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花生衣粉與洋蔥粉提高面包抗氧化功能的對(duì)比

2018-04-12 22:05:20王莎莎楊鳳英杜元佳劉建雄
食品工業(yè)科技 2018年6期

湯 曉,王莎莎,楊鳳英,曹 影,杜元佳,李 越,劉建雄

(寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工學(xué)院,浙江寧波 315800)

谷物是發(fā)展中國(guó)家人口的主要膳食成分[1],谷物中含多酚類活性成分,面粉是谷物中主要的一類,在面粉加工過程中多酚類物質(zhì)損耗較多,如能在面粉中添加天然抗氧化物,則可提高面粉及其制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[23]。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于天然抗氧化物對(duì)面粉及其制品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響的研究主要有以下幾個(gè)方面:一是通過添加經(jīng)提純處理的酚類等物質(zhì),強(qiáng)化面食的抗氧化活性,但這需要一定的經(jīng)濟(jì)成本[46];二是通過添加其他食品,提高面食的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,這部分報(bào)道較多,但目前主要研究的是其他食品的添加對(duì)面食的感官特性及其蛋白質(zhì)、多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的改變[713],而研究其添加對(duì)面食的抗氧化功能的影響仍值得深入探討;三則是通過添加富含酚類等物質(zhì)的食品工業(yè)下腳料,提高面食的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,這種方式的經(jīng)濟(jì)成本較低,還可提高相應(yīng)作物的經(jīng)濟(jì)附加值,而且目前可利用的下腳料依然值得廣為開發(fā),如有學(xué)者曾研究了葡萄籽、葡萄皮渣、麩皮等對(duì)提高面食抗氧化功能的影響[1416]。但是,食品工業(yè)中的另一種下腳料花生衣,以及天然食品中的洋蔥,它們作為天然抗氧化物在面食中的應(yīng)用卻并未得以開發(fā)利用。

花生衣又稱花生皮,是指花生種子外表面的紅色(或黑色)種皮。花生衣能增加血小板的含量,改善血小板的質(zhì)量,改善凝血因子的缺陷,加強(qiáng)毛細(xì)血管的收縮機(jī)能,促進(jìn)骨髓造血機(jī)能[17]。花生衣中含有多種具有生理活性的多酚類物質(zhì),包括花生衣紅色素、原花青素、黃酮類等[1819],可起到抗氧化、保護(hù)心血管、調(diào)節(jié)免疫活性、抑抗病毒、抗真菌、抗?jié)儭⒈Wo(hù)肝臟、保護(hù)皮膚、促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)、抗抑郁等功效[20]。近年來,我國(guó)花生種植面積正在逐漸擴(kuò)大,但是,花生衣目前多作為飼料和燃料等低附加值產(chǎn)品使用,難以體現(xiàn)其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[21]。洋蔥中亦含有黃酮類等多酚類物質(zhì),具有清除自由基、抗氧化、抑菌、抗腫瘤、降血脂、降血壓、降血糖等生理功效,是一種綠色的天然抗氧化劑[22],曾有學(xué)者研究了洋蔥促進(jìn)肉類的保鮮效果或?qū)⑵鋺?yīng)用于功能酒的開發(fā)[2324]。而花生衣粉、洋蔥粉在面食中的應(yīng)用卻較少報(bào)道。

本文在前期研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)比花生衣粉、洋蔥粉這兩種天然抗氧化物提高面包抗氧化功能的差異性,并優(yōu)化其添加量,以期為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化面包的開發(fā)以及花生衣粉的再利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高筋面粉、食鹽、酵母粉 市購;洋蔥粉 北京市味聯(lián)生物科技有限公司;花生衣粉 毫州市同華堂商貿(mào)有限公司;甲醇、福林酚試劑、碳酸鈉、沒食子酸、氯化鉀、乙酸鈉、鹽酸、FeSO4、H2O2、水楊酸鈉、硫酸、磷酸鈉、鉬酸銨 以上試劑均為分析純;DPPH,高純(純度>97%) 東京化成工業(yè)株式會(huì)社。

XBM1028GP型面包機(jī) 廣東東菱電器有限公司;HY45s型恒溫雙層搖床 武漢匯誠生物科技有限公司;LGJ10C型冷凍干燥離心機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司;HH6型恒溫水浴鍋 金壇市朗博儀器制造有限公司;UV759型紫外可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 面包制作 取300 g高筋面粉,加6 g鹽、6 g酵母粉,再分別添加3%、4%、5%、6%的花生衣粉、洋蔥粉,用面包機(jī)進(jìn)行制作。制作后,面包冷卻24 h,切成長(zhǎng)×寬×高約1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小塊,20 ℃冰箱保存。以不添加花生衣粉、洋蔥粉的面包為空白對(duì)照。

