不同干燥方法對馬鈴薯粉抗氧化性的影響

吳濤，李真順，張欣

長江大學生命科學學院，湖北荊州434025 長江大學荊楚特色食品研發中心，湖北荊州434025

馬鈴薯(Solanumtuberosum)是世界四大糧食作物之一，屬茄科多年生草本植物，塊莖部分可供食用[1]。馬鈴薯原產于南美安第斯山脈，公元前8000年到5000年的秘魯人已經開始對馬鈴薯的人工栽培，中國是目前世界上馬鈴薯總產量最高的國家。隨著生活水平的逐步提高，人們更追求營養物質的全面和均衡，營養成分更加豐富的糧食作物消費量越來越高[2]，因此作為植物營養物質含量較高的作物，馬鈴薯在食品工業中具有廣泛的應用潛力。馬鈴薯中的主要營養成分是淀粉類、維生素C、有機酸、多酚類物質與類胡蘿卜素，其中馬鈴薯多酚是一種良好的抗氧化劑[3～6]，馬鈴薯粉可以作為各種食品的功能性添加劑，增強食品的營養與保健性能。

在食品干燥工藝中，常用的主要有熱風干燥、真空干燥、冷凍干燥等多種方法，每一種方法的生產成本、對原料營養成分的影響、產品質量都不盡相同[7]。因此，有必要研究不同干燥方法對馬鈴薯粉質量的影響，特別是多酚類物質與抗氧化活性的變化。

多酚類物質是一類天然植物化學物質，廣泛存在于各種新鮮果蔬中，研究表明其可能對人類的多種慢性疾病如癌癥、心腦血管系統疾病等具有積極作用[8～9]。目前，關于馬鈴薯粉干燥過程中多酚類物質抗氧化能力變化的研究還比較缺乏。本研究通過比較不同干燥法生產的馬鈴薯粉的抗氧化能力，以期為馬鈴薯粉在食品生產加工領域的進一步應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

材料：新鮮馬鈴薯購于長江大學農產品市場。

主要儀器：DHG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司)、VLP-200型真空冷凍干燥機(美國Savant公司)、UV-2401PC型紫外可見分光光度計(日本島津公司)。

試劑：NBT(氮藍四唑)、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)購于Sigma公司，其他試劑購于國藥集團化學試劑有限公司。除甲醇為色譜純外，其他均為分析純。

1.2 試驗方法

1)馬鈴薯粉的制備 馬鈴薯用組織攪拌機攪碎后攪拌均勻，再通過不同方法進行干燥。熱風干燥：在70℃的烘箱中干燥24h，取出，粉碎后過60目篩；真空冷凍干燥：在壓力≥230Pa、溫度為-50℃的真空冷凍干燥機中干燥48h，取出粉碎后過60目篩，樣品水分含量均控制在(5±0.1)%。

2)馬鈴薯粉提取液的制備 取10g馬鈴薯粉，溶于80mL甲醇中，振蕩24h，過濾定容至100mL，馬鈴薯粉質量濃度為100mg/mL，置于-20℃的冰箱中備用。

3)總抗氧化能力的測定 采用亞油酸體系測定[10]，陽性對照：α-生育酚，質量濃度為0.1mg/mL。

4)還原能力的測定 采用鐵氰化鉀還原體系測定[11]，陽性對照：α-生育酚(質量濃度為0.25、0.50、0.75、1.00mg/mL)。

5)DPPH清除能力的測定 采用DPPH自由體系法測定[12]，取甲醇提取物(2.5、5.0、7.5、10.0mg/mL)2mL，分別加入3mL DPPH溶液(0.1mmol/L)，在30℃下保溫30min，以甲醇作對照在517nm下測定光密值D1；考慮到樣品自身顏色的影響，將樣品組中的DPPH用甲醇代替，測定光密度D2；空白光密度為D0(2mL甲醇加3mL DPPH)，陽性對照為α-生育酚。按下式計算DPPH清除率:

