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抗氧化剂对紫薯饼干中花色苷的影响

2022-10-28邢艳霞回学宽孙淑琪王婷婷隋园园

中国果菜 2022年10期
关键词:吸光无水乙醇紫薯

邢艳霞,回学宽,孙淑琪,王婷婷,隋园园

(山东农业工程学院食品科学学院,山东济南 250100)

紫薯原名川山紫,又名黑红薯、紫心甘薯,体形为长纺锤形,属旋花科一年生或多年生双子叶草本植物,是20 世纪90 年代末期日本科研人员繁育成功的一种高色素甘薯新品种,2002 年引进我国并培育出多个品种[1]。目前我国紫薯种植范围广,产量高,种植成本相对较低。紫薯中含有丰富的营养物质和多种功能性成分[2],其中蛋白质和微量元素含量是普通红薯的3~5 倍[3],花色苷含量也很高,因此具有良好的药用价值和保健功能[4]。新鲜紫薯贮藏期较短且容易发生品质劣变,因此大部分紫薯以去皮后烘干粉碎成粉的方式进行保存[5],另外,紫薯粉是一种优良的食品生产加工原料,可作为各种焙烤食品的主料或者配料[6]。

花色苷是一类广泛存在于植物中的水溶性物质,属于黄酮多酚类化合物,存在于植物的果实、茎、叶的细胞液中[7],也是一种对人体完全无害的天然食品染色剂,可以用作天然着色剂和生物活性材料,因此花色苷产品不仅可以用在医药领域和保健食品领域,还可以应用到食品染色工业,应用前景较为广阔[8-9]。但花色苷性质不稳定,容易受温度、pH、光照、金属离子、酶等因素的影响遭到破坏,焙烤环境下紫薯花色苷会受到高温影响发生降解,从而失去其功能性和颜色,影响紫薯烘焙产品品质,这些问题限制了紫薯花色苷的应用,因此对紫薯花色苷的保护是人们所关注和研究的热点[10]。

本试验以紫薯粉为原料烤制紫薯饼干,加入符合食品添加剂使用标准的食品抗氧化剂[11],通过花色苷的提取、含量的测定以及抗氧化能力的测定,探究抗氧化剂对紫薯饼干中的花色苷是否具有保护作用,以期为后续研究紫薯焙烤食品的护色和保护花色苷的抗氧化能力提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

紫薯粉,品牌芝兰雅,芝兰雅焙烤原料无锡有限公司;小麦粉,品牌金沙河,河北金沙河面业集团有限责任公司;黄油,安佳,新西兰恒天然商贸有限公司;鸡蛋,购于学校餐厅;白砂糖,展艺,江西巧嫂食品有限公司。

1.1.2 试剂

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH),Phygene;2,2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS),Ruibio;三氯乙酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、三氯化铁、柠檬酸、无水乙醇以及95%乙醇,均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司。

茶多酚(纯度30%);没食子酸丙酯(PG)、丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、特丁基对苯二酚(TBHQ),均为食品级,纯度均为98.99%,购自河南万邦实业有限公司。

1.2 仪器与设备

远红外电热食品烤炉,YXD-4H,上海吴联食品机械有限公司;厨师机,HM740,青岛汉尚电器有限公司;数显恒温水浴锅,HHS-11-6,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;离心机,TGL-20M,长沙湘仪离心机仪器有限公司;紫外可见分光光度计,V-5600,上海市元析仪器有限公司;冰箱,BCD-471WDCD,海尔智能家电股份有限公司;电子天平,BCE224-1CCN,赛多利斯科学仪器北京有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯饼干的制作

参考田文静等[12]、孙玉清等[13]制作紫薯饼干的方法。称取50 g 鸡蛋与20 g 白糖粉加入厨师机内,设置低速搅拌模式5~7 min,再调至高速搅拌模式使鸡蛋液与白糖粉混合为奶油状的蛋糊。称取20 g 黄油于65 ℃下隔水加热融化并加入抗氧化剂,添加至厨师机内高速搅拌至絮状,后添加过筛后的90 g 紫薯粉与10 g 小麦粉,充分搅拌均匀后取出面团。使用模具按压饼干坯成型,烤箱设置上下火150 ℃,烤制时长20 min。紫薯饼干放凉后用塑封袋分装保存至冰箱(4 ℃)。

