唐曉姝 胡博 陳雪梅 張白曦
摘要:為探究野櫻莓、藍(lán)靛果、藍(lán)莓、蔓越莓、黑莓和覆盆子的營(yíng)養(yǎng)成分;對(duì)6種漿果礦物質(zhì)元素、總酚、總黃酮和花色苷含量進(jìn)行測(cè)定,并用電子自旋共振波譜儀(ESR)對(duì)6種漿果的DPPH自由基清除能力進(jìn)行探究。結(jié)果顯示,通過對(duì)比6種漿果的營(yíng)養(yǎng)成分含量,野櫻莓的鎂元素、鈣元素和鐵元素含量,藍(lán)靛果和覆盆子的鉀元素含量,黑莓的錳元素和鐵元素含量較高;野櫻莓和藍(lán)靛果的總酚含量、蔓越莓的總黃酮含量、藍(lán)靛果與黑莓的花色苷含量在6種小型漿果中較為突出;DPPH自由基清除能力結(jié)果顯示,藍(lán)靛果與野櫻莓清除自由基能力最強(qiáng),100 g藍(lán)靛果、野櫻莓鮮果中約含有2 g維生素C;提示6種漿果富含豐富的礦物質(zhì)元素及生物活性物質(zhì),且具有較強(qiáng)的清除自由基能力。
關(guān)鍵詞:小型漿果;營(yíng)養(yǎng)成分;ESR;清除DPPH
中圖分類號(hào): TS255.1? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號(hào):1002-1302(2021)20-0182-06
收稿日期:2021-01-20
基金項(xiàng)目:江蘇省自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金(編號(hào):BK20190592)。
作者簡(jiǎn)介:唐曉姝(1987—),女,江蘇蘇州人,碩士,實(shí)驗(yàn)師,主要從事功能食品的研究。E-mail:txs@jiangnan.edu.cn。
通信作者:張白曦,博士,副研究員,主要從事功能食品的研究。E-mail:zbx@jiangnan.edu.cn。
當(dāng)今許多國(guó)家的飲食指南建議增加水果和蔬菜的攝入量,其中營(yíng)養(yǎng)成分豐富的漿果類水果可以預(yù)防各種疾病。大多數(shù)漿果均美味又具有抗氧化功能,它們富含多酚、抗氧化劑、礦物質(zhì)等,也占據(jù)人們飲食中水果消費(fèi)的較大比例。在色彩鮮艷的漿果中,野櫻莓(黑果腺肋花楸)、藍(lán)靛果(藍(lán)靛果忍冬)、藍(lán)莓(藍(lán)漿果)、蔓越莓、黑莓(露莓)、覆盆子(樹莓)等被廣泛應(yīng)用于新鮮或加工的食品中。此外,越來(lái)越多人將漿果提取物作為功能性食品和膳食補(bǔ)充劑的成分,并將其與其他色彩豐富的水果、蔬菜和草本提取物結(jié)合在一起[1]。
野櫻莓(Aronia melanocarpa),是落葉灌木薔薇科的小型漿果,它的果皮呈黑紫色,果肉呈暗紅色;藍(lán)靛果(Lonicera caerulea),是忍冬科忍冬屬落葉灌木的小型漿果,它的果皮呈藍(lán)紫色,果肉也呈暗紅色;藍(lán)莓(Semen trigonellae),屬于杜鵑花科越桔屬,皮呈藍(lán)色,果肉白色;蔓越莓(Vaccinium macrocarpon),屬于杜鵑花科越桔屬,與藍(lán)莓顆粒大小相似,皮與果肉呈紅色;黑莓(Graptopetalum blackberry),屬薔薇科懸鉤子屬的小型漿果,呈黑色;覆盆子(Rubus idaeus),是薔薇科懸鉤子屬的小型漿果,呈紅色(表1)。它們富含多種維生素、礦物質(zhì)元素、黃酮、花青素、花色苷及多酚等功效成分[2-5],具有極強(qiáng)的抗氧化[6-9]、抑菌作用[10-11],還具有降血糖[12]、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等作用[13]。本研究對(duì)6種小型漿果的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定,結(jié)合文獻(xiàn)比較分析,并用電子自旋共振波譜儀評(píng)價(jià)其清除自由基能力,為未來(lái)漿果類功能性食品的開發(fā)及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供有效依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料與處理