DPPH清除率={

[D0-(D1-D2)]/D0

}×100%(1)

6)超氧陰離子自由基清除能力的測定 準備0.4mL提取液(質量濃度分別為5、10、15、20mg/mL)，分別加入2.4mL pH7.4的磷酸鹽緩沖液、0.4mL 5.0×10-3mol/L的NBT、0.4mL 0.02mol/L的甲硫氨酸、0.4mL 1.5×10-5mol/L核黃素，避光容器內日光燈照射25min后，在560nm波長下測定光密度值D1[13]。陽性對照：抗壞血酸(質量濃度為0.25、0.50、0.75、1.00mg/mL)；空白體系光密度值為D0(4mL甲醇)。按下式計算超氧陰離子自由基清除率:

超氧陰離子自由基清除率=[(D0-D1)/D0]×100%(2)

7)總酚含量的測定 吸取樣液0.5mL，加蒸餾水4.1mL后加入0.1mL的Folin酚試劑，3min后加入0.3mL的2%碳酸鈉溶液，振蕩搖勻，25℃烘箱中培養2h后在760nm處測定光密度D760nm值。采用沒食子酸作為標準物制作總酚含量標準曲線[14]。

1.3 數據處理

上述所有分析重復3次，每次做3個平行測定(n= 3× 3)。結果以平均值±SD表示，方差分析使用SPSS 16，顯著性差異檢驗使用LSD檢驗法，以P< 0.05表示具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方法對馬鈴薯粉總抗氧化能力的影響

如圖1所示，空白樣品的光密度在72h的培養期內始終呈快速上升趨勢，72h后上升到1.25，說明空白樣品中的亞油酸氧化程度始終要高于其他樣品組；經VE處理的陽性對照培養72h后，光密度上升到0.36，高于真空冷凍干燥樣品的0.29與熱風干燥樣品的0.17。不同干燥方法制得的馬鈴薯粉中，熱風干燥樣品的總抗氧化能力顯著高于真空冷凍干燥樣品(P<0.05)。雖然真空冷凍干燥法制得的馬鈴薯粉在外觀上接近新鮮馬鈴薯，但其抗氧化能力不如熱風干燥法制得的樣品，可能是由于在熱風干燥過程中，體系中生成了一些新的化合物，增強了馬鈴薯粉的總抗氧化能力。類似的結果在芒果籽仁粉與咖啡的干燥過程中也有報道，總抗氧化能力的提高一方面可能與酚類化合物的生成有關[15]，另一方面可能與體系中美拉德反應的產物蛋白黑素有關[16]。

圖1 馬鈴薯粉甲醇提取液(質量濃度為20mg/mL)總抗氧化能力

2.2 不同干燥方法對馬鈴薯粉還原能力的影響

具有還原能力的物質能夠還原脂質過氧化過程中產生的中間體，表現出一定的抗氧化能力[17]，因此還原能力在某種程度上能夠反映體系的抗氧化性能。圖2與圖3所示為同一體系下VE、熱風干燥樣品與真空冷凍干燥樣品的還原能力，隨著質量濃度增加，它們的還原能力都有顯著上升。其中，陽性對照VE的還原能力最強，在質量濃度為1.00mg/mL時光密度已上升到1.85(圖2)；總體上，不同干燥法制得的馬鈴薯粉甲醇提取液的還原能力都隨著濃度增加而增強，熱風干燥樣品的光密度變化斜率要顯著大于真空冷凍干燥樣品，在20mg/mL時，熱風干燥馬鈴薯粉甲醇提取液的光密度為2.31，同一濃度下真空冷凍干燥馬鈴薯粉甲醇提取液的光密度僅為0.41(圖3)，因此熱風干燥樣品的還原能力顯著高于真空冷凍干燥樣品(P<0.05)。

