王紅利,郁志芳

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095)

甘藍(BmssicaoleraceaL.)又名圓白菜,是蕓薹屬植物,營養(yǎng)豐富,其VC含量30～45 mg/100 g,是黃瓜的3倍,番茄的5倍,此外,甘藍還含有生物活性物質(zhì),如多酚、硫苷等[1]。常食用甘藍等十字花科蔬菜,可以預(yù)防乳腺癌、肺癌等疾病[2]。結(jié)球甘藍是我國主要蔬菜品種之一,除滿足國內(nèi)市場外,大量銷往世界各地[3]。對甘藍進行適度的加工,能提高甘藍的銷量和附加值,甘藍加工方式有脫水甘藍、甘藍酸菜、蔬菜紙片、甘藍飲料等[4]。王海平等[5]以四種方式制作泡甘藍,表明純種濕法腌制可提高泡甘藍發(fā)酵速度,縮短腌制時間,且感官品質(zhì)最佳,最具優(yōu)勢。尹培等[6]探究油炸方式對甘藍營養(yǎng)物質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)真空油炸能使甘藍葉片結(jié)構(gòu)變得疏松多孔,且多酚含量隨著油炸溫度的升高而增加,從而得出真空油炸能夠改善甘藍脆片微觀結(jié)構(gòu)和生物活性等品質(zhì)。脫水甘藍體積小,貯藏期長,對緩解銷售矛盾具有重要意義[7],同時能起到以旺補淡的作用,具有廣闊的前景[8]。Xu等[9]采用熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥甘藍,研究發(fā)現(xiàn),相比單一的熱風(fēng)干燥,熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥能縮短一半的干燥時間,并更好的保持甘藍的色澤,提高甘藍葉綠素和VC的保留率。華麗[10]采用微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥甘藍,得到最佳的干燥工藝:熱風(fēng)干燥(70 ℃)至含水率60%時,換2.5 W/g微波功率干燥至含水率40%,最后熱風(fēng)干燥(70 ℃)至成品,此條件下甘藍色澤和VC保留效果更佳。Xu等[11]研究了干燥方式對干制甘藍復(fù)水能力和微觀結(jié)構(gòu)的影響,研究表明:相比于熱風(fēng)干燥,微波干燥樣品表面結(jié)構(gòu)更疏松、均勻,使得復(fù)水效果更好,更適合用于加工速溶產(chǎn)品。在已有的甘藍研究中,相對集中在甘藍的加工、縮短干燥時間、減少干燥對甘藍營養(yǎng)品質(zhì)的影響等,而對干制對甘藍抗氧化活性的研究相對較少。

干燥會造成果蔬的品質(zhì)下降[12],本試驗旨在通過不同干燥方式對甘藍理化性質(zhì)及抗氧化活性的影響研究,確定一種能最大限度保留甘藍營養(yǎng)物質(zhì)同時能降低成本的干制方式,提高結(jié)球甘藍利用率和附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘藍 品種為“春豐”,具有早熟、豐產(chǎn)、耐寒、冬性強(露地越冬不易抽薹)、品質(zhì)優(yōu)、整齊度好等特點,株型中等,開展度70 cm左右,外葉12片左右,葉色灰綠,葉球桃形(胖尖),結(jié)球緊實,單球重1.2～1.5 kg,一般9月下至10月初播種,11～12月初定植,4～5月可上市,采購于江蘇省南京市溧水區(qū)華城蔬菜合作社,采用運輸車于采購當天運輸至實驗室,置于(4±0.5) ℃下備用;Folin-Ciocalteu試劑 上海源葉生物科技有限公司;Trolox(維生素E類似物)、TPTZ(2,4,6-三吡啶基三嗪)、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)、ABTS(2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽)、沒食子酸標準品 美國Sigma公司;草酸、碳酸鈉、過硫酸鉀、三氯化鐵、乙酸、乙酸鈉、甲醇等 均為分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