野櫻莓購(gòu)買于吉林省遼源市,凍存后冷鏈運(yùn)輸;藍(lán)靛果購(gòu)買于黑龍江省樺南縣,保鮮運(yùn)輸;藍(lán)莓購(gòu)買于無(wú)錫超市,產(chǎn)地?zé)o錫;蔓越莓購(gòu)于黑龍江省撫遠(yuǎn)市,保鮮運(yùn)輸;黑莓、覆盆子購(gòu)于無(wú)錫超市,產(chǎn)地云南。6種漿果抵達(dá)實(shí)驗(yàn)室后,一部分在-80 ℃冰箱凍存后凍干,磨成粉放入-20 ℃冰箱;一部分在-20 ℃冰箱凍存,取出鮮果后,充液氮分別打成泥,-20 ℃冰箱下儲(chǔ)存以供研究分析使用。試驗(yàn)地點(diǎn)為江蘇無(wú)錫江南大學(xué)國(guó)家功能食品工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室,試驗(yàn)時(shí)間為2019年9月至2020年11月。
1.2 試驗(yàn)試劑
無(wú)水乙醇、硝酸、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、三水合醋酸鈉、氯化鉀、蕓香苷、30% H2O2、FeSO4·7H2O,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; 鈉、鉀、鈣等混合標(biāo)準(zhǔn)品, 安捷倫科技(中國(guó))有限公司;DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苦肼),美國(guó)Sigma公司。
1.3 主要儀器與設(shè)備
電子自旋共振波譜儀EMXplus,Bruker公司;Freezone Plus冷凍干燥機(jī),美國(guó)Labconco公司;TDFI全自動(dòng)膳食纖維分析儀,美國(guó)Ankom公司;NexION 350D電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,美國(guó)珀金埃爾默公司;1510 全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀,美國(guó)賽默飛世爾科技公司;UV-2600 紫外可見分光光度計(jì),日本島津公司;FED115多功能熱風(fēng)循環(huán)烘箱,德國(guó)賓德公司。
1.4 試驗(yàn)方法
1.4.1 6種漿果中水分含量的測(cè)定
按照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[14],對(duì)6種漿果鮮果和凍干粉進(jìn)行測(cè)定,以下營(yíng)養(yǎng)成分含量均折算回鮮果質(zhì)量并進(jìn)行比較分析。
1.4.2 6種漿果中礦物質(zhì)元素含量的測(cè)定
按照GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》[15],對(duì)6種漿果的凍干粉進(jìn)行測(cè)定。
1.4.3 6種漿果中總酚含量的測(cè)定
按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中總多酚含量的測(cè)定》[16]中分光光度法,對(duì)6種漿果的凍干粉進(jìn)行測(cè)定。
1.4.4 6種漿果中總黃酮含量的測(cè)定
參照SZDB/Z 349—2019《食品中總黃酮的測(cè)定》[17]的分光光度法及呂金慧等的方法[18],并進(jìn)行一定優(yōu)化,對(duì)6種漿果的凍干粉進(jìn)行總黃酮含量的測(cè)定。
1.4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
稱取10 mg蕓香苷標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL容量瓶中,用60%乙醇定容,得到質(zhì)量濃度為0.10 g/L的蕓香苷溶液,再稀釋成0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 g/L。稀釋后的溶液均按順序加入0.15 mL的5%亞硝酸鈉,放置6 min;0.15 mL的10%氯化鋁,放置6 min;2 mL的4%氫氧化鈉和5 mL蒸餾水,靜置15 min,在 510 nm 波長(zhǎng)下測(cè)吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)蕓香苷溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,由圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:y=0.003 2x+0.000 2(r2=0.998 8),線性關(guān)系良好。
