甘蔗品種對紅糖品質及抗氧化性的比較研究

2023-05-30 09:23:55趙春杰王輝任軍華趙永亮

中國調味品 2023年4期

趙春杰王輝任軍華趙永亮

摘要：以同一產地不同品種甘蔗為原料，比較其所制得的5種手工紅糖樣品在營養指標、香氣成分及抗氧化活性方面的差異。結果表明，桂糖55號和中糖3號所制紅糖營養成分最豐富，其中桂糖55號制成的紅糖總游離氨基酸含量最高；中糖3號制成的紅糖的蔗糖、總多酚和鐵元素含量最高，香氣成分更豐富且抗氧化活性最強；桂糖44號所制的紅糖的碳水化合物和蛋白質含量最高；柳城05136和新臺糖22號制成的紅糖營養指標、香氣物質及抗氧化性適中。該研究可為甘蔗品種的選擇及功能性紅糖的生產提供理論依據。

關鍵詞：不同品種；紅糖；營養指標；香氣成分；抗氧化活性

中圖分類號：TS242.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）04-0024-05

Abstract： With different varieties of sugarcane from the same place of origin as the raw materials， the differences of nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of five kinds of handmade brown sugar samples are compared. The results show that brown sugar made from Guitang No.55 and Zhongtang No.3 has the richest nutrients， and the content of total free amino acids of brown sugar made from Guitang No.55 is the highest. The content of sucrose， total polyphenols and iron element of brown sugar made from Zhongtang No.3 is the highest， the aroma component is richer and the antioxidant activity is the strongest. The content of carbohydrate and protein in brown sugar made from Guitang No.44 is the highest. The nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of brown sugar made from Liucheng 05136 and Xintaitang No.22 are moderate. This study could provide a theoretical basis for the selection of sugarcane varieties and the production of functional brown sugar.

Key words： different varieties; brown sugar; nutritional indexes; aroma components; antioxidant activity

紅糖是以甘蔗為原料，經過壓榨、熬煮等工序制作且沒有分蜜步驟的紅褐色產品[1-2]，故又稱“非分蜜糖”。它保留了蔗汁中的基本營養成分，富含多種礦物質、維生素、氨基酸、蛋白質和微量元素等[3-5]，是傳統的保健食品。在中醫看來，紅糖具有美容養顏、延緩衰老、健脾暖胃的功效[6-7]。近年來，隨著生活水平的不斷提高，除了追求更高的產量、更高的含糖量外，消費者對紅糖的品質提出了更高的要求：營養成分更豐富，香味更濃郁。甘蔗的產地、品種及加工方式的不同都會對紅糖的營養成分和香氣成分造成不同程度的影響[8]，但目前國內對紅糖理化指標、氣味及性質的綜合研究較少，因此深入研究甘蔗品種對紅糖品質的影響非常重要。本研究為了減少水分、土壤、蟲害等導致的品質差異，選用在廣西地區同一試驗基地上我國蔗區大面積種植的中糖3號、桂糖44號、桂糖55號、柳城05136、新臺糖22號共5個甘蔗品種為原料，采用傳統紅糖制作工藝熬煮而成，對所制紅糖樣品的營養指標、香氣成分和抗氧化性等方面進行比較研究，以期選擇更適合制作紅糖的甘蔗品種，為開發各種新的功能性紅糖提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗室自制5種手工紅糖：中糖3號、桂糖44號、桂糖55號、柳城05136、新臺糖22號，置于室溫下干燥器中保存。五水合硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、氯化鈉、硒粉、沒食子酸、無水乙醇、硫酸、石油醚（30～60 ℃，60～90 ℃）（均為分析純）、正己烷（色譜級）：購于西隴化工股份有限公司；福林酚：購于上海麥克林生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

TSF-100A-1水分測定儀上海佑科儀器有限公司；Carbolitb馬弗爐；KjeltecTM 8400 全自動凱氏定氮儀、全自動脂肪浸提儀美國 Foss 公司；Alliance e2695高效液相色譜儀美國Waters公司；ZF-C20002電子天平上海力瑤貿易有限公司；Synergy H1全波長多功能酶標儀美國伯騰儀器有限公司；PTX-FA210S電子天平華志電子科技有限公司；H0156小型甘蔗壓榨機邢臺潤聯科技開發有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 主要營養指標的測定

