花生衣粉與洋蔥粉提高面包抗氧化功能的對比

湯 曉,王莎莎,楊鳳英,曹 影,杜元佳,李 越,劉建雄

(寧波職業技術學院化工學院,浙江寧波 315800)

谷物是發展中國家人口的主要膳食成分[1],谷物中含多酚類活性成分,面粉是谷物中主要的一類,在面粉加工過程中多酚類物質損耗較多,如能在面粉中添加天然抗氧化物,則可提高面粉及其制品的營養價值[23]。目前,國內外關于天然抗氧化物對面粉及其制品營養價值影響的研究主要有以下幾個方面:一是通過添加經提純處理的酚類等物質,強化面食的抗氧化活性,但這需要一定的經濟成本[46];二是通過添加其他食品,提高面食的營養價值,這部分報道較多,但目前主要研究的是其他食品的添加對面食的感官特性及其蛋白質、多糖等營養物質的改變[713],而研究其添加對面食的抗氧化功能的影響仍值得深入探討;三則是通過添加富含酚類等物質的食品工業下腳料,提高面食的營養價值,這種方式的經濟成本較低,還可提高相應作物的經濟附加值,而且目前可利用的下腳料依然值得廣為開發,如有學者曾研究了葡萄籽、葡萄皮渣、麩皮等對提高面食抗氧化功能的影響[1416]。但是,食品工業中的另一種下腳料花生衣,以及天然食品中的洋蔥,它們作為天然抗氧化物在面食中的應用卻并未得以開發利用。

花生衣又稱花生皮,是指花生種子外表面的紅色(或黑色)種皮?；ㄉ履茉黾友“宓暮?改善血小板的質量,改善凝血因子的缺陷,加強毛細血管的收縮機能,促進骨髓造血機能[17]?；ㄉ轮泻卸喾N具有生理活性的多酚類物質,包括花生衣紅色素、原花青素、黃酮類等[1819],可起到抗氧化、保護心血管、調節免疫活性、抑抗病毒、抗真菌、抗潰瘍、保護肝臟、保護皮膚、促進毛發生長、抗抑郁等功效[20]。近年來,我國花生種植面積正在逐漸擴大,但是,花生衣目前多作為飼料和燃料等低附加值產品使用,難以體現其應有的經濟價值[21]。洋蔥中亦含有黃酮類等多酚類物質,具有清除自由基、抗氧化、抑菌、抗腫瘤、降血脂、降血壓、降血糖等生理功效,是一種綠色的天然抗氧化劑[22],曾有學者研究了洋蔥促進肉類的保鮮效果或將其應用于功能酒的開發[2324]。而花生衣粉、洋蔥粉在面食中的應用卻較少報道。

本文在前期研究的基礎上,進一步對比花生衣粉、洋蔥粉這兩種天然抗氧化物提高面包抗氧化功能的差異性,并優化其添加量,以期為營養強化面包的開發以及花生衣粉的再利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高筋面粉、食鹽、酵母粉 市購;洋蔥粉 北京市味聯生物科技有限公司;花生衣粉 毫州市同華堂商貿有限公司;甲醇、福林酚試劑、碳酸鈉、沒食子酸、氯化鉀、乙酸鈉、鹽酸、FeSO4、H2O2、水楊酸鈉、硫酸、磷酸鈉、鉬酸銨 以上試劑均為分析純;DPPH,高純(純度>97%) 東京化成工業株式會社。

XBM1028GP型面包機 廣東東菱電器有限公司;HY45s型恒溫雙層搖床 武漢匯誠生物科技有限公司;LGJ10C型冷凍干燥離心機 北京四環科學儀器廠有限公司;HH6型恒溫水浴鍋 金壇市朗博儀器制造有限公司;UV759型紫外可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 面包制作 取300 g高筋面粉,加6 g鹽、6 g酵母粉,再分別添加3%、4%、5%、6%的花生衣粉、洋蔥粉,用面包機進行制作。制作后,面包冷卻24 h,切成長×寬×高約1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小塊,20 ℃冰箱保存。以不添加花生衣粉、洋蔥粉的面包為空白對照。

