生姜不同切割后的抗氧化成分及其活性的變化

李佳慧,姜愛麗,胡文忠,崔曉亭,陳 丹

(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

生姜不同切割后的抗氧化成分及其活性的變化

李佳慧,姜愛麗*,胡文忠,崔曉亭,陳 丹

(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

對生姜進(jìn)行不同程度的切割傷害處理(分別切成片狀、塊狀及末狀),并在4℃的貯藏溫度下于不同的放置時(shí)間(0,3,6,12h)測定其抗氧化物質(zhì)含量,包括黃酮類物質(zhì)、還原型谷胱甘肽和抗壞血酸含量,并且測定超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及測定脂溶性物質(zhì)抗氧化能力和水溶性物質(zhì)抗氧化能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同程度的切割傷害處理均使生姜的黃酮類物質(zhì)含量、還原型谷胱甘肽含量、SOD活性以及水溶性和脂溶性物質(zhì)的抗氧化能力上升,但切割處理卻使VC含量降低,切割傷害程度越大,VC含量下降的速率越快。生姜的脂溶性物質(zhì)抗氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水溶性物質(zhì)的抗氧化能力,總體來說,切割傷害提高了生姜的抗氧化能力,且3種不同的切割傷害處理以傷害程度中等的塊狀切割最有利于生姜抗氧化能力的提高。

生姜,切割傷害程度,抗氧化物質(zhì),水/脂溶性物質(zhì),抗氧化能力

生姜,性溫味辛,是一種藥食同源植物,具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。生姜富含多種維生素、胡蘿卜素、鈣、鐵、磷等營養(yǎng)成分,廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、飲料等食品中,此外,生姜具有抗氧化及抗菌等多種生物活性,能夠驅(qū)寒解表,健胃止痛,止嘔開痰,增進(jìn)食欲[1]?，F(xiàn)代科學(xué)還證明生姜能夠抗衰老,降血脂,抑制癌細(xì)胞活性,從而起到防癌作用[2]。烹飪過程中,生姜可切絲或切片作為配菜,或切成塊狀作為調(diào)味品,用于去腥、調(diào)味,亦可搗碎成末作為蘸料食用。已有的研究表明:生姜具有較強(qiáng)的抗氧化活性[3-4],但是對生姜在不同受傷害程度下其抗氧化物質(zhì)含量及抗氧化活性實(shí)時(shí)變化的研究卻未見報(bào)道。

目前,國內(nèi)外普遍采用測定果蔬抗氧化能力測定方法包括DPPH自由基清除法[5-6]、抗氧化能力指數(shù)法(Oxygen Radical Scavenging Capacity,ORAC)[5,7-9]、三價(jià)鐵還原抗氧化能力法(Ferric Reducing Antioxidant Potential Assay,FRAP)[8]、TEAC法(Trolox Equivalent Antioxidant Capacity)[7-8]、ABTS自由基清除法等[10-11]。這些方法都是研究單一的脂溶性物質(zhì)或水溶性物質(zhì)對某一種自由基的清除能力。而本文使用的德國耶拿分析儀器股份公司生產(chǎn)的耶拿快速抗氧化劑和自由基分析儀,其測定原理是反應(yīng)體系中的發(fā)光氨兼具光敏劑和檢測劑雙重功能,一方面發(fā)光氨作為光敏劑與O2反應(yīng)生成超氧陰離子自由基(O2-)和發(fā)光氨陽離子自由基,另一方面其作為檢測劑連續(xù)檢測發(fā)光信號強(qiáng)度,由此來測定樣品的抗氧化能力[12]。該儀器是世界上第一臺既可測定水溶性物質(zhì)抗氧化能力又可測定脂溶性樣品抗氧化能力的分析裝置,具有靈敏度高、操作簡單快速等特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)用3種不同傷害程度處理生姜,實(shí)時(shí)分析研究抗氧化物質(zhì)含量和抗氧化活性的變化情況,旨在為鮮切果蔬加工保鮮方法提供更好的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

生姜 購自大連市金州新區(qū)新瑪特超市,將生姜洗凈去皮,分別切成片狀(1cm×1cm×0.3cm)、塊狀(0.3cm× 0.3cm×0.3cm)、末狀,裝入塑料托盤,用保鮮膜密封,置于4℃冷庫,分別于0、3、6、12h時(shí)測定各項(xiàng)抗氧化指標(biāo)。

還原型谷胱甘肽,磷酸氫二鈉,磷酸二氫鉀,DTNB,三氯乙酸,草酸,碳酸氫鈉,亞硝酸鈉,氫氧化鈉,硝酸鋁,甲醇,NBT,EDTA-Na2均為分析純；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,核黃素,抗壞血酸,2,6-二氯酚靛酚鈉,甲硫氨酸 均為生化試劑。