水分：參照 GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》，采用直接干燥法測定；灰分：參照GB 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》，采用馬弗爐燒灼法測定；蛋白質：參照 GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》，采用凱氏定氮法測定；蔗糖：參照GB 5009.8—2016《食品安全國家標準食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》，采用高效液相色譜法測定；總游離氨基酸：參照 GB 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》測定；脂肪：參照 GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》，采用索氏抽提法測定；礦物質元素K、Na、Ca、P、Fe、Mg、Mn的測定委托中國熱帶農業科學院分析測試中心進行；總多酚：根據張芳銘等[9]的方法進行改進后測定。標準曲線的制作：準確稱取0.05 g沒食子酸，經超聲處理后在容量瓶中定容至100 mL，吸取0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mL至10 mL比色皿中，加入2.5 mL 福林酚試劑（0.2 mol/L），2.5 mL碳酸鈉溶液（10%），加水至25 mL，然后靜置1 h。在778 nm處進行比色分析后，繪制以沒食子酸濃度（μg/mL）為橫坐標、吸光度值（A）為縱坐標繪制。稱取1.00 g紅糖放入50 mL容量瓶中，取1.5 mL離心5 min，取1 mL上清液于10 mL比色管中，按標準曲線的方法測定。碳水化合物=100-蛋白質-脂肪-水分-灰分。

1.3.2 香氣成分

采用SPME-GC-MS法測定香氣成分。根據羅夢穎等[10]的方法進行改進，準確稱取6.0 g自制紅糖，加入4 mL蒸餾水充分溶解。轉移至頂空瓶中，加入0.6 g電解質氯化鈉和磁力攪拌轉子，放入50 ℃甘油鍋中加熱，轉速為350 r/min，在頂空瓶中插入已老化的萃取頭，萃取50 min。

GC-MS分析條件[11]：氣相色譜系統為PerkinElmer Clarus 690，色譜柱為HP-5MS毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），起始溫度40 ℃，保持5 min，再以 2 ℃/min的速度升溫至80 ℃，再以10 ℃/min升溫至260 ℃，保持10 min。柱前壓100 kPa，載氣為高純氮氣，流速為1 mL/min，分流進樣，分流比是10∶1，進樣量為2 μL，EI離子源，電子能量為70 eV，質子掃描范圍為35～500 amu，四級桿溫度為150 ℃，離子源溫度為250 ℃，傳輸線溫度為250 ℃，進樣口溫度為250 ℃，柱壓為100 kPa。

1.3.3 抗氧化活性測定

根據楊斯惠等 [12]、李騰宇等13]的方法，稍作修改，分別配制濃度為0.5，1，1.5，2.5，4，6 mg/mL的紅糖溶液，以VC作為對照組，計算不同紅糖樣品對DPPH 自由基、羥自由基的清除率來探究其抗氧化活性。

1.4 數據分析統計

采用Microsoft Office Excel 和SPSS 17.0軟件進行數據分析，差異顯著水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同甘蔗品種所制紅糖營養指標的比較

2.1.1 不同甘蔗品種所制的紅糖主要成分分析

不同紅糖樣品主要成分的含量分析見表1。

由表1可知，5種甘蔗所制的紅糖中的水分含量相差不大，質量分數為2.06%～2.78%，平均值為2.41%，現行國家標準《紅糖》（GB/T 35885—2018）[14]要求水分質量分數≤4.8%，5種紅糖均符合標準要求。5種紅糖的灰分質量分數為2.07%～4.64%，平均值為3.32%，其中桂糖55號所制的紅糖的灰分質量分數最高，顯著高于其他甘蔗品種所制紅糖，可判斷桂糖55號的無機物含量豐富；而桂糖44號所制的紅糖灰分質量分數為2.07%，無機物含量最低。

5種甘蔗品種所制紅糖的脂肪質量分數較低，這與楊婷等[15]的研究結果中的脂肪含量相一致。蔗糖分是紅糖的主要成分，不同的甘蔗品種所制紅糖其含量有明顯差異，桂糖55號所制紅糖蔗糖分含量最低，可能熬煮時蔗糖分轉化成還原糖分。

蛋白質是構成人體細胞的基礎物質，在人體中發揮著不可替代的作用[16]。5種甘蔗所制紅糖中的蛋白質差異顯著，平均含量為0.71%，其中桂糖55號和新臺糖22號所制紅糖是蛋白質含量最低的品種，質量分數均為0.19%；而桂糖44號所制紅糖是蛋白質含量最高的品種，質量分數達到2.36%，是桂糖55號蛋白質含量的12倍。多酚類物質具有抗氧化活性，紅糖中多酚類物質主要是黃酮類、酚酸類等成分[17]，總多酚含量與抗氧化性呈正相關。5種紅糖樣品的總多酚含量差異明顯，可能與甘蔗的品種有關。中糖3號的總多酚含量明顯高于其他紅糖樣品，為753.90 μg/kg，總多酚含量最低的為桂糖44號，為475.94 μg/kg。

