龍成艷,王超群,歐雋瀅,江楷煜,鄭潔,歐仕益,羅紫明,黃才歡*

1(暨南大學(xué) 食品科學(xué)與工程系,廣東 廣州,510632)2(暨南大學(xué) 食品安全與營(yíng)養(yǎng)研究院,廣東 廣州,510632) 3(中山市日威食品有限公司,廣東 中山,528415)

5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)是一種常見(jiàn)的食品內(nèi)源性有害物。在食品中,HMF的形成途徑主要有2種。第一種是通過(guò)焦糖化反應(yīng)形成[1],如蔗糖熱分解形成葡萄糖和呋喃果糖陽(yáng)離子,后者在高溫下快速形成HMF[2];葡萄糖熱分解形成3-脫氧奧蘇糖(3-deoxyglucosone,3-DG),3-DG再脫水環(huán)化形成HMF;果糖熱分解既能形成呋喃果糖陽(yáng)離子,也能形成3-DG,進(jìn)一步形成HMF[3]。第二種是美拉德反應(yīng)途徑形成,即還原糖和氨基酸形成不穩(wěn)定的席夫堿,通過(guò)1,2-烯醇化和脫水轉(zhuǎn)化為3-DG,繼而形成HMF[4]。HMF的形成受pH值、食品成分、溫度、加工或儲(chǔ)存時(shí)間和水分活度等因素的影響[5]。

盡管低濃度的HMF具有體外抗氧化性、抗過(guò)敏、抗炎等作用[4],但是高濃度的HMF對(duì)眼睛、皮膚和上呼吸道黏膜等具有刺激作用,會(huì)對(duì)胃上皮細(xì)胞造成損傷[6]。長(zhǎng)期攝入HMF還會(huì)提高小鼠肝細(xì)胞腺瘤的發(fā)病率[7],引起腎臟毒性、腎小管上皮細(xì)胞變性[8]等危害。近期研究發(fā)現(xiàn),HMF在體內(nèi)可通過(guò)磺基轉(zhuǎn)移酶代謝為5-亞磺酰甲基糠醛(5-sulfoxymethyfurfural,SMF),SMF是一種已知的誘變劑和致癌物[9],能夠與DNA形成加合物,造成DNA損傷[10]。而且由于腎臟的再吸收,SMF不能通過(guò)尿液正常排出體外,會(huì)在血液中不斷積累,與細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和DNA反應(yīng)[11]。

HMF在食品中的含量較高,平均膳食暴露水平達(dá)到6 000 μg/d,超過(guò)聯(lián)合食品添加劑專(zhuān)家委員會(huì)(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA)規(guī)定的每日允許攝入量(540 μg/d)10多倍[12]。其中,谷物食品、乳制品和咖啡等是人體攝入HMF的主要來(lái)源,在麥片和餅干中HMF含量分別為6.9～240.5 mg/kg[13]和1.65～82.78 mg/kg[14],乳制品中含量為37～891 mg/L[15],咖啡中的含量高達(dá)110～2 480 mg/kg[16]。HMF也存在于水果和蔬菜制品中,其在干制水果中含量為30～2 200 mg/kg[17],脫水蔬菜中含量為0.04～58.6 mg/kg[18]。在調(diào)味品中,HMF的含量也較高,其在中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵醋中的含量可達(dá)26.83～455.13 mg/L[19]。國(guó)際食品法典委員會(huì)規(guī)定蜂蜜中HMF的含量應(yīng)當(dāng)小于40 mg/kg(熱帶地區(qū)蜂蜜小于80 mg/kg),國(guó)際果汁生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)則建議果汁中HMF的含量應(yīng)在5～10 mg/L(濃縮果汁中限量為25 mg/L)[20]。鑒于此,采取一定措施降低食品中HMF含量,保障消費(fèi)者飲食健康,已成為食品安全研究的趨勢(shì)。

