紫甘薯和胡蘿卜加工前后抗氧化協(xié)同作用變化

李洪安，彭小強(qiáng)，劉思悅，黃靜怡，李紅艷

南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330047

紫甘薯Ipomoesbatatas(L.) Lam不僅具有普通甘薯的成分，還富含花青素、酚類化合物、糖蛋白、類胡蘿卜素等各種活性成分，具有顯著的抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)記憶、預(yù)防高血壓、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功能等生理功效[1]，花青素具有的酚羥基結(jié)構(gòu)使其具有較好的抗氧化活性，能夠有效地抑制ROS對機(jī)體的損傷[2]，在抗突變、抗心血管疾病方面也有顯著作用[3,4]。胡蘿卜(Daucuscarotavar.sativaHoffm.)中含有豐富的類胡蘿卜素，類胡蘿卜素是一類植物中廣泛存在的天然色素，能夠參與光合作用，賦予植物顏色，具有多種生物活性，其中有些類胡蘿卜素具有與維生素A1相同的環(huán)結(jié)構(gòu)，在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A，是人體獲取維生素A的一大途徑。類胡蘿卜素分子的異戊二烯結(jié)構(gòu)是其抗氧化活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，使其具有清除自由基、猝滅單線態(tài)氧、抑制低密度脂蛋白氧化等功效[5]。

研究表明[6]，常見的抗氧化物質(zhì)如VC、VE和β-胡蘿卜素并非是為日常膳食提供抗氧化能力的主要活性成分，由此可知，膳食中所含其他植物化學(xué)物的復(fù)雜混合物可能具有更積極的抗氧化效果。Pan等[7]的研究表明：將不同植物來源的親水性提取物與親脂性提取物以不同的比例混合，某些組合提取物的組顯示出比單個(gè)組更強(qiáng)的協(xié)同抗氧化作用，能夠有效地清除機(jī)體內(nèi)過量的自由基，提升抗氧化能力，對機(jī)體內(nèi)炎癥的抑制或慢性疾病的發(fā)生具有積極作用[8]。

我國對蔬菜的烹調(diào)方法主要有炒、炸、煮、蒸等，其中，炒、炸制方法的含油量普遍較高，而煮、蒸方法可以做到低油烹調(diào)，不同加工方式對膳食中所含植物化學(xué)物也存在一定影響。但目前采用不同加工方式處理果蔬，并按不同比例復(fù)配，評價(jià)其植物化學(xué)物及抗氧化活性的相關(guān)報(bào)道較少，相關(guān)研究都圍繞不同加工前后果蔬內(nèi)植物化學(xué)物活性的變化，未有對加工后果蔬提取物復(fù)配的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)對紫甘薯、胡蘿卜采取不同熱加工方式處理，測定加工前后紫甘薯、胡蘿卜中的植物化學(xué)物含量以及提取物的體外抗氧化活性；以不同比例將提取物進(jìn)行復(fù)配，評價(jià)其復(fù)配后的抗氧化作用；通過體外模擬消化，測定并分析其在不同消化階段植物化學(xué)物含量及抗氧化活性的變化，為探尋科學(xué)的膳食配比提供方法和思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：新鮮紫羅蘭紫甘薯，重量為(100±10)g，產(chǎn)自江西；新鮮紅森胡蘿卜，重量為(100±10)g，產(chǎn)自江西，均購于南昌市江大南路天虹超市。

試劑：蘆丁(生化試劑≥98%，批號：R106912)、1，1-二苯-2-苦基肼(DPPH，批號：D141336)、2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS，批號：A109612)、Trolox(AR，批號：A103537)等，以上試劑均購于阿拉丁試劑有限公司；亞硝酸鈉(AR，批號：20211109)、硝酸鋁(AR，批號：20210819)、氫氧化鈉(AR，批號：20210423)等(均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；鹽酸(AR，批號：2108252)、無水乙醇(AR，批號：2204181)等，以上試劑均購于西隴科學(xué)股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 材料預(yù)處理

將新鮮成熟的紫甘薯和胡蘿卜樣品洗凈，晾干，切成4 mm左右薄片。一部分置于-80 ℃冰箱預(yù)凍，冷凍干燥機(jī)凍干，將冷凍干燥處理后的樣品置于-80 ℃環(huán)境超低溫保存。另一部分用四種不同加工方法(蒸、煮、油炸、微波)烹調(diào)。

蒸制處理：將400 g左右紫甘薯、胡蘿卜放在蒸箱內(nèi)，紫甘薯蒸制7.5 min，胡蘿卜蒸制10 min，取出后迅速冰浴冷卻。

煮制處理：將400 g左右紫甘薯、胡蘿卜加入沸水中，紫甘薯、胡蘿卜皆煮制6.5 min。撈出后濾干水分，迅速冰浴冷卻。

油炸處理：將400 g左右紫甘薯、胡蘿卜放入炸鍋內(nèi)，炸鍋內(nèi)1 L葵花籽油溫提前預(yù)熱至150 ℃，紫甘薯炸制5 min，胡蘿卜炸制6.5 min，迅速撈出，去除蔬菜表面附著的多余油脂后冰浴冷卻。

