添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣干粉功能成分的影響

夏秀東,王 英,劉小莉,李 瑩,單成俊,周劍忠

(江蘇省農業科學院 農產品加工研究所,江蘇 南京 210014)

添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣干粉功能成分的影響

夏秀東,王 英,劉小莉,李 瑩,單成俊,周劍忠*

(江蘇省農業科學院 農產品加工研究所,江蘇 南京 210014)

研究了添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣在熱風干燥和真空冷凍干燥條件下總酚、總黃酮、花色苷、膳食纖維含量和色澤的影響。結果表明：向藍莓渣中添加阿魏酸和茶多酚可有效保護或轉化在熱風干燥和真空冷凍干燥條件下干燥的藍莓渣中的總酚、總黃酮、花色苷和膳食纖維,還可以很好地保持藍莓渣的色澤；添加阿魏酸和茶多酚與真空冷凍干燥技術相結合更加適合藍莓渣的加工。

藍莓渣;阿魏酸;茶多酚;熱風干燥;真空冷凍干燥;功能成分

藍莓果為漿果,含有豐富的糖類、氨基酸、蛋白質、花色苷、酚類、黃酮和膳食纖維等營養物質,風味獨特,果肉細膩、甜酸適度,其營養與保健價值遠高于其它水果,常被譽為“世界漿果之王”[1];藍莓果具有抗癌、抗炎癥、抗衰老、促進視紅素再合成、改善人體血液循環、增強肝臟功能、提高免疫力等多種生理活性功能[2-3]。近年來,世界各國的藍莓產業迅猛發展,涌現出果汁飲料、乳飲料、復合飲料、果脯、果酒、果醋等藍莓產品,同時也產生了大量的藍莓渣,最多可占鮮果重量的20%[4]。有研究表明超過15%的多酚和71.8%的花青素殘留于藍莓渣中[5]。藍莓渣隨意堆放不僅污染環境,而且會造成大量有極大利用價值的營養及功能性成分的浪費。

干燥是食品加工過程中最常用的處理方法之一,食品通過干燥不僅可以延長保質期、減輕食品的重量、便于運輸和儲藏,而且可以改變一些食品的加工性能。熱風干燥和真空冷凍干燥技術是食品脫水常用的加工手段。其中熱風干燥因操作簡便、設備要求低而成為最常用的干燥方式；然而由于營養物質在熱風干燥過程中容易變性，因此熱風干燥在一些具有特殊功能的食品加工中的應用受到限制。真空冷凍干燥是指將物料凍結到共晶點溫度以下,在真空狀態下,通過升華除去物料中水分的一種干燥方法[6]。凍干食品不僅具有脫水徹底、復水快、質量輕、適合常溫長期貯藏和運輸等優點,而且能夠保留新鮮食品原有的活性成分和色香味,是一項極具產業化前景的果蔬深加工技術[7]。

藍莓在加工過程中的多種生理活性物質如多酚、黃酮和花色苷不僅會受其本身的結構、濃度的影響,還會受輔色劑、酶、抗壞血酸、糖及其降解產物、二氧化硫,以及光、熱、氧、pH值、金屬離子等因素的影響,從而影響到藍莓產品的品相和營養保健價值[8]。藍莓中的花色苷與某些物質存在輔色作用,這些輔色物質有很多種類,如酚類、黃酮、氨基酸、有機酸和生物堿等[9]。這些物質通常含有的豐富電子具有較強的抗氧化作用,可與2-苯基苯并吡喃陽離子反應,起到保護花色苷母核免遭水分子親核攻擊的作用[10]。輔色作用能夠增強花色苷的穩定性,使花色苷發生增色效應,且最大吸收波長發生紅移。本文以藍莓渣中總酚、黃酮、花色苷、膳食纖維含量和藍莓色澤為指標,研究了向藍莓渣中添加茶多酚和阿魏酸在熱風干燥和真空冷凍干燥條件下對藍莓渣的影響,以期為藍莓渣的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

兔眼藍莓渣，由溧陽市白露山生態農業發展有限公司提供;矢車菊素-3-葡萄糖苷、阿魏酸、蘆丁、一水合沒食子酸、α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶，由上海阿拉丁生物科技股份有限公司生產。

1.2 實驗設備及儀器

KH-75AS型電熱恒溫干燥箱鼓風機，廣州市康恒儀器有限公司; FC-12A型真空冷凍干燥機，河北國輝實驗儀器有限公司;400Y型中藥粉碎機，九江老本行實業有限公司; CR-400型色彩色差計，柯尼卡美能達。