1.2.2 面包處理 取出冰箱中的面包塊進行室溫解凍,干燥后手工捏碎,使成粉末狀,取1 g捏碎后的面包粉,加25 mL 80%甲醇,搖床提取1 h,提取兩次,合并提取液,離心(4000 r/min,離心 5 min),取上清液。以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對照的面包按照相同方法處理。

1.2.3 總酚含量測定 取0.4 mL面包提取液,加2 mL福林酚試劑、1.6 mL 7.5%碳酸鈉,室溫下輕輕振蕩30 min,測定765 nm的吸光度值。以沒食子酸溶液做標準曲線(50～250 μg/mL),橫坐標為酸濃度,縱坐標為吸光度值[25]。所得曲線方程為y=0.0103x+0.0516,R2=0.9993。以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對照的面包提取液按照相同方法測定。

1.2.4 總花青素含量測定 取200 μL面包提取液,加1.8 mL 氯化鉀緩沖液(pH1.0)、乙酸鈉緩沖液(pH4.5),避光反應1 h,分別測定520、700 nm的吸光度值,根據下式計算pH示差:

A=(A520A700)pH1.0(A520A700)pH4.5

式中:A520、A700分別為520、700 nm的吸光度值。

總花青素計算公式為:

總花青素(mg/L)=(A×MW×DF×1000)/(ε×1)

式中:A為pH差值,MW為花青素分子量(449.2),DF為稀釋倍數,ε為矢車菊素3葡萄糖苷的分子吸收(26900)[26]。

以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對照的面包提取液按照相同方法測定。

1.2.5 ·OH清除能力的測定 試管內依次加1 mL面包提取液,1 mL FeSO4溶液(1.5 mmol/L),0.7 mL H2O2溶液(6 mmol/L),0.3 mL水楊酸鈉溶液(20 mmol/L),以及1 mL面包提取液?？瞻讓φ沼? mL去離子水代替面包提取液。37 ℃水浴反應1 h,測定562 nm的吸光度值[27]。根據下式計算·OH清除能力:

·OH清除能力(%)=[A0(A1A2)]/A0×100

式中,A0為空白對照的吸光度值,A1為樣品的吸光度值,A2為不加水楊酸鈉的吸光度值。

1.2.6 DPPH自由基清除能力的測定 取0.1 mL面包提取液,加1 mL DPPH甲醇溶液(0.2 mmol/L),28 ℃避光反應20 min,測定517 nm的吸光度值,以不加提取液為空白對照[28]。根據下式計算DPPH自由基清除率:

DPPH自由基清除率(%)=(1A面包提取液/A空白)×100

以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對照的面包提取液按照相同方法測定。

1.2.7 總抗氧化性的測定 取0.3 mL面包提取液,加3 mL混合試劑(0.6 mol/L硫酸,28 mmol/L磷酸鈉,4 mmol/L鉬酸銨),95 ℃水浴90 min。冷卻至25 ℃,測定695 nm的吸光度值,以不加提取液為空白對照[29]。

以不加花生衣粉、洋蔥粉作為空白對照的面包提取液按照相同方法測定。

1.2.8 面包抗氧化功能與其活性成分含量的相關性分析 分別以總酚含量、總花青素含量為橫坐標,再分別以三個抗氧化活性指標為縱坐標,進行繪圖,通過R2分析面包抗氧化功能與其活性成分含量的相關性。

1.2.9 花生衣粉與洋蔥粉質量指標的測定 按照與面包處理相同方法,進行花生衣粉、洋蔥粉中有效成分的提取。再以相同方法測定提取液的總酚含量與總花青素含量,以及·OH清除能力、DPPH自由基清除能力與總抗氧化性。

1.3 數據分析

所有實驗均重復三次,結果采用單因素方差分析(ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 面包中總酚含量的測定

