吳本培,雷波
(北京師范大學(xué)-香港浸會大學(xué)聯(lián)合國際學(xué)院理工科技學(xué)部,珠海市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與食物安全重點實驗室,廣東珠海519085)
新疆是新興的大棗產(chǎn)業(yè)基地,該地區(qū)主要有三大棗主栽品種,分別是新疆和田玉棗、新疆若羌灰棗、新疆贊皇哈密大棗[1]。駿棗中當(dāng)屬新疆和田玉棗最為出名。新疆和田玉棗相比同類產(chǎn)品,果形更大、皮更薄、肉更厚、口感更加甘甜醇厚,其維生素C、蛋白質(zhì)、鈣鐵鋅等礦物質(zhì)含量更高,有安神、養(yǎng)心、斂汗之功能,營養(yǎng)豐富、口感甜美[2]。
新疆若羌灰棗,個頭不大、皮面艷麗、皺紋較細(xì)小均勻、皮薄核小、棗肉茨實、肉厚質(zhì)脆、甘甜醇香、細(xì)嫩爽口。與其他紅棗比,若羌紅棗不裂果、耐儲存、不生蟲,干棗含糖量高達(dá)70%左右[3],是其他紅棗無法比擬的。
贊皇棗中哈密大棗最為出名,新疆哈密大棗甜度屬于后味微有藥香,哈密棗最大的特點就是滋補最強,屬于藥補棗,個體大,且久煮不破皮。哈密大棗具有最高的藥用價值,補血效果最好,是棗中的滋補之王[4]。
紅棗中含有很多生物活性物質(zhì),例如紅棗多糖、環(huán)腺苷酸、酚類化合物、三萜類化合物等,經(jīng)過多年的科研積累,已經(jīng)證明這些物質(zhì)對人體健康具有明顯的益處。其中,酚類化合物是一類含量非常豐富的物質(zhì),具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌等生物活性。紅棗中酚類化合物含量的多少與紅棗部位、紅棗產(chǎn)地等因素相關(guān),且與抗氧化能力的強弱具有正相關(guān)的關(guān)系[5]。
該試驗以新疆不同地區(qū)的3種紅棗(和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗)為實驗室材料,提取并檢測棗不同部位(棗皮、棗肉、棗核)的總酚含量,并比較其不同部位抗氧化能力的強弱。通過該研究,找出紅棗加工副產(chǎn)物的使用價值,為紅棗產(chǎn)品深加工及廢棄物利用方面探索新的途徑。
采購新疆主產(chǎn)的3個紅棗品種為試驗材料,分別為和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗,均為國標(biāo)一級紅棗。
鹽酸、甲醇、福林(Folin-Ciocalteu)試劑:珠海市璟成生物科技有限公司;碳酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯醋酸、三氯化鐵、抗壞血酸、硫酸亞鐵、2-脫氧核糖、雙氧水(30%)、2-硫代巴比妥酸、乙醇:廣州化學(xué)試劑公司;DPPH試劑:上海源葉生物科技有限公司;所用試劑均為分析純。
雙光束紫外可見分光光度計(TI-1901UV):北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;超聲波清洗儀(KQ-300D):天津市瑞普電子儀器有限公司;電子天平(Quintix213):瑞士梅特勒-托利多儀器(中國)有限公司;離心機(Avanti J-15):廣州黃河儀器科技有限公司。
1.3.1 樣品處理
每個品種隨機選取無病蟲害、無損傷的干制紅棗,先用去核器去除棗核,用刀片將棗皮削下來,越薄越好。用剪刀將果肉剪成小立方塊,越小越好;將削下來的棗皮打漿,過30目篩,剩下的棗皮用清水浸泡24 h,除去易溶于水的部分糖、蛋白質(zhì)、果膠等,再用料液比2%鹽酸處理(1∶20,體積比),除去蛋白質(zhì)和淀粉等,水洗除去酸,自然晾干,粉碎,待用;將棗核用清水浸泡24 h,然后反復(fù)揉搓,以洗去棗核上殘留的果肉,清水洗凈,自然晾干,粉碎,待用。
1.3.2 樣品溶液制備
樣品溶液:精密稱取紅棗果肉,果核,棗皮樣品3.0g,加50%甲醇10mL,超聲提取30min,過濾,在4500r/min離心5 min,取上清液2 mL,加水稀釋定容至10 mL,即得果肉供試品溶液。
1.3.3 總酚測定
酚類化合物在堿性條件下可以將鎢鉬酸還原,生成藍(lán)色化合物,顏色的深淺與酚類化合物含量成正相關(guān),在波長760 nm處有最大吸收。用移液器精密吸取供試品溶液3 mL于10 mL容量瓶中,然后加入1.5 mL Folin-Ciocalteu試劑,搖勻,靜置5min后加入2mL25%的Na2CO3溶液,加蒸餾水稀釋至刻度,搖勻,50℃水浴5 min,取出冷卻后在760 nm下比色[6]。將對照品原兒茶酸配制稱0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照此方法制定標(biāo)準(zhǔn)曲線,樣品中總酚的含量在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出相應(yīng)的值,即可知總酚含量。