微波處理：將400 g左右蔬菜置于托盤內(nèi)，微波功率設(shè)置700 W，紫甘薯、胡蘿卜皆處理7.5 min，取出后迅速冰浴冷卻。

將經(jīng)過處理的蔬菜樣品置于-80 ℃冰箱預(yù)凍，冷凍干燥機(jī)凍干，粉碎，過60目篩，樣品凍干粉置于-80 ℃環(huán)境超低溫保存。

1.2.2 水溶性植物化學(xué)物的提取

稱取紫甘薯和胡蘿卜樣品經(jīng)蒸、煮、油炸、微波和未經(jīng)處理的凍干粉各5 g置于500 mL燒杯中，加入250 mL 80%乙醇溶液，常溫?cái)嚢杞? h，4 200 r/min 離心5 min，分離上清液和殘?jiān)堅(jiān)?50 mL 80%乙醇溶液，常溫?cái)嚢杞?次，3 h/次。合并上清液，旋轉(zhuǎn)濃縮(控制溫度低于45 ℃)，待有機(jī)溶劑揮發(fā)后，凍干提取液，避光保存所得凍干物。

1.2.3 脂溶性植物化學(xué)物的提取

稱取紫甘薯和胡蘿卜樣品經(jīng)蒸、煮、油炸、微波和未經(jīng)處理的凍干粉各5 g置于500 mL燒杯中，加入250 mL乙醇-正己烷(4∶3，V∶V)，常溫?cái)嚢杞? h，在4 200 r/min離心5 min，分離上清液和殘?jiān)瑲堅(jiān)屑尤?0 mL正己烷，常溫水浴浸提3 h，重復(fù)兩次。上清液合并后用250 mL蒸餾水和250 mL 10% NaCl溶液進(jìn)行萃取清洗，合并上清液，氮吹至干，樣品平行提取3次。所有過程均在避光操作下進(jìn)行，防止類胡蘿卜素氧化。

1.2.4 紫甘薯、胡蘿卜中植物化學(xué)物含量測定

稱取適量紫甘薯、胡蘿卜水溶性凍干提取物配制10 mg/mL提取物乙醇溶液，過0.45 μm有機(jī)膜待測；稱取適量沒食子酸、蘆丁標(biāo)品，溶于乙醇，配制500 μg/mL沒食子酸、蘆丁標(biāo)品儲備液，梯度稀釋至250、125、62.5、50、31.25、12.5 μg/mL待測。

1.2.4.1 總酚含量測定

采用福林酚法測定提取物中總酚含量[4]。向96孔板中加入25 μL紫甘薯、胡蘿卜提取液或沒食子酸標(biāo)品，125 μL福林酚試劑，常溫避光反應(yīng)10 min，再加入125 μL飽和碳酸鈉溶液，震蕩搖勻，常溫避光反應(yīng)30 min，在765 nm波長下測定其吸光值。總酚含量以mg沒食子酸/g干重(mg GAE/g DW)表示，所有樣品均重復(fù)測定3次。

1.2.4.2 總黃酮含量測定

向96孔板中加入25 μL紫甘薯、胡蘿卜提取液或蘆丁標(biāo)品，110 μL 0.066 mol/L NaNO2溶液，常溫避光反應(yīng)5 min，再加入15 μL 0.75 mol/L AlCl3溶液，常溫避光反應(yīng)6 min，最后加入100 μL 0.5 mol/L NaOH溶液，震蕩搖勻，在510 nm波長下測定其吸光值。總黃酮含量以mg蘆丁/g 干重(mg RT/g DW)表示，所有樣品均重復(fù)測定3次。

1.2.4.3 總花青素含量測定

總花青素含量測定參照Denev等[9]的方法，稍作改動。取10 μL紫甘薯、胡蘿卜提取液，分別與272 μL 4.9 mmol/L KCl緩沖液(pH 1.0)和24.8 mmol/L CH3COONa緩沖液(pH 4.5)混合后，震蕩搖勻，常溫避光平衡20 min。在510 nm和700 nm波長下測定其吸光值，總吸光值按下式計(jì)算：

A=(A510-A700)pH1.0-(A510-A700)pH4.5

(1)

式中：(A510-A700)pH1.0表示提取液與KCl緩沖液(pH 1.0)的混合溶液在510 nm與700 nm波長下吸光值之差，(A510-A700)pH4.5表示提取液與CH3COONa緩沖液(pH 4.5)的混合溶液在510 nm與700 nm波長下吸光值之差。

總花青素含量以mg矢車菊素-3-葡萄糖苷/g干重(mg C3G/g DW)表示，所有樣品均重復(fù)測定3次。總花青素含量按下式計(jì)算：

(2)

式中：MW為矢車菊素-3-葡萄糖苷相對分子質(zhì)量，449.2；DF為樣品稀釋倍數(shù)；ε為矢車菊素-3-葡萄糖苷消光系數(shù)，26 900。

1.2.4.4 總類胡蘿卜素含量測定

采用透光法測定提取物中總類胡蘿卜素含量，測定“1.2.3”提取后尚未旋蒸的脂溶性提取液體積，并在470 nm波長下測定其吸光值。總類胡蘿卜素含量按下式計(jì)算：

總類胡蘿卜素(g)=A×V×104/(A1%1 cm×P)

(3)

1.2.5 抗氧化活性測定

1.2.5.1 單一抗氧化活性測定

取紫甘薯、胡蘿卜經(jīng)蒸、煮、油炸、微波加工和無處理的提取物凍干粉，用乙醇溶解配置成10 mg/mL的溶液，過0.45 μm有機(jī)膜，冷藏備用，同時(shí)以水溶性維生素E(trolox)為陽性對照。

