發(fā)酵對(duì)南酸棗飲料抗氧化性的影響

李　俶,戴濤濤,程　超,王謝祎,劉成梅,陳　軍,*,劉繼延

(1. 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047;2.江西齊云山食品有限公司,江西贛州 341000)

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發(fā)酵對(duì)南酸棗飲料抗氧化性的影響

李俶1,戴濤濤1,程超1,王謝祎1,劉成梅1,陳軍1,*,劉繼延2

(1. 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047;2.江西齊云山食品有限公司,江西贛州 341000)

以南酸棗為主要原料,利用馴化后的乳酸菌(嗜熱鏈球菌,保加利亞乳桿菌)對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵,制備南酸棗功能型乳酸菌飲料。采用福林酚法、硝酸鋁-亞硝酸鈉法測(cè)定發(fā)酵液前后游離酚、游離黃酮的含量變化;采用三種不同抗氧化模型來(lái)考察南酸棗功能型乳酸菌飲料發(fā)酵前后抗氧化性變化。研究表明,經(jīng)發(fā)酵后,發(fā)酵液中的游離酚、游離黃酮含量對(duì)比發(fā)酵前有明顯升高,分別為發(fā)酵前的1.3和1.1倍;南酸棗功能型乳酸菌飲料具有較強(qiáng)的抗氧化性,發(fā)酵前后DPPH·清除率的IC50分別為0.137、0.185 mL/mL,ABTS+·清除率的IC50分別為0.012、0.015 mL/mL,發(fā)酵后的抗氧化能力均為發(fā)酵前1.1～1.4倍;發(fā)酵液鐵離子還原能力是發(fā)酵前的1.4～1.7倍;且均存在顯著性差異(p<0.05)。

南酸棗,發(fā)酵,抗氧化活性,飲料

越來(lái)越多的研究表明,食品經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后,能提高維生素、有機(jī)酸、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分的含量與種類,并且更易被人體消化吸收[1]。鄭欣等[2]用多種益生乳酸菌發(fā)酵荔枝汁后,其維生素C、總酚、胞外多糖、果糖等營(yíng)養(yǎng)成分含量均有所增加。此外,乳酸菌飲料具有維持消化道微生物菌群平衡功效,有利于人體消化和營(yíng)養(yǎng)吸收。乳酸菌飲料風(fēng)味獨(dú)特,深受消費(fèi)者喜愛(ài)。近年來(lái),開(kāi)發(fā)與乳酸菌相關(guān)的功能性食品已然成為研究的熱點(diǎn)之一[3-4]。目前,市售的乳酸菌飲料的品種較少,而向其中添加不同風(fēng)味的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)開(kāi)發(fā)乳酸菌飲料新產(chǎn)品已成為一種必然的研究方向。

南酸棗(Choerospondiasaxillaris),又名五眼果、山棗等,為漆樹科(Anacardiaceae)南酸棗屬(ChoerospondiasBurttetHill)。南酸棗主要分布在印度、中南半島以及我國(guó)氣候條件、土壤條件適宜的地區(qū),如江西、湖南、浙江等地[5]。南酸棗的營(yíng)養(yǎng)成分豐富,其果肉的蛋白質(zhì)含量約為0.92%～1.48%,有機(jī)酸含量可達(dá) 5.22%～8.13%[6];另外還含有豐富的Ca、Fe、Zn、Cu、P等礦物元素[7]及多種生物活性物質(zhì)[8],如槲皮素、鞣花酸、沒(méi)食子酸等。南酸棗的干燥成果是蒙藥的習(xí)用藥材,具有治療心律失常[9]和保護(hù)心肌缺血等心血管疾病的作用[10],有研究認(rèn)為南酸棗果實(shí)中的黃酮是其主要的功能成分[11]。在體內(nèi)、體外的抗氧化性實(shí)驗(yàn)研究中,南酸棗的水提物均表現(xiàn)出較好的抗氧化能力[11]。

羅登宏[12]采用野生南酸棗為主要原料制備了發(fā)酵保健飲料,此飲料香氣純正,口感協(xié)調(diào)柔和,酸甜可口,營(yíng)養(yǎng)豐富,具有一定的保健功效。劉曉庚等[13]采用南酸棗鮮果為主要原料,制備了純天然的南酸棗汁保健飲料?；谀纤釛棯?dú)有的風(fēng)味,本研究以南酸棗為主要原料,利用馴化后的乳酸菌發(fā)酵得到南酸棗風(fēng)味乳酸菌飲料,同時(shí)研究發(fā)酵前、后樣液中游離酚、游離黃酮含量及其抗氧化性的變化,為南酸棗功能型乳酸菌飲料工藝優(yōu)化和營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