多酚化合物是一類(lèi)廣泛存在于植物中,具有抗氧化、抗炎、抗癌等多種生物活性[21]的次生代謝物。研究表明,多酚類(lèi)化合物既能夠有效消減丙酮醛、乙二醛和丙烯醛等羰基化合物[22-25],抑制晚期糖化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGEs)的形成[26],也能夠減少HMF的含量[27-29]。如:表兒茶素[30-31]能夠通過(guò)與HMF形成加合物的方式消減HMF;而表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯[32]和槲皮素[33]則能夠通過(guò)抑制3-DG的形成,從而降低HMF含量。目前相關(guān)的研究主要集中在兒茶素類(lèi)物質(zhì),其余多酚類(lèi)化合物對(duì)HMF的消減效果與機(jī)制尚未清楚。據(jù)此,本研究比較了10種多酚對(duì)HMF的消減效果,篩選出消減效果顯著的根皮素(phloretin,Phl),探究根皮素在焦糖化反應(yīng)體系中對(duì)HMF的影響,并將其應(yīng)用于廣式月餅中,研究根皮素對(duì)月餅中HMF含量、感官特性和色度的影響,并進(jìn)一步采用HPLC-MS/MS技術(shù),推測(cè)根皮素消減HMF的機(jī)理。本研究發(fā)現(xiàn)了根皮素對(duì)HMF具有消減作用,并推測(cè)其對(duì)HMF的消減機(jī)理,為根皮素控制食品中HMF含量提供理論研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

5-羥甲基糠醛(98%),北京百靈威科技有限公司;芹菜素(98%)、柚皮素(98%)、木犀草素(98%)、橙皮素(98%)、漆黃素(98%)、黃芩素(98%)、槲皮素(96%)、白藜蘆醇(98%)、楊梅素(98%)、根皮素(98%),安耐吉試劑有限公司;NaH2PO4(99%)、Na2HPO4(99%)、果糖(99%)、葡萄糖(98%)、蔗糖(99%),天津市大茂化學(xué)試劑廠;3-脫氧奧蘇糖(95%),加拿大TRC多倫多研究化學(xué)品公司;甲醇(色譜級(jí)),德國(guó)默克試劑有限公司;甲醇(分析級(jí)),廣州光華科技股份有限公司;乙酸(色譜級(jí)),天津科密歐;鄰苯二胺(99%),上海麥克林生化科技有限公司;根皮素(食品級(jí),98%),廣東金駿康生物技術(shù)有限公司;低筋小麥粉,益海嘉里金龍魚(yú)糧油食品股份有限公司;花生油,山東魯花集團(tuán)有限公司;食用枧水、月餅糖漿,上海楓未實(shí)業(yè)有限公司;紅豆沙餡料,廣州酒家利口福;雞蛋,當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.1.2 儀器與設(shè)備

SHA-BA型水浴恒溫振蕩器,江蘇省金壇市宏華儀器廠;ME-104/02型電子天平、FE28-CN型pH計(jì),梅特勒-托利多公司;DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,上海力辰邦西儀器科技有限公司;LC-20AT高效液相色譜儀、LC-MS8045三重四極桿液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀[配有電噴霧離子源(electrospray ionization,ESI)],日本島津儀器公司;XW-80A微型漩渦混合儀,上海滬西分析儀器廠有限公司;TS7010型分光色度儀,深圳市三恩時(shí)科技有限公司;電烤箱,廣州匯利。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同多酚對(duì)HMF的消減效果

用100 mmol/L、pH 6.0磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS)配制1 mmol/L的HMF溶液,以甲醇分別配制40 mmol/L的芹菜素、柚皮素、木犀草素、橙皮素、漆黃素、黃芩素、槲皮素、白藜蘆醇、楊梅素和根皮素溶液。分別取2 mL HMF溶液和0.5 mL多酚溶液混合在帶蓋鋼管中,加入PBS至總體積為4 mL,HMF和多酚反應(yīng)濃度為0.5 mmol/L和5 mmol/L,鋼管置于180 ℃油浴鍋中反應(yīng)20 min。相同反應(yīng)條件下,以不添加多酚的樣品為對(duì)照組。反應(yīng)結(jié)束后迅速取出鋼管,冰水浴冷卻至室溫,將樣品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,測(cè)定樣品液中HMF的含量。每個(gè)樣品平行3組。消減率按公式(1)計(jì)算:

消減率/%=[(對(duì)照組含量-實(shí)驗(yàn)組含量)/對(duì)照組含量]×100

(1)