1.3 實驗方法

1.3.1 藍莓渣的干燥 將得到的藍莓渣分為兩份,向每份中加入0.05%(m/m)的阿魏酸和茶多酚。一份于FC-12A型真空冷凍干燥機中干燥,溫度為-40 ℃。另一份于40 ℃ KH-75AS型電熱恒溫干燥箱鼓風機中烘干至恒重。

1.3.2 藍莓渣粉色差的測定 藍莓渣粉色差的測定參照文獻[11]的方法,并略有改進。將藍莓渣粉均勻地平鋪在干凈的培養皿上,堆盤厚度3 mm左右,利用色彩色差計進行色差分析,每個樣品平行測定5次,取平均值。

1.3.3 花色苷的測定 參照趙慧芳等[12]的方法,稱取1 g左右的樣品,精確至0.0001 g,以1∶4的料液比,用1%鹽酸-乙醇溶液于25 ℃提取花色苷,提取兩次,每次60 min；合并提取上清液,定容至100 mL,用來測定花色苷含量。吸取2 mL樣品液,分別用pH 1.0[0.2 mol/L KCl∶0.2 mol/L HC1=25∶67,V/V]和pH 4.5[0.2 mol/L NaAc·3H2O∶0.2 mol/L HAc=1∶1,V/V]的緩沖液稀釋至20 mL,混勻；以2 mL溶劑加18 mL相應緩沖液作空白,分別在510 nm和700 nm處測定吸光值。總花色苷的含量(以矢車菊素-3-葡萄糖苷計)按下列公式計算:A=(A510-A700)pH1.0-(A510-A700)pH4.5；花色苷含量(mg/g)=(A×449.2×10×V)/(29600×m)。式中:V為提取液的總體積(mL);m為取樣量(g);29600為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數;449.2為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾分子質量。

1.3.4 總酚的測定 參照李靜等[13]的方法,稱取0.110 g一水合沒食子酸,用去離子水定容至100 mL。分別吸取此溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL至100 mL容量瓶中,用去離子水定容至刻度,得到質量濃度分別為0、10、20、30、40、50 mg/L的一水合沒食子酸標準溶液。取0.2 g試樣,用80 mL蒸餾水洗入100 mL容量瓶中,沸水浴30 min,取出,冷卻,定容,過濾。吸取1.0 mL濾液或一水合沒食子酸標準溶液,分別用刻度吸管加入FC顯色劑及7.5%碳酸鈉溶液,用蒸餾水定容至10 mL,混勻,室溫顯色,測定765 nm處的吸光度。

1.3.5 總黃酮的測定 參照宋元清等[14]的方法,準確稱取蘆丁7.00 mg,用30%乙醇溶解并定容至25 mL;分別精密量取溶液0.0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于10 mL容量瓶中,各加入30%乙醇至1.0 mL,加入0.5 mL 0.05 g/mL NaNO2溶液；放置6 min后加入0.3 mL 0.1 g/mL Al(NO3)3溶液,搖勻；放置6 min后加入3 mL 0.04 g/mL NaOH溶液,用去離子水定容,搖勻,放置15 min,在510 nm處測定吸光度,繪制標準工作曲線。精密稱取0.5 g樣品,用80%乙醇回流提取2次(每次用30 mL),過濾,濾液合并后蒸干,用30%乙醇溶解并定容至10 mL。按照標準工作曲線繪制的方法測定吸光度,求得總黃酮的含量。

1.3.6 膳食纖維含量的測定 參照汪紅等[15]的方法,采用酶重量法測定總膳食纖維、可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維的含量。

1.3.7 數據處理與統計分析 用Origin 8.0(OriginLab公司研發)作圖；用 SPSS 10中的 One-way ANOVA對實驗數據進行分析,不同的小寫字母代表處理間存在顯著性差異(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣總酚、總黃酮和花色苷的影響