南酸棗鮮果由江西齊云山食品有限公司提供;脫脂奶粉購(gòu)買自內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌購(gòu)買自北京川秀科技有限公司;抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品(>99.9%)、TPTZ(>99%)、DPPH(>97%)、ABTS(≥98%)均購(gòu)買自美國(guó)Sigma公司;兒茶素、沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)買自阿拉丁試劑有限公司;福林酚試劑購(gòu)買自上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司。

FD-1冷凍干燥機(jī)北京德天佑科技發(fā)展有限公司;DFY-500型植物粉碎機(jī)大德藥劑有限公司;HWS-250型恒溫恒濕培養(yǎng)箱上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;LDZX-50KB立式壓力蒸汽滅菌器上海申安醫(yī)療器械廠;T6新世紀(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)北京普析通用儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1南酸棗飲料制造工藝流程

1.2.2南酸棗功能型乳酸菌飲料制造工藝流程

同1.2.1冷卻到40 ℃左右后接種乳酸菌(嗜熱鏈球菌,保加利亞乳桿菌)進(jìn)行發(fā)酵,接種量為3%,發(fā)酵時(shí)間為7 h,發(fā)酵溫度為40 ℃,發(fā)酵結(jié)束后添加復(fù)配穩(wěn)定劑:果膠添加量0.075%,黃原膠添加量0.020%,羧甲基纖維素鈉(CMC)添加量0.025%,得到南酸棗乳酸菌發(fā)酵飲料。

1.2.3功能型飲料游離酚含量的測(cè)定游離酚含量的測(cè)定方法參照Alothman等[14]的實(shí)驗(yàn)方法并稍作了修改,標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及樣品的測(cè)定方法具體如下:

沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:精確稱量0.2000 g沒(méi)食子酸,蒸餾水溶解,轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶,定容。分別移取0.50、1.00、1.50、2.50、5.00 mL到50 mL容量瓶中,蒸餾水定容。從上述標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別移取0.10 mL加入到50 mL容量瓶中,再分別加入30 mL去離子水,混合均勻后加入2.5 mL福林酚試劑,混勻,在5～8 min內(nèi),加入2 mL 7.5%的NaCO3溶液,混勻,定容。室溫下避光放置2 h后,以蒸餾水為空白參比,于760 nm處測(cè)定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)樣液質(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。

樣液的測(cè)定:準(zhǔn)確移取0.10 mL發(fā)酵前后樣液于50 mL容量瓶中,按照上述操作執(zhí)行,于760 nm處測(cè)定吸光度,并根據(jù)回歸方程計(jì)算樣液中游離酚的含量(以沒(méi)食子酸當(dāng)量(GAE)計(jì))。

1.2.4功能型飲料游離黃酮含量的測(cè)定游離黃酮含量的測(cè)定方法參照Yao等[15]的實(shí)驗(yàn)方法并稍作了修改,標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及樣品的測(cè)定方法具體如下:

兒茶素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確移取0.1 mg/mL兒茶素標(biāo)品溶液1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL分別置于10 mL容量瓶中,加入適量蒸餾水后,再加入0.05 g/mL NaNO2溶液0.5 mL,搖勻后放置6 min,加0.10 g/mL Al(NO3)3溶液0.5 mL,搖勻后放置6 min,加0.04 g/mL NaOH溶液4 mL,用蒸餾水定容至刻度,搖勻,放置15 min,以蒸餾水為空白參比,于510 nm處測(cè)定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)樣液質(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。

樣液的測(cè)定:準(zhǔn)確移取0.10 mL發(fā)酵前后樣液于10 mL容量瓶中,按照上述操作執(zhí)行,于510 nm處測(cè)定吸光度,并根據(jù)回歸方程計(jì)算樣液中黃酮的含量(以兒茶素當(dāng)量(CE)計(jì))。

1.2.5DPPH·清除能力游離黃酮含量的測(cè)定方法參照Cagno等[16]的實(shí)驗(yàn)方法并稍作了修改,標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及樣品的測(cè)定方法具體如下:

