蓮藕脆片組合干燥過程中的抗氧化性變化研究

劉珮，王建輝，吳佳麗，邢芳，何新益,4，通信作者，黃宗海,4

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蓮藕脆片組合干燥過程中的抗氧化性變化研究

劉珮1,2，王建輝3，吳佳麗1，邢芳1，何新益1,4，通信作者，黃宗海1,4

（1. 天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300384；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌 712100；3. 湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心，長沙 410114； 4. 天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384）

為研究真空冷凍－熱風(fēng)組合干燥過程對蓮藕抗氧化活性的影響。分別測定蓮藕在整個(gè)加工過程中維生素C和總多酚的含量及其抗氧化活性；用相關(guān)系數(shù)法得出抗氧化指標(biāo)與活性成分的相關(guān)性。結(jié)果表明：蓮藕在加工過程中活性成分及其抗氧化性整體呈下降趨勢。蓮藕總多酚含量由157.70 mg/100g下降為56.23 mg/100g，維生素C含量由12.36 mg/100g下降為6.04 mg/100g。通過相關(guān)性分析可知，總多酚在蓮藕抗氧化性方面強(qiáng)于維生素C。通過與0.1 mg/mL維生素C作陽性對照得出，蓮藕中活性成分清除·OH和自由基的能力及總還原力較強(qiáng)。蓮藕在真空冷凍－熱風(fēng)組合干燥加工過程中保留了良好的抗氧化性。

蓮藕；維生素C；總多酚；抗氧化活性

蓮藕（Gaertn）為蓮科植物根莖，可餐食也可藥用，是一種藥食同源的食品[1]。蓮藕中含有多種活性成分，如總多酚、維生素C等，其中總多酚是一大類結(jié)構(gòu)不同、含有多羥基的化合物總稱。蓮藕中包含的總多酚為多巴、兒茶酚、沒食子酸、-（＋）-兒茶素和-（-）-表兒茶素等[2]。其維生素C含量比番茄高1～2倍。蓮藕中的這些活性成分具有清除自由基、抗氧化、抗衰老等功能，這些功能對人類的營養(yǎng)、健康和疾病的防治具有重要意義[3-4]。楊冬梅等[5]和覃海明等[6]研究了不同蓮藕品種或同一品種不同部位所含活性成分的顯著差異性，以及影響其抗氧化能力的因素。江寧等[7]研究了蓮藕片熱風(fēng)干燥特性及動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)果表明蓮藕片熱風(fēng)干燥符合模型。

組合干燥是將二種以上干燥技術(shù)進(jìn)行有效組合，改善單一干燥所產(chǎn)生的品質(zhì)缺陷。李麗娟等[8]研究了不同干燥方式對蓮藕脆片品質(zhì)的影響，并得出熱風(fēng)-真空微波-氣流膨化干燥是最適宜加工蓮藕脆片的方法，該組合干燥工藝未對蓮藕抗氧化活性的變化進(jìn)行研究。筆者前期組合應(yīng)用冷凍干燥和熱風(fēng)干燥對蓮藕進(jìn)行加工處理[9]，試驗(yàn)結(jié)果表明，蓮藕脆片最佳組合干燥條件為先冷凍干燥（溫度-50 ℃，壓力84 Pa，干燥4 h），再熱風(fēng)干燥（干燥溫度50 ℃、干燥時(shí)間2.5 h），可使蓮藕脆片的品質(zhì)達(dá)到最佳。根據(jù)王蓓[10]的研究結(jié)果可知，蓮藕中主要抗氧化活性成分為維生素C和多酚。本研究在前期工藝研究的基礎(chǔ)上，以維生素C和多酚含量及羥基自由基清除率、超氧陰離子自由基清除效果和總還原力為指標(biāo)，探討蓮藕在真空冷凍-熱風(fēng)組合干燥加工過程中其活性成分和抗氧化活性的變化規(guī)律，為研究蓮藕在加工過程中活性成分和抗氧化活性控制提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮藕：購于天津市紅旗農(nóng)貿(mào)市場，該新鮮蓮藕產(chǎn)自白洋淀。選用表面光滑，無霉?fàn)€，無斑，無變質(zhì)，無蟲蛀，大小均一，粗細(xì)均勻。

草酸、維生素C、2，6-二氯靛藍(lán)、碳酸氫鈉、沒食子酸（含量99.0%）、焦性沒食子酸、碳酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、無水乙醇、硫酸亞鐵、過氧化氫、水楊酸、鐵氰化鉀、三氯乙酸、三氯化鐵均為分析純；Tris-HCl緩沖溶液與福林酚均購于北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