UV-2802型紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;DHG-9030A型鼓風(fēng)干燥箱 上海益恒實驗儀器有限公司;微波干燥器 南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司;FW100型萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;DJ300型精密電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司;GL-20G-II型高速離心機 上海安亭科學(xué)儀器廠;CR-400型彩色色差儀 日本Chroma Meter;VE-11型真空抽濾機 韓國Jeio技術(shù)有限青仟公司;RE-5205旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 甘藍的干燥 選取大小相近(600～700 g/株)、包裹緊實、成熟度一致、無機械損傷、無病蟲害的春豐甘藍,取甘藍中部葉片,去除葉柄,經(jīng)清洗瀝干,切成2 mm×2 mm左右的片狀,稱取300～350 g樣品三份,按以下條件進行干燥:熱風(fēng)干燥:將甘藍平鋪于鋼絲物料盤上,放入65 ℃鼓風(fēng)干燥箱中,每30 min測定一次水分含量,至濕基含水率為8%時停止干燥;微波干燥:將甘藍平鋪于鋼絲物料盤上,放入1 kW隧道微波設(shè)備中,每20 min測定一次水分含量,至濕基含水率為8%時停止干燥;熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥:將甘藍平鋪于鋼絲物料盤上,放入65 ℃鼓風(fēng)干燥箱中,每30 min測定一次水分含量,至含水率為30%左右轉(zhuǎn)至1 kW隧道微波設(shè)備中繼續(xù)干燥,每20 min測定一次水分含量,至濕基含水率為8%時停止干燥。各干燥試驗重復(fù)三次。待干燥后的甘藍冷卻至室溫,密封置于干燥器中平衡水分24 h,用萬能粉碎機將甘藍粉碎,制成甘藍粉,裝入密封袋并于-20 ℃保存。

1.2.2 游離酚提取物的制備 新鮮甘藍中間部分鮮樣取去除葉柄的8 g,三種干燥方式甘藍粉各2 g,其中鮮樣用液氮研磨,按照料液比1∶20在60%甲醇溶液中超聲提取30 min,過濾,濾渣在相同條件下提取2次,合并濾液,得到甲醇粗提液;粗提液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(30 ℃)減壓濃縮后得甘藍游離酚提取物,用于游離酚測定,并將游離酚提取物配制成系列濃度的提取液,用于抗氧化活性測定,-20 ℃保存。

1.2.3 結(jié)合酚提取物的制備 收集制備1.2.2提取物后剩余的殘渣,用20 mL 1 moL/L NaOH消化1 h,然后用鹽酸中和,用乙酸乙酯萃取消化3次,結(jié)束后合并萃取液,利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(45 ℃)除去溶劑,之后用甲醇溶解并定容至10 mL,此溶液甘藍結(jié)合態(tài)酚提取物,-20 ℃保存待測。

1.2.4 指標測定

1.2.4.2 維生素C含量的測定 采用2,6-二氯靛酚法測定:取5 g鮮樣樣品,不同干燥方式粉末樣品各0.2 g,分別加入5 mL 2%草酸溶液在冰浴條件下研磨至勻漿,用此草酸溶液定容至25 mL,4 ℃條件下10000 r/min離心15 min,取20 mL上清液置于100 mL三角瓶中,用已標定的2,6-二氯靛酚溶液滴定至微紅色,且15 s不褪色為止,記下用量,同時以20 mL 2%草酸溶液作為空白進行滴定。

1.2.4.3 酚類含量的測定 總酚含量的測定參照Praveen等[13]的方法并略做改動。取0.2 mL酚類提取液于10 mL試管,加入Folin-Ciocalteu試劑0.5 mL混勻,靜置5 min后加入10%碳酸鈉溶液4 mL,加蒸餾水至刻度,混合液于75 ℃恒溫水浴10 min,隨后立即冰浴,冷卻至常溫,于761 nm波長測定吸光值,空白以提取溶劑代替樣品。按相同步驟,以沒食子酸標品(GAE)為橫坐標,吸光值為縱坐標,繪制標準曲線y=1.857x+0.010(R2=0.995),根據(jù)標準曲線計算甘藍中的游離酚和總酚含量,結(jié)果以mg GAE·100 g-1FW表示;總酚以游離酚及結(jié)合酚之和計。

表1 不同干燥方式對甘藍粉色澤的影響Table 1 Effect of different drying methods on the color of cabbage

1.2.4.4 DPPH自由基清除率的測定 測定方法參照Li等[14]并稍作改動,如果提取液中含有HCl和H2O會影響DPPH自由基清除率測定的結(jié)果。選取真空濃縮后的樣品進行測定。準確稱取5 mg DPPH粉末,用甲醇定容至200 mL配成25 μg/mL的標準溶液,貯藏于4 ℃冰箱中備用,溶液現(xiàn)配現(xiàn)用。取0.1 mL樣品溶液,加入3 mL 經(jīng)甲醇稀釋2.5倍的DPPH標準溶液,充分混勻,30 ℃避光反應(yīng)1 h后于517 nm波長處測吸光度。DPPH自由基清除率按式(1)計算:

式(1)

式中:A0為DPPH本身的吸光度(即0.1 mL甲醇+3 mL DPPH);A1為樣品與DPPH反應(yīng)后的吸光度(即0.1 mL樣品+3 mL DPPH);As為樣品本身的吸光度(即0.1 mL樣品+3 mL甲醇)。

