鮮切紅菜薹中有機酸和花青苷在貨架貯藏過程中的變化

宋 亞,方佳寧,朱祝軍,楊 靜

(浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院,浙江臨安 311300)

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鮮切紅菜薹中有機酸和花青苷在貨架貯藏過程中的變化

宋 亞,方佳寧,朱祝軍,楊 靜

(浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院,浙江臨安 311300)

為探討貨架溫度(8±1) ℃下鮮切蔬菜中有機酸和花青苷在貯藏過程中的變化趨勢,本實驗以紅菜薹(BrassicacampestrisL. ssp.chinensisL. var. purpureaBailey)為材料,采用高效液相色譜/液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC/HPLC-MS)技術(shù),對紅菜薹中有機酸和花青苷的成分和含量進行了鑒定和分析,并對在貨架溫度下經(jīng)鮮切處理的紅菜薹中有機酸和花青苷在貨架期內(nèi)(7 d)的變化情況進行了觀測。結(jié)果表明:供試紅菜薹中檢測出7種有機酸和11種花青苷。其中,蘋果酸與檸檬酸是紅菜薹中最主要的有機酸(91.49%);矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷和矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷是紅菜薹中最主要的兩種花青苷(65.02%)。鮮切紅菜薹中總有機酸含量在貨架期內(nèi)顯著下降(p<0.05),而總花青苷含量呈現(xiàn)先平緩下降后顯著上升的趨勢(p<0.05)。因此,鮮切紅菜薹中所含各有機酸的組分除琥珀酸和富馬酸以外在貯藏過程中均呈現(xiàn)不同程度的消解與損失;各花青苷組分在貯藏過程中則大多呈現(xiàn)不同程度的增長。

鮮切紅菜薹,有機酸,花青苷,貯藏,液質(zhì)聯(lián)用

紅菜薹(BrassicacampestrisL. ssp.chinensisL. var. purpureaBailey)是為十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的變種,是我國華中地區(qū)常見的一種紫紅色葉菜類蔬菜,其風味獨特、營養(yǎng)豐富、品質(zhì)柔嫩,深受消費者青睞[1]。鮮切蔬菜在清洗、加工等處理過程中伴隨產(chǎn)生的機械損傷會引發(fā)一系列不利于貯藏的生理生化反應(yīng),因此鮮切蔬菜貯藏期間的品質(zhì)保持更加困難[2]。而紅菜薹因集葉、嫩莖和花薹于一體,其生理具有特殊性和復(fù)雜性,比單純的葉菜、莖菜以及花菜等更加難以貯運。同時,現(xiàn)有的關(guān)于紅菜薹中營養(yǎng)物質(zhì)的研究報道多集中于氨基酸[1]、礦物質(zhì)[3]和硫苷[4]等成分及含量的分析,對有機酸和花青苷的研究相對較少。另外,在鮮切紅菜薹的相關(guān)報道中,研究者們普遍關(guān)注的往往是其生理生化指標的變化情況,如總酸、總花青苷、總酚和總糖等,對這些指標的組成和成分的研究不多。其中,有機酸和花青苷是鮮切蔬菜中重要的呈色、呈味和營養(yǎng)物質(zhì),植株有機酸和花青苷含量的變化直接影響著鮮切蔬菜的風味、色澤和香味等感官性狀[5-6]。

另外,植物體中有機酸和花青苷種類豐富,降解產(chǎn)物多變,致使精確分離和分析存在一定難度。特別是花青苷,屬于生物類黃酮物質(zhì),與酚酸、黃酮有結(jié)構(gòu)上的重復(fù)性,在對酚酸、黃酮的精確定性分析中存在一定干擾。因此,前人研究中主要采用高效液相色譜(HPLC)和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HPLC-MS)對有機酸[7-8]和花青苷[9-11]進行分離測定。

本實驗采用HPLC/HPLC-MS技術(shù)對紅菜薹中的有機酸和花青苷成分進行了鑒定,同時監(jiān)測鮮切紅菜薹中各有機酸和花青苷組分在貨架貯藏過程中的變化情況,以期為紅菜薹中有機酸和花青苷的進一步開發(fā)和利用以及鮮切蔬菜的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

紅菜薹 購于浙江臨安市浙皖農(nóng)貿(mào)城,均為當日采摘,且大小鮮嫩一致、無蟲害、無損傷;矢車菊-3,5-雙葡萄糖苷、草酸、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、檸檬酸、琥珀酸、富馬酸等標準品 均為色譜純,Sigma公司。