1.3.4 總還原能力測定
用移液器精密吸取2.5 mL的磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L,pH 6.6)置于15 mL離心管中,加入供試品溶液1.0 mL,再加入1%的鐵氰化鉀混合液2.5 mL,搖勻,將混合物置于50℃恒溫條件下加熱,反應(yīng)20 min,冰浴冷卻,加入2.5 mL 10%三氯醋酸終止反應(yīng),4 000 r/min離心10 min。取上清液2.5 mL置于具塞試管中,加入蒸餾水2.5 mL,再加入0.5 mL 0.1%的FeCl3溶液,搖勻,靜置5 min后,于700 nm波長處測定吸光度,取3次試驗平均值[7]。
1.3.5 清除羥基自由基(·OH)的能力測定
用移液器精密吸取供試品溶液1.0 mL置于10 mL具塞試管中,然后加入2 mmol/L的抗壞血酸0.1 mL,6 mmol/L的 FeSO40.3 mL,8 mg/mL的 2-脫氧核糖0.1 mL,6 mmol/L的H2O20.3 mL,最后用pH 7.4的磷酸緩沖溶液定容至2 mL,搖勻,置于37℃水浴中溫浴30 min,然后加入10%三氯乙酸2 mL,1%硫代巴比妥酸2 mL,混勻后,沸水浴中保溫15 min,冷卻后于532 nm波長下測定吸光值[8]。
式中:A1為樣品組的吸光值;A0為空白組的吸光值。
1.3.6 清除DPPH自由基的能力測定
用移液器精密吸取供試品溶液0.2 mL置于10 mL具塞試管中,加入0.05 mg/mL的DPPH溶液2.0 mL,加入0.8 mL 95%的乙醇溶液,搖勻,常溫下靜置30 min后,于519 nm波長處測定吸光度[9]。
DPPH 自由基的清除率/%=(A0-A1)/A0×100
式中:A1為樣品組的吸光值;A0為對照組的吸光值。
以新疆紅棗為研究對象,分別對和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的果皮、果肉、果核中總酚含量進(jìn)行了測定,3種紅棗的個體比較見圖1,總酚含量比較見圖2。由圖2可以看出,就某一品種的紅棗而言,由試驗結(jié)果得知,果皮總酚含量最高,果肉次之,果核最低。而橫向比較來看,果皮中總酚含量大小依次為若羌灰棗(28.10 mg/g)> 哈密大棗(26.61 mg/g)>和田玉棗(25.03 mg/g),果肉中總酚含量大小依次為哈密大棗(17.26 mg/g)>若羌灰棗(15.75 mg/g)>和田玉棗(13.82 mg/g),棗核中總酚含量大小相差不大。有研究表明,哈密大棗果肉中含有較高含量的酚酸類物質(zhì),高于新疆地區(qū)的大部分品種紅棗[10]。再結(jié)合哈密大棗的個體特征,即具有較大的個體體積和較小的棗核,從而賦予了哈密大棗較為廣闊的市場發(fā)展?jié)摿ΑA硗?,紅棗皮具有非常高的酚酸類物質(zhì)含量[11],但棗皮在棗果實中所占比重較低(如圖1所示),往往會被人們所忽略,這也為紅棗的開發(fā)利用提供了新的方向。
圖1 和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗果形和果核的比較Fig.1 Comparison of fruit shape and kernel of Hami jujube,Ruoqiang jujube,and Hami jujube
圖2 和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗不同部位的總酚含量的比較Fig.2 Comparison of total phenolic contents in different parts of Hami jujube,Ruoqiang jujube,and Hami jujube
在紅棗抗氧化能力檢測的試驗中,反應(yīng)混合物在700 nm下具有最大的吸收波長,而且抗氧化能力越強,反應(yīng)混合物的吸光度越大,因此可以據(jù)此來判斷紅棗抗氧化能力的強弱[12]。分別對和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的棗皮、棗肉、棗核進(jìn)行檢測,比較其總酚粗提物還原能力強弱,如圖3所示。
圖3 和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗不同部位的總抗氧化能力Fig.3 The total antioxidant capacity of different parts of Hetian jujube,Ruoqiang jujube and Hami jujube