1.2.2 根皮素濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)HMF消減效果的影響

取2 mL PBS(100 mmol/L、pH 6.0)配制的1 mmol/L 的HMF溶液和0.5 mL根皮素甲醇溶液(濃度分別為4、20、40、80 mmol/L)置于鋼管中,加入PBS至總體積為4 mL,混合均勻,于180 ℃油浴鍋中分別反應(yīng)10、20、30 min。反應(yīng)液中HMF反應(yīng)濃度為0.5 mmol/L,根皮素濃度分別為0.5、2.5、5、10 mmol/L。以不添加根皮素的樣品為對(duì)照組。反應(yīng)結(jié)束后迅速取出鋼管,冰水浴冷卻至室溫,將樣品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,測(cè)定HMF的含量。每個(gè)樣品平行3組。

1.2.3 根皮素對(duì)焦糖化反應(yīng)體系中HMF和3-DG的消減效果

用PBS(100 mmol/L、pH 6.0)配制葡萄糖、果糖、蔗糖溶液(濃度分別為100、100、200 mmol/L),取4 mL糖溶液于鋼管中,再加入0.011 2 g根皮素,混合均勻,使根皮素的反應(yīng)濃度為10 mmol/L。在180 ℃油浴鍋中分別反應(yīng)10、20、30 min。以糖溶液?jiǎn)为?dú)加熱為對(duì)照組。反應(yīng)結(jié)束后迅速取出鋼管,冰水浴冷卻至室溫,將樣品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,測(cè)量HMF和3-DG含量。每個(gè)樣品平行3組。

1.2.4 廣式月餅樣品制作

廣式月餅的制作參考蔡卓[34]的方法。餅皮配方為51.0 g低筋小麥粉,13.0 g花生油,35.0 g轉(zhuǎn)化糖漿,1.0 g枧水。餅皮中分別添加0.3%、0.6%、1.0%、2.0%和4.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的根皮素,以不添加根皮素為對(duì)照組。先將轉(zhuǎn)化糖漿、枧水和花生油攪拌均勻,加入過(guò)100目篩的低筋小麥粉和根皮素,和成面團(tuán),室溫放置120 min。將面團(tuán)分成每份20 g,均勻壓平,包裹30 g紅豆沙,搓圓封口,用模具按壓成型放入烤盤(pán),在月餅上方噴少許純凈水?？鞠湓?00 ℃(上下火相同)預(yù)熱30 min,放入月餅烘烤5 min,取出在表面刷一層蛋黃水,再放入烤箱復(fù)烤15 min,取出,冷卻后用包裝盒密封,室溫下保存。

1.2.5 餅皮中HMF和3-DG的提取

取室溫保存3 d的月餅,將餅皮和餡料分離,參考OU等[26]的方法進(jìn)行前處理。稱(chēng)取4.0 g粉碎的餅皮至50 mL離心管中,加入正己烷10 mL,渦旋10 min,10 000 r/min離心10 min,除去上清液;重復(fù)上述操作3次,將樣品放置在通風(fēng)櫥中過(guò)夜,揮干剩余正己烷。脫脂后的樣品加入5 mL 80%甲醇水,高速渦旋5 min,10 000 r/min離心10 min,取出上清液,重復(fù)提取3次,合并上清液,測(cè)量HMF和3-DG含量。每個(gè)樣品平行3組。

1.2.6 月餅的感官評(píng)價(jià)

取回軟后的月餅進(jìn)行定量描述評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)小組由12名接受過(guò)訓(xùn)練的食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生組成(8名女性和4名男性,年齡22～26歲)。參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19855—2015《月餅》中廣式月餅的感官要求,分別以形態(tài)、色澤、氣味、滋味和油潤(rùn)度為指標(biāo)制訂評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),如表1所示。

1.2.7 月餅色度的測(cè)定

取室溫保存4 d的月餅樣品,使用色度儀測(cè)定餅面、側(cè)面、底面和生面團(tuán)的L*、a*和b*值,使用前用標(biāo)準(zhǔn)黑板和標(biāo)準(zhǔn)白板校正,參照五點(diǎn)取樣法每組樣品測(cè)量5次,平行3組。

表1 月餅感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of moon cake

1.2.8 檢測(cè)方法

1.2.8.1 HMF的檢測(cè)

參考QI等[30]的檢測(cè)方法,稍作修改。取1 mL樣品用0.22 μm有機(jī)系濾膜過(guò)濾,采用HPLC法測(cè)定HMF含量。檢測(cè)條件:Welch Ultimate AQ-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);進(jìn)樣體積10 μL;流動(dòng)相體積分?jǐn)?shù)0.1%乙酸水溶液(A相),甲醇(B相);洗脫程序:0～10 min:10%～70% B;10～13 min:70% B;13～20 min:70%～90% B;20～24 min:90% B;24～25 min:90%～10% B;25～37 min:10% B;流速0.5 mL/min;柱溫40 ℃;檢測(cè)波長(zhǎng)284 nm。