LC-20AT高效液相色譜儀 日本島津公司;6460 Triple Quad LC/MS(配有電噴霧離子源和Agilent Chemstation Qualitative Analysis B.07.00數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)),高效液相色譜離子質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅菜薹前處理 用無菌水沖洗植株表面、瀝干,將可食部分切成約10 cm×1 cm,使用沙拉甩干機低速脫水(d=23 cm;h=14 cm)1 min脫去表面水分后于通風處晾干。稱取每份約200 g鮮切材料于一次性果蔬托盤中(l=(19±1) cm;d=(12.3±1) cm;h=(2±1) cm),用保鮮膜覆蓋密封后置于8±1 ℃下恒溫保存。以貯藏的第0 d為對照,并分別在貯藏的第1、3、5、7 d進行取樣。樣品經(jīng)液氮處理后研磨成粉狀,置于-80 ℃冰箱待用;

1.2.2 有機酸的提取和測定 提取參考Flores等[7]的方法,并稍作修改:稱取約2 g樣品用適量KH2PO4-H3PO4緩沖溶液(0.02 mol·L-1,pH2.9)研磨至勻漿后,定容于10 mL比色管中。將比色管置于在75 ℃水浴中加熱浸提1 h后超聲提取10 min,并于4000 r·min-1離心,上清液用0.45 μm濾膜過濾。取濾液10 μL,采用高相液相色譜法進行分析定量(外標法),以單位原料鮮質(zhì)量中有機酸質(zhì)量表示(μg·g-1FW)。

測定參考高海燕等[8]的方法,并稍作修改。色譜柱:InertSustain C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相:KH2PO4-H3PO4緩沖溶液;流速0.8 mL·min-1,檢測波長:215 nm。

1.2.3 花青苷的提取和測定 提取和測定參考Park等[12]的方法,并稍作修改:稱取樣品粉末約2 g,加入5%甲酸/水溶液(5/95,v/v)10 mL,經(jīng)漩渦振蕩5 min后超聲提取1 h,8000 r·min-1離心15 min后取上清液過0.22 μm 濾膜。取濾液10 μL,采用HPLC-DAD-ESI/MS進行分析鑒定。

色譜柱:InertSustain C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相:A相為5%甲酸/水溶液(5/95,v/v),B相為5%甲酸/乙腈(5/95,v/v);流速1.0 mL·min-1;柱溫40 ℃;線性洗脫梯度:0～8 min,5% B;8～13 min,5%～13% B;13～20 min,13%～17% B;20～23 min,17% B;23～30 min,17%～20% B;30～40 min,20% B;40～40.1 min,20%～5% B;40.1～50 min,5% B;DAD檢測器,檢測波長520 nm。

色譜柱分離后樣品經(jīng)三通閥分流進入質(zhì)譜分析。質(zhì)譜條件[10]:電噴霧離子源;正負離雙子掃描模式;離子掃描范圍m/z 100～1000;干燥氣溫度325 ℃;氮氣流速11 L·min-1;毛細管電壓3500 V;霧化器壓45 kPa;目標離子m/z 1000。采用綜合色譜相對保留時間、質(zhì)譜分子離子峰和碎片離子峰等確定其分子結(jié)構(gòu)。為了更確切地獲得每個目標分子的質(zhì)譜信息,本實驗采用正、負離子雙重模式獲得電噴霧電離質(zhì)譜圖。

本實驗采用外標法定量,參考張淑江等[9]方法,并略作修改。以矢車菊-3,5-雙葡萄糖苷為標準品:稱取1 mg 標準品溶于10 mL的5%甲酸水溶液,再依次稀釋為2.5、5、10、25、50、100 和125 μg·mL-1,HPLC測定并繪制標準曲線,得回歸方程為:y=15188.01x-16778.39(R2=0.999),樣品花青苷以單位原料鮮質(zhì)量中花青苷質(zhì)量表示(μg·g-1FW 矢車菊-3,5-雙葡萄糖苷)。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 本實驗以貯藏第0 d紅菜薹中有機酸和花青苷各組分含量為對照,實驗重復(fù)三次,取平均值,并使用SPSS 19.0對貯藏過程中紅菜薹中各有機酸和花青苷組分含量進行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅菜薹中有機酸的種類鑒定和含量分析