添加阿魏酸和茶多酚對40 ℃烘干和真空冷凍干燥藍莓渣中總酚、總黃酮和花色苷的影響如圖1所示。沒有添加阿魏酸和茶多酚的藍莓渣經40 ℃烘干和真空冷凍干燥后其總酚、總黃酮和花色苷含量沒有顯著性差異,說明40 ℃烘干和真空冷凍干燥對藍莓渣中這3種物質的影響沒有差異(見圖1A、圖1B和圖1C中的CK);添加阿魏酸和茶多酚可使藍莓渣中的總酚含量顯著高于對照組,且真空冷凍干燥后的藍莓渣中的總酚含量顯著高于40 ℃烘干藍莓渣的(見圖1A)。添加茶多酚的干燥藍莓渣中的總黃酮含量顯著高于對照組;添加阿魏酸的藍莓渣經真空冷凍干燥后其總黃酮含量顯著高于對照組,而經40 ℃烘干的藍莓渣中總黃酮含量則與對照組無顯著差異(見圖1B)。添加阿魏酸和茶多酚后真空冷凍干燥的藍莓渣中的花色苷含量顯著高于對照組,而40 ℃烘干條件下添加阿魏酸和茶多酚的藍莓渣中的花色苷含量則顯著低于對照組(見圖1C)。這些結果表明,使用真空冷凍干燥方法干燥藍莓渣時添加阿魏酸和茶多酚可有效保持藍莓渣中的總酚、總黃酮和花色苷含量;而在利用40 ℃烘干藍莓渣時,添加阿魏酸和茶多酚可有效保持藍莓渣中的總酚含量,但對總黃酮的保持作用不明顯,且會明顯降低花色苷(矢車菊素-3-葡萄糖苷)的含量。

圖1 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣總酚、總黃酮和花色苷含量的影響

2.2 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣膳食纖維含量的影響

如圖2所示,阿魏酸和茶多酚的添加對藍莓渣中的膳食纖維含量產生了一定影響。藍莓渣中添加阿魏酸和茶多酚后無論在40 ℃條件下烘干還是真空冷凍干燥,其總膳食纖維含量和可溶性膳食纖維含量均顯著高于對照組(見圖2A和2C),且添加阿魏酸和茶多酚的藍莓渣中總膳食纖維含量在真空冷凍干燥條件下顯著高于40 ℃烘干條件下(見圖2A)。阿魏酸和茶多酚的添加可使真空冷凍干燥藍莓渣中的不溶性膳食纖維含量顯著高于對照組,而在40 ℃條件下烘干藍莓渣中的不溶性膳食纖維含量與對照相比無顯著差異(見圖2B)。這些結果表明,在利用真空冷凍干燥方法干燥藍莓渣時,添加阿魏酸和茶多酚可有效保護可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維不受破壞;在利用40 ℃烘干藍莓渣時,添加阿魏酸和茶多酚可有效保護可溶性膳食纖維不受破壞,而對不溶性膳食纖維則沒有明顯的保護效果。

圖2 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣膳食纖維含量的影響

2.3 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣色澤的影響

在色差計測得的數據中，L*值表示樣品的亮暗程度,a*值代表樣品顏色由紅色向綠色的偏移,b*值代表樣品的顏色由黃色向藍色偏移。從表1可以看出,無論使用40 ℃烘干還是真空冷凍干燥方法干燥藍莓渣,藍莓渣中添加阿魏酸和茶多酚均會使干燥后的藍莓渣的L*和a*值顯著高于對照組。在 40 ℃條件下烘干藍莓渣時,添加阿魏酸的藍莓渣的b*值顯著高于對照組,而添加茶多酚的藍莓渣的b*值則顯著低于對照組;在利用真空冷凍干燥方法干燥藍莓渣時,添加阿魏酸的藍莓渣的b*值顯著低于對照組,而添加茶多酚的藍莓渣的b*值則顯著高于對照組。以上結果表明,添加阿魏酸和茶多酚可使藍莓渣在干燥過程中保持鮮亮色澤。

表1 添加外源阿魏酸和茶多酚對藍莓渣色澤的影響

3 討論

輔色素是一類可與花色苷之間通過分子堆積、氫鍵、絡合、共價結合等作用而使花色苷穩定的物質,使用較多的有酚類、黃酮類、類黃酮、有機酸、金屬離子等,這些物質廣泛存在于植物中[9]。Schwarz等[16]研究發現咖啡酸、香豆酸、阿魏酸和芥子酸能直接和花色苷反應而增強花色苷的穩定性。