DPPH法測定抗氧化活性：向96孔板中加入20 μL紫甘薯、胡蘿卜提取液和100 μL 0.026 mmol/L DPPH乙醇溶液，同時(shí)設(shè)置溶劑空白，常溫避光反應(yīng)30 min，震蕩搖勻，在417 nm波長下測定其吸光值。DPPH自由基清除率按下式計(jì)算：

式中：A0為提取物溶劑與DPPH溶液的吸光值；Ai為提取物溶液與DPPH溶液的吸光值；Aj為提取物溶液與DPPH溶劑的吸光值。

ABTS法測定抗氧化活性：取88 μL 2.6 mmol/L K2S2O8溶液與5 mL 7.4 mmol/L ABTS儲備液混勻，過夜避光靜置12～16 h制成ABTS工作液。測定前，在734 nm波長下用乙醇將其稀釋至吸光值為0.7±0.02。向96孔板中加入20 μL紫甘薯、胡蘿卜提取液和200 μL 稀釋后的ABTS工作液，同時(shí)設(shè)置溶劑空白，震蕩搖勻，常溫避光反應(yīng)6 min，在734 nm波長下測定其吸光值。膳食提取物的DPPH自由基清除率按下式計(jì)算：

(5)

式中：A0為提取物溶劑與ABTS工作液的吸光值；Ai為提取物溶液與ABTS工作液的吸光值；Aj為提取物溶液與ABTS溶劑的吸光值。

最終結(jié)果以μmol水溶性維生素E/g鮮重(μmol TE/g FW)表示，所有樣品均重復(fù)測定3次。

1.2.5.2 抗氧化相互作用評價(jià)

抗氧化測定方法同單一抗氧化能力測定，樣品比例根據(jù)《中國居民膳食指南》對紫甘薯、胡蘿卜的推薦攝入量進(jìn)行配比，按鮮重質(zhì)量進(jìn)行復(fù)配。《中國居民膳食指南》對于深色蔬菜(紫甘薯、胡蘿卜)的每日推薦攝入量為150～250 g，對于薯類(紫甘薯)每日推薦攝入量為50～100 g，深色蔬菜同時(shí)包含紫甘薯、胡蘿卜，因此二者推薦攝入量大體相當(dāng)，在1∶1上下分別設(shè)置五個(gè)比例，探究不同鮮重復(fù)配后對于抗氧化相互作用的影響，具體見表1。

表1 紫甘薯、胡蘿卜抗氧化相互作用復(fù)配比例Table 1 Purple sweet potatoes and carrots antioxidant interaction compound ratio

抗氧化理論值和協(xié)同率參考Jiang[10]的方法，按如下公式計(jì)算：

抗氧化理論值=pA+(1-p)B

(6)

(7)

式中，A、B分別是紫甘薯、胡蘿卜單獨(dú)清除自由基的抗氧化值，對于2∶8(鮮重質(zhì)量比)比例混合的果蔬，p=0.2，(1-p)=0.8。協(xié)同率大于0，即表示復(fù)配產(chǎn)生了抗氧化協(xié)同作用，協(xié)同率小于0，即為抗氧化拮抗作用。

同時(shí)將鮮重質(zhì)量換算為對應(yīng)質(zhì)量中主要植物化學(xué)物含量比mg紫甘薯總酚含量∶mg胡蘿卜總類胡蘿卜素含量(mg GAE∶mg CAR)，參考不同鮮重比例復(fù)配下，紫甘薯及胡蘿卜中主要抗氧化成分的大致比例。

1.2.6 體外模擬消化實(shí)驗(yàn)

1.2.6.1 消化液配置

參照Minekus等[11]提出的標(biāo)準(zhǔn)化體外模擬消化方法，按表2比例添加試劑，并定容至500 mL，配制模擬唾液(simulated salivary fluid，SSF)、模擬胃液(simulated gastric fluid，SGF)和模擬腸液(simulated intstinal fluid，SIF)。

表2 消化液配制成分及比例Table 2 Composition and ratio of digestive juice

1.2.6.2 體外模擬消化

體外模擬口腔消化：分別稱取1 g紫甘薯、胡蘿卜無處理、蒸、煮、油炸、微波處理凍干粉，加入8.5 mL SSF充分混勻，再加入1.25 mL 1 500 U/mL α-淀粉酶、25 μL 0.3 mol/L CaCl2和975 μL H2O，充分混勻后在37 ℃水浴震蕩5 min。最后，加入100 μL PMSF終止口腔消化。

體外模擬胃消化：向10 mL上述口腔消化液中加入7.5 mL SGF充分混勻，加入1.6 mL 25000 U/ mL 胃蛋白酶、0.2 mL 1 mol/L HCl使其pH值至3，再加入5 μL mol/L CaCl2和695 μL H2O，充分混勻后在37 ℃水浴震蕩2 h。最后，加入200 μL PMSF終止胃消化。

體外模擬腸消化：向20 mL上述胃消化液中加入11 mL SIF充分混勻，加入5 mL 800 U/ mL 豬胰酶、2.5 mL 160 mmol/L膽汁鹽溶液、0.15 mL 1 mol/L NaOH使其pH值至7，再加入40 μL mol/L CaCl2和1.31 mL H2O，充分混勻后在37 ℃水浴震蕩2 h。最后，加入200 μL PMSF終止腸消化。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與討論

2.1 不同加工處理后紫甘薯和胡蘿卜中植物化學(xué)物含量

經(jīng)過不同加工處理后，紫甘薯和胡蘿卜中植物化學(xué)物含量如表3所示，紫甘薯中主要的植物化學(xué)物為酚類化合物，主要包括黃酮類化合物和花青素，類胡蘿卜素含量很少。胡蘿卜中主要富含類胡蘿卜素，花青素含量很少。