1.4.4.2 樣品的制備
分別稱取6種漿果凍干粉0.5 g于50 mL離心管中,加入60%乙醇溶液 40 mL,40 ℃下超聲提取30 min,離心取上清液。提取2次,再用10 mL溫?zé)?0%乙醇溶液洗滌濾渣,離心后合并3次上清液于100 mL容量瓶中,冷卻至室溫,采用60%乙醇溶液定容,搖勻后檢測(cè)。
1.4.4.3 計(jì)算公式
X=mW×d×100×100%;
式中:X表示總黃酮的含量,mg/100 g;m表示根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出的蕓香苷質(zhì)量,mg;W表示樣品的質(zhì)量,g;d表示稀釋比例。
1.4.5 6種漿果中花色苷含量的測(cè)定
參照AOAC分析方法中的pH示差法[19]和郭浩然的方法[20],并進(jìn)行一定優(yōu)化,對(duì)6種漿果的凍干粉進(jìn)行花色苷的測(cè)定。
1.4.5.1 溶液配制
pH值1.0緩沖溶液:1.86 g氯化鉀,加入980 mL去離子水,用HCl調(diào)節(jié)pH值至1.0,定容至1 L;pH值4.5緩沖溶液:54.43 g三水合醋酸鈉,加入960 mL去離子水,用HCl調(diào)節(jié)pH值至4.5(約20 mL),定容至1 L。
1.4.5.2 樣品的制備
分別取6種漿果凍干粉樣品于錐形瓶中,按1 ∶20(g ∶mL)比例加入80%乙醇-鹽酸溶液(pH值3.0),在溫度40 ℃、功率為100 W條件下超聲輔助提取30 min,4 000 r/min離心20 min,經(jīng)分離得到花色苷上清液,重復(fù)1次,合并上清液,于37 ℃條件下減壓濃縮去乙醇,定容至50 mL,備用。
精確取一定體積花色苷提取液于2個(gè)25 mL棕色容量瓶中,分別用pH值1.0和pH值4.5緩沖溶液定容至25 mL,搖勻,平衡90 min后,分別于 540 nm 和700 nm測(cè)定吸光度,以矢車菊素-3-葡萄糖苷計(jì),按照公式計(jì)算出2種果實(shí)中花色苷的含量。
1.4.5.3 計(jì)算公式
X=D×V×D×Mwε×L×m×100;
式中:X表示花色苷含量,mg/100 g;D表示根據(jù)(D540 nm~D700 nm)pH值1.0-(D540 nm~D700 nm)pH值4.5計(jì)算得出;V表示提取液體積,mL;D表示稀釋倍數(shù);Mw表示重均分子質(zhì)量,g/mol,Mw=449.2 g/mol;L表示光程,cm;m表示樣品質(zhì)量,g;ε表示摩爾消化系數(shù),L/(mol·cm),以矢車菊素-3-葡萄糖苷計(jì),ε=26 900 L/(mol·cm)。
1.4.6 DPPH自由基清除能力的測(cè)定
1.4.6.1 測(cè)試參數(shù)條件
X波段,磁場(chǎng)范圍,(3 507.55±50) G;微波功率,0.2 mW;頻率,9.85 GHz;調(diào)制幅度 100 kHz,掃描時(shí)間 40 s;溫度,室溫25 ℃。
1.4.6.2 樣品的測(cè)定
分別稱取6種漿果凍干粉3 g于50 mL離心管中,加入60%乙醇溶液30 mL,40 ℃下超聲提取30 min,離心取上清液。將提取液按照一定比例稀釋后,吸取溶液100 μL,分別加入100 μL的1.5 mmol/L DPPH乙醇溶液,混勻后避光反應(yīng)30 min,吸入直徑為1 mm的毛細(xì)管,放入諧振腔,在參數(shù)條件下測(cè)定DPPH自由基。用相對(duì)應(yīng)濃度的維生素C和60%乙醇溶液代替提取物溶液,測(cè)量結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照和空白對(duì)照。
DPPH自由基清除率E=S0-SxS0×100%;
其中S0和Sx分別為體系中加入乙醇和提取物溶液測(cè)得的DPPH自由基的峰面積。
