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靈武長棗凍藏期間果實理化性狀及抗氧化作用的研究

2023-12-29 00:00:00院欽馬國娟任玉鋒馬婷婷唐文林康鵬徐文娣周軍
湖北農業科學 2023年7期

摘要:以靈武長棗(Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’)果實為試驗材料,經-18 ℃凍藏后,對其可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、總酚、總黃酮含量以及超氧陰離子自由基和DPPH自由基清除率進行測定與分析。結果表明,在凍藏條件下,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、總酚、總黃酮等物質含量逐漸下降,超氧陰離子自由基和DPPH自由基清除能力也逐漸降低。維生素C、總酚含量與超氧陰離子自由基清除率呈極顯著正相關(Plt;0.01),總黃酮含量與超氧陰離子自由基清除率呈顯著正相關(Plt;0.05),說明這3類物質是清除超氧陰離子自由基的主效物。此外,凍藏可以保持靈武長棗果實一定的DPPH自由基還原能力。維生素C含量的快速下降,使得總酚及總黃酮類物質在凍藏后期可維持棗果一定的抗氧化作用。

關鍵詞:靈武長棗(Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’);凍藏;理化性狀;抗氧化作用;相關性分析

中圖分類號:S665.1" " " " "文獻標識碼:A

文章編號:0439-8114(2023)07-0120-06

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.07.021 開放科學(資源服務)標識碼(OSID):

Abstract: Using Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’ fruits as test materials, the contents of soluble solids, titratable acid, vitamin C, total phenolics, total flavonoids, the scavenging rates of O2-· and DPPH· were determined and analyzed after frozen storaged at" " " " " "-18 ℃. The results showed that under the condition of frozen storage, with the passage of frozen storage time, the contents of soluble solids, titratable acid, vitamin C, total phenolics and total flavonoids in Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’ fruits decreased gradually, and the capability of scavenging O2-·and DPPH· also decreased gradually. The contents of vitamin C and total phenolics were extremely significantly positively correlated with the scavenging rate of O2-·(Plt;0.01), and total flavonoids content was significantly positively correlated with the scavenging rate of O2-·(Plt;0.05), indicating that these three substances were the main effects of scavenging O2-·. Moreover, frozen storage could maintain certain DPPH· reduction ability of Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’ fruits. The rapid decrease of vitamin C content caused the total phenolics and total flavonoids to maintain the antioxidant effect of jujube fruit in the later stage of frozen storage.

Key words: Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’; frozen storage; physical and chemical properties; antioxidation; correlation analysis

靈武長棗(Ziziphus jujuba ‘Lingwuchangzao’)是寧夏具有地方特色的優質鮮食棗品種,栽培歷史悠久,果肉琥珀色,質地酥脆,汁液多,酸甜適口,鮮棗可溶性固形物含量34%,含糖量28%,含酸量0.44%,富含各種礦物質和維生素[1]。具有保護肝、抗腫瘤、清除自由基、抗氧化等藥理作用,再加上可觀的經濟效益,深受生產者和消費者的青睞。近年來,靈武長棗產業發展步伐加快,截至目前,靈武市靈武長棗保存面積0.45萬hm2,年產靈武長棗1 800萬kg,年產值5 000余萬元[2]。但由于新鮮棗果具有呼吸強度高、失水速率快的特性,因而很難貯藏保鮮,在自然條件下,鮮果采后的商品貨架期只有3~5 d。許多學者對靈武長棗的貯藏方法進行了研究,例如低溫貯藏[3]、氣調保鮮貯藏[4]、涂膜保鮮[5]等,這些貯藏手段有效延長了果實貯藏壽命,促進了靈武長棗產業的發展。

凍藏是低溫貯藏的一種,是指將果蔬或其他食品的溫度降至冰點以下,使其在凍結狀態下保藏的一種方式,能夠保持速凍產品良好的性能和品質,可在較長時間內保持其良好的理化品質,可用于高度易腐和季節性食品貯藏[6]。食品在凍藏過程中的質量變化,一般在-12 ℃可抑制微生物的活動,但化學變化沒有停止,甚至在-18 ℃下仍有緩慢的化學變化[7]。近年來,關于凍結方式和凍藏設施對水蜜桃凍藏期間抗氧化作用的研究有了新的突破[8],張雅麗等[9]對果蔬凍藏處理技術的研究也進行了總結論述。