表3 不同加工方式處理后紫甘薯、胡蘿卜中的植物化學(xué)物含量Table 3 The content of phytochemicals in purple potatoes and carrots after different processing

紫甘薯中的總酚、總黃酮、總花青素含量相對于無處理組(總酚：14.512±0.763 mg GAE/g DW；總黃酮：66.312±1.551 mg RT/g DW；總花青素：5.385±0.031 mg C3G/g DW)，經(jīng)過蒸(總酚：37.300±0.923 mg GAE/g DW ；總黃酮：86.25±4.172 mg RT/g DW；總花青素：8.008±0.344 mg C3G/g DW)、煮(總酚：30.570±1.780 mg GAE/g DW；總黃酮：93.778±3.720 mg RT/g DW；總花青素：5.678±0.284 mg C3G/g DW)處理后，均有明顯提升(P<0.05)。胡蘿卜中的總類胡蘿卜素含量也有所提高(無處理：439.21±40.77 μg/g DW；蒸：597.47±10.24 μg/g DW；煮：739.34±37.68 μg/g DW；P<0.05)。紫甘薯中的植物化學(xué)物煮制處理后提升略低于蒸制處理(P<0.05)，可能是由于部分植物化學(xué)物溶于水中流失導(dǎo)致的。在蒸煮的過程中，高溫蒸汽將可溶性糖-酚酸化合物中的酯鍵破壞，從而釋放其中的酚酸物質(zhì)，提高總酚含量[12]。另外高溫蒸汽還能夠讓紫甘薯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)溶脹破壞，使酚酸類物質(zhì)更好地從紫甘薯結(jié)構(gòu)中釋放出來。胡蘿卜中的類胡蘿卜素與蛋白質(zhì)的復(fù)合物在蒸制的高溫作用下發(fā)生分解，使類胡蘿卜素得以釋放，同時(shí)，胡蘿卜的組織細(xì)胞也因高溫蒸汽的熏蒸而軟化，提高總類胡蘿卜素的提取率[13]。

在煮制過程中，雖然能夠使紫甘薯細(xì)胞結(jié)構(gòu)溶脹破壞，使酚類物質(zhì)和花青素不斷溶出，但隨著煮制時(shí)間增長，溶出的植物化學(xué)物都溶解于水中，且高溫煮制使得部分酚類物質(zhì)和花青素發(fā)生降解，形成了一些新的酚類和黃酮類物質(zhì)，最終導(dǎo)致酚類和花青素含量偏低，經(jīng)過煮制，紫甘薯的總黃酮含量相對于無處理達(dá)到了最大峰值，推測可能是雖然煮制時(shí)黃酮類物質(zhì)也不斷被溶于水中，但高溫使部分酚類物質(zhì)降解形成部分黃酮類新物質(zhì)，總體含量偏高可能是形成黃酮類新物質(zhì)占主導(dǎo)作用的情況。有研究報(bào)道[14]，相對于其他加熱方式，煮制過程中由于蔬菜汁液損耗更多，導(dǎo)致總酚、總黃酮類物質(zhì)更多地流失，而經(jīng)過煮制處理的胡蘿卜中總類胡蘿卜素含量最大，由于類胡蘿卜素是一類脂溶性植物化學(xué)物，幾乎不溶于水[15]，因此不會像酚類、黃酮、花青素一樣溶于水中導(dǎo)致?lián)p失，且持續(xù)的煮制能夠有效地破壞胡蘿卜的質(zhì)構(gòu)與細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使一些結(jié)合態(tài)的類胡蘿卜素游離出來，最終表現(xiàn)為總類胡蘿卜素含量增大。

油炸處理后的總酚(17.900±3.188 mg GAE/g DW)、總花青素(7.014±0.002 mg C3G/g DW)含量均低于蒸制處理(總酚：37.300±0.923 mg GAE/g DW ；總花青素：8.008±0.344 mg C3G/g DW；P<0.05)，其中油炸處理后總酚含量下降最為明顯，而總黃酮含量雖然相對于蒸煮處理后有所降低，但相對于無處理仍有一定程度的升高，推測可能是由于油炸時(shí)溫度過高，反應(yīng)過程復(fù)雜，酚類黃酮類新物質(zhì)的生成與舊物質(zhì)的降解同時(shí)存在，從而導(dǎo)致總酚與總黃酮含量變化趨勢不一致。經(jīng)過油炸處理的總類胡蘿卜素要明顯低于煮制處理，可能是由于在油炸過程中類胡蘿卜素不斷溶于油中，導(dǎo)致了一定程度上脂溶性類胡蘿卜素的損失。

經(jīng)過微波處理后的紫甘薯相對于蒸煮處理，總酚(28.511±1.875 mg GAE/g DW)、總黃酮(78.21±4.326 mg RT/g DW)含量雖更低(P<0.05)，但高于油炸后的總酚，總黃酮含量，而總花青素含量(5.677±0.185 mg C3G/g DW)與無處理的紫甘薯(5.385±0.031 mg C3G/g DW)相差不大(P>0.05)，略微有所提升。微波輔助提取能夠利用微波場的生物與熱效應(yīng)，及“擾動”效應(yīng)來加速物質(zhì)擴(kuò)散溶解[16]。在微波的作用下，細(xì)胞破碎導(dǎo)致花青素溶出，達(dá)到微波輔助提取的效果。因此，雖然在此過程中花青素可能存在降解現(xiàn)象，但由于微波輔助提取能夠?qū)⒉糠值途刍ㄇ嗨鼗蚪Y(jié)合態(tài)花青素變成花青素單體或游離態(tài)花青素，整體含量未發(fā)生大的改變。