德國耶拿快速抗氧化劑和自由基分析儀 德國耶拿分析儀器股份公司；數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 南京新辰生物科技有限公司；Lamda-25 紫外可見分光光度計(jì) 美國PE公司；T25型勻漿機(jī) 德國IKA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 抗氧化物質(zhì)含量的測定 生姜黃酮類物質(zhì)含量的測定采用絡(luò)合-分光光度法,以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品測定生姜總黃酮類物質(zhì)含量,具體操作參見Huber等[13]的方法。

還原型谷胱甘肽含量的測定參照曹建康等[14]的方法。

抗壞血酸含量的測定采用2,6-二氯酚靛酚鈉滴定法,具體操作參見曹建康等[14]的方法。

1.2.2 抗氧化活性的測定 超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定參照姜愛麗等[15]的方法。

生姜水溶性物質(zhì)和脂溶性物質(zhì)抗氧化能力的測定:采用德國耶拿分析儀器股份公司生產(chǎn)的快速抗氧化劑和自由基分析儀進(jìn)行測定。

每次測定分別取水溶性物質(zhì)的抗氧化能力試劑包中2.3mL試劑1、0.2mL試劑2及25μL試劑3,與10μL樣品溶液快速混合后測定水溶性物質(zhì)抗氧化性；每次分別取脂溶性物質(zhì)的抗氧化能力試劑包中1.5mL試劑1、1mL試劑2及25μL試劑3,與10μL樣品溶液迅速混合后測定脂溶性物質(zhì)抗氧化性[16-17]。每個(gè)樣品重復(fù)測定3次,由PCL軟件自動執(zhí)行計(jì)算程序。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)用SPSS 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析,檢驗(yàn)差異顯著性。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同切割傷害程度對生姜抗氧化物質(zhì)含量的影響

2.1.1 不同切割傷害程度對生姜黃酮類物質(zhì)含量變化的影響 以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品濃度(X)為橫坐標(biāo),吸光度(OD510nm)(Y)為橫縱坐標(biāo),得到黃酮類物質(zhì)含量的線性回歸方程:y=2.9570x+0.0024,R2=0.9954,在吸光度線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of Rutins

0h時(shí)的數(shù)據(jù)代表整姜(未切割)的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際水平。如圖2所示,盡管切割后生姜的黃酮類物質(zhì)含量在放置過程中呈先升高后下降趨勢,但均顯著高于0h時(shí)的水平(p<0.05),說明切割傷害會導(dǎo)致生姜中黃酮類物質(zhì)含量上升。受傷害程度最大的姜末在放置過程中其黃酮類物質(zhì)含量始終低于同期的姜塊和姜片,其中3h時(shí)姜末的黃酮類物質(zhì)含量顯著低于姜塊(p<0.05),而6h時(shí)姜末的黃酮類物質(zhì)含量顯著低于姜塊和姜末的水平(p<0.05)。

圖2 不同切割傷害程度對生姜黃酮類物質(zhì)含量的影響Fig.2 Effects of different cutting injury degrees on the content of flavonoid in ginger

黃酮類物質(zhì)是大自然賦予人類最好的天然抗氧化劑[18-19]。以往的研究表明,生姜中的黃酮類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化能力[20],本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:切割后生姜黃酮類物質(zhì)含量的整體變化趨勢與還原型谷胱甘肽以及脂溶性物質(zhì)抗氧化能力相似(見圖4和圖6),均呈先上升后下降趨勢,與Perez-Gregorio等在鮮切洋蔥上的研究結(jié)果一致[21]。

2.1.2 不同切割傷害程度對抗壞血酸含量的影響 如圖3所示,受到切割傷害的生姜抗壞血酸含量均低于0h時(shí)的整姜,且在12h內(nèi)隨時(shí)間的延長切割生姜的抗壞血酸含量呈下降趨勢,說明生姜受到機(jī)械損傷后抗壞血酸作為抗氧化物質(zhì)被消耗。切割傷害最大的姜末抗壞血酸含量始終顯著低于同期的姜片和姜塊(p<0.05),且隨時(shí)間延長差距有增大趨勢。姜片抗壞血酸含量在3～12h內(nèi)變化不明顯,12h時(shí)與同期姜塊的水平差異不顯著(p>0.05)。

圖3 不同切割傷害程度對生姜抗壞血酸含量的影響Fig.3 Effect of different cutting injury degrees on the content of ascorbic acid in ginger