分別配制系列濃度為0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mL/mL(每mL溶液中含有多少mL原液,下同)發(fā)酵前后樣液。按表1加樣,充分振蕩后室溫下于暗處反應(yīng)30 min后,室溫下6000 r/min離心10 min,取上清液于515 nm處測(cè)定吸光值。以樣液濃度和清除率做標(biāo)準(zhǔn)曲線,求IC50值。

式中,A0:空白吸光值;A1:樣液吸光值。

1.2.6ABTS+·清除能力ABTS+·反應(yīng)液:將7 mmol/L的ABTS+·溶液和2.45 mmol/L的過(guò)硫酸鉀溶液等體積混合,制備ABTS+·儲(chǔ)備液,避光保存12～16 h。使用前先用無(wú)水乙醇將其稀釋成工作液,要求其在30 ℃、734 nm波長(zhǎng)條件下吸光度為0.7±0.02[17]。

表1　DPPH·清除實(shí)驗(yàn)加樣設(shè)計(jì)Table 1　Dosages of DPPH radical-scavenging activity method

分別配制系列濃度為0.010、0.015、0.020、0.025、0.030 mL/mL的發(fā)酵前、后樣液,按表2加樣,混勻后反應(yīng)6 min,于734 nm處測(cè)定其吸光度,以同等體積蒸餾水為陰性對(duì)照。以樣液濃度和清除率做標(biāo)準(zhǔn)曲線,求IC50值。

式中,A1:加樣液后測(cè)定的吸光度;A0:陰性對(duì)照的吸光度;A10:蒸餾水代替ABTS+·加入樣液后測(cè)定的吸光度。

表2　ABTS+·清除實(shí)驗(yàn)加樣設(shè)計(jì)Table 2　Dosages of ABTS radical-scavenging activity method

1.2.7鐵離子還原能力游離黃酮含量的測(cè)定方法參照Benzie等[18]的實(shí)驗(yàn)方法并稍作了修改,標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及樣品的測(cè)定方法具體如下:

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確吸取0.1 mL濃度為0.025、0.050、0.075、0.100、0.150 mg/mL的抗壞血酸溶液,加入3.9 mL的FRAP溶液(2.5 mL 10 mmol/L的TPTZ溶液和2.5 mL 20 mmol/L的FeCl3溶液和25 mL 0.3 mol/L的醋酸緩沖液混合),混勻后升溫至37 ℃,保溫10 min后在593 nm下測(cè)定吸光度。以抗壞血酸溶液濃度為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣液測(cè)定:分別準(zhǔn)確吸取0.1 mL濃度為0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mL/mL的發(fā)酵前、后樣液,加入3.9 mL的FRAP溶液(2.5 mL 10 mmol/L的TPTZ溶液和2.5 mL 20 mmol/L的FeCl3溶液和25 mL 0.3 mol/L的醋酸緩沖液混合),混勻后于37 ℃反應(yīng)10 min后,于593 nm處測(cè)定吸光度,以蒸餾水為空白參比,樣液抗氧化活性以達(dá)到相同吸光度所需的抗壞血酸的濃度表示。

1.3統(tǒng)計(jì)分析方法

2　結(jié)果與分析

2.1 游離酚含量

根據(jù)沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線,得其線性回歸方程為y=0.1693x+0.0006[(x為沒(méi)食子酸質(zhì)量濃度(mg/mL),y為吸光度(A))],R2=0.9996。從圖1中可以看出,發(fā)酵前后樣液游離酚含量為1245.3、1620.3μg GAE/mL,發(fā)酵后的樣液中游離酚類物質(zhì)含量明顯增加,約為發(fā)酵前的1.3倍,發(fā)酵前、后樣液間的游離酚含量存在顯著性差異(p<0.05),乳酸菌發(fā)酵后的南酸棗汁中游離酚含量顯著性增加,這可能是其中一些結(jié)合態(tài)的多酚被乳酸菌產(chǎn)生的糖苷酶或酯酶水解[19],轉(zhuǎn)化成游離多酚,進(jìn)而使發(fā)酵液中的游離多酚含量增加。微生物酶類,如葡糖甘酶、淀粉酶等可以水解葡萄糖苷,分解植物細(xì)胞壁或淀粉,從而促進(jìn)多酚類物質(zhì)的釋放與合成[20],使得游離酚含量增加。發(fā)酵過(guò)程中,蛋白質(zhì)水解活性增強(qiáng),可分解酚-肽復(fù)合物,從而釋放結(jié)合態(tài)酚類物質(zhì),使其含量增加[21]。此外,聚合酚類物質(zhì)也可能通過(guò)發(fā)酵過(guò)程中的酸水解反應(yīng)生成簡(jiǎn)單酚類物質(zhì),使游離酚含量增加[20]。