2.2 不同加工處理后紫甘薯、胡蘿卜的抗氧化活性

采用DPPH法和ABTS法分別測定不同加工處理后紫甘薯、胡蘿卜提取物的體外抗氧化活性，結(jié)果如表4所示。DPPH法測定結(jié)果中，經(jīng)過煮制處理的紫甘薯具有最強(qiáng)的抗氧化活性(1.179±0.023 μmol TE/g FW；P<0.05)，未經(jīng)處理的紫甘薯抗氧化活性最弱(1.103±0.093 μmol TE/g FW；P<0.05)；與紫甘薯類似，煮制處理也使胡蘿卜擁有最強(qiáng)的抗氧化活性(0.449±0.014 μmol TE/g FW；P<0.05)，同樣，無處理的胡蘿卜擁有最弱的抗氧化活性(0.186±0.010 μmol TE/g FW；P<0.05)。在ABTS法測定結(jié)果中，除無處理的紫甘薯外，微波處理后的紫甘薯抗氧化活性最差(1.605±0.042 μmol TE/g FW；P<0.05)，其次為油炸處理(1.617±0.022 μmol TE/g FW；P<0.05)，而蒸煮處理的結(jié)果相近，都具有較好的抗氧化活性；而在胡蘿卜中，無處理的抗氧化活性依舊最弱(0.259±0.038 μmol TE/g FW)，蒸制處理后胡蘿卜的抗氧化活性最強(qiáng)(0.653±0.092 μmol TE/g FW)。

表4 不同加工方式紫甘薯、胡蘿卜抗氧化活性Table 4 Antioxidant activity of purple potatoes and carrots in different processing

該結(jié)果與經(jīng)過不同加工處理對紫甘薯、胡蘿卜中植物化學(xué)物的含量變化影響有關(guān)。未經(jīng)處理時(shí)，紫甘薯中部分酚類物質(zhì)通過共價(jià)鍵的作用，與細(xì)胞壁等植物基質(zhì)結(jié)合，難以萃取[17]，只有游離態(tài)多酚才能夠表現(xiàn)出抗氧化活性，這類結(jié)合態(tài)多酚只有受到外界因素干擾，醚鍵、酯鍵等共價(jià)鍵斷裂后，從結(jié)合部位釋放出來，轉(zhuǎn)化成游離態(tài)多酚，才能表現(xiàn)抗氧化活性[18]。與其類似，胡蘿卜中的類胡蘿卜素也多與蛋白質(zhì)等結(jié)合于組織中，未經(jīng)處理難以釋放。而熱加工不僅能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物化學(xué)物的溶出，還能夠有效地使這些活性成分從組織中釋放出來，使其從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，從而表現(xiàn)出更好的抗氧化活性。蒸、煮處理相對于油炸、微波處理，溫度更低，酚類、類胡蘿卜素等植物化學(xué)物因高溫所致的降解作用更小，因此蒸、煮處理后，抗氧化活性有了一定程度的上升，而油炸、微波處理的降解損耗更大。總體來說，油炸、微波處理組抗氧化活性增長要低于蒸、煮處理，當(dāng)降解反應(yīng)占主導(dǎo)地位時(shí)，甚至可能低于未經(jīng)處理的樣品。

2.3 植物化學(xué)物含量與抗氧化活性相關(guān)性分析

為明確經(jīng)不同加工處理后紫甘薯、胡蘿卜中各種植物化學(xué)物含量與其抗氧化活性間的關(guān)系，對植物化學(xué)物含量與其抗氧化活性(DPPH、ABTS)作相關(guān)性分析，具體見表5與表6。由表5可知，總酚、總黃酮與DPPH、ABTS均表現(xiàn)出顯著正相關(guān)(R2>0.747，P<0.01)，而總花青素含量與DPPH、ABTS的相關(guān)性稍差，分別為R2=0.516，R2=0.536，但也表現(xiàn)出一定的正相關(guān)性(P<0.05)。在表6中，總酚、總類胡蘿卜素與DPPH、ABTS均表現(xiàn)出較好的正相關(guān)性(R2>0.747，P<0.01)，而總黃酮含量與DPPH、ABTS的相關(guān)性差，分別為R2=0.490，R2=0.320，其原因可能是不同加工處理后的胡蘿卜中相對于紫甘薯來說，總黃酮含量過少，胡蘿卜提取物表現(xiàn)出的抗氧化活性并不依賴于其中的黃酮類物質(zhì)，類胡蘿卜素是其抗氧化活性的主要來源。

表5 紫甘薯中植物化學(xué)物含量與抗氧化活性相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of phytochemical content and antioxidant activity in purple potatoes

表6 胡蘿卜中植物化學(xué)物含量與抗氧化活性相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of phytochemical content and antioxidant activity in carrots