抗壞血酸(ASA)是果蔬中主要的抗氧化物質(zhì)之一,切割處理后的生姜在貯藏12h內(nèi)其抗壞血酸含量呈下降趨勢,可能是由于生姜組織受到機(jī)械傷害后,與氧的接觸面積增大,增強(qiáng)了促進(jìn)抗壞血酸氧化過氧化物酶的活性,導(dǎo)致抗壞血酸含量的降低[22],且姜末相比于其他兩種切割處理方式表現(xiàn)出顯著性差異(p<0.05)。

2.1.3 不同切割傷害程度對還原型谷胱甘肽含量的影響 3種切割傷害處理的生姜,其還原型谷胱甘肽在12h內(nèi)雖然均呈先升高后下降趨勢(如圖4),但是3～12h各組數(shù)值仍高于0h時(shí)整姜的水平,說明切割傷害會導(dǎo)致生姜還原型谷胱甘肽含量的升高,其中姜塊的還原型谷胱甘肽在3～6h內(nèi)急劇增加,達(dá)到210.75μmol/g,是同期姜末和姜片的2.07倍和1.42倍,12h時(shí),姜塊的還原型谷胱甘肽含量盡管有所下降,但仍顯著高于姜片和姜末的水平(p<0.01)。

圖4 不同切割傷害程度對生姜還原型谷胱甘肽含量的影響Fig.4 Effect of different cutting injury degrees on the content of GSH in ginger

還原型谷胱甘肽是抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)中重要的中間產(chǎn)物,不同程度的切割傷害均使生姜的還原型谷胱甘肽含量增加,這可能是由于生姜在切割處理及貯藏過程中激發(fā)了大量活性氧產(chǎn)生,誘導(dǎo)植物組織自我防御系統(tǒng)的活化,合成較多的還原型谷胱甘肽以增強(qiáng)抗氧化代謝能力所致[23]。而貯藏后期還原型谷胱甘肽的下降趨勢可能是由于其前體物質(zhì)抗壞血酸含量的減少造成的[24]。

2.2 不同切割傷害程度對生姜抗氧化能力的影響

2.2.1 不同切割傷害程度對生姜SOD活性的影響 如圖5所示,放置過程中姜片和姜末的SOD活性均呈上升趨勢,且二者之間僅在3h時(shí)呈顯著差異(p<0.05),而姜塊的SOD活性則在6h時(shí)急劇增加,達(dá)到1.21U·min-1·g-1,是同期其他處理的2.2～2.3倍,12h時(shí)姜塊的SOD活性有所下降。3種切割傷害生姜的SOD活性均高于0h水平,除3h時(shí)的姜片之外,其他樣品在整個(gè)放置過程中其SOD活性均顯著高于0h時(shí)的水平(p<0.05)。

圖5 不同切割傷害程度對生姜SOD活性的影響Fig.5 Effect of different cutting injury degrees on the activity of SOD in ginger

SOD是果蔬體內(nèi)清除自由基重要的工具酶,其活性的增加有助于機(jī)體抗氧化能力的增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)械傷害會使SOD的活性升高。這可能也歸因于系統(tǒng)啟動防御機(jī)制后所積累的還原型谷胱甘肽能提高SOD活性所致,而后期SOD活性的下降可能是受到抗壞血酸含量降低、蔬菜種類[25]以及切割傷害造成的氧化壓力[23]等因素的影響,SOD活性上升是植物組織對逆境脅迫的應(yīng)激反應(yīng)。

2.2.2 不同切割傷害程度對生姜水溶性和脂溶性物質(zhì)抗氧化能力的影響 PCL法測定生姜提取物的抗氧化能力:按照1.3.2的方法,得到脂溶性物質(zhì)抗氧化能力標(biāo)準(zhǔn)曲線1/Y=0.636×(1/X)+1.094,R2=0.999和水溶性物質(zhì)抗氧化能力的標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=34.31×X+2.396,R2=0.994。

如圖6所示,姜塊和姜末脂溶性物質(zhì)抗氧化能力呈先升高后下降趨勢,盡管放置過程中姜塊的脂溶性物質(zhì)抗氧化能力始終高于姜末,但二者之間差異并不顯著(p>0.05)。受傷害程度最輕的姜片在放置過程中其脂溶性抗氧化能力呈逐步上升趨勢,且在6h和12h時(shí)顯著低于同期的姜塊和姜末(p<0.05),說明切割傷害程度越大,越有利于脂溶性物質(zhì)抗氧化能力的提高。

圖6 切割傷害程度對生姜脂溶性物質(zhì)抗氧化能力的影響Fig.6 Effect of different cutting injury degrees on the scavenging activity of liposoluble extracts in ginger