1.3.2 抗氧化剂的添加

抗氧化剂茶多酚、PG、BHA、TBHQ 的添加量分别设置均为2.5、5.0、7.5、10.0 mg/100 g。

1.3.3 紫薯花色苷的提取

借鉴赵国瑜等[14]对紫薯花色苷提取工艺,采用溶剂提取法对紫薯粉及紫薯饼干中的花色苷进行提取。将烤制完成的紫薯饼干粉碎处理,称取6 g 饼干碎置于锥形瓶内,紫薯粉则称取6 g 后直接加入锥形瓶内,再加入共60 mL 的0.3%柠檬酸溶液与95%乙醇提取溶剂,酸醇比为1∶2(V/V),于70 ℃下水浴12 min,使用离心机在5500r/min 的条件下离心20min,取上清液作为待测样液。

1.3.4 紫薯花色苷含量的测定

采用消光系数法测定紫薯粉以及紫薯饼干中的花色苷含量[14-15]。取5 mL 花色苷提取液于比色管中,使用柠檬酸-乙醇溶液稀释定容至25 mL,确保提取液在紫外分光光度计测定时吸光度在0.2~0.7 之间。使用紫外分光光度计在400~600 nm 波长范围内进行扫描,在最大吸收波长处测定待测溶液的吸光度值,通过吸光度值计算花色苷含量。花色苷含量计算公式见式(1)。

式中,A为最大吸收波长吸光值;V1为定容体积×稀释倍数,mL;V2为样液体积,mL;V3为提取液体积,mL;m为样品质量,g;98.2 为花色苷平均消光系数。

1.3.5 DPPH 清除自由基能力的测定

采用分光光度法[16]对紫薯粉、紫薯饼干以及2.5mg/100g抗氧化剂添加下的紫薯饼干中的花色苷进行DPPH 自由基清除能力的测定。配制0.2 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液,测定前使用无水乙醇将紫薯饼干花色苷提取样液以及紫薯粉花色苷提取样液稀释至同一浓度。测定时取2 mL样品溶液于比色管中,加入2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH 溶液,充分混匀后,在室温条件下静置避光反应30 min,使用紫外分光光度计测定样液在517 nm 波长处的吸光值。用2 mL 无水乙醇代替2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH 溶液,测定2 mL 样液与2 mL 无水乙醇在517 nm 波长处的吸光值。用2 mL 无水乙醇代替2 mL 样液,测定2 mL 无水乙醇和2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH溶液的吸光值[17]。DPPH 清除率计算公式见式(2)。

式中,A0为2 mL 无水乙醇+2 mL DPPH 溶液的吸光值;Ai为2 mL 样液+2 mL DPPH 溶液的吸光值;Aj为2 mL 样液+2 mL 无水乙醇的吸光值。

1.3.6 ABTS 清除自由基能力的测定

(1)ABTS 工作液的配制

对紫薯粉、紫薯饼干以及2.5 mg/100 g 抗氧化剂添加下的紫薯饼干中的花色苷进行ABTS 自由基清除能力的测定。准确称取0.038 4 g ABTS 定容至10 mL,准确称取0.013 4 g K2S2O2定容至10 mL,将两种试剂等量混合,于室温条件下静置避光反应12~16 h,使用前用无水乙醇稀释,确保稀释液在紫外分光光度计波长734 nm 条件下的吸光度值为0.7 左右,得到ABTS 工作液[18-19]。

(2)ABTS 清除自由基能力的测定

测定前使用无水乙醇将紫薯饼干花色苷提取样液以及紫薯粉花色苷提取样液稀释至同一浓度。测定时取200 μL 样品溶液于比色管中,加入4 mL ABTS 溶液,充分混匀30 s,室温下避光反应6 min,使用紫外分光光度计测定样液在734 nm 波长处的吸光值。用4 mL 无水乙醇代替4 mL ABTS 溶液,测定200 μL 样液与4 mL 无水乙醇在517 nm 波长处的吸光值。用200 μL 无水乙醇代替200 μL 样液,测定200 μL 无水乙醇和4 mL ABTS 溶液的吸光值,计算公式见式(3)。

式中,A0为0.2 mL 无水乙醇+4 mL ABTS 溶液的吸光值;Ai为0.2 mL 样液+4 mL ABTS 溶液的吸光值;Aj为0.2 mL 样液+4 mL 无水乙醇的吸光值。