1.2.4.5 ABTS自由基清除能力測定 參照Gorinstein等[15]并稍作改動,配制ABTS溶液:取2.45 mmoL/L過硫酸鉀溶液與7 mmoL/L ABTS溶液1∶1混合,室溫避光反應(yīng)12～16 h。用pH=7.4的PBS稀釋ABTS溶液至吸光度為0.700±0.020,取上述不同濃度Trolox溶液0.1 mL,加入ABTS溶液3.9 mL,室溫放置20 min后,以不加Trolox對照品溶液為空白對照,在734 nm下測定其吸光度值。建立測定Trolox當量(Trolox equivalents)的回歸方程。按照上述標準曲線步驟操作,以不加甘藍提取物的溶液為空白對照,于593 nm測吸光度,代入回歸方程即可計算出不同濃度甘藍提取物對ABTS自由基的清除能力。

1.2.4.6 FRAP(三價鐵離子還原能力)的測定 參照Benzie等[16]并稍作改動,FRAP試劑配制:由10 mmoL/L的TPTZ溶于40 mmoL/L的HCl溶液,20 mmoL/L的FeCl3溶液,3.00 mmoL/L pH=3.6的乙酸鈉緩沖液(2 moL/L的乙酸鈉溶液6.4 mL與2 moL/L的乙酸溶液93.6 mL混合,然后稀釋到1000 mL),按照體積比例1∶1∶10配制而成,且FRAP試劑需要每天新鮮配制,使用之前在37 ℃水浴中孵育30 min。精密稱取水溶性維生素E類似物Trolox約6 mg,置于25 mL量瓶中,加入無水乙醇定容至刻度,搖勻,得濃度為0.2643 mg·mL-1的Trolox對照品儲備液,將儲備液配制成系列濃度梯度,取不同濃度Trolox 0.2 mL,加入FRAP試劑2.8 mL,以不加Trolox為空白,在593 nm下測定其吸光值。建立測定Trolox當量(Trolox equivalents)的回歸方程。按照上述標準曲線步驟操作,以不加甘藍提取物的溶液為空白對照,于593 nm測吸光度,代入回歸方程即可計算出不同濃度甘藍提取物對FRAP的還原能力(Trolox標準品等價)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 色澤

由表1可知,新鮮甘藍的L*值為86.05±2.23,而干燥過程會對蔬菜亮度有損失,導(dǎo)致產(chǎn)品L*值都變小。各種干燥方式制備的脫水甘藍a*值均為負值,表明都呈綠色,其中熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥制備的脫水甘藍最綠,新鮮甘藍中的含水率較高,葉綠素分布較分散,綠色值相對較小[17]。實驗結(jié)果表明,與單一干燥方式相比,微波與熱風(fēng)聯(lián)合干燥的亮度L*值,綠色a*值均較高,黃色b*值介于熱風(fēng)干燥與微波干燥之間,與鮮樣的色差ΔE較小,樣品色澤最佳;表中色澤表現(xiàn)最差的為熱風(fēng)干燥,這可能與其干燥溫度高,且加工時間相對長,與熱空氣接觸更為充分,使其褐變程度更為嚴重[18]。微波干燥ΔE為20.74±3.32,表明色差相對較大,可能是因為甘藍長時間處在微波功率過大的環(huán)境中,使溫度過高,導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象,從而使產(chǎn)品褐變加重,顏色加深[19]。

2.2 VC含量

由圖1可以看出,鮮樣VC含量為34.07 mg/100 g FW,三種干燥方式對VC均造成大量損失,熱風(fēng)、熱風(fēng)-微波聯(lián)合、微波分別損失了80.0%、54.3%、32.7%,損失比例相差較大,原因是熱風(fēng)干燥溫度過高,且干燥時間長達6～7 h,而VC是熱敏性很高的物質(zhì),極不穩(wěn)定,所以損失量大,微波干燥時間短,且只在局部造成溫度過高,所以保留VC能力相對較強。

圖1 不同干燥方式對甘藍維生素C含量的影響Fig.1 Effect of different drying methodson VC content in dried cabbage

2.3 酚類含量和存在狀態(tài)