1.2.8.2 HMF與根皮素加合物的檢測(cè)

采用HPLC-MS/MS分析HMF與根皮素形成的加合物。HPLC的色譜條件同1.2.8.1節(jié),質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(electrospray ionization,ESI),掃描范圍m/z50～1 050;離子源溫度300 ℃,去溶劑化溫度250 ℃,毛細(xì)管電壓4 kV,掃描速率7 500 u/sec,碰撞能量15 V。

1.2.8.3 3-DG的檢測(cè)

參考ZHANG等[35]的衍生方法,稍作修改。取1 mL樣品與0.1 mL 1 mol/L鄰苯二胺甲醇溶液混合,60 ℃水浴避光反應(yīng)4 h。衍生后樣品用0.22 μm有機(jī)系濾膜過(guò)濾,采用HPLC法測(cè)定3-DG的含量。檢測(cè)條件:ZORBAX SB-Aq色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);進(jìn)樣體積10 μL;流動(dòng)相體積分?jǐn)?shù)0.1%乙酸水溶液(A相),甲醇(B相);洗脫程序:0～15 min:28%～43% B;15～30 min:43%～75% B;30～35 min:75% B;35～35.5 min:75%～28% B;35.5～40 min:28% B;流速:0.8 mL/min;柱溫40 ℃;檢測(cè)波長(zhǎng)317 nm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件處理,以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS 22軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析,采用Duncan檢驗(yàn),顯著性水平為P<0.05。使用OriginPro 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 十種多酚在模擬條件下對(duì)HMF的消減效果

研究發(fā)現(xiàn),多酚類(lèi)化合物能夠消除活潑羰基化合物[22-23],其中根皮素、楊梅素和白藜蘆醇等具有高效的消減效果。本研究選取了10種常見(jiàn)多酚,包括黃酮、黃酮醇、二氫查爾酮等不同結(jié)構(gòu),探究不同多酚在模擬條件下對(duì)HMF的消減效果。結(jié)果如圖1所示,根皮素對(duì)HMF消減效果最好,消減率為18.10%;其次為楊梅素(9.95%)和黃芩素(8.97%)。在已有的研究中,QI等[30]發(fā)現(xiàn)HMF與表兒茶素的比例從2∶0.86升高到2∶8.6時(shí),180 ℃反應(yīng)10 min后,HMF的殘留率從60%降低到18%,其對(duì)HMF的消減率高于根皮素,但兩者研究的反應(yīng)體系(包括反應(yīng)體積、反應(yīng)pH和反應(yīng)容器)不同,本研究是4 mL PBS溶液(pH 6.0)在帶蓋鋼管中密封加熱反應(yīng),而QI等[30]是0.25 mL溶液在敞口試管中加熱反應(yīng)。根皮素的高效消減率可能與其A環(huán)含有間苯三酚結(jié)構(gòu)有關(guān),有研究[22, 24]表明A環(huán)含有間苯三酚結(jié)構(gòu)的多酚與丙烯醛、丙酮醛等羰基化合物的反應(yīng)活性更高,其A環(huán)上的任何一個(gè)羥基被取代均會(huì)降低多酚消減羰基化合物的活性。ZHU等[25]研究同樣表明,多酚的C環(huán)是開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu),比閉環(huán)結(jié)構(gòu)更活潑,在相同反應(yīng)條件下,C環(huán)是閉環(huán)的橙皮素對(duì)丙烯醛的消減率為7%,而打開(kāi)C環(huán)后,其對(duì)丙烯醛的消減率提升到99%。因此,可能是由于根皮素結(jié)構(gòu)的反應(yīng)活性更高,其更容易與HMF反應(yīng)。

