孫月娥,謝　慧,梅雅慧

(徐州工程學(xué)院食品(生物)工程學(xué)院,江蘇徐州 221111)

?

熱加工對(duì)大蒜、洋蔥及生姜化學(xué)成分和抗氧化能力影響

孫月娥,謝慧,梅雅慧

(徐州工程學(xué)院食品(生物)工程學(xué)院,江蘇徐州 221111)

以大蒜、洋蔥及生姜為原料研究其在加熱過(guò)程中化學(xué)成分和抗氧化能力的變化。結(jié)果表明:在課題組前期優(yōu)化得到的最佳工藝參數(shù)75 ℃、85%濕度恒溫恒濕箱中熱加工8 d后,六種形態(tài)大蒜、洋蔥及生姜的水分含量都迅速減少、色澤變深,還原糖、總糖、總酸、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分含量較熱加工前都有升高,多酚含量也增加。熱加工后三種辛香蔬菜的抗氧化能力都有不同程度的增加,其中生姜的還原能力、清除羥基自由基能力、清除超氧陰離子自由基能力以及清除DPPH自由基能力增幅最大,分別增加了2.5倍、8.5倍、3.2倍、4.6倍。

大蒜,洋蔥,生姜,化學(xué)成分,抗氧化能力

大蒜、洋蔥、生姜均屬于藥食同源的草本植物性食物,味道辛辣,營(yíng)養(yǎng)豐富,熱加工后三者原有辣味消失,取而代之的是一種類似果脯的香甜味道。據(jù)報(bào)道,大蒜具有抑菌、抗癌、降低膽固醇和血液粘稠度、防治糖尿病等功效[1]。洋蔥在國(guó)外被譽(yù)為“菜中皇后”,是目前所知唯一含有前列腺素A的植物,所含的槲皮素是一類優(yōu)越的抗氧化劑,具有防癌、防糖尿病、抑菌、抗血小板凝集、降低血液黏度、降低血管壓力等多種保健功效[2]。生姜除了作為調(diào)味品,也具有很強(qiáng)的藥用價(jià)值,具有抑制腫瘤、抗氧化、開(kāi)胃健脾、促進(jìn)食欲、防止暈車,防止惡心嘔吐等功效,被稱為“嘔家圣藥”,與某些抗生素具有同等的功效[3-4]。吳智兵等[5]發(fā)現(xiàn)生姜水提取物在一定程度上可以增強(qiáng)大鼠的腦缺血耐受能力。因此有必要對(duì)這三種食品原材料熱加工后的性能進(jìn)行深入研究。

前期研究結(jié)果表明,大蒜熱加工后制備的黑蒜相比新鮮大蒜,其活性成分和抗氧化能力均增強(qiáng)[6-8],本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定熱加工前后大蒜、洋蔥和生姜化學(xué)成分和抗氧化能力的變化,深入研究熱加工對(duì)三種原料的影響,以期為辛香蔬菜的深加工提供理論支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮大蒜、洋蔥、生姜市售;1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH·)、Hepes試劑分析純,Sigma公司;FRAP試劑盒碧云天生物技術(shù)研究所;其他化學(xué)試劑均為分析純。

HH-4型數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;DS-1型高速組織攪碎機(jī)上海標(biāo)本模型廠制造;TU-1810PC型紫外分光光度計(jì)北京普通用儀器有限公司;722G可見(jiàn)分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司;JS-HS010恒溫恒濕箱上海雋思實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品制備參考安東[9]的制備方法,略有改動(dòng)。將整頭帶皮大蒜(大蒜去掉最外一層皮)、帶皮蒜米(大蒜去外皮、分瓣)、脫皮蒜米、帶皮洋蔥(市售洋蔥清洗)、脫皮洋蔥(洋蔥清洗后去掉最外一層干皮)以及生姜(市售生姜清洗)分別放置在75 ℃、85%恒溫恒濕箱中加熱8 d,取出后置于4 ℃冰箱中備用。

1.2.2樣品處理將熱加工后的樣品研磨成泥,稱取1 g放入離心管中,按料液比為1∶10(g∶mL)加入70%甲醇,超聲30 min后以4000 r/min離心20 min,沉淀重復(fù)提取一次。合并兩次上清液,用70%甲醇定容至100 mL,作為待檢測(cè)樣液。

1.2.3化學(xué)成分測(cè)定水分含量:真空干燥法[10];色澤:色差法[9];總酸:酸堿滴定[10];總糖:苯酚-硫酸法[11];還原糖:3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)[12];蛋白質(zhì):凱氏定氮法[10];多酚含量:福林酚比色法[13]。