2.4 不同加工處理后紫甘薯、胡蘿卜提取物體外抗氧化相互作用

由表7、8可知，按不同鮮重比例將加工處理后紫甘薯、胡蘿卜提取物進(jìn)行復(fù)配后，大部分呈現(xiàn)出明顯的抗氧化協(xié)同作用，只有少部分組別存在抗氧化拮抗作用。在DPPH組內(nèi)，當(dāng)經(jīng)過煮制加工處理的紫甘薯與胡蘿卜按2∶8的鮮重比例進(jìn)行復(fù)配時(shí)，其協(xié)同率達(dá)到最大(50.76%)，抗氧化活性為(0.897±0.267 μmol TE/g FW)，而煮制加工處理的紫甘薯與胡蘿卜按8∶2的鮮重比例進(jìn)行復(fù)配時(shí)，其整體表現(xiàn)出的抗氧化活性最強(qiáng)(1.155±0.055 μmol TE/g FW)，但其抗氧化協(xié)同率卻只有11.86%。由此可見，復(fù)配提取物的抗氧化活性強(qiáng)，不代表其能夠表現(xiàn)出較高的抗氧化協(xié)同率，抗氧化協(xié)同率與抗氧化活性并無線性關(guān)系。煮制8∶2組能夠表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗氧化活性，主要因?yàn)樵谠摻M別中，紫甘薯提取物所占比例遠(yuǎn)大于胡蘿卜提取物。單獨(dú)測定紫甘薯、胡蘿卜提取物抗氧化活性，紫甘薯提取物的抗氧化活性比胡蘿卜抗氧化活性更強(qiáng)，煮制2∶8組抗氧化活性雖然弱于煮制8∶2組，但其表現(xiàn)出的抗氧化協(xié)同率更高，說明在胡蘿卜所占鮮重比例更大時(shí)，提取物共同作用所表現(xiàn)的抗氧化活性比單獨(dú)使用時(shí)效果更好，紫甘薯與胡蘿卜的鮮重復(fù)配比例合適時(shí)，能使原有的提取物發(fā)揮更強(qiáng)的抗氧化能力。紫甘薯、胡蘿卜提取物復(fù)配比例不同時(shí)，其抗氧化協(xié)同率也不同，這可能與紫甘薯、胡蘿卜提取混合物中的植物化學(xué)物含量不同有關(guān)。Young等[19]的研究表明，混合物的抗氧化相互作用受混合物中某些成分濃度的影響，濃度的增加或減少都會影響最終的抗氧化相互作用。

表7 DPPH模型中紫甘薯、胡蘿卜組合的理論值和實(shí)驗(yàn)值Table 7 Theoretical and experimental values of the combination of purple sweet potatoes and carrots in the DPPH model

在ABTS組內(nèi)，抗氧化協(xié)同率最高的是微波5∶5組(39.52%)，其次為微波4∶6組(38.41%)，這與DPPH組結(jié)果略有不同，但縱觀全部復(fù)配組合可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)配比例在4∶6左右時(shí)，各復(fù)配比例組合中大多協(xié)同率達(dá)到峰值，借此可判斷，當(dāng)胡蘿卜占比略大于紫甘薯時(shí)，其抗氧化協(xié)同率往往更高。而ABTS組與DPPH組所表現(xiàn)出的最佳協(xié)同率復(fù)配比不同的原因可能在于DPPH和ABTS法測定抗氧化活性的機(jī)理不同：DPPH法主要依靠單電子/氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，或二者同時(shí)反應(yīng)從而達(dá)到清除自由基的目的，其主要影響因素為空間位阻效應(yīng)；ABTS法主要依靠氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)機(jī)制清除自由基，且對反應(yīng)物氧化還原電勢有要求，低于0.68 V時(shí)ABTS自由基才能被還原，從而使顏色漸弱，發(fā)生吸光度的改變[20]。

雖然當(dāng)胡蘿卜質(zhì)量大于紫甘薯質(zhì)量時(shí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化協(xié)同效應(yīng)，但將鮮重質(zhì)量換算為對應(yīng)質(zhì)量中植物化學(xué)物含量比(紫甘薯總酚含量∶胡蘿卜總類胡蘿卜素含量)可發(fā)現(xiàn)，各比例水溶性植物化學(xué)物含量都大于脂溶性植物化學(xué)物含量。當(dāng)總酚含量與總類胡蘿卜素含量比值過大時(shí)，抗氧化協(xié)同效果反而降低，可能由于當(dāng)脂溶性植物化學(xué)物含量過少時(shí)，抗氧化協(xié)同增效作用在總體的抗氧化效果中占比太低，并不明顯，整體表現(xiàn)的抗氧化效果主要由水溶性植物化學(xué)物提供。文獻(xiàn)也表明，當(dāng)水溶性植物化學(xué)物與脂溶性植物化學(xué)物按不同比例進(jìn)行復(fù)配時(shí)，水溶性植物化學(xué)物占比更高時(shí)，其表現(xiàn)的抗氧化協(xié)同效應(yīng)更強(qiáng)[21]。

經(jīng)過煮制與微波加工后的復(fù)配組合表現(xiàn)的協(xié)同率相比于其他加工方式更高。煮制處理后的植物化學(xué)物含量與蒸制處理的含量相當(dāng)，而微波處理后的植物化學(xué)物含量要低于蒸制后含量，但蒸制復(fù)配組合所表現(xiàn)出的抗氧化協(xié)同效應(yīng)卻不如煮制與微波處理，借此推測，抗氧化協(xié)同拮抗作用與植物化學(xué)物含量并無明顯線性關(guān)系。在煮制過程中，由于水的持續(xù)浸潤，以及沸騰過程中水對紫甘薯、胡蘿卜的不斷攪動，使紫甘薯、胡蘿卜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)充分溶脹破壞，其中的各類抗氧化活性成分釋放更為充分，因而在復(fù)配中能夠產(chǎn)生更高的抗氧化協(xié)同作用，而微波處理由于其特有的原理，細(xì)胞結(jié)構(gòu)中結(jié)合探討狀態(tài)的植物化學(xué)物得以更好釋放，提高紫甘薯、胡蘿卜的復(fù)配效果。