此外,果實的抗氧化作用一直是眾學者研究的熱點。目前關于蘋果(Malus domestica Mill.)[10]、柑橘(Citrus reticulata Blanco.)[11]、軟棗獼猴桃[Actinidia arguta (Siebold amp; Zucc.) Planch. ex Miq.][12]、棗(Ziziphus jujuba Mill.)[13,14]等果實的抗氧化作用已進行了研究,但對寧夏靈武長棗的抗氧化作用研究較少。為此,本研究以靈武長棗為試驗材料,采用低溫進行凍藏,在凍藏期間測定其理化性狀及抗氧化指標,探究凍藏對果實理化性狀、抗氧化作用的影響,以期為靈武長棗貯藏以及功能性開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料 2019年9月29日上午9至10時,于靈武市長棗基地采摘靈武長棗,選取無機械損傷、成熟一致(著色面達80%)的果實,并將其分為3組,裝入打孔自封袋中,置于-18 ℃的冰箱中凍藏。在凍藏期間每隔10 d取樣,于4 ℃冰箱中解凍1.5 h。將解凍后的棗果,去果皮、果核后粉碎,用錫箔紙包裹,液氮處理,置于-80 ℃保存,備用。

1.1.2 試劑 沒食子酸(GA,分析標準品):上海阿拉丁試劑公司;鎢酸鈉、冰醋酸、鉬酸鈉:上海中秦化學試劑有限公司;亞硝酸鈉、氫氧化鈉、過氧化氫、甲醇、偏磷酸、碳酸氫鈉:天津大茂化學試劑廠;Tris堿:SIGMA-ALDRICH公司;氯化鋁、95%乙醇、鹽酸:天津市致遠化學試劑有限公司;無水碳酸鈉、磷酸:鄭州派尼化學試劑廠;硫酸鋰:天津市元立化工有限公司;2,6-二氯酚靛酚鈉:上海楷洋生物技術有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、蘆丁(分析對照品):上海麥克林生化有限公司;抗壞血酸:天津市風船化學試劑科技有限公司;鄰苯三酚、無水乙醇:徐州天鴻化工有限公司。以上試劑除分析標準品外,其余均為分析純。

1.2 儀器

SAM-706AC型水果糖酸分析儀,G-won Hitech Co.,Ltd.;WYT-A型糖度計,上海滬粵明科學儀器有限公司;HH-6型數顯恒溫水浴鍋,國華電器有限公司;UV-1000型紫外可見分光光度計,上海精科天美貿易有限公司;SHZ-3型循環水多用真空泵,上海滬西分析儀器廠有限公司;RE-52AA型旋轉蒸發儀,上海亞榮生化儀器廠;TG/16G型臺式高速離心機,湖南凱達科學儀器有限公司;DW-86L386(J)型超低溫冰箱,北京盛科信德科技有限公司;HR2860型飛利浦攪拌機,上海海康電子儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 理化指標的測定

1)可溶性固形物(TSS)含量的測定。參照曹建康等[15]的方法,略有修改。采用WYT-A型手持糖度計,測定靈武長棗果實可溶性固形物含量(%),重復測定3次,結果取平均值。

2)可滴定酸(TA)含量的測定。采用SAM-706AC型水果糖酸分析儀測定可滴定酸含量(%)。每次測定3個樣液,每個樣液重復測定3次,結果取平均值。

3)維生素C含量的測定。參照王秀奇[16]的方法,略有修改。采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量。樣液制備:稱取40 g果肉,充分研磨,用4層紗布充分擠壓過濾,將得到的汁液轉移至離心管中,8 000 r/min離心10 min取上清液,將上清液轉移到200 mL容量瓶中(稀釋)。最后,用酸化蒸餾水(10% HCl)定容,混勻,備用。重復測定3次,結果取平均值。

