一年蓬、松針提取物對鮮切果蔬的防褐變應用研究

徐麗珊， 林 穎， 張姚杰， 施恩琪， 王利枝， 王慧敏

(浙江師范大學 化學與生命科學學院,浙江 金華 321004)

一年蓬、松針提取物對鮮切果蔬的防褐變應用研究

徐麗珊， 林 穎， 張姚杰， 施恩琪， 王利枝， 王慧敏

(浙江師范大學 化學與生命科學學院,浙江 金華 321004)

通過測定32種無毒植物提取液的抗氧化和抑制多酚氧化酶的活性，從中篩選到高活性植物材料分別為一年蓬(Erigeronannuus)和濕地松(Pinuselliottii)松針，提取得到一年蓬提取物(EAE)和濕地松松針提取物(PEE).通過對EAE和PEE不同配比的活性測試，制備了分別針對鮮切蘋果和馬鈴薯的2種植物源防褐變劑(防褐變劑Ⅰ和Ⅱ)，其配比mPEE∶mEAE分別為3∶1和1∶2.經驗證，2種植物源防褐變劑對鮮切蘋果和馬鈴薯具有良好的防褐變效果.

一年蓬提取物；松針提取物；鮮切蘋果；鮮切馬鈴薯；防褐變劑

果蔬含有人類所需的多種營養物質，在人們的日常生活消費中占有相當大的比重.但果蔬在貯存、加工過程中易發生褐變[1]而導致營養品質下降，甚至腐敗變質，造成巨大的經濟損失.引起鮮切果蔬褐變的主要原因是氧化及以多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO)為主的酶促反應[2- 3].已有研究表明，多酚氧化酶抑制劑可以防止果蔬褐變[4]；抗氧化劑可以防止食品因氧化而造成的營養破壞、褐變及褪色等[5].因此，使用具有抗氧化、抑制多酚氧化酶作用的食品防褐變劑是防止鮮切果蔬褐變的有效方法.其中以化學合成物為功效成分的化學合成食品防褐變劑，因具有快速、高效、經濟等優點而被廣泛使用，如丁基羥基茴香醚(BHA)、亞硫酸鈉等.然而,國內外許多研究發現，化學合成防褐變劑對人體或多或少地有毒害作用[6].隨著人民生活水平的提高，食品安全問題越來越受到人們的重視，消費者越來越傾向于使用天然產物作為食品防褐變劑.因此，安全、綠色、高效的植物源食品防褐變劑的研制受到普遍的關注.

我國植物資源豐富，其次生代謝產物種類繁多，很多成分具有較好的抗氧化和抑制多酚氧化酶的活性[7- 8].近年來，大量的研究報道了植物成分可用于食品防褐變[9].但現有研究普遍選擇單一植物提取物作為防褐變材料，很少將多種植物提取物復配用作防褐變劑，而單一植物提取物的防褐變效果有一定的局限性；且大多數僅限于其活性的測定，對具體食物的防褐變效果研究較少.因此，本文從32種無毒植物中篩選出防褐變高活性植物，將其提取物復配研制成安全高效的天然食品防褐變劑，在滿足人們對綠色食品需求的同時，還可實現植物資源的開發利用.

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

一年蓬、濕地松松針等32種植物材料；馬鈴薯、蘋果.

1.2 主要儀器

島津UV- 2550紫外分光光度計(島津國際貿易(上海)有限公司)；MDS- 8G微波消解儀(上海愛朗儀器有限公司)；Rotavapor R- 210旋轉蒸發儀(BüCHI Labortechnik AG)；Centrifuge 5430R臺式高速冷凍離心機(艾本德中國有限公司)；HWS28型電熱恒溫水浴鍋(上海一恒科學儀器有限公司).

1.3 植物材料處理

采集32種植物材料，經鑒定后洗凈，烘干至恒重，粉碎.

1.4 活性測定

采用生化酶法[10]測定多酚氧化酶(PPO)抑制活性；采用1,1- 二苯基- 2- 三硝基苯肼(DPPH·)法[11]測定抗氧化活性.

1.5 高活性植物篩選及其IC50測定

以水為提取溶劑，在料液比為1∶40(g/mL)、提取溫度為50 ℃、提取功率為400 W及提取時間為15 min的條件下，對32種植物材料進行微波提取，得到不同植物的提取液.將提取液分為2部分：一部分用于多酚氧化酶抑制活性的測定；另一部分稀釋50倍，用于DPPH·清除活性的測定.從而篩選出高活性植物.

對高活性植物材料進行提取，提取液濃縮、干燥，得到高活性植物提取物.將提取物及陽性對照物用水溶解，測定不同濃度的提取物及對照物溶液的多酚氧化酶抑制率及DPPH·清除率，并通過曲線擬合得到提取物及對照物溶液的IC50，其值越小，說明抑制(或清除)作用越強.