1.2.2 面包處理 取出冰箱中的面包塊進(jìn)行室溫解凍,干燥后手工捏碎,使成粉末狀,取1 g捏碎后的面包粉,加25 mL 80%甲醇,搖床提取1 h,提取兩次,合并提取液,離心(4000 r/min,離心 5 min),取上清液。以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對(duì)照的面包按照相同方法處理。

1.2.3 總酚含量測(cè)定 取0.4 mL面包提取液,加2 mL福林酚試劑、1.6 mL 7.5%碳酸鈉,室溫下輕輕振蕩30 min,測(cè)定765 nm的吸光度值。以沒食子酸溶液做標(biāo)準(zhǔn)曲線(50~250 μg/mL),橫坐標(biāo)為酸濃度,縱坐標(biāo)為吸光度值[25]。所得曲線方程為y=0.0103x+0.0516,R2=0.9993。以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對(duì)照的面包提取液按照相同方法測(cè)定。

1.2.4 總花青素含量測(cè)定 取200 μL面包提取液,加1.8 mL 氯化鉀緩沖液(pH1.0)、乙酸鈉緩沖液(pH4.5),避光反應(yīng)1 h,分別測(cè)定520、700 nm的吸光度值,根據(jù)下式計(jì)算pH示差:

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

式中:A520、A700分別為520、700 nm的吸光度值。

總花青素計(jì)算公式為:

總花青素(mg/L)=(A×MW×DF×1000)/(ε×1)

式中:A為pH差值,MW為花青素分子量(449.2),DF為稀釋倍數(shù),ε為矢車菊素3葡萄糖苷的分子吸收(26900)[26]。

以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對(duì)照的面包提取液按照相同方法測(cè)定。

1.2.5 ·OH清除能力的測(cè)定 試管內(nèi)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水楊酸鈉溶液(20 mmol/L),以及1 mL面包提取液。空白對(duì)照用1 mL去離子水代替面包提取液。37 ℃水浴反應(yīng)1 h,測(cè)定562 nm的吸光度值[27]。根據(jù)下式計(jì)算·OH清除能力:

·OH清除能力(%)=[A0(A1A2)]/A0×100

式中,A0為空白對(duì)照的吸光度值,A1為樣品的吸光度值,A2為不加水楊酸鈉的吸光度值。

1.2.6 DPPH自由基清除能力的測(cè)定 取0.1 mL面包提取液,加1 mL DPPH甲醇溶液(0.2 mmol/L),28 ℃避光反應(yīng)20 min,測(cè)定517 nm的吸光度值,以不加提取液為空白對(duì)照[28]。根據(jù)下式計(jì)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、洋蔥粉作為空白對(duì)照的面包提取液按照相同方法測(cè)定。

1.2.7 總抗氧化性的測(cè)定 取0.3 mL面包提取液,加3 mL混合試劑(0.6 mol/L硫酸,28 mmol/L磷酸鈉,4 mmol/L鉬酸銨),95 ℃水浴90 min。冷卻至25 ℃,測(cè)定695 nm的吸光度值,以不加提取液為空白對(duì)照[29]。

以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對(duì)照的面包提取液按照相同方法測(cè)定。

1.2.8 面包抗氧化功能與其活性成分含量的相關(guān)性分析 分別以總酚含量、總花青素含量為橫坐標(biāo),再分別以三個(gè)抗氧化活性指標(biāo)為縱坐標(biāo),進(jìn)行繪圖,通過R2分析面包抗氧化功能與其活性成分含量的相關(guān)性。

1.2.9 花生衣粉與洋蔥粉質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定 按照與面包處理相同方法,進(jìn)行花生衣粉、洋蔥粉中有效成分的提取。再以相同方法測(cè)定提取液的總酚含量與總花青素含量,以及·OH清除能力、DPPH自由基清除能力與總抗氧化性。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次,結(jié)果采用單因素方差分析(ANOVA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 面包中總酚含量的測(cè)定