1.3.2 抗氧化指標的測定

1)總酚含量的測定。利用分光光度計,采用Folin-Ciocalteu比色法,參照程啟斌等[17]的方法,有改動。提取液制備:用天平稱取2 g棗果果肉,用20 mL 60%(體積分數)乙醇于25 ℃條件下,超聲提取(40 kHz、200 W)30 min,并采用60目布氏漏斗抽濾得提取液,放于4 ℃冰箱中保存備用。含量測定:以沒食子酸(0~0.01 mg/mL)為標準物繪制標準曲線進行定量。求得回歸方程為A=121.53C+0.127 3,R2=0.993 9,其中A為吸光度,C為濃度。總酚含量(mg/100 g)以沒食子酸當量(GAE)來表示。

2)總黃酮含量的測定。利用分光光度計,采用NaNO2-AlCl3-NaOH比色法,參照鄭曉濤[18]的方法,有改動。提取液制備:用天平稱取5 g棗果果肉,置于圓底燒瓶中,按料液比1∶40(g/mL),60%(體積分數)乙醇,90 ℃回流1.5 h,冷卻后用60目布氏漏斗抽濾得濾液,放于4 ℃冰箱中備用。含量測定:以蘆丁(0~0.1 mg/mL)為標準物繪制標準曲線進行定量。求得回歸方程為A=0.369 7C+0.053 9,R2=0.998 9,其中A為吸光度,C為濃度。總黃酮含量(mg/100 g)用蘆丁當量來表示。

3)超氧陰離子自由基(O2-·)清除率的測定。取用總黃酮提取液,參照徐建國等[19]的方法,采用鄰苯三酚自氧化法測定O2-·清除率。

4)DPPH自由基(DPPH·)清除率的測定。取用總黃酮提取液,參照楊靜毅等[20]的方法,采用比色法測定DPPH自由基清除率。

1.4 數據統計方法

所有試驗數據重復3次取平均值。試驗數據用Excel 2010和SPSS Statistics17.0軟件進行數據統計和分析。

2 結果與分析

2.1 理化指標

2.1.1 凍藏對靈武長棗可溶性固形物(TSS)含量的影響 由圖1可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實可溶性固形物含量呈下降的趨勢。所測定的靈武長棗果實中可溶性固形物含量在19.00%~23.83%,其中凍藏10~20 d,含量下降較快,凍藏起始的可溶性固形物含量為凍藏50 d的1.25倍。凍藏0 d與10 d、20 d與30 d、20 d與40 d、30 d與40 d、40 d與50 d的靈武長棗果實可溶性固形物含量差異不顯著,其他凍藏時間點差異顯著(Plt;0.05)。

2.1.2 凍藏對靈武長棗可滴定酸(TA)含量的影響 由圖2可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實可滴定酸含量逐漸下降。所測定的靈武長棗果實中可滴定酸含量在0.27%~0.45%,其中凍藏40~50 d,含量下降較快,凍藏起始的可滴定酸含量為凍藏" 50 d的1.67倍。凍藏0 d與30 d、0 d與40 d、0 d與50 d、10 d與40 d、10 d與50 d、20 d與40 d、20 d與50 d、30 d與50 d、40 d與50 d的靈武長棗果實可滴定酸含量差異顯著(Plt;0.05),其他凍藏時間點差異不顯著。凍藏期內,可滴定酸含量下降幅度較大。

2.1.3 凍藏對靈武長棗固酸比的影響 由圖3可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實固酸比緩慢上升。所測定的靈武長棗果實中固酸比在50.02~70.80,先上升后下降,最后緩慢上升,固酸比的增加主要原因是可滴定酸含量下降幅度較大。固酸比的增加可以改善果實風味,但可滴定酸含量下降速度過快,則導致果實風味不足。凍藏50 d與0 d、10 d、20 d、30 d、40 d的靈武長棗果實的固酸比差異顯著(Plt;0.05),其他凍藏時間點差異不顯著。

