甘蔗品种对红糖品质及抗氧化性的比较研究

2023-05-30赵春杰王辉任军华赵永亮

中国调味品 2023年4期

赵春杰王辉任军华赵永亮

摘要：以同一产地不同品种甘蔗为原料，比较其所制得的5种手工红糖样品在营养指标、香气成分及抗氧化活性方面的差异。结果表明，桂糖55号和中糖3号所制红糖营养成分最丰富，其中桂糖55号制成的红糖总游离氨基酸含量最高；中糖3号制成的红糖的蔗糖、总多酚和铁元素含量最高，香气成分更丰富且抗氧化活性最强；桂糖44号所制的红糖的碳水化合物和蛋白质含量最高；柳城05136和新台糖22号制成的红糖营养指标、香气物质及抗氧化性适中。该研究可为甘蔗品种的选择及功能性红糖的生产提供理论依据。

关键词：不同品种；红糖；营养指标；香气成分；抗氧化活性

中图分类号：TS242.1 文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）04-0024-05

Abstract： With different varieties of sugarcane from the same place of origin as the raw materials， the differences of nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of five kinds of handmade brown sugar samples are compared. The results show that brown sugar made from Guitang No.55 and Zhongtang No.3 has the richest nutrients， and the content of total free amino acids of brown sugar made from Guitang No.55 is the highest. The content of sucrose， total polyphenols and iron element of brown sugar made from Zhongtang No.3 is the highest， the aroma component is richer and the antioxidant activity is the strongest. The content of carbohydrate and protein in brown sugar made from Guitang No.44 is the highest. The nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of brown sugar made from Liucheng 05136 and Xintaitang No.22 are moderate. This study could provide a theoretical basis for the selection of sugarcane varieties and the production of functional brown sugar.

Key words： different varieties; brown sugar; nutritional indexes; aroma components; antioxidant activity

红糖是以甘蔗为原料，经过压榨、熬煮等工序制作且没有分蜜步骤的红褐色产品[1-2]，故又称“非分蜜糖”。它保留了蔗汁中的基本营养成分，富含多种矿物质、维生素、氨基酸、蛋白质和微量元素等[3-5]，是传统的保健食品。在中医看来，红糖具有美容养颜、延缓衰老、健脾暖胃的功效[6-7]。近年来，随着生活水平的不断提高，除了追求更高的产量、更高的含糖量外，消费者对红糖的品质提出了更高的要求：营养成分更丰富，香味更浓郁。甘蔗的产地、品种及加工方式的不同都会对红糖的营养成分和香气成分造成不同程度的影响[8]，但目前国内对红糖理化指标、气味及性质的综合研究较少，因此深入研究甘蔗品种对红糖品质的影响非常重要。本研究为了减少水分、土壤、虫害等导致的品质差异，选用在广西地区同一试验基地上我国蔗区大面积种植的中糖3号、桂糖44号、桂糖55号、柳城05136、新台糖22号共5个甘蔗品种为原料，采用传统红糖制作工艺熬煮而成，对所制红糖样品的营养指标、香气成分和抗氧化性等方面进行比较研究，以期选择更适合制作红糖的甘蔗品种，为开发各种新的功能性红糖提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验室自制5种手工红糖：中糖3号、桂糖44号、桂糖55号、柳城05136、新台糖22号，置于室温下干燥器中保存。五水合硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、氯化钠、硒粉、没食子酸、无水乙醇、硫酸、石油醚（30～60 ℃，60～90 ℃）（均为分析纯）、正己烷（色谱级）：购于西陇化工股份有限公司；福林酚：购于上海麦克林生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TSF-100A-1水分测定仪上海佑科仪器有限公司；Carbolitb马弗炉；KjeltecTM 8400 全自动凯氏定氮仪、全自动脂肪浸提仪美国 Foss 公司；Alliance e2695高效液相色谱仪美国Waters公司；ZF-C20002电子天平上海力瑶贸易有限公司；Synergy H1全波长多功能酶标仪美国伯腾仪器有限公司；PTX-FA210S电子天平华志电子科技有限公司；H0156小型甘蔗压榨机邢台润联科技开发有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 主要营养指标的测定