圖7表示不同切割傷害程度的生姜其水溶性物質(zhì)物抗氧化能力的變化情況。姜塊及姜末均呈上升趨勢,而姜片除在3～6h時(shí)略有下降,整體也呈升高趨勢,且3種切割處理均使生姜的水溶性物質(zhì)的抗氧化能力高于起點(diǎn),說明受機(jī)械損傷的生姜其水溶性物質(zhì)抗氧化能力同樣是增強(qiáng)的。姜末的水溶性物質(zhì)氧化能力始終高于姜塊和姜片,并在6h和12h時(shí)差異達(dá)顯著性水平(p<0.05),說明受傷害程度越大,放置過程中水溶性物質(zhì)抗氧化能力越能更好地發(fā)揮效力。

圖7 切割傷害程度對生姜水溶性物質(zhì)抗氧化能力的影響Fig.7 Effect of different cutting injury degrees on the scavenging activity of water soluble extracts in ginger

對比圖6和圖7可知,生姜的脂溶性物質(zhì)抗氧化能力要遠(yuǎn)大于水溶性物質(zhì)的抗氧化能力,未切割的生姜脂溶性物質(zhì)抗氧化能力相當(dāng)于172.95nmol Torlox/kg,而水溶性物質(zhì)的抗氧化能力僅相當(dāng)于5.35nmol 抗壞血酸/kg,相差32倍。用此儀器設(shè)備和方法測定了葡萄酒和藍(lán)莓等果蔬的抗氧化能力,其他實(shí)驗(yàn)材料的脂溶性物質(zhì)抗氧化能力與水溶性物質(zhì)抗氧化能力之間均無如此懸殊的差別,說明生姜的抗氧化能力主要來自脂溶性物質(zhì)。

3 結(jié)論

3.1 不同切割傷害的生姜于4℃下放置12h,姜塊的抗壞血酸含量、還原型谷胱甘肽含量、SOD活性以及脂溶性物質(zhì)抗氧化能力均高于姜片和姜末,且在6h處抗氧化力較強(qiáng),說明適當(dāng)程度的切割傷害有利于生姜抗氧化物質(zhì)的合成與積累以及抗氧化能力的提高。

3.2 通過PCL法測定各切割傷害方式的生姜抗氧化活性發(fā)現(xiàn),生姜的脂溶性物質(zhì)抗氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水溶性物質(zhì)的抗氧化能力,二者的變化趨勢也并不完全相同:在12h的放置過程中,水溶性物質(zhì)的抗氧化能力一直升高,而脂溶性物質(zhì)的抗氧化能力呈先上升后下降趨勢。

3.3 盡管放置過程中各處理的VC含量呈下降趨勢,但各處理的水溶性物質(zhì)抗氧化能力卻呈上升趨勢,說明還有VC以外的其他水溶性抗氧化物質(zhì)是鮮切生姜水溶性物質(zhì)抗氧化能力的主要來源。

3.4 切割傷害會促進(jìn)生姜抗氧化物質(zhì)的合成和抗氧化能力的提高,且綜合來看,切割傷害程度中等的姜塊放置6h,其抗氧化活性最強(qiáng),說明該處理組合是生姜最佳處理方式。

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Effect of different level of injury onginger antioxidant content and antioxidant capacity

LI Jia-hui,JIANG Ai-li*,HU Wen-zhong,CUI Xiao-ting,CHEN Dan

(College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

In this study,the antioxidant content and antioxidant activity of ginger which was cut in different ways(platelet,block and powder)and placed at 4℃ condition for different time were determined. Outcome measures included the content of flavonoids,reduced glutathione(GSH)and ascorbic acid. In addition,the superoxide dismutase(SOD)activity and the scavenging activity of water and liposoluble substance of ginger extract were also measured. The results indicated that all cutting treatments improved the content of GSH and ascorbic acid,SOD activity as well as the scavenging activity of water and liposoluble substance. However,VCcontent decreased while filling the cutting process and storage,and the more the ginger was injured,the more VCcontent decreased. It should be pointed out that the antioxidant capacity of liposoluble substance was far more than that of water soluble substance in ginger. Overall,three different cutting injury increased the antioxidant ability of ginger,and the moderate injury(block)was most conducive to improve the antioxidant capacity.

ginger;cutting injury degree;antioxidant substance;water/liposoluble substance;antioxidant activity

2014-05-19

李佳慧(1991-)，女，本科，研究方向：食品科學(xué)。

*通訊作者:姜愛麗(1971-)，女，博士，副教授，研究方向：采后生物學(xué)與技術(shù)。

國家國際科技合作項(xiàng)目(2013DFA3145)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31340038，31471923);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(DC2013010107)；大連民族學(xué)院人才引進(jìn)科研項(xiàng)目(0701-110004)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(G2013007)。

TS255.3

A

1002-0306(2015)03-0340-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.064