2.2 根皮素濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)HMF消減效果的影響

根皮素是存在于蘋(píng)果、梨和草莓中的一種二氫查爾酮[36],對(duì)丙酮醛和乙二醛具有高效的消減能力[37],但其對(duì)HMF的消減效果尚未清楚。本論文探究根皮素濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)HMF消減效果的影響,結(jié)果如圖2所示。0.5 mmol/L根皮素對(duì)HMF(0.5 mmol/L)消減效果不明顯(HMF含量無(wú)顯著變化),根皮素濃度從2.5 mmol/L增加到10 mmol/L,HMF消減效果顯著提升,消減率從5.07%提升至39.73%(反應(yīng)30 min時(shí)),增加了近7倍,可見(jiàn)根皮素對(duì)HMF的消減作用表現(xiàn)出濃度依賴(lài)。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),HMF的消減率也顯著增加,根皮素濃度為10 mmol/L時(shí),反應(yīng)30 min的消減率較10 min(18.39%)增加了1倍多。表明根皮素對(duì)HMF的消減效果與反應(yīng)時(shí)間成正比,這與表兒茶素對(duì)HMF的消減效果相類(lèi)似[30]。

圖1 十種多酚對(duì)HMF的消減效果Fig.1 The mitigation effect of ten polyphenols on HMF 注:小寫(xiě)英文字母不同表示具有顯著性差異(P<0.05)(下同)。

圖2 不同濃度根皮素和反應(yīng)時(shí)間對(duì)HMF的消減效果Fig.2 The mitigation effect of different phloretin concentrations and reaction times on HMF elimination 注:大寫(xiě)英文字母不同表示不同反應(yīng)時(shí)間具有顯著性差異(P<0.05), 小寫(xiě)英文字母不同表示不同濃度具有顯著性差異(P<0.05)。

2.3 根皮素對(duì)焦糖化反應(yīng)體系中HMF和3-DG形成的影響

HMF能夠通過(guò)美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)形成,這兩種途徑都由糖(葡萄糖、果糖或蔗糖)作為前體[38]。因此,本研究選取上述3種糖為代表,進(jìn)一步探究根皮素在焦糖化反應(yīng)中對(duì)HMF形成過(guò)程的影響。

由表2可知,在3種糖反應(yīng)中,根皮素的添加顯著減少了HMF的含量,在反應(yīng)10 min時(shí)消減率最高,葡萄糖和果糖體系中消減率分別為57.78%和47.51%。反應(yīng)20 min和30 min后,消減率下降為38.78%和26.68%(以葡萄糖體系為例)。可能是反應(yīng)10 min時(shí),HMF生成量較低,相對(duì)來(lái)說(shuō)根皮素過(guò)量存在,在糖與根皮素反應(yīng)樣品中能檢測(cè)到剩余的根皮素。在反應(yīng)20 min和30 min時(shí),HMF的生成量顯著增加,其含量較10 min時(shí)分別增加了59和237倍(以葡萄糖加熱為例),根皮素與HMF的物料比縮小,HMF消減率隨之下降。在蔗糖體系中,反應(yīng)10 min時(shí)HMF含量低于檢測(cè)定量限,而30 min時(shí)的含量大約是20 min時(shí)的37倍,這與蔗糖需要先分解成葡萄糖和呋喃果糖陽(yáng)離子,陽(yáng)離子再轉(zhuǎn)化為HMF有關(guān)[2]。蔗糖體系中反應(yīng)30 min時(shí),HMF消減率為27.86%,HMF含量減少了78.43 mg/L。

表2 焦糖化反應(yīng)中HMF含量 單位:mg/L

3-DG是HMF的前體物質(zhì)之一[3],TU等[32]研究發(fā)現(xiàn)表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯能夠抑制3-DG的形成,有效降低HMF含量。表3結(jié)果顯示,在3種糖反應(yīng)中,根皮素的添加顯著減少了3-DG的含量,反應(yīng)10 min時(shí)消減效果最好,葡萄糖、果糖和蔗糖體系消減率分別為37.33%、24.26%和25.45%。這與體系中HMF的變化趨勢(shì)一致,表明根皮素能夠抑制HMF前體物質(zhì)3-DG的形成。此外,在葡萄糖和果糖體系中,3-DG的含量先增加后減少,可能是反應(yīng)前期3-DG先形成積累,反應(yīng)后期逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镠MF,從而導(dǎo)致反應(yīng)30 min時(shí)3-DG含量下降,而HMF含量則顯著增加[30]。