色差儀：CM-5型（柯尼卡美達(dá)公司）；FA2004型萬分之一分析天平（天馬恒基）；PHS-3C型pH計(jì)（上海紅益儀器儀表有限公司）；HWS24型電熱恒溫水浴鍋（上海恒科技術(shù)有限公司）；Sh10A型水分快速測定儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；HERMLE型高速冷凍離心機(jī)（上海趙迪生物技術(shù)有限公司）；WFJ7200型可見分光光度計(jì)（尤尼柯上海儀器有限公司）；DH-101-0BS型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司）；CT-ALPHA1-4LDPLUS型真空冷凍干燥器（德國CHRIST凍干機(jī)有限公司）。

1.3 組合干燥工藝流程

蓮藕脆片的制作工藝流程：鮮藕→揀選→清洗→去皮→切片（1.5～3.0 mm）→護(hù)色（護(hù)色液為0.2%檸檬酸和1%NaCl，護(hù)色30 min）→漂燙（90 ℃的熱水漂燙5 min）→漂洗→瀝水→冷凍（-18 ℃，凍結(jié)24 h）→冷凍干燥→熱風(fēng)干燥→成品。

組合干燥條件：將藕片切片護(hù)色處理后在 -50 ℃，壓力84 Pa下真空冷凍干燥4 h，50 ℃熱風(fēng)干燥2 h。

1.4 蓮藕中活性成分的測定

1.4.1 總多酚的測定

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

沒食子酸為總多酚的主要成分，所以選擇沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，空白為對照。參照楊冬梅等[5]的相關(guān)結(jié)論：當(dāng)沒食子酸濃度在0～50 μg/mL內(nèi)與其吸光度值呈線性關(guān)系。配置濃度依次為0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 mg/mL的沒食子酸溶液。吸取1 mL上述沒食子酸溶液，依次加入1 mL稀釋2倍的福林酚并搖勻，3 min后，加入3 mL 2%NaCO3溶液，室溫下避光放置2 h后于765 nm處測定吸光度。得濃度與吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸方程為：＝8.3- 0.011，2＝0.994 3（式中為吸光度值，為沒食子酸濃度，單位為mg/mL，2為相關(guān)性系數(shù)）。

（2）樣品總多酚含量的測定

樣品前處理：稱取蓮藕干基2 g，在研缽內(nèi)加入按1:8比例的80%乙醇水溶液，研磨制勻漿，10 000 g冷凍離心15 min，取上清液備用，殘?jiān)貜?fù)提取2次，合并上清液備用。參照楊冬梅等[5]的方法，并根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得試驗(yàn)方法測定總多酚含量。

1.4.2 維生素C含量的測定

根據(jù)GB/T 6195—86測定蓮藕中的維生素C含量[11]。

1.5 抗氧化能力的測定

1.5.1 羥基自由基清除率的測定

參考郭志君等[12]的方法，并對其方法加以改進(jìn)。反應(yīng)體系中加入0.02 mol/L FeSO4、0.02 mol/L H2O2各5 mL和0.01 mol/L的水楊酸2 mL，以及不同濃度的樣品溶液1 mL，混勻。以1 mL去離子水代替樣品溶液作空白對照，并以0.1 mg/mL的維生素C作為陽性對照。每個(gè)濃度組平行測定3次，取平均值。羥基清除率的計(jì)算按（1）進(jìn)行。

羥基清除率/%（1）

式中：0為空白對照吸光度；s為加入樣品反應(yīng)后的吸光度

1.5.2 超氧陰離子自由基清除率的測定

參照牛廣財(cái)?shù)萚13]的方法并加以改進(jìn)。采用鄰苯三酚自氧化法，25 ℃恒溫條件下，反應(yīng)體系中加入pH 8.3的0.05 mol/l Tris-HCl溶液5 mL、 2 mmol/L鄰苯三酚0.5 mL、不同濃度的樣品溶液0.5 mL，加入一定量的Tris緩沖液至總體積為 10 mL?？瞻着c陽性對照與上述方法相同。計(jì)算超氧陰離子自由基清除率依據(jù)下式（2）進(jìn)行。

超氧陰離子清除率/%（2）

式中：樣為加入待測樣品時(shí)的反應(yīng)速率（每秒吸光度變化）；空為空白對照時(shí)的反應(yīng)速率（每秒吸光度變化）

1.5.3 總還原力的測定

在0.5 mL樣品溶液中分別加入2.5 mL 0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.6）和1%鐵氰化鉀溶液5 mL，混勻后置于50 ℃水浴中反應(yīng)20 min，然后加入5 mL 10%三氯乙酸溶液，6 000 r/min 離心5 min。吸取上清液2.5 mL，加入蒸餾水2.5 mL和0.5 mL的0.1%三氯化鐵溶液?？瞻着c陽性對照與上述相同。在700 nm處測定吸光度值，越大還原力越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮藕中活性成分的變化