DPPH自由基清除能力與維生素C質(zhì)量濃度在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)性,以維生素C濃度為橫坐標(biāo),DPPH自由基清除率為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,如圖2可知,維生素C質(zhì)量濃度在5~18 mg/L時(shí),即清除率在30%~80%時(shí),線性關(guān)系良好。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:y=0.003 89x+0.110 1(r2=0.988 6)。
2 結(jié)果與分析
2.1 礦物質(zhì)元素含量分析
微量元素是人體不可缺少的重要營(yíng)養(yǎng)素,鎂元素是維持神經(jīng)、肌肉和心臟應(yīng)激性的重要元素之一;鉀元素維持血液和體液的酸堿平衡,在攝入高鈉而導(dǎo)致高血壓時(shí),鉀具有降血壓功能;人體中牙齒和骨骼是由鈣元素構(gòu)成,并且鈣元素能維持正常的神經(jīng)興奮性,能維持肌肉收縮動(dòng)作的完成;錳元素在體內(nèi)主要通過參與酶的構(gòu)成或激活酶來(lái)發(fā)揮生理作用;鐵元素在血液中起到運(yùn)輸和攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用;銅元素對(duì)人體血液、中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng),頭發(fā)、皮膚和骨骼組織以及腦、肝和心等內(nèi)臟的發(fā)育和功能都有重要影響;鋅在人體生長(zhǎng)發(fā)育、免疫調(diào)節(jié)、微生物的利用等起著極其重要的作用;鈉元素是人體中最基本的電解質(zhì),但過多的攝入鈉會(huì)使人體心臟負(fù)荷過重,誘發(fā)或加重心力衰竭,也會(huì)使血壓升高。
由表2可知,6種漿果種的鎂、鉀、鈣元素含量均較豐富,其中蔓越莓的鈉元素含量較高,藍(lán)莓和野櫻莓的鈉元素含量最低;鎂元素含量屬野櫻莓最高;6種漿果的鉀元素含量都較高,其中覆盆子、藍(lán)靛果的鉀元素含量位居前列,藍(lán)莓的鉀元素含量最低;野櫻莓的鈣元素含量最高,覆盆子最低;黑莓的錳元素對(duì)比于其他5種漿果含量較高;野櫻莓的鐵、銅元素比其他5種漿果含量高;覆盆子、藍(lán)靛果的鋅元素含量較高,蔓越莓較低。
與Nile等研究中的5種小型漿果比較,藍(lán)莓、蔓越莓、黑莓和覆盆子的微量元素含量相近[1]。Jeszka-Skowron等對(duì)漿果類中枸杞和葡萄干中的重金屬及錳、銅微量元素進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果枸杞的錳元素含量為8.55 mg/kg,高于野櫻莓、藍(lán)靛果、蔓越莓,低于藍(lán)莓、黑莓、覆盆子;枸杞的銅元素含量為 7.78 mg/kg[20],均高于本研究中的6種漿果;葡萄干的錳元素含量為3.34 mg/kg,與蔓越莓、藍(lán)靛果的錳元素含量相似,低于其他4種漿果;葡萄干的銅元素含量為7.98 mg/kg,均高于本研究6種漿果。
2.2 總酚、總黃酮、花色苷的含量分析
6種漿果中富含多酚、黃酮、花色苷等生物活性物質(zhì),食用含有大量生物活性物質(zhì)的漿果有益于人體健康[21-22]。多酚是含有苯環(huán)與酚羥基結(jié)構(gòu)的化合物的總稱,存在于植物性食物中,別稱植物單寧。作為植物體內(nèi)重要的次生代謝產(chǎn)物,植物多酚是果蔬營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要決定因素之一[23];黃酮類化合物是植物體內(nèi)重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物,是植物發(fā)揮多種生物學(xué)活性的物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)人體健康起到重要作用[24];花青素屬于一種廣泛存在于植物中的水溶性天然色素,是由花色苷水解而得的有顏色的苷元,花青素以糖苷鍵結(jié)合而成的一類化合物,稱為花色苷[25]。這3種生物活性物質(zhì)均具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤活性及調(diào)節(jié)免疫等多種功效[26-27]。