1.2.4抗氧化能力測(cè)定還原能力:普魯士蘭法[14];清除羥基自由基能力:鄰二氮菲-Fe2+自氧化法(Fenton法)[15];清除超氧陰離子自由基的能力的測(cè)定:采用鄰苯三酚自氧化法[16];清除DPPH自由基的能力的測(cè)定:參照鄭善元等[17]方法進(jìn)行;鐵離子還原能力:總抗氧化能力檢測(cè)試劑盒(FRAP法)[18]。

1.3數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,所獲數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1對(duì)色澤的影響

食品色澤變化一般是由酶促褐變和非酶促褐變導(dǎo)致的,在前期研究中發(fā)現(xiàn),大蒜中的多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶,以及洋蔥中的過(guò)氧化物酶在本實(shí)驗(yàn)條件下幾分鐘內(nèi)即已失活,因此圖1中六種原料的變化主要?dú)w因于原料所含有的還原糖與蛋白質(zhì)、氨基酸等羰基化合物發(fā)生的美拉德反應(yīng)。由圖1可見(jiàn),熱處理后六種原料的色澤均不同程度變深,反映了其美拉德反應(yīng)的程度不同,相對(duì)于處理前,各種原料的ΔE值均大幅增加,其中熱處理后帶皮洋蔥的ΔE值最大,表明熱加工后,帶皮洋蔥的色澤最深。相比整頭帶皮大蒜,脫皮蒜米與帶皮蒜米的熱傳遞更快,美拉德反應(yīng)進(jìn)程較快。至于帶皮洋蔥的色澤比脫皮洋蔥的色澤深,需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探討其形成機(jī)理。

圖1　不同原料色澤的變化Fig.1　Change of the color

圖2　不同原料水分含量的變化Fig.2　Changes of moisture content

2.2對(duì)水分含量的影響

由于原料在熱加工期間受熱升溫會(huì)導(dǎo)致部分水分揮發(fā),所以由圖2可見(jiàn),熱處理后六種辛香蔬菜的水分含量均大幅降低,尤以生姜變化最為明顯。水分含量適度降低有利于美拉德反應(yīng)進(jìn)行,這也是熱加工過(guò)程中原料色澤變深的原因之一。

2.3對(duì)總糖含量的影響

圖3反映了不同原料熱加工前后總糖含量的變化,相對(duì)于熱加工之前,熱處理后每一種原料的總糖含量都明顯升高,其中,脫皮蒜米總糖含量增加最為明顯。由于原料中的總糖在實(shí)驗(yàn)條件下不能自身合成,因而原料熱加工后干重中的總糖含量升高源于熱加工期間水分含量的迅速下降。

圖3　不同原料總糖含量的變化Fig.3　Change of total sugar content

2.4對(duì)還原糖含量的影響

由圖4可見(jiàn),熱處理后各種原料中還原糖含量顯著增加,其中整頭帶皮蒜的還原糖含量最高,為357.946 mg/g。這是由于原料中含有的果聚糖等多糖在熱處理過(guò)程中緩慢水解為單糖,從而使還原糖的含量增加[7]。

圖4　不同原料還原糖含量的變化Fig.4　Change of reducing sugar content

2.5對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響

如圖5所示,熱處理后,各種原料中蛋白質(zhì)含量均明顯升高,其中,整頭帶皮蒜的蛋白質(zhì)含量最高,由4.632 g/100 g變?yōu)?4.326 g/100 g,生姜的蛋白質(zhì)含量最低,由0.533 g/100 g變?yōu)?.056 g/100 g,由于采用凱氏定氮法測(cè)得的是氮含量,在熱加工中并不能在生物體內(nèi)合成,而又不能從外界吸收,故熱加工后原料蛋白質(zhì)含量增高源于原料中水分含量迅速下降,原料得到濃縮的結(jié)果。

圖5　不同原料蛋白質(zhì)含量的變化Fig.5　Changes of protein content

2.6對(duì)總酸含量的影響

圖6表明,經(jīng)過(guò)熱處理,各種原料中總酸含量較熱處理前均有升高,其中帶皮洋蔥的總酸含量最高,生姜的總酸含量最低。

圖6　不同原料總酸含量的變化Fig.6　Changesof total acid content

2.7對(duì)多酚含量的影響

將各種原料置于75 ℃、85%濕度恒溫恒濕箱中熱處理8 d,由圖7可知,熱加工后各種原料的多酚含量均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì),這也是其抗氧化能力增大的原因之一。陳子興等[19]認(rèn)為,大蒜的總酚在加熱過(guò)程中隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,這可能是結(jié)合型多酚和黃酮逐步得到釋放的結(jié)果。姬妍茹等[20]的研究認(rèn)為,由于大蒜中多酚類物質(zhì)的主要成分為沒(méi)食子酸類化合物,在受熱過(guò)程中,大分子化合物發(fā)生分解,生成小分子物質(zhì),釋放出更多含有酚羥基的化合物,因而使其相對(duì)含量得到提高,最高為生蒜的7.94倍。