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,測定面包中總酚含量,如圖1所示。由圖1可見,當面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包中總酚含量與空白對照相比,有顯著增加(p<0.05)。當面包中分別添加3%花生衣粉、洋蔥粉后,其總酚含量并無明顯差別。當添加量為4%時,花生衣粉面包中的總酚含量提高了6.9%,而洋蔥衣粉面包中的總酚含量則無明顯改善。繼續提高添加量至5%,面包中的總酚含量得到了明顯改善,其中,花生衣粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了45.8%、36.4%,洋蔥粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了54.3%、55.4%。繼續提高添加量至6%,面包中的總酚含量持續增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總酚含量分別比其5%添加量的增加22.0%、14.9%。不同添加量的花生衣粉面包的總酚含量與相應的洋蔥粉面包的相近。

圖1 面包中的總酚含量Fig.1 Total phenols content in bread

2.2 面包中總花青素含量的測定

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包中的總花青素含量如圖2所示。由圖2可見,當面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總花青素含量亦有顯著增加(p<0.05)。不同比例花生衣粉面包的總花青素含量,均高于相應的洋蔥粉面包。4%花生衣粉面包的總花青素含量比其3%添加量的高17.3%,4%洋蔥粉面包的總花青素含量比其3%添加量的高20.7%。當兩種天然抗氧化物的添加量增至5%,面包中的總花青素含量提高較多,其中,花生衣粉面包的總花青素含量與其3%、4%添加量的相比,分別提高了78.2%、51.9%,洋蔥粉面包的總酚含量與其3%、4%添加量的相比,則分別提高了80.2%、49.3%。繼續提高添加量至6%,面包中的總花青素含量持續增加,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總花青素含量分別比其5%添加量的增加23.2%、31.5%。

圖2 面包中總花青素含量Fig.2 Total anthocyanins content in bread

2.3 面包的·OH清除率

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包的·OH清除率如圖3所示。

如圖3所示,當面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的·OH清除率與空白對照相比,有大幅提高(p<0.05)。隨著添加量的增加,花生衣粉面包的·OH清除率逐漸提高,而洋蔥粉添加量的增加對于面包·OH清除率的改善并不明顯。除3%添加量外,4%、5%花生衣粉面包的·OH清除率均高于4%、5%洋蔥粉面包,且分別比3%花生衣粉面包的高21.6%、28.2%。當添加量提高至6%,洋蔥粉面包的·OH清除率有所降低,而花生衣粉面包的·OH清除率則繼續提升,但增幅僅略高于5%添加量。

2.4 面包的DPPH自由基清除率

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包的DPPH自由基清除率如圖4所示。當面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的DPPH自由基清除率亦有大幅提高(p<0.05)。隨著添加量的增加,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均逐漸提高。其中,5%花生衣粉面包的DPPH自由基清除率分別比其3%、4%添加量的高57.9%、43.2%,5%洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率分別比其3%、4%添加量的高95.6%、54.8%。但是,當添加量提高至6%,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均有所降低。不同添加量洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率均不及相應添加量的花生衣粉面包。

圖4 面包的DPPH自由基清除率Fig.4 DPPH scavenging activity of bread

2.5 面包的總抗氧化性

添加不同比例花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總抗氧化性如圖5所示。

圖5 面包的總抗氧化性Fig.5 Total antioxidant activity of bread

由圖5可見,當面包中添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,面包的總抗氧化性顯著改善(p<0.05)。3%花生衣粉面包及洋蔥粉面包的總抗氧化性并無明顯差別,從4%添加量起,洋蔥粉面包的總抗氧化性均高于相應添加量的花生衣粉面包。隨著添加量的增加,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總抗氧化性逐漸提高,但3%、4%添加量之間的差異并不明顯。5%花生衣粉面包的總抗氧化性與其4%添加量的相比,提高了23.1%,5%洋蔥粉面包的總抗氧化性與其4%添加量的相比,則提高了37.9%,且比其3%的添加量提高了42.3%。繼續提高添加量至6%,面包的總抗氧化性持續改善,但增幅下降,6%花生衣粉面包、洋蔥粉面包的總抗氧化性僅分別比其5%添加量的提高6.7%、3.6%。