圖1　發(fā)酵前后飲料游離多酚含量Fig.1　The free phenolic content of unfermented and fermented beverage注:圖中不同字母間差異顯著(p<0.05),圖2、圖4、圖6同。

2.2游離黃酮含量測(cè)定

根據(jù)兒茶素標(biāo)準(zhǔn)曲線,得其線性回歸方程為N=43.800M+0.0048[(M為兒茶素含量(mg/mL),N為吸光度)],R2=0.9999。圖2中可以看出,發(fā)酵前后樣液游離黃酮含量分別為6.81、7.68 μg CE/mL,發(fā)酵后的樣液中游離黃酮含量明顯增加,約為發(fā)酵前的1.1倍,發(fā)酵前、后樣液對(duì)比,其游離黃酮含量存在顯著性差異(p<0.05),游離多酚含量的增加導(dǎo)致游離黃酮含量的增加。

圖2　發(fā)酵前后飲料游離黃酮含量Fig.2　The free flavonoids content of unfermented and fermented beverage

2.3DPPH自由基清除能力

南酸棗果實(shí)中的總多酚、黃酮、抗壞血酸和其他一些物質(zhì)均具有清除DPPH·的能力,DPPH·清除能力的高低反映了發(fā)酵前后樣液的抗氧化能力強(qiáng)弱[19]。圖3為發(fā)酵前、后樣液的DPPH·清除率的對(duì)比圖。從圖中可以看出,發(fā)酵前、后的DPPH·清除能力均隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng),且發(fā)酵后樣液的DPPH·清除能力有很大提高,約為發(fā)酵前的1.1～1.4倍。如圖4所示,發(fā)酵前后樣液的DPPH·清除率的IC50分別為0.185、0.137 mL/mL,經(jīng)方差分析可知,其IC50存在顯著性差異(p<0.05)。這可能是經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后,其中一些糖基化酚類物質(zhì)被乳酸菌產(chǎn)生的糖苷酶去糖基,從而使其抗氧化性有所增強(qiáng)[22]。發(fā)酵過(guò)程中,可能還會(huì)引起一些抗氧化性成分結(jié)構(gòu)上的變化[20],生成一些具有更強(qiáng)給電子能力的成分[21],使其抗氧化能力增強(qiáng)。

表3　發(fā)酵前后樣液的鐵離子還原能力Table 3　Ferric reducing/antioxidant power of unfermented and fermented beverage

注:表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=3)。各列不同字母間差異顯著(p<0.05)。

圖3　發(fā)酵前后樣液的DPPH·清除能力Fig.3　The DPPH radical-scavenging activity of non-fermented and fermented beverage

圖4　發(fā)酵前后樣液的抗氧化能力Fig.4　IC50 values in antioxidant properties of unfermented and fermented beverage注:IC50,半抑制濃度,當(dāng)清除率達(dá)50%時(shí)的有效濃度。 IC50值通過(guò)線性回歸分析所得，圖6同。

2.4ABTS+自由基清除能力

圖5為發(fā)酵前、后樣液的ABTS+·清除率的對(duì)比圖。從圖中可以看出,發(fā)酵前、后的ABTS+·清除能力均隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng),且發(fā)酵后樣液的ABTS+·清除能力有很大提高,約為發(fā)酵前的1.1～1.3倍。如圖6所示,發(fā)酵前后樣液的ABTS+·清除率的IC50分別為0.015、0.012 mL/mL,經(jīng)方差分析可知,其IC50存在顯著性差異(p<0.05)。發(fā)酵后的樣液具有更強(qiáng)的自由基清除能力,可能是由于發(fā)酵過(guò)程中游離酚和黃酮苷元的含量增加,而黃酮苷元可以更有效地終止自由基反應(yīng)[23-24]。

圖5　發(fā)酵前后樣液的ABTS+清除能力Fig.5　The ABTS radical-scavenging activity of non-fermented and fermented beverage

圖6　發(fā)酵前后樣液的抗氧化能力Fig.6　IC50 values in antioxidant properties of unfermented and fermented beverage