據(jù)圖3可知,3種紅棗不同部位的總酚粗提物均具有一定的抗氧化能力,但是有較大的差異性。首先,棗皮中總酚粗提物的抗氧化能力是最高的(和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的吸光度分別為2.57、2.81、2.73),而棗核是最低的(和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的吸光度為0.23、0.25、0.27)。另一方面,和若羌灰棗、和田玉棗相比,哈密大棗棗肉部分具有最高的抗氧化能力(和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的吸光度分別為1.43、1.57、1.78)。雖然,哈密大棗棗皮的抗氧化能力略低于若羌灰棗,但結(jié)合棗肉含量在紅棗果實中的占比,這種劣勢是可以忽略不計的。
羥基自由基是一種非常活躍的活性分子,從分子式上看它是由氫氧根離子失去一個電子而形成,從而具有非常強的得電子能力即具有強氧化性。羥基自由基對生物體具有非常強的毒害作用,導(dǎo)致細(xì)胞損傷和疾病[13]。圖4表示了3種紅棗不同部位的酚酸粗提物清除羥基自由基的能力。從圖4中可以看出,3種紅棗均具有清除羥基自由基的能力,棗核的清除能力最低(和田玉棗的清除率低至19.85%),而棗皮的清除能力最高(若羌灰棗棗皮的清除率最高,為88.68%);3種紅棗棗皮的清除能力差異不大,棗核的清除率較低,而哈密大棗棗肉對羥基自由基的清除率可以達(dá)到72.70%,明顯優(yōu)于和田玉棗的64.09%和若羌灰棗的65.56%。
圖4 和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗不同部位的粗提物對羥基自由基的清除率Fig.4 Hydroxyl radical scavenging efficiency of crude extracts from different parts of Hetian jujube,Ruoqiang jujube and Hami jujube
DPPH自由基是一種非常穩(wěn)定的氮中心的自由基,廣泛應(yīng)用于生物式樣、植物提取物的體外抗氧化活性。DPPH自由基在醇溶液中呈現(xiàn)紫色,但在自由基清除劑(例如酚酸類物質(zhì))存在下,紫色會消退,從而可用分光光度法檢出[14]。3種紅棗的棗皮、棗肉、棗核的酚酸粗提物清除DPPH自由基的能力如圖5所示。
圖5 和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗不同部位的粗提物對DPPH自由基的清除率Fig.5 DPPH·radical scavenging efficiency of crude extracts from different parts of Hetian jujube,Ruoqiang jujube and Hami jujube
據(jù)圖5可知,在棗皮中,多酚粗提物清除DPPH自由基的能力大小順序為若羌灰棗(87.40%)>哈密大棗(82.22%)>和田玉棗(79.11%);在棗肉中,酚酸粗提物清除DPPH自由基的能力大小順序為哈密大棗(80.08%)>若羌灰棗(74.96%)>和田玉棗(69.48%);而棗核中酚酸粗提物清除DPPH·自由基的能力相差不大,均為10%左右。
多酚類化合物是指物體內(nèi)復(fù)雜的酚類次生代謝產(chǎn)物,廣泛存在于植物組織內(nèi),具有抗氧化、保護(hù)心血管系統(tǒng)等生物活性功能[15]。在研究中,以和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗為研究對象,分別檢測它們的棗皮、棗肉、棗核中多酚粗提物的含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不管哪一種紅棗,棗皮中的總酚含量最高,棗肉其次,棗核最低;棗核的總酚含量普遍較低(2.17 mg/g~2.31 mg/g),且質(zhì)地堅硬,可能不具有規(guī)模化開發(fā)前景;紅棗皮具有非常高的總酚含量,但是棗皮在紅棗果實中所占比重較低,且目前在工業(yè)上沒有特別有效的去棗皮方法,因此,對于棗皮的有效利用仍然需要進(jìn)一步的研究。
自由基是有機體在氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的有害化合物,而植物多酚具有清除有機體自由基的能力,從而起到抗氧化的作用[16]。為了有效的測定紅棗多酚粗提物的抗氧化能力,還試驗同時采用總還原能力、羥基自由基清除能力、DPPH自由基清除能力3種方法來測定紅棗果皮、果肉和果核的抗氧化能力[17]。結(jié)果表明,3種紅棗的果皮、果肉和果核均具有抗氧化能力,而且抗氧化能力的強弱與紅棗多酚類物質(zhì)含量具有正相關(guān)關(guān)系,這說明紅棗多酚與紅棗抗氧化能力具有緊密關(guān)系,同時也有研究表明,紅棗的栽培環(huán)境、管理措施及酚類化合物羥基數(shù)目影響了酚類化合物的抗氧化能力[18,8],而這又決定于紅棗的基因型[19]。因此,內(nèi)外部因素決定了紅棗抗氧化能力的強弱。
綜上所述,試驗所研究的和田玉棗、若羌灰棗、哈密大棗的棗皮、棗肉、棗核均具有一定含量的多酚類化合物,且具有較大的差異性,從而造成了抗氧化能力上的差異。