1.3.7 总还原力的测定

测定紫薯粉、紫薯饼干以及添加2.5 mg/100 g 抗氧化剂的紫薯饼干中的花色苷的总还原力。用移液管移取紫薯饼干花色苷提取样液或紫薯粉花色苷提取样液1 mL 加入比色管中,依次加入2.5 mL、0.2 mol/L 的PBS缓冲液(pH=6.6)以及2.5 mL、1%的K3[Fe(CN)6]溶液于试管中,混匀,置于50 ℃水浴锅中反应20 min,水浴结束后用流水速冷,加入2.5 mL、10%的TCA 溶液,混匀后在4 000 r/min 的转速下离心15 min,吸取2.5 mL 上清液,加入0.5 mL、0.1%的FeCl3溶液和2.5 mL 蒸馏水,充分混匀,于紫外分光光度计测定700 nm 波长处的吸光值[19]。

1.4 数据处理及分析

采用Excel 2019 及Origin 2018 对实验数据进行处理并作图。

2 结果与分析

2.1 不同抗氧化剂对紫薯饼干花色苷含量的影响

2.1.1 茶多酚对紫薯饼干花色苷含量的影响

使用紫外分光光度计在400~600 nm 波长范围内进行扫描,得到可见光区吸收峰530 nm 波长处为最大吸收值。根据公式(1)计算得出紫薯粉中的花色苷含量为107.27 mg/100 g,测定未添加抗氧化剂的紫薯饼干中的花色苷含量为65.68 mg/100 g,说明在焙烤过程中紫薯饼干中的花色苷受高温等因素的影响发生降解,因此花色苷含量减少。

根据图1 可知,随着茶多酚添加量的增加,紫薯饼干中的花色苷含量呈先上升后下降的趋势。当茶多酚添加量为2.5 mg/100 g 时,花色苷含量最高,为75.07 mg/100 g,表明该添加量下的茶多酚对紫薯饼干中花色苷的保护作用最强;当茶多酚添加量为10.0 mg/100 g 时,是几个添加茶多酚紫薯饼干处理中花色苷含量最低的,但仍比未添加茶多酚的紫薯饼干花色苷含量高,说明茶多酚的添加能减少焙烤过程对紫薯饼干中花色苷的破坏,对花色苷起到一定的保护作用。

2.1.2 PG 对紫薯饼干花色苷含量的影响

根据图2 可知,随着PG 添加量的增加,紫薯饼干中的花色苷含量呈现上升趋势。当PG 添加量为10 mg/100 g时,花色苷含量最高,为71.93 mg/100 g,表明该添加量下的PG 对紫薯饼干中花色苷的保护作用最强;在几个添加PG 的紫薯饼干处理中,PG 添加量为2.5 mg/100 g 时,花色苷含量最低,但仍比未添加PG 的紫薯饼干花色苷含量高,说明PG 的使用能够减少焙烤过程对紫薯饼干中花色苷的破坏,对花色苷起到一定的保护作用。

2.1.3 BHA 对紫薯饼干花色苷含量的影响

根据图3 可知,随着BHA 添加量的增加,紫薯饼干中的花色苷含量呈现上升趋势。当BHA 添加量为10 mg/100 g 时,花色苷含量最高,为80.33 mg/100 g,表明该添加量下的BHA 对紫薯饼干中花色苷的保护作用最强;在几个添加BHA 的紫薯饼干处理中,BHA 添加量为2.5 mg/100 g 时,花色苷含量最低,但仍比未添加BHA 的花色苷含量高,说明BHA 的使用能够减少焙烤过程对紫薯饼干中花色苷的破坏,对花色苷起到一定的保护作用。

2.1.4 BHT 对紫薯饼干花色苷含量的影响

根据图4(见下页)可知,随着BHT 添加量的增加,紫薯饼干中的花色苷含量呈现上升趋势。当BHT 添加量为10 mg/100 g 时,花色苷含量最高,为75.27 mg/100 g,表明该添加量下的BHT 对紫薯饼干中花色苷的保护作用最强;在几个添加BHT 的紫薯饼干处理中,BHT 添加量为2.5 mg/100 g 时,花色苷含量最低,但仍比未添加BHT 的花色苷含量高,说明BHT 能够减少焙烤过程对紫薯饼干中花色苷的破坏,起到保护花色苷的作用。

2.1.5 TBHQ 对紫薯饼干花色苷含量的影响

由图5 可知,随着TBHQ 添加量的增加,紫薯饼干中的花色苷含量呈现先上升后下降的趋势。当TBHQ 添加量为7.5 mg/100 g 时,花色苷含量最高,为78.87 mg/100 g,表明该添加量下的TBHQ 对紫薯饼干中花色苷的保护作用最强;在几个添加TBHQ 的紫薯饼干处理中,TBHQ添加量为2.5 mg/100 g 时,花色苷含量最低,但仍比未添加TBHQ的花色苷含量高,说明TBHQ能够减少焙烤过程对紫薯饼干花色苷的破坏,对其起到一定的保护作用。