表3 焦糖化反應(yīng)中3-DG含量 單位:mg/L

2.4 根皮素對(duì)廣式月餅中HMF和3-DG形成的影響

廣式月餅是一種傳統(tǒng)的中華美食,蔡卓[34]研究發(fā)現(xiàn)相較于曲奇、雞仔餅和杏仁餅等食品,廣式月餅中含有較高的HMF,含量達(dá)到50.43 mg/kg。并且,廣式月餅制作原料中氨基酸含量較低[39],果葡糖漿和蔗糖糖漿(月餅糖漿主要成分)含量高,焦糖化反應(yīng)是烘培過(guò)程中形成HMF的主要途徑[40]。前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),市售紅豆沙月餅餅皮中HMF含量高于餡料約10倍。因此,本研究將根皮素添加到廣式月餅餅皮中,參考HU等[40]的多酚添加量,設(shè)置從低到高5組添加量對(duì)比。

由圖3可知,隨著根皮素添加量增加,餅皮中HMF含量顯著下降,消減率分別為46.18%、57.84%、81.74%、83.82%和89.07%。表明在月餅餅皮中,根皮素對(duì)HMF的消減率與其添加量成正比,添加量為0.6%時(shí),就能使HMF含量減少一半以上。3-DG是一種活潑的二羰基化合物,除脫水轉(zhuǎn)化為HMF外,還會(huì)與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合形成AGEs,AGEs能夠在體內(nèi)積累,與糖尿病、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病等有關(guān)聯(lián)[41],對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。餅皮中3-DG含量為(760.11±16.21) mg/kg,是HMF含量(20.28±0.48) mg/kg的37倍多。隨著根皮素添加量增加,3-DG含量緩慢下降,消減率分別為3.66%、6.34%、11.23%、29.14%和38.63%。當(dāng)根皮素添加量為4%時(shí),3-DG消減量達(dá)到了293.67 mg/kg。表明根皮素在廣式月餅中可有效減少HMF和3-DG含量,這與模擬體系中的研究結(jié)果一致。

圖3 廣式月餅餅皮中HMF和3-DG含量Fig.3 HMF and 3-DG content in the crust of Cantonese-style moon cake

2.5 根皮素與HMF加合物分析

上述研究表明,根皮素能有效消減HMF。為此,本研究在模擬體系中采用HPLC檢測(cè)了HMF-根皮素反應(yīng)產(chǎn)物(圖4-a),在284 nm下發(fā)現(xiàn)除HMF(保留時(shí)間15.9 min)和根皮素(保留時(shí)間24.6 min)外,28.2 min時(shí)出現(xiàn)一個(gè)明顯的新物質(zhì)峰。該物質(zhì)的二級(jí)質(zhì)譜結(jié)果(負(fù)離子模式)如圖4-b,其分子質(zhì)量為656(m/z655.15[M-H]-),其分子離子峰的質(zhì)荷比符合1分子HMF與2分子根皮素脫水形成加合物(HMF-Di-Phl)的量。碎片離子m/z273.10([M-H]-)為根皮素,碎片離子m/z381.05([M-274-H]-)則由加合物脫去1分子根皮素產(chǎn)生。根皮素A環(huán)中的C3和C5位置是捕獲羰基化合物的親核位點(diǎn)[37],HMF具有一個(gè)活性醛基,能夠與多酚A環(huán)上的親核位點(diǎn)發(fā)生芳香親電取代反應(yīng)[30-31]。因C3和C5兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)的存在,根皮素與HMF存在3種可能的互作方式,推測(cè)HMF-Di-Phl的結(jié)構(gòu)如圖4-c。在焦糖化反應(yīng)體系和廣式月餅中均檢測(cè)到了m/z655.15([M-H]-)組分存在,可見(jiàn),根皮素能夠與HMF反應(yīng)形成加合物,從而降低體系中HMF含量。

a-HPLC譜圖;b-HMF-Di-Phl二級(jí)質(zhì)譜圖;c-HMF-Di-Phl二級(jí)結(jié)構(gòu)圖4 根皮素與HMF反應(yīng)液HPLC譜圖,HMF-Di-Phl二級(jí)質(zhì)譜圖和結(jié)構(gòu)Fig.4 The HPLC spectrum of phloretin and HMF reaction, the MS2 spectrum and structure of the HMF-Di-Phl