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,測(cè)定面包中總酚含量,如圖1所示。由圖1可見,當(dāng)面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包中總酚含量與空白對(duì)照相比,有顯著增加(p<0.05)。當(dāng)面包中分別添加3%花生衣粉、洋蔥粉后,其總酚含量并無明顯差別。當(dāng)添加量為4%時(shí),花生衣粉面包中的總酚含量提高了6.9%,而洋蔥衣粉面包中的總酚含量則無明顯改善。繼續(xù)提高添加量至5%,面包中的總酚含量得到了明顯改善,其中,花生衣粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了45.8%、36.4%,洋蔥粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了54.3%、55.4%。繼續(xù)提高添加量至6%,面包中的總酚含量持續(xù)增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總酚含量分別比其5%添加量的增加22.0%、14.9%。不同添加量的花生衣粉面包的總酚含量與相應(yīng)的洋蔥粉面包的相近。

圖1 面包中的總酚含量Fig.1 Total phenols content in bread

2.2 面包中總花青素含量的測(cè)定

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包中的總花青素含量如圖2所示。由圖2可見,當(dāng)面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總花青素含量亦有顯著增加(p<0.05)。不同比例花生衣粉面包的總花青素含量,均高于相應(yīng)的洋蔥粉面包。4%花生衣粉面包的總花青素含量比其3%添加量的高17.3%,4%洋蔥粉面包的總花青素含量比其3%添加量的高20.7%。當(dāng)兩種天然抗氧化物的添加量增至5%,面包中的總花青素含量提高較多,其中,花生衣粉面包的總花青素含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了78.2%、51.9%,洋蔥粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,則分別提高了80.2%、49.3%。繼續(xù)提高添加量至6%,面包中的總花青素含量持續(xù)增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總花青素含量分別比其5%添加量的增加23.2%、31.5%。

圖2 面包中總花青素含量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、洋蔥粉后,面包的·OH清除率如圖3所示。

如圖3所示,當(dāng)面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的·OH清除率與空白對(duì)照相比,有大幅提高(p<0.05)。隨著添加量的增加,花生衣粉面包的·OH清除率逐漸提高,而洋蔥粉添加量的增加對(duì)于面包·OH清除率的改善并不明顯。除3%添加量外,4%、5%花生衣粉面包的·OH清除率均高于4%、5%洋蔥粉面包,且分別比3%花生衣粉面包的高21.6%、28.2%。當(dāng)添加量提高至6%,洋蔥粉面包的·OH清除率有所降低,而花生衣粉面包的·OH清除率則繼續(xù)提升,但增幅僅略高于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、洋蔥粉后,面包的DPPH自由基清除率如圖4所示。當(dāng)面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的DPPH自由基清除率亦有大幅提高(p<0.05)。隨著添加量的增加,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均逐漸提高。其中,5%花生衣粉面包的DPPH自由基清除率分別比其3%、4%添加量的高57.9%、43.2%,5%洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率分別比其3%、4%添加量的高95.6%、54.8%。但是,當(dāng)添加量提高至6%,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均有所降低。不同添加量洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均不及相應(yīng)添加量的花生衣粉面包。

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

2.5 面包的總抗氧化性

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總抗氧化性如圖5所示。

圖5 面包的總抗氧化性Fig.5 Total antioxidant activity of bread

由圖5可見,當(dāng)面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總抗氧化性顯著改善(p<0.05)。3%花生衣粉面包及洋蔥粉面包的總抗氧化性并無明顯差別,從4%添加量起,洋蔥粉面包的總抗氧化性均高于相應(yīng)添加量的花生衣粉面包。隨著添加量的增加,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總抗氧化性逐漸提高,但3%、4%添加量之間的差異并不明顯。5%花生衣粉面包的總抗氧化性與其4%添加量的相比,提高了23.1%,5%洋蔥粉面包的總抗氧化性與其4%添加量的相比,則提高了37.9%,且比其3%的添加量提高了42.3%。繼續(xù)提高添加量至6%,面包的總抗氧化性持續(xù)改善,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總抗氧化性僅分別比其5%添加量的提高6.7%、3.6%。

2.6 面包的抗氧化功能與其活性成分含量的相關(guān)性

添加花生衣粉、洋蔥粉后的面包,其抗氧化活性與總酚含量、總花青素含量的相關(guān)性如表1所示。

表1 面包的抗氧化功能與其活性成分含量的相關(guān)性Table 1 The correlation between antioxidant function and the contents of antioxidant components of bread

由表1可見,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的抗氧化活性,與其總酚含量及總花青素含量呈線性正相關(guān)(R2>0.6)。其中,總抗氧化性、DPPH自由基清除能力與兩種活性成分含量的相關(guān)性高于·OH清除能力。