圖2顯示,鮮樣多酚含量為144.10 mg GAE/100 g FW,其中游離酚含量為90.3 mg GAE/100 g FW,占總酚含量的62.7%。不同干燥方式均可導(dǎo)致甘藍多酚含量受到一定程度的損失,但對酚的存在狀態(tài)影響不大,游離酚始終占總酚含量的2/3左右;微波干燥較熱風(fēng)和熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥能更好地保留多酚物質(zhì),微波干燥后的總酚含量為124.85 mg GAE/100 g FW,游離酚含量為80.22 mg GAE/100 g FW,保留率分別為86.6%、90.0%,而熱風(fēng)和熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥總酚的保留率分別為68.9%、81.8%;游離酚的保留率分別為70.79%、81.40%,幾種干燥方式的樣品總酚、游離酚含量均差異顯著(P<0.05)。可以看出,熱風(fēng)干燥對甘藍中酚類物質(zhì)損失較大,這與張倩茹等[20]研究結(jié)果一致,而Xu等[21]研究了干燥方式對甘藍抗氧化活性的影響,采用60 ℃熱風(fēng)、6 g/W微波、熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥甘藍至含水量為3.0%±0.4%,結(jié)果表明:三種干燥方式對甘藍總酚含量的損失分別為45.38%、26.10%、18.87%,與本試驗結(jié)果差距較大,原因可能是該研究中,熱風(fēng)干燥的溫度為60 ℃、微波功率為6 g/W,與本試驗條件相差較大,且與本試驗中微波、熱風(fēng)干燥條件先后順序相反,這也說明在較低溫度、較低微波功率條件下,酚類物質(zhì)損失較小。微波干燥能較好地保留酚類化合物,可能是由于微波能使多酚氧化酶迅速失活,降低了酚類物質(zhì)的降解且微波處理可使細胞內(nèi)溫度迅速上升,液態(tài)水汽化所產(chǎn)生的壓力在細胞膜和細胞壁上形成微小孔洞,促使胞內(nèi)物質(zhì)易于溶解并釋放[22]。相較于抗壞血酸,酚類化合物在干燥過程中損失較少,可能與部分酚類化合物具有熱穩(wěn)定性相關(guān)[23]。

圖2 不同干燥方式對甘藍總酚及游離酚含量的影響Fig.2 Effect of different drying methods on total phenolicsand free phenolics content in dried cabbage

2.4 抗氧化能力

自由基有很強的氧化能力,當機體的抗氧化能力低于機體的氧化程度時,形成自由基的積累,并使機體處于氧化應(yīng)激狀態(tài),造成機體衰老[24]和某些疾病的發(fā)生[25-26]。抗氧化劑例如酚類化合物可以通過提供氫供體、螯合金屬離子等來抑制氧化反應(yīng)。由于氧化是一種比較復(fù)雜的過程,因此抗氧化活性不能僅用一種方法評價[27]。本文采用DPPH、ABTS自由基清除率和FRAP測總抗氧化能力的方法探究干燥方式對甘藍抗氧化活性的影響。

2.4.1 DPPH自由基清除能力 從圖3中可以看出,相對于新鮮甘藍,所有干燥方式均會使甘藍DPPH自由基清除能力降低。不同濃度的甘藍提取液對DPPH自由基具有明顯的清除作用,并且與劑量濃度呈正相關(guān)。當濃度為5 mg/mL時,四者的清除率分別為:鮮樣16.13%,熱風(fēng)9.07%,熱風(fēng)-微波聯(lián)合10.60%,微波13.28%,隨后隨著甘藍提取液濃度的增大,甘藍提取液對DPPH自由基的清除能力也不斷提高,且一直保持對DPPH自由基的清除能力大小關(guān)系:鮮樣>微波>熱風(fēng)-微波聯(lián)合>熱風(fēng),微波、熱風(fēng)-微波聯(lián)合、熱風(fēng)三種干燥方式DPPH自由基清除率與提取液濃度之間的回歸方程分別為y=0.4189x+5.866(R2=0.959)、y=0.5138x+7.3563(R2=0.971)、y=0.6189x+9.5189(R2=0.986),經(jīng)計算熱風(fēng)、微波、熱風(fēng)微波聯(lián)合獲得的甘藍提取液對DPPH自由基清除率的IC50值分別為105.58、65.5、83.13 mg/mL。

圖3 不同干燥方式對甘藍DPPH自由基清除能率的影響Fig.3 Effects of different drying methodson DPPH radical scavenging rate of cabbage