2.5鐵離子還原能力

根據(jù)抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)曲線,得其線性回歸方程為y=7.4535x-0.0061(x為抗壞血酸濃度/(mg/mL),y為吸光度(A)),R2=0.9997。從表3中可以看出,發(fā)酵前、后的鐵離子還原能力均隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng),且發(fā)酵后樣液的鐵離子還原能力有很大提高,約為發(fā)酵前的1.4～1.7倍。經(jīng)方差分析可知,發(fā)酵前、后樣液相比,其鐵離子還原能力存在顯著性差異(p<0.05)。Vadivel等[25]研究認(rèn)為鐵離子還原能力與酚類物質(zhì)的含量有關(guān),研究結(jié)果顯示,經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后,結(jié)合態(tài)的多酚被乳酸菌產(chǎn)生的糖苷酶或者酯酶水解[26-27],使發(fā)酵液中游離酚含量增加,從而提高了發(fā)酵后樣液的抗氧化能力。

3　結(jié)論

以南酸棗為主要原料,利用馴化后的乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵制成南酸棗功能性乳酸菌飲料,研究表明:經(jīng)發(fā)酵后,樣液中的游離酚、游離黃酮含量明顯升高,分別為發(fā)酵前的1.3倍、1.1倍,這可能是結(jié)合態(tài)的多酚轉(zhuǎn)化為游離多酚和黃酮,另外酶的作用促使多酚物質(zhì)的生成與釋放。

對(duì)南酸棗功能性乳酸菌飲料的抗氧化效果進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明:南酸棗功能性乳酸菌飲料具有較強(qiáng)的抗氧化性,發(fā)酵后樣液的DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力均是發(fā)酵前的1.1～1.4倍;發(fā)酵后樣液的鐵離子還原能力為發(fā)酵前的1.4～1.7倍;且均存在顯著性差異。經(jīng)過(guò)發(fā)酵后,南酸棗飲料的抗氧化性明顯增強(qiáng)。然而,游離酚、游離黃酮含量的增加僅僅只是引起其抗氧化性增強(qiáng)的原因之一。發(fā)酵過(guò)程中,可能還會(huì)引起一些抗氧化性成分結(jié)構(gòu)上的變化,生成一些具有更強(qiáng)給電子能力的成分使其抗氧化能力增強(qiáng)。

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Fermentation effects on antioxidant activity ofChoerospondiasaxillarisbeverage

LI Ti1,DAI Tao-tao1,CHENG Chao1,WANG Xie-yi1,LIU Cheng-mei1,CHEN Jun1,*,LIU Ji-yan2

(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China;2. Jiangxi Qiyunshan Food Co.,LTD.,Ganzhou 341000,China)

Domesticated bacteria(StreptococcusthermophilusandLactobacillusbulgaricus)were utilized to fermentChoerospondiasaxillaristo produce functionalLactobacillusbeverages ofChoerospondiasaxillaris. The free phenolic and flavonoid compounds of beverages of fermentation and unfermentation were determined by the method of Folin-Ciocaileu and Al(NO3)3-NaNO2. Three antioxidant model were used to study the change of antioxidant activity of the beverages after fermention ofChoerospondiasaxillaris. The results showed that the content of the free phenolic and flavonoid compounds were increased to 1.3 times,1.1 times respectively after fermentation compared to that of unfermented one. It was found that the antioxidant activity of the beverage was enhanced obviously. The IC50of DPPH radical-scavenging activity of fermented and unfermented beverages were 0.137,0.185 mL/mL,respectively. The IC50of ABTS radical-scavenging activity of fermented and unfermented beverages were 0.012,0.015 mL/mL,respectively. The antioxidant activity was increased to 1.1～1.4 times,and the ferric reducing/antioxidant ability was increased to 1.4～1.7 times by fermentation. Besides,all the changes showed significant difference(p<0.05).

Choerospondiasaxillaris;fermentation;antioxidant activity;beverage

2015-08-04

李俶(1971-),女,博士,教授,主要從事天然產(chǎn)物的提取與應(yīng)用,E-mail:liti@ncu.edu.cn。

陳軍(1986-),男,博士,助理研究員,研究方向?yàn)槭称?含生物質(zhì))資源的開(kāi)發(fā)利用,E-mail:chen_jun1986@126.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金(31460394);江西省支撐計(jì)劃(20121BBF60039)。

TS272.7

B

1002-0306(2016)05-0054-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.002