谱质谱联用技术从黑、红花生衣中鉴别出多种原花色素成分[3031],而洋葱粉中亦含有丰富的总酚,以及槲皮素、花青素等多酚类物质[3233],由此推测,随着添加量的增加,花生衣粉及洋葱粉对面包中的总酚、总花青素等活性物质的提高作用越来越明显,因而总酚、总花青素含量在花生衣粉、洋葱粉添加量达到5%时,可有大幅增加。

不同添加量的面包相比,花生衣粉面包的总花青素含量均优于相应的洋葱粉面包,而二者的总酚含量则不相上下,这表明,花生衣粉对提高面包的总花青素成分更具有优势。这与两种天然抗氧化物各项指标的测试结果相符合(表2),花生衣粉中的总酚含量比洋葱粉多36%,而其总花青素含量则约为洋葱粉的1倍。

当花生衣粉、洋葱粉的添加量为6%时,总酚及总花青素的增幅减缓。如考虑经济性以及对活性成分含量的提高效果,应控制添加量在5%。

花生衣粉及洋葱粉的填加可改善面包的抗氧化功能。添加两种天然抗氧化物的面包,其·OH清除率、DPPH自由基清除率以及总抗氧化性几乎均随花生衣粉、洋葱粉的增加而提高(图3～图5)。其中,DPPH自由基清除率随着花生衣粉、洋葱粉添加量的增加而得到稳步提升,且添加量为6%以下时,其增幅高于·OH清除率以及总抗氧化性(天然抗氧化物的添加量每增加1%,DPPH自由基清除率增幅均在40%以上)。花生衣粉面包、洋葱粉面包的DPPH自由基清除率、总抗氧化性与其添加量分别呈显著的线性正相关(表1,R2>0.8),因此,DPPH自由基清除率可随天然抗氧化物添加量的增加而稳步增长。·OH清除率尽管也与花生衣粉、洋葱粉的添加量呈正相关(表1),但其线性关系不及DPPH自由基清除率、总抗氧化性,因此,两种面包的·OH清除率随天然抗氧化物添加量的增加而产生的增幅不及DPPH自由基清除率、总抗氧化性。

不同添加量的面包相比,花生衣粉面包的·OH清除率、DPPH自由基清除率均高于相应的洋葱粉面包,但洋葱粉面包的DPPH自由基清除率随着添加量增加的增幅高于花生衣粉面包。此外,花生衣粉面包的总抗氧化性不及相应的洋葱粉面包,且洋葱粉面包的总抗氧化性增幅更为明显。这表明,花生衣粉对提高面包的·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有优势,因此,花生衣粉对面包抗自由基清除能力的改善优势具有重要的应用价值。

当花生衣粉、洋葱粉的添加量为6%时,两种面包的DPPH自由基清除率以及洋葱粉面包的·OH清除率均有所下降。考虑自由基的清除效果,应控制添加量在5%。

4 结论

花生衣粉、洋葱粉中含有总酚、总花青素等具有抗氧化功能的有效成分,面包中添加不同比例的花生衣粉、洋葱粉后,其总酚、总花青素含量以及各项抗氧化功能均随添加量的增加而提升。当添加量为5%时,面包中的总酚、总花青素含量以及DPPH自由基清除率的提高均较为明显。与洋葱粉面包相比,花生衣粉对改善面包的总花青素含量，提高·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有优势。花生衣粉在面包中的应用开发可提高花生衣的经济价值。

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