2.4.2 ABTS自由基清除能力 依據(jù)1.2.4.5的方法,對標準系列溶液進行測定,得到Trolox在0.3017～1.0560 mmoL/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,建立測定Trolox當量Trolox equivalents(Trolox)的標準曲線回歸方程為:y=1.907x-0.086(R2=0.9992,n=6)。由圖4可知,在一定范圍內(nèi),隨著甘藍提取液濃度的增大,甘藍對ABTS自由基的清除能力不斷增大,當甘藍提取液濃度范圍在5～10 mg/mL時,熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥清除ABTS自由基的能力相差不大,當甘藍提取液濃度繼續(xù)增大,熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥的甘藍提取液對ABTS自由基的清除能力明顯大于熱風(fēng)干燥的甘藍提取液,但始終小于微波干燥的甘藍提取液的清除能力,當濃度達到30 mg/mL時,三種干燥方式的脫水甘藍對ABTS自由基的清除能力相差不超過0.02 mmoL/L Trolox。

圖4 不同干燥方式對甘藍ABTS自由基清除能力的影響Fig.4 Effects of different drying methodson ABTS free radicals scavenging capacity of cabbage

表2 干制甘藍中維生素C、酚類物質(zhì)含量與抗氧化指標之間的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between VC,phenolics contents and antioxidant activity of cabbage with different drying methods

2.4.3 Fe3+還原力 依據(jù)1.2.4.6的方法,對標準系列溶液進行測定,得到Trolox在0.1173～0.3520 mmoL/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,建立測定Trolox當量Trolox equivalents的標準曲線回歸方程為:y=2.672x-0.087(R2=0.996,n=6)。由圖5可知,各種干燥方式的提取液都表現(xiàn)出較強的抗氧化性,且都隨著提取液濃度的增大,抗氧化活性不斷增強,表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng),在不同的濃度條件下,微波干燥的甘藍抗氧化性均強于另外兩種干燥方式,在濃度為30 mg/mL時,微波干燥的提取液抗氧化能力表現(xiàn)為0.407 mmoL/L Trolox,與同濃度的鮮樣提取液相比僅降低0.036 mmoL/L Trolox,說明微波干燥能夠很好的保留甘藍中的抗氧化活性物質(zhì)。

圖5 不同干燥方式對甘藍鐵離子還原力的影響Fig.5 Effects of different drying methodson ferric reducing antioxidant power of cabbage

2.5 相關(guān)性分析

為進一步確定甘藍的VC、總酚、游離酚含量與其抗氧化活性之間的關(guān)系,對各樣品的VC、總酚、游離酚含量和對DPPH和ABTS自由基的清除率、鐵離子還原能力作相關(guān)性分析見表2。由表2可知,各提取液維生素C、總酚含量、游離酚含量與其對DPPH和ABTS自由基的清除能力以及鐵離子還原能力均呈顯著正相關(guān)(R2≥0.798,P<0.05),其中,游離酚含量與甘藍FRAP值之間的相關(guān)性最高,為0.974(P<0.05),而VC含量與甘藍DPPH自由基清除能力的相關(guān)性也高達0.973(P<0.05),說明VC與酚類對甘藍的抗氧化能力貢獻較大。VC與酚類抗氧化能力的表現(xiàn)不同,可能是因為VC與總酚的主要抗氧化機理不同[28]。同時可以看出,在酚類與抗氧化活性的關(guān)系中,甘藍的抗氧化活性主要來自于游離酚。此外,三種抗氧化活性指標之間也存在較高的相關(guān)性(R2≥0.796,P<0.05),可能與其具有相似的反應(yīng)機理有關(guān)。

3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明,熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥最有利于保持甘藍的固有色澤,三種干燥方式都會對甘藍VC、總酚、游離酚含量造成損失,其中微波干燥的損失最小,其VC、總酚、游離酚含量分別為23.14 mg/100 g FW、124.85 mg GAE/100 g FW、80.22 mg GAE/100 g FW,保留率分別為67.3%、86.6%和90%;干燥方式對甘藍游離酚與總酚的比例沒有明顯影響。三種干燥方式的脫水甘藍均具一定的抗氧化活性,且呈劑量效應(yīng)關(guān)系,即VC含量、總酚含量與其抗氧化活性均呈顯著正相關(guān)關(guān)系(R2>0.79,P<0.05);三種種干燥方式甘藍的FRAP值與其清除DPPH、ABTS自由基的能力大小具有一致性,都以微波干燥的值最大;同時相關(guān)性分析表明,甘藍中抗氧化活性主要來自于游離酚。微波干燥具有干燥速率快、產(chǎn)品質(zhì)量高的特點,在實際生產(chǎn)中,能夠提高生產(chǎn)效率,延長食品貨架期,同時還可以消毒殺菌。因此,微波干燥適用于高品質(zhì)甘藍干制品的干制,實踐中根據(jù)生產(chǎn)線升級改造可將微波干燥技術(shù)結(jié)合進去,以提高干制效率和產(chǎn)品品質(zhì)。