表8 ABTS模型中紫甘薯、胡蘿卜組合的理論值和實(shí)驗(yàn)值Table 8 Theoretical and experimental values of the combination of purple potatoes and carrots in the ABTS model

續(xù)表8(Continued Tab.8)

2.5 體外模擬消化后不同加工處理組紫甘薯和胡蘿卜中植物化學(xué)物含量變化

通過對比經(jīng)不同加工處理后，紫甘薯和胡蘿卜口腔消化液、胃消化液、腸消化液中活性成分，發(fā)現(xiàn)蒸制處理的紫甘薯在消化的各階段，總酚(口消化：7.250±0.470 mg GAE/g DW；胃消化：36.517±1.181 mg GAE/g DW；腸消化：46.787±2.960 mg GAE/g DW)、總黃酮(口消化：17.660±1.760 mg RT/g DW；胃消化：93.753±3.224 mg RT/g DW；腸消化：99.487±2.429 mg RT/g DW)、總花青素(口消化：6.866±0.526 mg C3G/g DW；胃消化：5.373±0.234 mg C3G/g DW；腸消化：2.022±0.138 mg C3G/g DW)的含量都最高(見圖1，P<0.05)，與消化前所表現(xiàn)的測定結(jié)果一致。紫甘薯各種處理方式在消化各階段，植物化學(xué)物含量變化趨勢都一致，表現(xiàn)為口腔消化液中植物化學(xué)物含量較低，胃消化液中植物化學(xué)物含量迅速提升，而腸消化液中植物化學(xué)物含量升高趨勢明顯放緩。口腔消化階段，由于作用時(shí)間過短，大量活性物質(zhì)未從組織間溶出，因此總酚、總黃酮、總花青素含量偏低。進(jìn)入胃消化階段后，胃蛋白酶開始作用，催化蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，與蛋白質(zhì)固定的結(jié)合酚被釋放，轉(zhuǎn)化成游離酚。且胃蛋白酶能將酚酸與細(xì)胞壁間的酯鍵減弱，使酚酸被釋放。因此花青素、黃酮與酚類物質(zhì)含量在胃消化階段迅速提升[22]。進(jìn)入腸消化階段，腸道內(nèi)的化學(xué)環(huán)境呈弱堿性，酚類物質(zhì)在酸性條件下較為穩(wěn)定，但處于堿性環(huán)境中時(shí)，受限于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，易發(fā)生降解或聚合反應(yīng)，致使其含量降低，但在持續(xù)的腸道消化過程中，依舊有部分結(jié)合酚不斷被釋放，當(dāng)釋放的酚類物質(zhì)大于降解聚合的酚類物質(zhì)時(shí)，最終表現(xiàn)為腸消化階段總酚含量緩慢上升。而在堿性條件下，花青素相對于其它酚類物質(zhì)更加不穩(wěn)定，易降解成為查爾酮或者其余小分子酚類物質(zhì)[23]，致使其含量降低。

圖1 體外模擬消化各階段加工紫甘薯、胡蘿卜中植物化學(xué)物含量變化Fig.1 Changes of phytochemicals contents in processed purple potatoes and carrots in different stages of simulated digestion in vitro不同小寫字母表示不同加工處理前后紫甘薯、胡蘿卜提取物植物化學(xué)物含量在0.05水平上的存在顯著性差異(P<0.05)。Different lowercase letters indicate significant differences in the phytochemical content of purple sweet potatoes and carrots extracts before and after different processing treatments at the 0.05 level (P<0.05).

不同加工處理后胡蘿卜中的類胡蘿卜素在各階段中的釋放規(guī)律與紫甘薯中各類水溶性植物化學(xué)物的釋放規(guī)律有所差別。在口腔消化階段，由于消化環(huán)境呈現(xiàn)中性，較為溫和，且消化時(shí)間較短，因此類胡蘿卜素釋放有限，含量較低。進(jìn)入胃消化階段，胃消化液呈現(xiàn)的酸性條件能夠有效破壞胡蘿卜細(xì)胞壁，使類胡蘿卜素從中釋放，但由于類胡蘿卜素在酸性條件下易分解，致使部分類胡蘿卜素總體含量提升較緩。進(jìn)入腸消化階段后，腸消化液中的胰酶在與胡蘿卜細(xì)胞壁接觸后能使其上的孔徑進(jìn)一步擴(kuò)大，促使類胡蘿卜素進(jìn)一步釋放[24]，且類胡蘿卜在堿性腸消化液中不易分解，使總類胡蘿卜素含量在腸消化階段達(dá)到最大。

2.6 體外模擬消化后不同加工處理組紫甘薯和胡蘿卜的抗氧化活性變化

通過測定不同加工處理后紫甘薯、胡蘿卜口腔消化液、胃消化液、腸消化液對DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力(見圖2)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)蒸(口消化：2.070±0.373 μmol TE/g FW；胃消化：7.022±0.525 μmol TE/g FW；腸消化：6.549±0.590 μmol TE/g FW)、煮(口消化：2.799±0.312 μmol TE/g FW；胃消化：7.120±0.473 μmol TE/g FW；腸消化：6.810±0.516 μmol TE/g FW)處理后的紫甘薯胃消化液對于DPPH自由基的清除效果最佳(P<0.05)，經(jīng)蒸制處理的紫甘薯胃消化液對ABTS自由基的清除效果最好(9.317±0.327 μmol TE/g FW；P<0.05)。紫甘薯各組別都呈現(xiàn)出胃及腸消化液的DPPH、ABTS自由基清除能力強(qiáng)于口腔消化液(P<0.05)，胡蘿卜各組在消化過程中消化液的抗氧化活性呈逐步上升的趨勢(P<0.05)。