水分：参照 GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》，采用直接干燥法测定；灰分：参照GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》，采用马弗炉烧灼法测定；蛋白质：参照 GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮法测定；蔗糖：参照GB 5009.8—2016《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》，采用高效液相色谱法测定；总游离氨基酸：参照 GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》测定；脂肪：参照 GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》，采用索氏抽提法测定；矿物质元素K、Na、Ca、P、Fe、Mg、Mn的测定委托中国热带农业科學院分析测试中心进行；总多酚：根据张芳铭等[9]的方法进行改进后测定。标准曲线的制作：准确称取0.05 g没食子酸，经超声处理后在容量瓶中定容至100 mL，吸取0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mL至10 mL比色皿中，加入2.5 mL 福林酚试剂（0.2 mol/L），2.5 mL碳酸钠溶液（10%），加水至25 mL，然后静置1 h。在778 nm处进行比色分析后，绘制以没食子酸浓度（μg/mL）为横坐标、吸光度值（A）为纵坐标绘制。称取1.00 g红糖放入50 mL容量瓶中，取1.5 mL离心5 min，取1 mL上清液于10 mL比色管中，按标准曲线的方法测定。碳水化合物=100-蛋白质-脂肪-水分-灰分。

1.3.2 香气成分

采用SPME-GC-MS法测定香气成分。根据罗梦颖等[10]的方法进行改进，准确称取6.0 g自制红糖，加入4 mL蒸馏水充分溶解。转移至顶空瓶中，加入0.6 g电解质氯化钠和磁力搅拌转子，放入50 ℃甘油锅中加热，转速为350 r/min，在顶空瓶中插入已老化的萃取头，萃取50 min。

GC-MS分析条件[11]：气相色谱系统为PerkinElmer Clarus 690，色谱柱为HP-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），起始温度40 ℃，保持5 min，再以 2 ℃/min的速度升温至80 ℃，再以10 ℃/min升温至260 ℃，保持10 min。柱前压100 kPa，载气为高纯氮气，流速为1 mL/min，分流进样，分流比是10∶1，进样量为2 μL，EI离子源，电子能量为70 eV，质子扫描范围为35～500 amu，四级杆温度为150 ℃，离子源温度为250 ℃，传输线温度为250 ℃，进样口温度为250 ℃，柱压为100 kPa。

1.3.3 抗氧化活性测定

根据杨斯惠等 [12]、李腾宇等13]的方法，稍作修改，分别配制浓度为0.5，1，1.5，2.5，4，6 mg/mL的红糖溶液，以VC作为对照组，计算不同红糖样品对DPPH 自由基、羟自由基的清除率来探究其抗氧化活性。

1.4 数据分析统计

采用Microsoft Office Excel 和SPSS 17.0软件进行数据分析，差异显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同甘蔗品种所制红糖营养指标的比较

2.1.1 不同甘蔗品种所制的红糖主要成分分析

不同红糖样品主要成分的含量分析见表1。

由表1可知，5种甘蔗所制的红糖中的水分含量相差不大，质量分数为2.06%～2.78%，平均值为2.41%，现行国家标准《红糖》（GB/T 35885—2018）[14]要求水分质量分数≤4.8%，5种红糖均符合標准要求。5种红糖的灰分质量分数为2.07%～4.64%，平均值为3.32%，其中桂糖55号所制的红糖的灰分质量分数最高，显著高于其他甘蔗品种所制红糖，可判断桂糖55号的无机物含量丰富；而桂糖44号所制的红糖灰分质量分数为2.07%，无机物含量最低。

5种甘蔗品种所制红糖的脂肪质量分数较低，这与杨婷等[15]的研究结果中的脂肪含量相一致。蔗糖分是红糖的主要成分，不同的甘蔗品种所制红糖其含量有明显差异，桂糖55号所制红糖蔗糖分含量最低，可能熬煮时蔗糖分转化成还原糖分。

蛋白质是构成人体细胞的基础物质，在人体中发挥着不可替代的作用[16]。5种甘蔗所制红糖中的蛋白质差异显著，平均含量为0.71%，其中桂糖55号和新台糖22号所制红糖是蛋白质含量最低的品种，质量分数均为0.19%；而桂糖44号所制红糖是蛋白质含量最高的品种，质量分数达到2.36%，是桂糖55号蛋白质含量的12倍。多酚类物质具有抗氧化活性，红糖中多酚类物质主要是黄酮类、酚酸类等成分[17]，总多酚含量与抗氧化性呈正相关。5种红糖样品的总多酚含量差异明显，可能与甘蔗的品种有关。中糖3号的总多酚含量明显高于其他红糖样品，为753.90 μg/kg，总多酚含量最低的为桂糖44号，为475.94 μg/kg。