2.7 花生衣粉與洋蔥粉的質(zhì)量指標(biāo)

花生衣粉與洋蔥粉的活性成分含量及其抗氧化功能如表2所示。由表2可見,花生衣粉、洋蔥粉含有較多的總酚,花生衣粉的總酚及總花青素含量,以及抗氧化功能均高于洋蔥粉。

表2 花生衣粉與洋蔥粉的質(zhì)量指標(biāo)Table 2 The quality index of peanut coat powder and onion powder

3 討論

花生衣粉及洋蔥粉的填加可提高面包中的活性物質(zhì)含量。面包中分別添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,其總酚含量、總花青素含量均隨添加量的增加而增加(圖1、圖2),4%添加量與3%的相比,并無明顯優(yōu)勢(shì),當(dāng)添加量增至5%時(shí),兩類活性物質(zhì)的含量增幅可達(dá)40%以上,總花青素的增幅更大(可達(dá)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,有學(xué)者曾利用高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)從黑、紅花生衣中鑒別出多種原花色素成分[3031],而洋蔥粉中亦含有豐富的總酚,以及槲皮素、花青素等多酚類物質(zhì)[3233],由此推測(cè),隨著添加量的增加,花生衣粉及洋蔥粉對(duì)面包中的總酚、總花青素等活性物質(zhì)的提高作用越來越明顯,因而總酚、總花青素含量在花生衣粉、洋蔥粉添加量達(dá)到5%時(shí),可有大幅增加。

不同添加量的面包相比,花生衣粉面包的總花青素含量均優(yōu)于相應(yīng)的洋蔥粉面包,而二者的總酚含量則不相上下,這表明,花生衣粉對(duì)提高面包的總花青素成分更具有優(yōu)勢(shì)。這與兩種天然抗氧化物各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果相符合(表2),花生衣粉中的總酚含量比洋蔥粉多36%,而其總花青素含量則約為洋蔥粉的1倍。

當(dāng)花生衣粉、洋蔥粉的添加量為6%時(shí),總酚及總花青素的增幅減緩。如考慮經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)活性成分含量的提高效果,應(yīng)控制添加量在5%。

花生衣粉及洋蔥粉的填加可改善面包的抗氧化功能。添加兩種天然抗氧化物的面包,其·OH清除率、DPPH自由基清除率以及總抗氧化性幾乎均隨花生衣粉、洋蔥粉的增加而提高(圖3~圖5)。其中,DPPH自由基清除率隨著花生衣粉、洋蔥粉添加量的增加而得到穩(wěn)步提升,且添加量為6%以下時(shí),其增幅高于·OH清除率以及總抗氧化性(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、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率、總抗氧化性與其添加量分別呈顯著的線性正相關(guān)(表1,R2>0.8),因此,DPPH自由基清除率可隨天然抗氧化物添加量的增加而穩(wěn)步增長(zhǎng)。·OH清除率盡管也與花生衣粉、洋蔥粉的添加量呈正相關(guān)(表1),但其線性關(guān)系不及DPPH自由基清除率、總抗氧化性,因此,兩種面包的·OH清除率隨天然抗氧化物添加量的增加而產(chǎn)生的增幅不及DPPH自由基清除率、總抗氧化性。

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應(yīng)的洋蔥粉面包,但洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率隨著添加量增加的增幅高于花生衣粉面包。此外,花生衣粉面包的總抗氧化性不及相應(yīng)的洋蔥粉面包,且洋蔥粉面包的總抗氧化性增幅更為明顯。這表明,花生衣粉對(duì)提高面包的·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有優(yōu)勢(shì),因此,花生衣粉對(duì)面包抗自由基清除能力的改善優(yōu)勢(shì)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

當(dāng)花生衣粉、洋蔥粉的添加量為6%時(shí),兩種面包的DPPH自由基清除率以及洋蔥粉面包的·OH清除率均有所下降。考慮自由基的清除效果,應(yīng)控制添加量在5%。

4 結(jié)論

花生衣粉、洋蔥粉中含有總酚、總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、洋蔥粉后,其總酚、總花青素含量以及各項(xiàng)抗氧化功能均隨添加量的增加而提升。當(dāng)添加量為5%時(shí),面包中的總酚、總花青素含量以及DPPH自由基清除率的提高均較為明顯。與洋蔥粉面包相比,花生衣粉對(duì)改善面包的總花青素含量,提高·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有優(yōu)勢(shì)。花生衣粉在面包中的應(yīng)用開發(fā)可提高花生衣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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