由于各加工階段蓮藕水分含量不同，所以每次稱取蓮藕的質(zhì)量也不相同，但最終的結(jié)果均是折算成2 g樣品干基中所含的總多酚。樣品加工過程中總多酚含量如圖1所示。

查閱相關(guān)資料得知，不同品種蓮藕的平均總酚含量約為117 mg/100g鮮重[6]。本試驗(yàn)測得，鮮藕中總多酚為157.70 mg/100g，這與楊冬梅等[5]測得的157.50 mg/100g的結(jié)果相一致。由圖1可知，蓮藕在整個(gè)加工過程中總多酚含量整體呈下降趨勢，在熱風(fēng)干燥后總多酚含量下降顯著。蓮藕中維生素C含量在加工過程中的變化趨勢與總多酚含量的變化趨勢整體相似，維生素C含量的變化如圖2所示。

維生素C是一種不穩(wěn)定的維生素，可溶于水，常溫下即可分解，在酸中穩(wěn)定，畏光怕熱，銅、鐵、鋅、錳等金屬元素可促使其氧化分解。因此，維生素C含量在漂燙后大幅度降低（圖2），瀝干和組合干燥后緩慢降低，這與維生素C本身的屬性相關(guān)。

上述兩類活性物質(zhì)在護(hù)色后含量均增加，該試驗(yàn)中護(hù)色劑為0.1%NaCl和0.2%檸檬酸，檸檬酸本身沒有抗氧化性，與抗氧化劑混合使用，可以提高其抗氧化效果，尤其對酚類抗氧化劑有增效作用。表1顯示，護(hù)色后總多酚、維生素C含量增加分別為0.348 mg/mL、0.098 3 mg/mL，總多酚增加的量多于維生素C，與上述說法相一致。

蓮藕中活性成分種類豐富，活性成分含量在護(hù)色后增加的原因可能是：在加入檸檬酸以前，測得的鮮藕中的活性成分可能為活性較強(qiáng)的成分，活性較弱的成分可能并未檢出。加入檸檬酸后，通過其增效作用使活性較弱不能夠檢出的成分轉(zhuǎn)化為活性較強(qiáng)能夠檢出的成分；也有學(xué)者認(rèn)為，增效劑能與抗氧化劑的基團(tuán)發(fā)生作用，使抗氧化劑再生。所以加入檸檬酸后，最終測得護(hù)色后蓮藕中活性成分含量較鮮藕高。

蓮藕中總多酚的含量在熱風(fēng)干燥后顯著下降，而維生素C則不明顯。為了解總多酚含量在熱風(fēng)干燥整個(gè)過程中的變化趨勢，本試驗(yàn)以蓮藕片冷凍干燥4 h后，每隔20 min測定蓮藕在熱風(fēng)干燥過程中總多酚與維生素C含量，其結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，總多酚在熱風(fēng)干燥的整個(gè)過程中下降趨勢較明顯，維生素C的含量在整個(gè)熱風(fēng)干燥過程中下降趨勢不明顯?？偠喾雍坑?90.10 mg/100g降至56.23 mg/100g，總多酚在熱風(fēng)干燥的前80 min均緩慢下降，在第80 min后總多酚含量下降較快，而維生素C的含量則在整個(gè)熱風(fēng)干燥過程中由7.743 mg/100g降至6.036 mg/100g。說明蓮藕中維生素C的熱穩(wěn)定性較總多酚穩(wěn)定。在20～60 ℃期間，維生素C隨溫度升高分解加快，在60～80 ℃期間，還原型維生素C已基本被破壞[14]。本試驗(yàn)熱風(fēng)干燥溫度為50 ℃，蓮藕片中維生素C在熱風(fēng)干燥過程中已基本分解完全。

2.2 抗氧化能力的變化

蓮藕在加工過程中自由基及總還原力的變化如下表1所示。由表1可知，蓮藕活性成分的抗氧化能力在加工過程中整體呈下降趨勢。自由基的清除率及其總還原力在整個(gè)加工過程中與陽性對照組0.1 mg/mL維生素C相比，在冷凍干燥前期均大于陽性對照組，在熱風(fēng)干燥過程后均低于對照組。蓮藕在加工過程中，自由基及總還原力的變化趨勢與活性成分的變化趨勢相似，說明蓮藕活性成分與自由基的清除率及其總還原力之間有一定相關(guān)性。