圖7　熱加工前后總酚含量的變化Fig.7　Changes of total polyphenols content

2.8還原能力的變化

由圖8可見(jiàn),各種原料熱加工前提取物的吸光度均比熱加工后提取物的吸光度低,且熱加工后生姜提取物的吸光度明顯比其他幾種原料的大。說(shuō)明熱加工使各種原料的還原能力均增強(qiáng),其中生姜的還原能力增加最明顯,其次是整頭帶皮蒜、脫皮洋蔥,具體機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

圖8　不同原料的還原能力Fig.8　Changes of reducing ability

2.9總抗氧化能力的變化

圖9　不同原料總抗氧化能力Fig.9　Total antioxidant capacity

圖9是采用FRAP值來(lái)反映熱加工對(duì)不同香辛植物總抗氧化能力的影響,其值越大表明被測(cè)物質(zhì)的抗氧化能力越大,由圖9可知,每一種原料熱處理前提取物的FRAP值均比熱處理后的低,而且熱處理后整頭帶皮蒜的FRAP值最高,帶皮洋蔥的FRAP值最小。說(shuō)明熱加工使這些原料的總抗氧化能力不同程度增大,熱加工后整頭帶皮蒜的總抗氧化能力最大,帶皮洋蔥最小。

2.10清除羥基自由基能力的變化

利用鄰二氮菲-Fe2+自氧化法,測(cè)定不同原料熱加工前后對(duì)羥基自由基的清除能力,由圖10可知,每一種原料熱加工前提取物對(duì)羥自由基的清除率均比熱加工后的低,而且熱加工后生姜提取物的清除率達(dá)到65%,相比其他原料的清除率明顯升高。而熱加工后脫皮蒜米的清除率最小。說(shuō)明熱加工使這些原料的羥基自由基清除能力增大,且不同抗氧化能力檢測(cè)指標(biāo)反映的結(jié)果略有不同。

圖10　不同原料清除羥基自由基的能力Fig.10　Scavenging activity of ·OH

2.11清除超氧陰離子自由基能力的變化

不同原料熱加工前后對(duì)超氧陰離子自由基清除能力的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖11,由圖11可見(jiàn),每一種原料熱處理后對(duì)超氧陰離子的清除率均比熱處理前高,而且相對(duì)而言,熱處理后生姜對(duì)超氧陰離子的清除率最高,說(shuō)明熱加工使這些原料的抗氧化能力都得到不同程度提高。

圖11　不同原料清除超氧陰離子的能力Fig.11　Scavengingactivity of ·

2.12清除DPPH自由基能力的變化

利用DPPH法,測(cè)定不同原料熱加工前后對(duì)DPPH自由基的清除能力,由圖12可知,每一種原料熱加工后的甲醇提取液對(duì)DPPH自由基的清除率均比熱加工前高,其中生姜對(duì)DPPH自由基的清除率最大。整頭帶皮蒜、帶皮蒜米、帶皮洋蔥、脫皮洋蔥對(duì)DPPH自由基的清除率大致相當(dāng)。從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明熱加工可以使這些原料抗氧化能力增大。

圖12　不同原料清除DPPH的能力Fig.12　Scavengingactivity of DPPH·

3　結(jié)論

在75 ℃、85%相對(duì)濕度恒溫恒濕條件下熱加工8 d后,不同形態(tài)大蒜、洋蔥和生姜中反映色澤的ΔE值,以及還原糖、總糖、總酸、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分含量均比熱加工前高。熱加工后各原料水分含量迅速下降,多酚含量和抗氧化能力均有不同程度提高。由于測(cè)定方法不同,由不同指標(biāo)反映的原料間抗氧化能力相對(duì)大小會(huì)有差異。但無(wú)論采用哪種方法測(cè)定,熱加工后每種原料的抗氧化能力均比熱加工前增大?？偟恼f(shuō)來(lái),大蒜、洋蔥、生姜熱加工后,ΔE值以及總糖、還原糖和蛋白質(zhì)等化學(xué)成分含量均升高,在多酚含量增大的同時(shí),三種辛香蔬菜的抗氧化能力也增強(qiáng),其中生姜的還原能力、清除羥基自由基的能力、清除超氧陰離子自由基的能力以及清除DPPH自由基能力增幅最大，分別增加了2.5倍、8.5倍、3.2倍、4.6倍。熱加工后辛香蔬菜抗氧化能力增強(qiáng)是由多酚引起還是熱加工中有機(jī)硫化物等其它因素導(dǎo)致,或者是多種因素的綜合結(jié)果有待后續(xù)進(jìn)一步研究。

[1]何榮海,馬海樂(lè).大蒜有效成分的提取研究進(jìn)展[J].食品科技,2004(10):40-42.