提取液經(jīng)高效液相色譜分離(如圖1所示),按照保留時間順序,各組分依次為草酸、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、檸檬酸、琥珀酸和富馬酸。組分含量按照表1中所列的標準曲線進行計算。結(jié)果表明:紅菜薹中有機酸組成以蘋果酸為主,檸檬酸次之,兩者共占總有機酸含量的91.49%;草酸、酒石酸和琥珀酸含量較低,三者綜合之和占8%左右;而抗壞血酸和富馬酸微量。

表1 紅菜薹中的有機酸組分分析

表2 紅菜薹中的花青苷組分分析

圖1 鮮切紅菜薹中有機酸HPLC色譜圖Fig.1 Chromatogram of organic acids of fresh-cut purple cai tai storage注:1:草酸;2:酒石酸;3:蘋果酸;4:抗壞血酸;5:檸檬酸;6:琥珀酸;7:富馬酸。

2.2 紅菜薹中花青苷的種類鑒定和含量分析

結(jié)果發(fā)現(xiàn),每個離子響應(yīng)峰的二級質(zhì)譜圖中均存在離子碎片m/z=287,疑由矢車菊素母核形成,進而推斷紅菜薹中花青苷類型均為矢車菊素結(jié)合不同結(jié)構(gòu)糖分子形成。在確定具體組分時,分別根據(jù)正負離子高質(zhì)量區(qū)出現(xiàn)的[M+H]+和[M-H]-離子推斷目標分子的相對分子質(zhì)量M、[M-G+H]+(1個葡萄糖分子G=162)和[M-G-H]-碎片離子對目標分子的相對分子質(zhì)量進行分析,并結(jié)合相關(guān)文獻報道確定各目標分子及其結(jié)構(gòu),具體成分如表2所示。色譜分離時,紅菜薹中共分離出了11個花青苷色譜峰(圖2),其中峰4和峰7,峰5和峰6表現(xiàn)為質(zhì)譜數(shù)據(jù)(分子離子m/z[M]+、m/z[M]-)相同,但保留時間存在差異,故而推斷為不是同種物質(zhì),可能為同分異構(gòu)[9]。因此,本實驗在紅菜薹中測得11種不同矢車菊花青苷。

表3 鮮切紅菜薹中有機酸在貯藏期的含量的變化(μg·g-1 FW)及所占比例(%)

注:同行數(shù)據(jù)相同字母表示差異不顯著(p>0.05),不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

由表2可知,本實驗所用紅菜薹中測得花青苷總含量為2939.52 μg·g-1FW,其中矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷(峰7)和矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰8)為主要組分;其次為矢車菊-3-p-香豆酰-芥子酰-槐糖苷-5-丙二酰-5-葡萄糖苷(峰9)、矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷(峰4)和矢車菊-3-芥子酰-阿魏酸-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷(峰10),與張淑江等[9]所研究的結(jié)果一致。

圖2 紅菜薹中花青苷的HPLC色譜圖Fig.2 HPLC chromatogram for the anthocyanins of purple cai tai注:1:矢車菊-3-槐糖苷-5-葡萄糖苷;2:矢車菊-3丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷;3:矢車菊-3-咖啡酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷;4:矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷;5:矢車菊-3-阿魏酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷;6:矢車菊-3-阿魏酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷;7:矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷;8:矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷;9:矢車菊-3-p-香豆酰-芥子酰-槐糖苷-5-丙二酰-5-葡萄糖苷;10:矢車菊-3-芥子酰-阿魏酸-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷;11:矢車菊-3-p-香豆酰-芥子酰-槐糖苷-5-丙二酰-5-葡萄糖苷。

2.3 貨架溫度下鮮切紅菜薹中有機酸在貯藏期間的含量變化

貯藏期間,鮮切紅菜薹中總有機酸含量總體呈現(xiàn)先下降后趨平的趨勢,并于第5 d降至最小值(10530.92 μg·g-1FW);7 d后,總有機酸含量與貯藏前相比減少了19.53%,達顯著水平(p<0.05)(表3)。就各有機酸組分來說,紅菜薹所含有機酸的組分在貯藏過程中大多呈現(xiàn)不同程度的消解與損失。尤其是檸檬酸、酒石酸和抗壞血酸,損失率分別為49.32%、32.42%和26.89%(p<0.05)。相反,紅菜薹中的琥珀酸和富馬酸在貯藏7 d后,出現(xiàn)了不同程度的增長,增長率分別為22.67%和60.76%。另外,檸檬酸雖然下降幅度最大,但是由其帶來的損失量只占到了總有機酸損失量的27.22%;而蘋果酸雖然僅有16.75%的損失,但因其為紅菜薹中最主要的有機酸組分,所以由其下降帶來的總有機酸損失量達到了69.20%。