2.1.4 凍藏對靈武長棗維生素C含量的影響 由圖4可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實維生素C含量不斷下降。所測定的靈武長棗果實中維生素C含量在259.59~523.63 mg/100 g,在凍藏第1個10 d內的下降速度較快,凍藏起始棗果的維生素C含量是凍藏50 d的2.02倍。不同凍藏時間點測定的靈武長棗果實的維生素C含量差異顯著(Plt;0.05)。

2.2 抗氧化指標

2.2.1 凍藏對靈武長棗總酚含量的影響 由圖5可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實總酚含量不斷下降。所測定的靈武長棗果實中總酚含量在2.92~3.84 mg/100 g,凍藏20 d時略上升為3.48 mg/100 g,達到峰值,凍藏起始棗果的總酚含量是凍藏50 d棗果樣品的1.32倍。不同凍藏時間點測定的靈武長棗果實的總酚含量差異不顯著(Pgt;0.05)。

2.2.2 凍藏對靈武長棗總黃酮含量的影響 由圖6可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實總黃酮含量不斷下降。所測定的靈武長棗果實中總黃酮含量在154.43~261.03 mg/100 g,凍藏30、40 d時略上升,凍藏40 d時達到峰值,為176.40 mg/100 g。凍藏起始棗果的總黃酮含量是凍藏50 d棗果樣品的1.69倍。凍藏10 d與40 d、20 d與30 d、20 d與40 d、20 d與50 d、30 d與40 d、30 d與50 d的靈武長棗果實的總黃酮含量差異不顯著,其他凍藏時間點差異顯著(Plt;0.05)。

2.2.3 凍藏對靈武長棗超氧陰離子自由基(O2-·)清除率的影響 由圖7可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實對于O2-·的清除能力逐漸下降。所測定的O2-·清除率在2.30%~13.58%,凍藏40~50 d時基本穩定。凍藏起始棗果的O2-·清除率是凍藏50 d棗果樣品的5.9倍,可見抗氧化物質含量的減少很大程度上影響了棗果清除O2-·的能力。凍藏40 d與50 d的靈武長棗果實的O2-·清除率差異不顯著,其他凍藏時間點差異顯著(Plt;0.05)。結果表明,抗氧化物質的下降直接影響到其清除自由基的能力。

2.2.4 凍藏對靈武長棗DPPH自由基(DPPH·)清除率的影響 由圖8可知,隨著凍藏時間的推移,靈武長棗果實的DPPH自由基(DPPH·)的清除率呈波動下降趨勢,凍藏50 d時下降到44.87%。所測定的DPPH·清除率的變化范圍在44.87%~70.24%,凍藏起始靈武長棗果實的DPPH·清除率是凍藏50 d棗果樣品的1.57倍。該過程中出現1個峰值,即凍藏10 d時達到最大值70.24%。凍藏0 d與10 d、10 d與20 d、10 d與30 d、10 d與40 d、10 d與50 d、20 d與50 d的靈武長棗果實DPPH·清除率差異顯著(Plt;0.05),其他凍藏時間點差異不顯著。第1個峰值的出現可能是由于細胞在凍結過程中,細胞結構被破壞,花色苷物質以及SOD、POD酶被釋放,使得DPPH自由基清除能力提高。

2.2.5 靈武長棗凍藏期間抗氧化指標相關性分析 將抗氧化能力測試結果與總酚等抗氧化物質含量進行相關性分析,結果如表1所示。在-18 ℃凍藏條件下,靈武長棗果實的維生素C含量與其超氧陰離子自由基清除率極顯著相關(Plt;0.01);靈武長棗果實的總酚含量與其超氧陰離子自由基清除率極顯著相關(Plt;0.01),說明總酚、維生素C是靈武長棗果實超氧陰離子自由基清除能力的主要功效成分之一。此外,總黃酮含量與其超氧陰離子自由基清除率顯著相關(Plt;0.05),表明總酚、總黃酮和維生素C含量越高,其超氧陰離子自由基清除能力越強。靈武長棗果實的維生素C含量與其總酚含量極顯著相關(Plt;0.01),維生素C含量與其總黃酮含量顯著相關(Plt;0.05),維生素C含量與總酚、總黃酮含量之間存在的較強相關性,都與清除自由基有關。由于靈武長棗果實含有豐富的維生素C,因此維生素C可能是影響其抗氧化作用的主要因素。靈武長棗果實DPPH自由基清除能力與其他4個指標相關性較小,與超氧陰離子自由基清除率相關性較好(Pgt;0.05),R值為0.541。