综上所述,抗氧化剂的使用对紫薯饼干中的花色苷有一定的保护作用,各抗氧化剂的最佳添加量分别为茶多酚2.5 mg/100 g、PG 10 mg/100 g、BHA 10 mg/100 g、BHT 10 mg/100 g、TBHQ 7.5 mg/100 g。

2.2 抗氧化剂对紫薯饼干花色苷抗氧化能力的影响

2.2.1 抗氧化剂对紫薯饼干花色苷DPPH 自由基清除率的影响

DPPH 清除率越大,表明抗氧化能力越强[20]。测得紫薯粉中的花色苷清除率为92.2%。图6 显示了抗氧化剂对紫薯饼干花色苷DPPH 清除率的影响,由图知,未添加抗氧化剂的紫薯饼干中的花色苷清除率为85.7%,表明紫薯饼干中的花色苷抗氧化能力在焙烤时受到破坏,抗氧化能力相应减小。

图6 还显示,添加抗氧化剂的紫薯饼干花色苷的清除率高于空白对照组,表明加入抗氧化剂能够保护花色苷的抗氧化能力。其中添加茶多酚的花色苷提取样液DPPH 清除率最高(89.1%);添加BHT 和PG 的花色苷提取样液清除率相对较低(分别为86.4%和86.9%),表明茶多酚对紫薯饼干中的花色苷DPPH 清除自由基能力保护作用最强,BHT 和PG 的保护作用较差。

2.2.2 抗氧化剂对紫薯饼干花色苷ABTS 自由基清除率的影响

ABTS 清除率越大,表明抗氧化能力越强[21]。测得紫薯粉中的花色苷ABTS 清除率为97.5%。图7 显示了抗氧化剂对紫薯饼干花色苷ABTS 清除率的影响,由图知,未添加抗氧化剂的紫薯饼干中花色苷清除率为91.3%,表明紫薯饼干中的花色苷抗氧化性在焙烤时受到破坏,抗氧化能力相应减小。

由图7 可知,添加抗氧化剂的紫薯饼干花色苷的清除率高于空白对照组,表明加入抗氧化剂能够保护花色苷的抗氧化能力。其中,添加茶多酚的花色苷提取样液ABTS 清除率最高,为95.4%;添加PG 和BHT 的花色苷提取样液清除率相对较低,分别为92.7%和92.1%,表明茶多酚对紫薯饼干中的花色苷ABTS 清除自由基能力的保护作用最强,BHT 和PG 的保护作用较差。

2.2.3 抗氧化剂对紫薯饼干花色苷总还原能力的影响

吸光度越大,表明总还原能力越强[22]。紫薯粉中花色苷提取液的吸光度为1.083,未添加抗氧化剂的紫薯饼干中花色苷提取液吸光度为0.819,表明紫薯饼干中的花色苷抗氧化性在焙烤时受到破坏,总还原能力相应减小。

由图8 可知,添加抗氧化剂的紫薯饼干花色苷提取液的吸光度高于空白对照组,表明加入抗氧化剂能够保护花色苷的抗氧化能力。添加茶多酚的花色苷提取样液吸光度值最大,为0.997。添加BHT 的紫薯饼干花色苷提取样液吸光度值相对较小,为0.905,表明茶多酚对紫薯饼干中的花色苷总还原能力保护作用最强,BHT 和PG的保护作用相对较差。

3 结论

通过分析紫薯粉、紫薯饼干和添加抗氧化剂的紫薯饼干中的花色苷含量和DPPH 自由基清除率、ABTS 自由基清除率及总还原力,得出添加抗氧化剂的紫薯饼干中的花色苷含量和抗氧化能力均比未添加抗氧化剂的紫薯饼干高,说明在以紫薯粉为原料的紫薯焙烤类食品的生产加工中,紫薯的花色苷会遭到一定的破坏,但合理添加抗氧化剂可以减小焙烤过程对紫薯花色苷的破坏,能够对花色苷起到一定的保护作用,并得出抗氧化剂在紫薯饼干中的最优添加量分别为茶多酚2.5 mg/100 g、PG 10 mg/100 g、BHA 10 mg/100 g、BHT 10 mg/100 g、TBHQ 7.5 mg/100 g。试验为今后抗氧化剂在紫薯焙烤食品中的应用以及紫薯焙烤食品的护色和保护花色苷的抗氧化能力研究提供理论基础。

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