研究發(fā)現(xiàn),盡管不同鮮切果蔬中的有機酸含量在貨架貯藏過程中的變化情況不盡相同,但總有機酸含量在貯藏過程中一般呈下降趨勢,如冰脆李[13]、駿棗[14]、余甘子[15]、番茄[16]等。這與本實驗中鮮切紅菜薹中有機酸含量的變化趨勢相符,具體原因可能是紅菜薹在貯藏過程中為了維持菜體的呼吸作用會消耗以酸、糖為主的有機物,以獲得必要的能量[17],也可能與有機酸參與了植物體的呼吸作用、光合作用等生理活動產(chǎn)生消耗有關(guān)[5]。同時,大部分果蔬當中一般主要含有1～2種主要有機酸,其他有機酸成分都是以微量形式存在。如紅菜薹中主要有機酸是蘋果酸和檸檬酸,這也和大部分果蔬中有機酸組成相似[18-20]。因此,大部分鮮切果蔬中總有機酸的變化情況由其主要有機酸成分含量的變化來反映,如鮮切紅甜椒(8 ℃,9 d)中蘋果酸(20%～30%)和檸檬酸(14%)含量的變化趨勢和總有機酸一樣均呈增長趨勢[21];鮮切檸檬(5 ℃,8 d)中[22]和番茄(5 ℃,8 d/5 ℃,14 d)[23-24]中的總有機酸含量則均呈下降趨勢,這與其檸檬酸和蘋果酸的變化趨勢一致。在本實驗中,鮮切紅菜薹中有機酸含量的變化情況也與其主要成分(蘋果酸和檸檬酸)的含量變化一致,因此,鮮切紅菜薹中主要有機酸組分的代謝機理可待深入研究。

表4 鮮切紅菜薹中總花青苷及各成分在貯藏期的含量的變化(μg·g-1 FW)及所占比例(%)

注:同行數(shù)據(jù)相同字母表示差異不顯著(p>0.05),不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

各有機酸含量發(fā)生發(fā)生變化的同時,其所占總有機酸的比例也發(fā)生了不同程度的改變。酒石酸、抗壞血酸和檸檬酸所占比例均有不同程度的下降,而草酸、蘋果酸、琥珀酸、富馬酸所占比例均呈現(xiàn)上升趨勢。此外,盡管紅菜薹中總有機酸含量在貯藏過程中呈下降趨勢,但各有機酸組分的變化趨勢不盡相同。特別是微量存在的富馬酸,在貯藏7 d后出現(xiàn)了顯著增長。增加的琥珀酸和富馬酸可能是由鮮切加工和貨架貯藏導(dǎo)致的自身合成,或者是由其他有機酸組分轉(zhuǎn)化而來。因此,鮮切紅菜薹中各有機酸組分的代謝途徑及組分間是否存在轉(zhuǎn)換尚待研究考證。

2.4 貨架溫度下鮮切紅菜薹中花青苷在貯藏期間的含量變化

貯藏期間,鮮切紅菜薹中總花青苷含量總體呈現(xiàn)先下降后逐漸上升的趨勢,于第1 d達到最小值(2709.66 μg·g-1FW);7 d后,總花青苷含量與貯藏前相比增加了23.79%(p<0.05)(表4)。就各花青苷組分來說,紅菜薹所含花青苷的組分在貯藏過程中大多呈現(xiàn)不同程度的增長。尤其是矢車菊-3-阿魏酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰6)和矢車菊-3-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰1),分別增加了70.18%和69.55%(p<0.05)。

此外,各組分在總花色苷總所占比例變化也有不同。矢車菊-3丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰2)、矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷(峰4)、矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰8)和矢車菊-3-芥子酰-阿魏酸-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷(峰10)所占比例在貯藏7 d后均有所下降,另外七種組分則出現(xiàn)不同程度的上升。其中與峰4互為同分異構(gòu)的峰7從36.30%上升至38.81%,進一步證實二者不是同一種物質(zhì)。

鮮切蔬菜中花青苷在貨架貯藏過程中的變化情況因蔬菜種類不一而有所不同,Gregorio等[25]在研究不同包裝方式對鮮切洋蔥中黃酮類物質(zhì)的影響時曾報道,在1～2 ℃下,所有處理的鮮切洋蔥在貯藏16 d后總花青苷減少了16%～24%;而Manolya等[26]卻發(fā)現(xiàn)(4±1) ℃下,鮮切紅肉甜土豆中的總花青苷含量在0～7 d有輕微增長,8～14 d呈減少趨勢;可Berno等[27]又報道鮮切紫洋蔥在5 ℃下貯藏15 d后總花青苷沒有顯著變化。本實驗研究表明,鮮切紅菜薹中總花青苷呈現(xiàn)先平緩下降后顯著上升的趨勢,這可能與矢車菊花青苷自身的變化情況有關(guān)。