2.1.2 不同甘蔗品种的红糖氨基酸含量的分析

氨基酸的组成与比例是衡量食品营养价值的关键指标之一，影响人体内蛋白质的合成[18-19]。不同甘蔗品种的红糖非必需氨基酸种类和含量见表2和表3。

5种红糖都含有17种氨基酸，桂糖55号是非必需氨基酸含量最高的甘蔗品种，最低的甘蔗品种为新台糖22号。非必需氨基酸主要成分为天冬氨酸和丝氨酸，5种红糖样品中此两种氨基酸含量均显著高于其他非必需氨基酸。不同甘蔗品种的红糖必需氨基酸种类和含量见表3，必需氨基酸含量最高的甘蔗品种为桂糖55号，最低的甘蔗品种为新台糖22号。必需氨基酸主要成分为苏氨酸和异亮氨酸，5种红糖样品中此两种氨基酸含量均显著高于其他必需氨基酸。由此可以得出，总游离氨基酸含量最高的甘蔗品种为桂糖55号，最低的为新台糖22号。

2.1.3 不同甘蔗品种所制红糖矿物质含量分析

人体组织的构成和正常生命活动的维持都离不开矿物质元素，它们对身体的营养和功能有重要的影响，分为常量元素和微量元素 [20]。常量元素中K、Ca、P、Mg、Na在人体中含量高且需求大，微量元素Fe、Mn与人体新陈代谢密切相关[21]。不同甘蔗品种的红糖矿物质元素含量分析见表4。

由表4可知，K元素含量最高，其次为Ca、P、Mg、Na元素，这不仅与甘蔗汁中矿物质含量相近[22]，也和徐灵均等[3]的红糖矿物质含量排序结果相符。加工方式相同的条件下，红糖矿物质的含量可能与甘蔗品种相关。5种红糖样品中，常量元素K、Ca在红糖内含量均远高于Mg、P、Na含量，微量元素Fe、Mn含量相差不大。总体来看，桂糖55号矿物质含量更丰富，桂糖44号矿物质含量最少。

2.2 不同甘蔗品种的红糖香气成分的比较

本实验采用HS-SPME-GC-MS法对同一地区甘蔗所制的5种红糖的香气成分进行检测，由表5可知，不同甘蔗品种所制红糖样品的挥发性成分的种类和含量不完全相同，既有共有的香气物质，也有自己独有的挥发性成分。本研究在5种红糖样品中共检测出57种挥发性物质，包括醛类9种、吡嗪类19种、酮类5种、醇类6种、嘧啶6种、其他化合物12种。同一地区不同甘蔗品种所制红糖样品挥发性物质种类和相对含量存在差异，共有物质6种，分别为2-甲基丁醛、2，5-二甲基吡嗪、烟叶酮、2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、2，5-二甲基-3-（3-甲基丁基）吡嗪。其中2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪相对含量较高。总体来看，桂糖44号红糖样品中吡嗪类物质种类更多；桂糖55号红糖样品中吡嗪类物质相对含量最高；中糖3号红糖样品中吡嗪类物质相对含量与桂糖55号相差不大；柳城05136红糖样品中吡嗪类物质相对含量略低于中糖3号；新台糖22号红糖醛类物质种类最多，吡嗪类物质种类和相对含量最少。

2.3 不同甘蔗品种的红糖抗氧化活性的比较

2.3.1 不同甘蔗品种的红糖DPPH自由基清除力的比较

由图1可知，对照VC和测试的5种不同甘蔗品种所制红糖对DPPH自由基有明显的清除效果。随着红糖浓度从0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，DPPH自由基清除力也随之增强。同等浓度下，在0.5～4 mg/mL 区间时，DPPH自由基清除力为VC＞中糖3号＞新台糖22号＞桂糖55号＞桂糖44号＞柳城05136；在4～6 mg/mL 区间时，DPPH自由基清除力为VC＞中糖3号＞新台糖22号＞桂糖55号＞柳城05136＞桂糖44号。红糖对DPPH自由基的清除力始终低于VC。

2.3.2 不同甘蔗品种的红糖羟自由基清除力的比较

由图2可知，对照VC和测试的5种不同甘蔗品种所制红糖对羟自由基有明显的清除效果。随着红糖浓度从0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，羟自由基清除力也随之增强。参试红糖对羟自由基的清除力相差不大，均呈现随着红糖浓度增大，其对羟自由基的清除力逐渐增强的趋势。红糖对羟自由基清除力始终低于VC。

3 结论

本实验主要研究比较了同一蔗区不同甘蔗品种所制红糖在营养成分、香味成分及抗氧化性方面的差异。结果表明，参试品种桂糖55号和中糖3号制成的手工红糖都有较好的营养成分，其中桂糖55号制成的红糖总游离氨基酸含量最高；中糖3号制成的红糖蔗糖分含量最高，总多酚含量和Fe元素含量最高，香气成分更丰富且抗氧化活性强，二者更适合用于生产优质红糖。桂糖44号所制红糖的碳水化合物和蛋白质含量最高，可以与其他甘蔗品种混合生产功能性红糖；柳城05136和新台糖22号所制红糖的营养成分与品质一般，可依据现实生产需要合理利用。

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