2.1.2 不同甘蔗品種的紅糖氨基酸含量的分析

氨基酸的組成與比例是衡量食品營養價值的關鍵指標之一，影響人體內蛋白質的合成[18-19]。不同甘蔗品種的紅糖非必需氨基酸種類和含量見表2和表3。

5種紅糖都含有17種氨基酸，桂糖55號是非必需氨基酸含量最高的甘蔗品種，最低的甘蔗品種為新臺糖22號。非必需氨基酸主要成分為天冬氨酸和絲氨酸，5種紅糖樣品中此兩種氨基酸含量均顯著高于其他非必需氨基酸。不同甘蔗品種的紅糖必需氨基酸種類和含量見表3，必需氨基酸含量最高的甘蔗品種為桂糖55號，最低的甘蔗品種為新臺糖22號。必需氨基酸主要成分為蘇氨酸和異亮氨酸，5種紅糖樣品中此兩種氨基酸含量均顯著高于其他必需氨基酸。由此可以得出，總游離氨基酸含量最高的甘蔗品種為桂糖55號，最低的為新臺糖22號。

2.1.3 不同甘蔗品種所制紅糖礦物質含量分析

人體組織的構成和正常生命活動的維持都離不開礦物質元素，它們對身體的營養和功能有重要的影響，分為常量元素和微量元素 [20]。常量元素中K、Ca、P、Mg、Na在人體中含量高且需求大，微量元素Fe、Mn與人體新陳代謝密切相關[21]。不同甘蔗品種的紅糖礦物質元素含量分析見表4。

由表4可知，K元素含量最高，其次為Ca、P、Mg、Na元素，這不僅與甘蔗汁中礦物質含量相近[22]，也和徐靈均等[3]的紅糖礦物質含量排序結果相符。加工方式相同的條件下，紅糖礦物質的含量可能與甘蔗品種相關。5種紅糖樣品中，常量元素K、Ca在紅糖內含量均遠高于Mg、P、Na含量，微量元素Fe、Mn含量相差不大。總體來看，桂糖55號礦物質含量更豐富，桂糖44號礦物質含量最少。

2.2 不同甘蔗品種的紅糖香氣成分的比較

本實驗采用HS-SPME-GC-MS法對同一地區甘蔗所制的5種紅糖的香氣成分進行檢測，由表5可知，不同甘蔗品種所制紅糖樣品的揮發性成分的種類和含量不完全相同，既有共有的香氣物質，也有自己獨有的揮發性成分。本研究在5種紅糖樣品中共檢測出57種揮發性物質，包括醛類9種、吡嗪類19種、酮類5種、醇類6種、嘧啶6種、其他化合物12種。同一地區不同甘蔗品種所制紅糖樣品揮發性物質種類和相對含量存在差異，共有物質6種，分別為2-甲基丁醛、2，5-二甲基吡嗪、煙葉酮、2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、2，5-二甲基-3-（3-甲基丁基）吡嗪。其中2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪相對含量較高。總體來看，桂糖44號紅糖樣品中吡嗪類物質種類更多；桂糖55號紅糖樣品中吡嗪類物質相對含量最高；中糖3號紅糖樣品中吡嗪類物質相對含量與桂糖55號相差不大；柳城05136紅糖樣品中吡嗪類物質相對含量略低于中糖3號；新臺糖22號紅糖醛類物質種類最多，吡嗪類物質種類和相對含量最少。

2.3 不同甘蔗品種的紅糖抗氧化活性的比較

2.3.1 不同甘蔗品種的紅糖DPPH自由基清除力的比較

由圖1可知，對照VC和測試的5種不同甘蔗品種所制紅糖對DPPH自由基有明顯的清除效果。隨著紅糖濃度從0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，DPPH自由基清除力也隨之增強。同等濃度下，在0.5～4 mg/mL 區間時，DPPH自由基清除力為VC＞中糖3號＞新臺糖22號＞桂糖55號＞桂糖44號＞柳城05136；在4～6 mg/mL 區間時，DPPH自由基清除力為VC＞中糖3號＞新臺糖22號＞桂糖55號＞柳城05136＞桂糖44號。紅糖對DPPH自由基的清除力始終低于VC。

2.3.2 不同甘蔗品種的紅糖羥自由基清除力的比較

由圖2可知，對照VC和測試的5種不同甘蔗品種所制紅糖對羥自由基有明顯的清除效果。隨著紅糖濃度從0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，羥自由基清除力也隨之增強。參試紅糖對羥自由基的清除力相差不大，均呈現隨著紅糖濃度增大，其對羥自由基的清除力逐漸增強的趨勢。紅糖對羥自由基清除力始終低于VC。

3 結論

本實驗主要研究比較了同一蔗區不同甘蔗品種所制紅糖在營養成分、香味成分及抗氧化性方面的差異。結果表明，參試品種桂糖55號和中糖3號制成的手工紅糖都有較好的營養成分，其中桂糖55號制成的紅糖總游離氨基酸含量最高；中糖3號制成的紅糖蔗糖分含量最高，總多酚含量和Fe元素含量最高，香氣成分更豐富且抗氧化活性強，二者更適合用于生產優質紅糖。桂糖44號所制紅糖的碳水化合物和蛋白質含量最高，可以與其他甘蔗品種混合生產功能性紅糖；柳城05136和新臺糖22號所制紅糖的營養成分與品質一般，可依據現實生產需要合理利用。

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