此外,關(guān)于鮮切蔬菜中總花青苷在貨架貯藏過程中的變化情況的報道很多,但對于各花青苷成分的變化趨勢的研究鮮有報道。研究結(jié)果表明,紅菜薹中花青苷均為矢車菊花青苷,這與前人們的研究結(jié)果一致[9,28-29]。因此,本實驗結(jié)果在一定程度上也探索了部分矢車菊花青苷在低溫貯藏過程中的變化情況。同時,本實驗中所用紅菜薹的主要花青苷為矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷(峰7)和矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰8)。二者在貯藏7 d后含量變化趨勢和總花青苷一致,其增長量達到總花青苷增長量的72.80%。這與Wulfkuehler等[28]在研究不同切割方式和清洗方式對鮮切菊苣中花青苷的影響結(jié)果類似。

3 結(jié)論

供試紅菜薹富含有機酸(13116.66 μg·g-1FW)和花青苷(2939.52 μg·g-1FW)。組織提取物經(jīng)HPLC/HPLC-MS技術(shù)檢測,共發(fā)現(xiàn)以蘋果酸和檸檬酸為主的7種不同有機酸組分和以矢車菊-3-p-香豆酰-丙二酰-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷(峰7)和矢車菊-3-阿魏酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷(峰8)為主的11種不同花青苷組分。

貯藏期間,鮮切紅菜薹中總有機酸含量總體呈現(xiàn)先下降后趨平的趨勢。7 d后,紅菜薹中總有機酸含量與貯藏前相比出現(xiàn)顯著下降(p<0.05),所含各有機酸的組分除琥珀酸和富馬酸以外在貯藏過程中均呈現(xiàn)不同程度的消解與損失。

貯藏期間,鮮切紅菜薹中總花色苷含量總體呈現(xiàn)先下降后逐漸上升的趨勢。7 d后,紅菜薹中總花青苷含量與貯藏前相比出現(xiàn)顯著增加(p<0.05),所含各花青苷組分在貯藏過程中也大多呈現(xiàn)不同程度的增長。此外,本文在一定程度上也探索了鮮切紅菜薹中各有機酸和各矢車菊花青苷成分在貨架貯藏過程中的變化情況,這為以后的研究提供一定的科學依據(jù)。

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Changes in organic acids and anthocyanins contents during shelf storage of fresh-cut purple cai tai(BrassicacampestrisL. ssp.chinensisL. var. purpureaBailey)

SONG Ya,FANG Jia-ning,ZHU Zhu-jun,YANG Jing*

(Zhejiang Argriculture and Forstry University,Institute of Agricultural and Food Science,Lin’an 311300,China)

The changes in contents of organic acids and anthocyanins in fresh-cut purple cai tai(BrassicacampestrisL. ssp.chinensisL. var. purpureaBailey)during the storage under the shelf temperature(8±1) ℃were investigated in this paper. The high performance liquid chromatography(HPLC)and high performance liquid chromatography-mass spectrum(HPLC-MS)techniques were used to analyze components and amounts of organicacids and anthocyanins. Seven kinds of organic acid and eleven kinds when anthocyanin were separated and identified in purple cai tai. The results indicated that the main organic acid were malice acid and citric acid(91.49%),whilst the main anthocyanin were 3-p-coumaroylmalonylglucoside-5-glucoside and 3-feruloylmalonylsophoroside-5-glucoside(65.02%). After 7 days,the loss of the total organic acid was up to 19.53%(p<0.05). Meanwhile,the content of total anthocyanin decreased in first few days and then increased with the time increasing. Therefore,all of the organic acids,except succinic acid and fumaric acid,showed a trend of decline during storage;On the contrary,all anthocyanins showed the tendency of rising.

fresh-cut purple cai tai;organic acids;anthocyanins;storage;HPLC-MS

2016-03-24

宋亞(1990-)，男，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程研究，E-mail：502372182@qq.com。

*通訊作者:楊靜(1982-)，女，博士，副教授，現(xiàn)主要從事蔬菜品質(zhì)與安全的研究工作，E-mail：yangjing@zafu.edu.cn。

國家自然科學基金(31201620)。

TS

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000