由圖3可知,野櫻莓的總酚含量最高,其次是藍(lán)靛果,最后是藍(lán)莓。蔓越莓的總黃酮含量較高,黑莓和藍(lán)靛果的花色苷含量都較高,覆盆子的總黃酮、花色苷含量較低。生活中常吃的藍(lán)莓活性物質(zhì)含量居于6種漿果之中,并沒有過高的活性物質(zhì),可以對(duì)其他幾種活性成分高的漿果進(jìn)行開發(fā)與利用。
Zorzi等對(duì)幾種小型漿果中總黃酮、花色苷的含量進(jìn)行了測(cè)定,其中,藍(lán)莓中的總黃酮含量為 11.15 mg/g、花色苷含量為0.55 mg/g;黑莓的總黃酮含量為6.54 mg/g、花色苷含量為0.57 mg/g;覆盆子的總黃酮、花色苷含量分別是1.72、0.05 mg/g[28],與本研究測(cè)定結(jié)果相近。Giovanelli等對(duì)栽種藍(lán)莓和野生藍(lán)莓的總酚、花色苷進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果顯示,栽種藍(lán)莓的總酚含量在2.51~3.10 mg/g、野生藍(lán)莓的總酚含量在5.77~6.14 mg/g;栽種藍(lán)莓的花色苷含量為0.92~1.29 mg/g、野生藍(lán)莓的花色苷含量為3.30~3.44 mg/g[29]。本研究中測(cè)定的藍(lán)莓屬本地栽種,總酚與花色苷含量與文獻(xiàn)相同,文獻(xiàn)中也說(shuō)明野生藍(lán)莓生物活性成分略高于栽種藍(lán)莓。
2.3 DPPH自由基的清除能力
DPPH自由基是一種穩(wěn)定的自由基,常用于抗氧化能力的研究。該方法以穩(wěn)定自由基(DPPH)的脫色為基礎(chǔ),其溶液與H原子供體混合后,形成還原態(tài),其苦味醇肼基(紫紅色)還原為苦味醇肼(淡黃色)[30]。
由表3可知,稀釋1 000倍后的野櫻莓、藍(lán)靛果、黑莓凍干粉提取物清除DPPH能力分別為52.10%、78.42%、43.05%,即100 g野櫻莓中相當(dāng)于含有 2.0 g 的維生素C,100 g藍(lán)靛果中相當(dāng)于含有2.1 g的維生素C,100 g黑莓中相當(dāng)于含有1.2 g的維生素C。藍(lán)莓清除DPPH自由基能力最弱,可能原因是其為非野生的栽種品種,100 g藍(lán)莓中相當(dāng)于含有0.24 g維生素C。王純等在4種小漿果的抗氧化活性研究中得出藍(lán)靛果清除自由基能力略高于野櫻莓,明顯高于覆盆子,藍(lán)莓清除自由基能力最弱[31],本結(jié)果與之一致。
基于各種漿果總酚、總黃酮及花色苷的含量,本研究對(duì)活性物質(zhì)與清除DPPH自由基能力做了相關(guān)性檢驗(yàn),圖4為6種漿果凍干粉提取物清除DPPH的ESR譜圖。由圖4、表4可知,漿果清除自由基的能力與漿果中含有總酚含量高度相關(guān),與花色苷含量為中度相關(guān),與總黃酮含量的相關(guān)性最低。Zorzi等對(duì)小型漿果中總黃酮、花色苷含量與清除DPPH自由基能力做了相關(guān)性檢驗(yàn),結(jié)果顯示,總黃酮、花色苷含量均與DPPH自由基清除能力有較低相關(guān)性[28];康兆勇等對(duì)植物提取物中總酚含量與DPPH自由基清除能力進(jìn)行了相關(guān)性分析,相關(guān)性系數(shù)為0.797[32]。
3 結(jié)論
通過對(duì)野櫻莓、藍(lán)靛果、藍(lán)莓、蔓越莓、黑莓和覆盆子營(yíng)養(yǎng)成分的分析,得出野櫻莓的鎂元素、鈣元素和鐵元素,藍(lán)靛果和覆盆子的鉀元素,黑莓的錳元素和鐵元素含量較高;野櫻莓和藍(lán)靛果的總酚含量、蔓越莓的總黃酮含量、藍(lán)靛果與黑莓的花色苷含量在6種小型漿果中較為突出;在進(jìn)行DPPH自由基清除試驗(yàn)中,野櫻莓與藍(lán)靛果展現(xiàn)了很好的清除自由基能力。
本研究對(duì)6種漿果營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)分析及清除自由基能力的測(cè)定,為利用漿果類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生物活性物質(zhì)、開發(fā)漿果類抗氧化產(chǎn)品、預(yù)防和控制各種疾病等提供依據(jù),為未來(lái)漿果類功能性食品的開發(fā)及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。
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