3 結論與討論

靈武長棗屬于躍變型果實,貯藏期間其營養成分會顯著下降[21]。本試驗測定可溶性固形物、可滴定酸以及維生素C含量,用以探究凍藏條件下靈武長棗果實理化性狀的變化。結果表明,在凍藏期間靈武長棗果實的可溶性固形物、可滴定酸以及維生素C含量隨凍藏時間的延長不斷下降。魏天軍等[22]發現冬棗速凍貯藏期間,TSS、TA以及維生素C含量不斷下降,但凍藏4個月后開始上升,究其原因,是因為凍藏過程中細胞結構被破壞,纖維素、半纖維素降解,以及結合蛋白質形態的變化等因素影響。郭衍銀等[23]也發現在-18 ℃凍藏條件下,冬棗的TSS和TA含量在短期內會緩慢下降,維生素C含量下降幅度較大。而海紅果[24]、軟棗獼猴桃[12]、芒果[25]、青棗[26]中果實的可溶性固形物在貯藏初期會上升,是淀粉向可溶性糖轉化的結果。可溶性固形物以及可滴定酸含量是體現靈武長棗風味的重要因子,凍藏可在一定程度上維持棗果的風味,酸含量的下降,使得固酸比變大,但果實的口味變淡。

在冷凍貯藏過程中發生的細胞破裂會導致抗氧化物質的釋放,并由于酶和化學反應的作用而降解,與新鮮品相比,其抗氧化活性較低[27]。Marques等[28]發現冷凍草莓的抗氧化活性低于新鮮草莓。結果表明,總酚、總黃酮以及維生素C的含量在凍藏期間會隨凍藏時間的延長而下降,同時清除自由基的能力也隨之降低,董福等[29]也有類似發現。總黃酮含量出現上升的情況很可能是由于黃酮類化合物從其他化合物中被釋放出來所導致。鮮核桃[30]在" -20 ℃凍藏2個月內其總酚含量增加,在水蜜桃[8]中也有類似發現。

抗氧化物質有很好的清除自由基的能力。酚類化合物能夠抑制次黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶系統中超氧陰離子自由基(O2-·)的生成[31]。結果表明,維生素C以及總酚含量與清除O2-·能力極顯著相關(Plt;0.01),總黃酮與清除O2-·能力顯著相關(Plt;0.05)。但王朝葉[30]報道了總酚與O2-·產生率相關性較小。有學者發現總酚、總黃酮以及維生素C具有很好的清除自由基能力[32-34],與本研究結果相符。本試驗發現DPPH自由基清除能力和抗氧化物質的相關性較小,王朝葉[30]也有類似結果。但李國鋒[35]、張硯壘等[13]報道了靈武長棗類黃酮、多酚能有效清除DPPH自由基,且在棗果實[14]、大果沙棗[36]、蘋果[10]中也有類似發現。造成抗氧化物質與DPPH自由基清除能力相關性低的原因可能是由于果實在凍結和解凍過程中有花色苷、SOD酶等物質的釋放。本研究中,因為維生素C含量下降幅度較大,在凍藏后期,可能是總酚、總黃酮起到維持靈武長棗果實一定的抗氧化作用。此外,本試驗還發現凍藏可以保持靈武長棗果實一定的DPPH自由基還原能力,后續研究中將探究影響DPPH自由基清除率變化較小的原因。

綜上所述,即使在-18 ℃的溫度下冷凍儲存,也不能保存靈武長棗的營養價值。可滴定酸含量的快速下降,很大程度上也會影響棗果的風味。凍藏也不能減緩棗果維生素C的流失,因此要探究更好的方法來減緩貯藏期間靈武長棗果實本身維生素C的流失。凍藏手段可以在短期內保護棗果一定的DPPH自由基還原能力。

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