[2]Maillard M-N,Billaud C,Chow Y-N,et al. Free radical scavenging,inhibition of polyphenoloxidase activity and copper chelating properties of model Maillardsystems[J]. LWT-Food Science and Technology,2007,40(8):1434-1444.

[3]王琴,溫其標(biāo). 銀杏種仁中活性成分及其藥理作用的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代食品科技,2006,22(1):164-167.

[4]陳字. 生物技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)甜面醬生產(chǎn)工藝的探討[J]. 中國(guó)釀造,2008(12):62-63.

[5]吳智兵,汪棟材. 生姜水提物和內(nèi)毒素誘導(dǎo)腦缺血耐受的比較研究[J]. 中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志,2006,13(7):29-30.

[6]周廣勇,繆冶煉,陳介余. 黑大蒜貯藏中主要成分和自由基清除能力的變化[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2010,10(6):64-71.

[7]王衛(wèi)東,王瀅,王超,等. 美拉德反應(yīng)對(duì)大蒜營(yíng)養(yǎng)成分和抗氧化性的影響[J]. 食品科技,2013(4):42-44.

[8]孫月娥,呂丹娜,王衛(wèi)東,等. 美拉德反應(yīng)對(duì)大蒜抗氧化活性的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(9):119-123.

[9]安東. 黑蒜加工工藝的研究[D]. 泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[10]張水華. 食品分析[M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2010.

[11]方東軍,趙潤(rùn)琴,張曉娟. 茯苓多糖的總糖含量及糖醛酸含量測(cè)定[J]. 中醫(yī)藥信息,2011,28(4):42-44.

[12]黃廣民,劉秋實(shí). 香蕉根部球莖干粉中還原糖含量測(cè)定[J]. 食品科學(xué),2008,29(8):485-488.

[13]李巨秀,王柏玉. 福林酚比色法測(cè)定桑椹中總多酚[J]. 食品科學(xué),2009(18):292-293.

[14]李巨秀,王仕鈺,房紅娟. 石榴花色苷的微波輔助提取及抗氧化活性研究[J]. 食品科學(xué),2010,31(18):165-169.[15]劉茹,馬森. 茶多酚和茶多糖清除羥基自由基的效果[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(3):1463-1464.

[16]吳青,黃娟,羅蘭欣,等. 15種中草藥提取物抗氧化活性的研究[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2006,6(1):284-289.

[17]鄭善元,陳填烽,鄭文杰. 單叢茶水提物清除DPPH和ABTS自由基的光譜學(xué)研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2010,30(9):2417-2423.

[18]朱玉昌,焦必寧,付陳梅. 市售橙汁類飲料總抗氧化活性的比較[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2007,28(5):111-114.

[19]陳子興,徐明嬌,黃雪松. 加工工藝因素對(duì)黑蒜營(yíng)養(yǎng)素與功效成分的影響[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2016,22(1):35-39.

[20]姬妍茹,石杰,劉宇峰,等. 黑蒜生產(chǎn)過(guò)程中主要營(yíng)養(yǎng)成分變化分析及工藝優(yōu)化[J]. 食品工業(yè)科技,2015(5):360-364.

Effect of heat treatment on chemical composition and antioxidant capacity of garlic,onion and ginger

SUN Yue-e,XIE Hui,MEI Ya-hui

(College of Food and Biological Engineering,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou 221111,China)

The changes of chemical composition and antioxidant capacity of garlic,onion and ginger were studied.The results showed that the water content of six forms of garlic,onion and ginger was decreased rapidly after thermal processing optimum parameters of previous optimized in 75 ℃,85% humidity constant temperature and humidity box for 8 days. Furthermore,reducing sugar,total sugar,total acid,protein and other nutritional components content were also increased,the polyphenol content had become larger,and the color became deep. The antioxidant capacity of threekinds of spicy vegetables was increased in different degrees after heat processing.Among the reduction ability,scavenging hydroxyl free radical ability,scavenging superoxide anion free radical ability and scavenging DPPH free radical ability,ginger had maximum increase with an increase of 2.5 times,8.5 times,3.2 times,4.6 times,respectively.

garlic;onion;ginger;chemical composition;antioxidant capacity

2016-02-17

孫月娥(1973-)，女，博士，副教授，研究方向：功能性食品，E-mail：dreaming2003@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31301535)；徐州市科技計(jì)劃(KC14NO069;KC14GX059)；江蘇省高校青藍(lán)工程資助。

TS255.5

B

1002-0306(2016)16-0103-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.012