圖2 體外模擬消化各階段加工紫甘薯、胡蘿卜中抗氧化活性變化Fig.2 Changes of antioxidant activity in processed purple potatoes and carrots in different stages of in vitro simulated digestion注：不同小寫字母表示不同加工處理前后紫甘薯、胡蘿卜提取物抗氧化活性在0.05水平上的存在顯著性差異(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences in antioxidant activity of purple sweet potatoes and carrots extracts before and after different processing treatments at the 0.05 level (P<0.05).

有研究表明，樣品中的酚類物質(zhì)含量與清除DPPH自由基的能力呈現(xiàn)正相關(guān)，雖然消化過程中蛋白質(zhì)降解形成的肽可能會與酚類物質(zhì)反應(yīng)，但仍具有很強(qiáng)的自由基清除能力[25]。各組胃消化液中酚類化合物含量高，因此胃消化液具有較強(qiáng)的自由基清除能力。模擬口腔消化液與胃消化液呈現(xiàn)弱酸性與酸性，酸性條件下，反應(yīng)體系中的氫離子濃度高，體系中高濃度的氫離子更易與DPPH自由基孤對電子進(jìn)行配對，進(jìn)而使DPPH自由基更容易被清除[26],由于在堿性條件下，多酚類物質(zhì)易被氧化成為醌類物質(zhì)，使得整體的DPPH,ABTS自由基清除效果大大降低[27]，酸性條件下多酚類物質(zhì)更穩(wěn)定，能夠表現(xiàn)出更好的抗氧化效果，因此胃消化液的DPPH、ABTS自由基清除能力強(qiáng)于腸消化液。

胡蘿卜中主要的抗氧化活性物質(zhì)為類胡蘿卜素，其各階段消化液的抗氧化能力與各階段消化液中的總類胡蘿卜含量呈正相關(guān)。在胡蘿卜消化過程中，總類胡蘿卜素在口腔階段釋放最少，胃階段與腸階段不斷增加，且腸階段釋放量大于胃階段釋放量，與各階段消化液呈現(xiàn)出的DPPH、ABTS自由基清除能力具有相同的趨勢。

3 結(jié)論

采用蒸、煮、炸、微波四種加工方式對紫甘薯、胡蘿卜進(jìn)行處理，并測定處理前后樣品總酚、總黃酮、總花青素、總類胡蘿卜素含量變化。結(jié)果表明，蒸、煮加工能有效地將紫甘薯、胡蘿卜中結(jié)合狀態(tài)的植物化學(xué)物轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)，供人體吸收利用，且蒸、煮加工所導(dǎo)致的植物化學(xué)物降解程度相對于油炸與微波較低。同時(shí)，采用DPPH和ABTS法測定蒸、煮、炸、微波與無處理的紫甘薯、胡蘿卜抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)蒸、煮加工處理后的紫甘薯、胡蘿卜相對于其他加工方式具有更好的抗氧化活性。相關(guān)性分析也顯示，總酚、總花青素、總類胡蘿卜素與DPPH、ABTS均表現(xiàn)出較好的正相關(guān)性，表明植物化學(xué)物含量與其表現(xiàn)的抗氧化活性呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性。

將相同處理方式的紫甘薯、胡蘿卜按不同鮮重比例進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配組合表現(xiàn)出了顯著的抗氧化協(xié)同作用。在DPPH組內(nèi)，煮制加工的紫甘薯與胡蘿卜按2∶8的比例進(jìn)行復(fù)配時(shí)，其協(xié)同率達(dá)到最大(50.76%)；在ABTS組內(nèi)，抗氧化協(xié)同率最高的是微波5∶5組(39.52%)，其次為微波4∶6組(38.41%)，而蒸制8∶2組抗氧化協(xié)同率最低(0.03%)。整體而言，當(dāng)紫甘薯：胡蘿卜在鮮重比例2∶8至4∶6的配比范圍左右，即胡蘿卜所占質(zhì)量更大時(shí)，其抗氧化協(xié)同效果最佳，將鮮重質(zhì)量比例換算為水溶性、脂溶性植物化學(xué)物含量進(jìn)行配比，則當(dāng)水溶性植物化學(xué)物比例更高時(shí)，整體能夠表現(xiàn)出明顯的抗氧化協(xié)同作用。

對蒸、煮、炸、微波與無處理的紫甘薯、胡蘿卜進(jìn)行了體外模擬消化實(shí)驗(yàn)，并測定了其在不同階段總酚、總黃酮、總花青素、總類胡蘿卜素含量變化及抗氧化能力變化。各加工方式紫甘薯的總酚、總黃酮含量在胃消化階段增長趨勢最明顯，在腸消化階段增勢明顯放緩，總花青素含量在消化過程中持續(xù)下降，DPPH、ABTS自由基清除能力表現(xiàn)為胃消化階段>腸消化階段>口腔消化階段。各加工方式胡蘿卜的總類胡蘿卜素含量在消化過程中持續(xù)上升，且腸消化階段增長趨勢大于胃消化階段，其DPPH、ABTS自由基清除能力與總類胡蘿卜素含量變化保持一致，表現(xiàn)為腸消化階段>胃消化階段>口消化階段。