2.6 根皮素對(duì)月餅感官特性的影響

對(duì)添加根皮素月餅的形態(tài)、色澤、氣味、滋味和油潤(rùn)度5個(gè)方面進(jìn)行定量描述評(píng)價(jià),結(jié)果如圖5所示。根皮素添加量≤0.6%時(shí),對(duì)滋味無(wú)顯著影響,當(dāng)添加量≥1.0%時(shí),月餅餅皮出現(xiàn)苦澀味,滋味評(píng)分顯著下降(P<0.05)。這與HU等[40]的研究結(jié)果相類(lèi)似,當(dāng)兒茶素添加量>1.0%時(shí),黃油曲奇出現(xiàn)明顯澀味。這與多酚類(lèi)物質(zhì)本身具有一定苦澀味有關(guān)[42]。隨著根皮素添加量增加,月餅形態(tài)、色澤、氣味和油潤(rùn)度評(píng)分雖略有下降,但無(wú)顯著區(qū)別。由表4可知,當(dāng)根皮素添加量<1.0%時(shí),月餅感官評(píng)價(jià)總分與對(duì)照組無(wú)顯著性區(qū)別;添加量>1.0%時(shí),感官評(píng)價(jià)總分顯著降低。

圖5 月餅感官評(píng)價(jià)結(jié)果雷達(dá)圖Fig.5 Radar plot of sensory results of moon cake

表4 月餅感官評(píng)價(jià)總分Table 4 The total sensory score of moon cake

2.7 根皮素對(duì)月餅色度的影響

月餅不同部位的色度有所區(qū)別,通常餅面呈棕黃或棕紅,側(cè)面為乳黃或黃色,底面為棕黃不焦。分別測(cè)定月餅3個(gè)部位的L*、a*和b*值,結(jié)果如圖6所示。隨著根皮素含量增加,餅面(圖6-a)L*值逐漸上升,a*和b*值先上升后降低,添加量為0.6%時(shí)紅黃色度值最高,表現(xiàn)出褐變程度最深,其后逐漸偏白。對(duì)于側(cè)面(圖6-b)和底面(圖6-c),低濃度和高濃度添加量,呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。添加量<1.0%時(shí),側(cè)面L*值隨根皮素含量增加而下降、a*和b*值逐漸上升,底面L*值和b*值逐漸下降、a*值上升。側(cè)面和底面表現(xiàn)出紅黃色度增加,可能是根皮素加熱發(fā)生氧化褐變,導(dǎo)致褐變程度加深[28]。添加量>1.0%時(shí),側(cè)面L*值上升、a*和b*值顯著下降,底面L*、a*和b*值均顯著上升。側(cè)面和底面表現(xiàn)出亮度增加,顏色偏白。根皮素本身是白色粉末,隨著含量的增加,生面團(tuán)(圖6-d)中L*值顯著增加,a*和b*值下降,導(dǎo)致生面團(tuán)顏色逐漸偏白。此外,HMF是焦糖化反應(yīng)中棕色聚合物的前體物質(zhì),其含量與食品的褐變程度相關(guān)[43],根皮素含量>1.0%時(shí),HMF含量下降了80%以上,可能導(dǎo)致褐變類(lèi)物質(zhì)形成減少。綜上所述,根皮素添加量<1.0%時(shí)促進(jìn)餅皮的褐變程度,>1.0%時(shí)反而降低褐變程度。

a-餅面;b-側(cè)面;c-底面;d-生面團(tuán)圖6 月餅餅面、側(cè)面、底面和生面團(tuán)的L*、a*、b*值Fig.6 The L*, a*, b*values of moon cake surface, side, bottom and raw dough

3 結(jié)論

本研究表明,根皮素在模擬體系和廣式月餅中均能有效降低HMF含量。在模擬體系下,根皮素在10種多酚中對(duì)HMF消減效果最好,其消減率與濃度和反應(yīng)時(shí)間成正比;在3種焦糖化反應(yīng)體系中,根皮素顯著減少HMF和3-DG含量,葡萄糖體系反應(yīng)10 min時(shí)消減率最高;在月餅中,根皮素同樣顯著降低餅皮中的HMF和3-DG含量,隨著根皮素添加量的增加,消減率顯著提升。當(dāng)根皮素添加量<1.0%時(shí),促進(jìn)餅皮表面、側(cè)面和底面的褐變程度,且對(duì)月餅感官評(píng)價(jià)無(wú)顯著性影響。對(duì)模擬體系和食品體系的研究表明:根皮素對(duì)HMF存在2種消減機(jī)理,其一是根皮素直接捕獲HMF,2分子根皮素與1分子HMF脫水形成加合物;其二是根皮素抑制前體物質(zhì)3-DG的形成,從而減少了HMF的含量。