1.6 果蔬防褐變劑的復配及功效驗證

將高活性植物提取物按不同的比例混合，通過測定混合物水溶液(5 mg/mL)的DPPH·清除率和多酚氧化酶抑制率，并結合其對鮮切蘋果和馬鈴薯的防褐變效果，確定配方，得到果蔬防褐變劑.

通過考察不同濃度的果蔬防褐變劑對鮮切蘋果和馬鈴薯的防褐變效果，確定其最佳的使用濃度，并進一步驗證其對鮮切蘋果和馬鈴薯的防褐變效果.

1.7 統計學處理

2 結果與分析

2.1 高活性植物材料的篩選

32種植物材料提取液對DPPH·的清除活性和多酚氧化酶抑制活性的測定結果見表1.篩選得到清除DPPH·和抑制多酚氧化酶活性最強的植物材料分別為一年蓬和濕地松松針.

表1 32種植物篩選的結果

2.2 高活性植物材料提取物的活性測定

采用上述提取條件制備得到了一年蓬提取物(EAE)和濕地松松針提取物(PEE).以丁基羥基茴香醚(BHA)及維生素C(VC)為陽性對照，分別測定了EAE和BHA對DPPH·的清除活性及PEE和VC對多酚氧化酶的抑制活性，結果見圖1和圖2.

由圖1可知，EAE和BHA對DPPH·清除率的IC50分別為20.32 μg/mL和13.80 μg/mL，兩者IC50值的數量級相同，說明EAE表現出較高的抗氧化活性，可考慮作為合成抗氧化劑BHA的替代物.

圖1 不同濃度一年蓬提取物和BHA的DPPH·清除活性

由圖2可知，PEE和VC對多酚氧化酶抑制率的IC50分別為0.61 mg/mL和0.21 mg/mL，兩者IC50的數量級相同，說明PEE表現出較高的多酚氧化酶抑制活性，可考慮作為天然多酚氧化酶抑制劑，以期應用于果蔬防褐變保鮮中.

2.3 果蔬防褐變劑配方的確定

圖2 不同濃度松針提取物和VC的多酚氧化酶抑制活性

EAE- PEE按不同的質量比混合，其水溶液的DPPH·清除率和多酚氧化酶抑制率見表2.經SPSS軟件分析可知:mPEE∶mEAE=1∶2時復配物溶液對多酚氧化酶的抑制率極顯著高于EAE，PEE和mPEE∶mEAE=2∶1復配物，但與其他比例復配物溶液差異不顯著；而mPEE∶mEAE為3∶1的復配物溶液對DPPH·的清除率極顯著高于其他比例復配物溶液.根據測定結果并結合不同配比復配物溶液對鮮切蘋果、馬鈴薯片的防褐變效果(見圖3和圖4)，最終確定鮮切蘋果防褐變劑(Ⅰ)的配方為mPEE∶mEAE=3∶1，鮮切馬鈴薯防褐變劑(Ⅱ)的配方為mPEE∶mEAE=1∶2.

表2 不同配比PEE- EAE復配物的多酚氧化酶抑制率和DPPH·清除率

圖3 不同配比PEE- EAE復配物對鮮切蘋果的防褐變效果

圖4 不同配比PEE- EAE復配物對鮮切馬鈴薯的防褐變效果

2.4 果蔬防褐變劑最佳使用濃度的確定

防褐變劑Ⅰ和Ⅱ分別用水配制成不同濃度的溶液，將鮮切蘋果、馬鈴薯片放入浸泡后取出，以水為對照，觀察蘋果和馬鈴薯片的褐變情況，結果見圖5.由圖5可知，分別用5 mg/mL防褐變劑Ⅰ、Ⅱ溶液浸泡后的鮮切蘋果和馬鈴薯片褐變程度最低.因此，防褐變劑Ⅰ、Ⅱ的最佳使用濃度均為5 mg/mL.

2.5 鮮切果蔬防褐變劑功效的驗證

防褐變劑Ⅰ和Ⅱ分別用水配制成5 mg/mL的溶液，將鮮切蘋果、馬鈴薯片放入浸泡后取出，以水為對照，觀察蘋果、馬鈴薯片的褐變情況，結果見圖6.由圖6可見，防褐變劑Ⅰ對鮮切蘋果、防褐變劑Ⅱ對鮮切馬鈴薯具有良好的防褐變功效.