阿魏酸是植物界普遍存在的一種酚酸,在植物體內主要與低聚糖、多胺、脂類和多糖形成結合態，其具有清除自由基、抑制腫瘤、抗血栓、抗菌消炎、防治高血壓、增強精子活力等保健功能。有研究表明阿魏酸具有很好的抗氧化活性,對超氧自由基、過氧化氫、羥自由基、過氧化亞硝基都有強烈的清除作用。阿魏酸不僅能清除自由基,而且能抑制人體中產生自由基的酶的活性,促進清除自由基的酶的產生[17]。由于阿魏酸具有很強的抗氧化和抗菌活性,日本早在1975年即用阿魏酸作為柑桔、豬油、亞麻籽油和大豆油的抗氧化劑。有研究表明,與其他酚類物質相比,阿魏酸具有更強和更穩定的抗氧化活性。Heinonen等比較了沒食子酸、咖啡酸、兒茶素、表兒茶素、沒食子酸丙酯、翠雀素、錦葵色素、蘆丁、槲皮素在卵磷脂-脂質體系統中的抗氧化活性，發現阿魏酸對氫過氧化物產生的抑制能力最強[18];同時有研究表明阿魏酸的pH穩定性顯著強于咖啡酸、沒食子酸和綠原酸的[19],這一特性對它作為堿性條件下的食品添加劑非常重要。彭常安等[20]發現在黑莓汁中添加阿魏酸顯著增加了花色苷的最大吸收值, HPLC-DAD-MS分析發現阿魏酸的添加使黑莓汁輔色產生了矢車菊素-3-O-葡萄糖苷- 4-乙烯基愈創木酚、矢車菊-3-O-草酸酐酰葡萄糖苷-4-乙烯基愈創木酚和矢車菊-3-O-阿拉伯糖苷-4-乙烯基愈創木酚,說明阿魏酸對黑莓汁中花色苷產生了輔色作用。

茶多酚也具有很好的抗氧化和清除自由基的能力,作為天然食品添加劑已被廣泛地應用于食品保鮮[21-22]。邵增瑯等[23]將藍莓汁與茶多酚復配生產復合飲料，茶多酚由于對花色苷的輔色作用,改善了產品的色澤和穩定性。畢麗君[24]發現茶多酚可增加玫瑰色素對室內自然光的穩定性。

本研究發現：添加阿魏酸和茶多酚使在真空冷凍干燥條件下干燥的藍莓渣中的總酚、總黃酮和花色苷含量均顯著高于對照組,這一結果與干燥藍莓渣的色差分析結果一致。而在40 ℃條件下干燥的藍莓渣中的總酚含量顯著高于對照組,而總黃酮含量則與對照組沒有明顯的差異,然而花色苷(矢車菊素-3-O-葡萄糖苷)含量則顯著低于對照組,這一結果與色差分析結果不一致,我們認為導致這一結果的原因可能是由于本研究所用的黃酮和花色苷的標準品分別為蘆丁和矢車菊素-3-葡萄糖苷,而在40 ℃條件下添加的阿魏酸和茶多酚與藍莓渣中的黃酮和花色苷反應生成了其他物質。同時本研究還發現藍莓渣中添加阿魏酸和茶多酚可使真空冷凍干燥藍莓渣中的不溶性和可溶性膳食纖維含量顯著高于對照組,使40 ℃條件下烘干的藍莓渣中的可溶性膳食纖維含量顯著高于對照組。這一結果屬首次發現,造成這一現象的機理需做進一步研究。

4 結論

向藍莓渣中添加阿魏酸和茶多酚可有效保護或轉化在40 ℃條件下烘干和真空冷凍干燥條件下干燥的藍莓渣中的總酚、總黃酮和花色苷。同時,可以顯著增加干燥藍莓渣中的膳食纖維含量。通過比較40 ℃條件下烘干和真空冷凍干燥藍莓渣中總酚、總黃酮、花色苷和膳食纖維含量,我們認為添加阿魏酸和茶多酚同時利用真空冷凍干燥技術更加適合藍莓渣的加工。

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(責任編輯:黃榮華)

Effects of Adding Exogenous Ferulic Acid and Tea Polyphenol on Physiologically Active Components in Dry Powder of Blueberry Pomace

XIA Xiu-dong, WANG Ying, LIU Xiao-li, LI Ying, SHAN Cheng-jun, ZHOU Jian-zhong*

(Institute of Agricultural Product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)

The author studied the effects of adding exogenous ferulic acid and tea polyphenol on the content of total phenols, total flavonoids, anthocyanin and dietary fiber, as well as the color of blueberry pomace powder under the condition of hot-air drying or vacuum freeze-drying. The results showed that adding ferulic acid and tea polyphenol into blueberry pomace powder could not only effectively protect or transfer the total phenols, total flavonoids, anthocyanin and dietary fiber in the dry powder of blueberry pomace, but also well keep its color. The combination of ferulic acid and tea polyphenol addition with vacuum freeze-drying technology was more suitable for the processing of blueberry pomace.

Blueberry pomace; Ferulic acid; Tea polyphenol; Hot-air drying; Vacuum freeze-drying; Physiologically active component

2016-09-26

江蘇六大人才高峰項目(NY007)。

夏秀東(1985─),男,博士,研究方向為食品生物技術。*通訊作者:周劍忠。

S668.9

A

1001-8581(2017)02-0074-05