表1 蓮藕在加工過程中自由基及總還原力的變化

注：表中△指用1.4.1、1.4.2的相關(guān)方法測定時(shí)，1 mL樣品溶液所含維生素C和總多酚的含量；☆指陽性對照組0.1 mg/mL維生素C

2.3 相關(guān)性分析

用相關(guān)系數(shù)法分析活性成分與抗氧化能力之間的相關(guān)性，以及各種抗氧化指標(biāo)之間的相關(guān)性。其蓮藕中活性成分與抗氧化能力之間的相關(guān)性如表2所示。由表2可知，總多酚與羥基自由基和超氧陰離子自由基清除率及總還原力的相關(guān)性分別為0.968、0.955、0.863，即具有明顯的正相關(guān)關(guān)系。維生素C與抗氧化性指標(biāo)之間的相關(guān)性分別為0.890、0.875、0.735。從上述數(shù)據(jù)可知，蓮藕中總多酚的抗氧化活性能力強(qiáng)于維生素C。蓮藕中活性成分總多酚與維生素C之間具有顯著相關(guān)性（＝0.968），說明總多酚與維生素C為協(xié)同抗氧化關(guān)系。對于大多數(shù)果蔬來說，其抗氧化性與總多酚含量具有一定相關(guān)性，但由于酚類物質(zhì)多樣性及樣品中具有抗氧化活性的有效酚類的種類和含量不同，顯示出抗氧化活性也不同。多酚類物質(zhì)含有的酚羥基具有提供質(zhì)子氫的能力，能夠淬滅和還原自由基，終止自由鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而起到抗氧化作用[15]。

表2 3種抗氧化指標(biāo)與總多酚和維生素C的相關(guān)性及抗氧化活性指標(biāo)之間的相關(guān)性

注：*指在0.05水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)

3 小結(jié)

蓮藕活性成分在整個(gè)加工中整體呈下降趨勢，在真空冷凍-熱風(fēng)干燥過程中，總多酚較維生素C更敏感。蓮藕通過與0.1 mg/mL維生素C作陽性對照得出，蓮藕中活性成分清除·OH自由基和O自由基的能力以及總還原力在冷凍干燥前較強(qiáng)，在熱風(fēng)干燥后明顯降低。

通過相關(guān)性分析得出，總多酚與抗氧化指標(biāo)具有顯著正相關(guān)性，與羥基自由基和超氧陰離子自由基清除率以及總還原力之間的相關(guān)性系數(shù)均大于維生素C。說明蓮藕中總多酚起主要的抗氧化作用。

隨著科技的不斷發(fā)展與人們對健康意識(shí)的不斷提升，人們越來越重視天然抗氧化活性物質(zhì)。蓮藕具有較高的抗氧化性能，在蓮藕加工的過程中抗氧化活性物質(zhì)會(huì)有所損失，通過真空冷凍-熱風(fēng)組合干燥可減少該損失。所以尋找既發(fā)揮該組合干燥過程的作用又不致影響蓮藕中活性成分的方案是當(dāng)下減少活性成分損失的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。

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Changes in Antioxidant Activity of Lotus Root Chips during Combination Drying

LIU Pei1,2, WANG Jian-hui3, WU Jia-li1, XING Fang1, HE Xin-yi1,4,Corresponding Author, HUANG Zong-hai1,4

（1.College of Food Science and Biotechnology, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi Province, China; 3. Aquatic Resource Food Processing Engineering Research Center of Hunan Province, Changsha 410114, China; 4. Tianjin Engineering Research Center of Agricultural Products Processing, Tianjin 300384, China）

To investigate the effect of freeze and hot-air combination drying on antioxidant activities in lotus root，the contents of vitamin C and total phenols and their antioxidant activities in lotus root were assayed. By the means ofcorrelation coefficient, we got the correlation between antioxidant index and active components. The results showed that the active components and their antioxidant activities in lotus root had an overall downward trend. The contents of total phenols reduced from 157.70 mg/100g to 56.23 mg/100g, and the contents of vitamin C reduced from 12.36 mg/100g to 6.04 mg/100g. The correlation analysis showed that the antioxidant activities of total phenols were better than that of vitamin C. The active components in lotus root had strong ability of scavenging hydroxyl free radical and superoxide anion free radical with 0.1 mg/mL vitamin C as positive control, which suggested the lotus root had a good antioxidant activity in the process of freeze and hot-air combination drying processing.

lotus root; vitamin C; total phenols; antioxidant activity

TS201.2

A

1008-5394（2016）03-0006-05

2016-03-05

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“環(huán)洞庭湖特色植物資源綜合加工技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”（2012BAD31B08）；長沙理工大學(xué)湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心開放基金資助項(xiàng)目“蓮藕脆片組合干燥技術(shù)研究”（2015GCZX01）

劉珮（1991-），女，河南鄭州人，碩士在讀，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。E-mail：lppyhappy@163.com。

何新益（1974-），男，湖南郴州人，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與產(chǎn)品開發(fā)。E-mail: hedevid@163.com。