圖5 不同濃度防褐變劑Ⅰ、Ⅱ對鮮切蘋果和馬鈴薯的防褐變效果

圖6 防褐變劑Ⅰ、Ⅱ對鮮切蘋果和馬鈴薯的防褐變效果

3 結論與討論

本文從32種無毒植物材料中篩選得到具有較好的清除DPPH·和抑制多酚氧化酶活性的2種植物材料——一年蓬和濕地松松針.一年蓬是我國分布最廣的入侵物種之一[12]，濕地松松針是一種可持續再生性資源，2種植物材料民間都有傳統的食用習慣，具有安全無毒、資源豐富等特點.2種植物材料的提取物EAE和PEE具有較高的清除DPPH·和抑制多酚氧化酶的活性，以EAE和PEE為原料復配制得針對水果、蔬菜防褐變的2種植物源防褐變劑效果較好，并符合國內外一貫提倡的“安全、高效、多功能”食品添加劑的發展方針[13]，具有較好的應用前景.

[1]梁少華,董秀云.PA天然保鮮劑在果蔬保鮮中的應用研究[J].食品科學,1994,15(8):53- 56.

[2]Lim G G F,Imura Y,Yoshimura E.Substrate inhibition competes with halide inhibition in polyphenol oxidase[J].The Protein Journal,2012,31(7):609- 614.

[3]張培培,吳雪燕,汪淼,等.肉制品中脂肪氧化與蛋白質氧化及相互影響[J].食品與發酵工業,2013,39(5):143- 148.

[4]Lin Yifen,Hu Yonghua,Lin Hetong,et al.Inhibitory effects of propyl gallate on tyrosinase and its application in controlling pericarp browning of harvested longan fruits[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61(11):2889- 2895.

[5]Kaneria M,Chanda S.Evaluation of antioxidant and antimicrobial properties ofManilkarazapotaL.(Chiku) leaves by sequential soxhlet extraction method[J].Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine,2012,2(3):S1526- S1533.

[6]Ayanniran A I.Preservative activity of ethanolic extract of ginger in Wara:A West African traditional soft (unripened) cheese[J].Journal of Food Technology Research,2014,1(1):45- 51.

[7]王芳,淡小艷.橘皮黃酮提取的響應面優化及抗氧化活性研究[J].浙江師范大學學報:自然科學版,2012,35(1):92- 98.

[8]曹偉偉,朱曉娜,李明靜.幾種天然植物提取物對酪氨酸酶活性的抑制作用[J].化工研究,2013,24(3):287- 292.

[9]賴小龍,李文平,廖鵬運,等.生物源食品保鮮劑研究進展[J].食品與發酵科技,2013,49(1):79- 84.

[10]李瑜,楊國浩,詹麗娟,等.雙孢菇中多酚氧化酶活性的影響因素[J].食品科學,2011,32(18):319- 322.

[11]Islam F,Quadery T M,Chowdhury S R,et al.Antioxidant and cytotoxic activities ofMussaendamacrophylla[J].Bangladesh Pharm J,2012,15(1):69- 71.

[12]方芳,茅瑋,郭水良.入侵雜草一年蓬的化感作用研究[J].植物研究,2005,25(4):449- 452.

[13]尤新.天然營養功能化發展趨向——美國FDA公布2001年度公認安全食品(GRAS)簡析[J].中國食品添加劑,2003,2(1):1- 4.

(責任編輯 薛 榮)

Potential application ofErigeronannuusextract and pine needles extract combination for browning inhibition in fresh- cut fruits and vegetables

XU Lishan， LIN Ying， ZHANG Yaojie， SHI Enqi， WANG Lizhi， WANG Huimin

(CollegeofChemistryandLifeSciences,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004,China)

The market for fresh- cut fruits and vegetables grew rapidly in recent decades. However, fresh fruits and vegetables deteriorated fast due to cut- surface browning. Polyphenol oxidase (PPO) and oxidative deterioration are responsible for the enzymatic browning of many fruits and vegetables. On the other hand, increased needs of ecological safe natural compounds had motived many studies on the browning inhibition. Therefore, it was aimed to assess antioxidant activity and PPO inhibition of the plant extract from 32 different species. TheErigeronannuusextract (EAE) andPinuselliottiiextract (PEE) possesses the highest antioxidant effect and PPO inhibition activity, respectively. Different mass ratio of EAE to PEE (g∶g) were obtained to evaluate the biological activities of above- mentioned contents. The data indicated thatmPEE∶mEAE=3∶1, named antibrowning agentⅠ, andmPEE∶mEAE=1∶2, named antibrowning agent Ⅱ, were the most suitable mass ratio for apple and potato on inhibiting enzymatic browning. These results suggested that EAE and PEE could be used as new natural resource for antibrowning agents.

Erigeronannuusextract;Pinuselliottiiextract; fresh- cut apple; fresh- cut potato; antibrowning agent

10.16218/j.issn.1001- 5051.2017.02.012

2016- 03- 18；

2016- 09- 29

浙江省公益技術應用項目(2010C34002)

徐麗珊(1966-),女,浙江金華人，副教授,碩士.研究方向：植物生理生化;食品營養.

S642.2

A

1001- 5051(2017)02- 0196- 05