2.3 不同干燥方法對馬鈴薯粉DPPH清除能力的影響

DPPH是一種穩定的醇溶性氮中心自由基，其最大吸收峰在517nm波長處，特定清除劑可與其中的單電子配對而使其吸收峰減弱或消失，通常以此原理來評價樣品的DPPH自由基清除能力[18]。圖4與圖5所示為VE、熱風干燥樣品與真空冷凍干燥樣品的DPPH清除能力，陽性對照VE在質量濃度為0.25mg/mL時DPPH清除率已達到95.61%，質量濃度再提高時DPPH清除能力基本已經沒有變化(圖4)；對于不同干燥方法制得的馬鈴薯粉，熱風干燥馬鈴薯粉甲醇提取液的DPPH清除率在質量濃度為5mg/mL時達到94.25%，且DPPH清除能力隨著質量濃度提高無顯著改變，而真空冷凍干燥馬鈴薯粉甲醇提取液的DPPH清除能力隨著質量濃度提高而增強，在20mg/mL時達到71.29%(圖5)，始終低于熱風干燥樣品的DPPH清除率(P<0.05)。

圖2 不同質量濃度VE的還原能力圖3 不同干燥方法制得馬鈴薯粉甲醇提取液的還原能力

圖4 不同質量濃度VE的DPPH清除能力圖5 不同干燥方法制得馬鈴薯粉甲醇提取液的DPPH清除能力

2.4 不同干燥方法對馬鈴薯粉超氧陰離子自由基清除能力的影響

超氧陰離子是一種通過有氧激發的自由基，在氧化應激、機體抗氧化酶類活性下降等病理條件下會導致體內超氧陰離子自由基大量產生而對細胞造成損傷[19]。陽性對照組Vc的超氧陰離子自由基清除能力在質量濃度為0.5mg/mL時基本達到最大，為89.57%，質量濃度再提高并不能使超氧陰離子自由基清除能力的顯著提高(圖6)；而試驗結果表明，熱風干燥馬鈴薯粉甲醇提取液與真空冷凍干燥馬鈴薯粉甲醇提取液的超氧陰離子自由基清除能力無明顯差異，在質量濃度為20mg/mL時，分別為52.45%與52.31%(圖7)。

圖6 不同質量濃度Vc的超氧陰離子自由基清除能力 圖7 不同干燥方法制得馬鈴薯粉甲醇提取液的超氧陰離子自由基清除能力

圖8 不同干燥方法對馬鈴薯粉總酚含量的影響

2.5 不同干燥方法對馬鈴薯粉總酚含量的影響

由于酚類物質能夠抑制體內的脂質過氧化反應，因此植物的酚類含量通常都與其抗氧化能力有直接聯系[20]。對不同干燥方法所得的馬鈴薯粉進行總酚含量的測定，結果如圖8所示。熱風干燥法制得的馬鈴薯粉總酚含量為3.18mg/g，顯著高于真空冷凍法制得的樣品(2.21mg/g)(P<0.05)。這種差異的產生原因可能是由于在馬鈴薯粉的生產過程中，高溫引起樣品中發生某些化學變化，酚類物質的前體酚醛分子的非酶轉化導致了酚類物質的生成，從而使馬鈴薯粉中總酚含量升高[21，22]。

3 討論

不同的干燥方法對馬鈴薯粉的抗氧化性有明顯影響，熱風干燥法制得的馬鈴薯粉的總抗氧化能力、還原能力、DPPH清除能力要高于真空冷凍干燥法制得的馬鈴薯粉；熱風干燥馬鈴薯粉的總酚含量顯著高于真空冷凍干燥樣品，表明在熱風干燥過程中可能生成了一些新的化合物，增強了馬鈴薯粉的總抗氧化能力。總抗氧化能力的提高一方面可能與酚類化合物的生成有關，另一方面可能與體系中美拉德反應的產物蛋白黑素有關，這還有待于進一步深入研究。