2.6 面包的抗氧化功能與其活性成分含量的相關性

添加花生衣粉、洋蔥粉后的面包,其抗氧化活性與總酚含量、總花青素含量的相關性如表1所示。

表1 面包的抗氧化功能與其活性成分含量的相關性Table 1 The correlation between antioxidant function and the contents of antioxidant components of bread

由表1可見,花生衣粉面包、洋蔥粉面包的抗氧化活性,與其總酚含量及總花青素含量呈線性正相關(R2>0.6)。其中,總抗氧化性、DPPH自由基清除能力與兩種活性成分含量的相關性高于·OH清除能力。

2.7 花生衣粉與洋蔥粉的質量指標

花生衣粉與洋蔥粉的活性成分含量及其抗氧化功能如表2所示。由表2可見,花生衣粉、洋蔥粉含有較多的總酚,花生衣粉的總酚及總花青素含量,以及抗氧化功能均高于洋蔥粉。

表2 花生衣粉與洋蔥粉的質量指標Table 2 The quality index of peanut coat powder and onion powder

3 討論

花生衣粉及洋蔥粉的填加可提高面包中的活性物質含量。面包中分別添加了不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,其總酚含量、總花青素含量均隨添加量的增加而增加(圖1、圖2),4%添加量與3%的相比,并無明顯優勢,當添加量增至5%時,兩類活性物質的含量增幅可達40%以上,總花青素的增幅更大(可達70%以上)?；ㄉ轮泻性ㄉ氐途畚?、花色苷等花青素成分,有學者曾利用高效液相色譜質譜聯用技術從黑、紅花生衣中鑒別出多種原花色素成分[3031],而洋蔥粉中亦含有豐富的總酚,以及槲皮素、花青素等多酚類物質[3233],由此推測,隨著添加量的增加,花生衣粉及洋蔥粉對面包中的總酚、總花青素等活性物質的提高作用越來越明顯,因而總酚、總花青素含量在花生衣粉、洋蔥粉添加量達到5%時,可有大幅增加。

不同添加量的面包相比,花生衣粉面包的總花青素含量均優于相應的洋蔥粉面包,而二者的總酚含量則不相上下,這表明,花生衣粉對提高面包的總花青素成分更具有優勢。這與兩種天然抗氧化物各項指標的測試結果相符合(表2),花生衣粉中的總酚含量比洋蔥粉多36%,而其總花青素含量則約為洋蔥粉的1倍。

當花生衣粉、洋蔥粉的添加量為6%時,總酚及總花青素的增幅減緩。如考慮經濟性以及對活性成分含量的提高效果,應控制添加量在5%。

花生衣粉及洋蔥粉的填加可改善面包的抗氧化功能。添加兩種天然抗氧化物的面包,其·OH清除率、DPPH自由基清除率以及總抗氧化性幾乎均隨花生衣粉、洋蔥粉的增加而提高(圖3～圖5)。其中,DPPH自由基清除率隨著花生衣粉、洋蔥粉添加量的增加而得到穩步提升,且添加量為6%以下時,其增幅高于·OH清除率以及總抗氧化性(天然抗氧化物的添加量每增加1%,DPPH自由基清除率增幅均在40%以上)?；ㄉ路勖姘?、洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率、總抗氧化性與其添加量分別呈顯著的線性正相關(表1,R2>0.8),因此,DPPH自由基清除率可隨天然抗氧化物添加量的增加而穩步增長?！H清除率盡管也與花生衣粉、洋蔥粉的添加量呈正相關(表1),但其線性關系不及DPPH自由基清除率、總抗氧化性,因此,兩種面包的·OH清除率隨天然抗氧化物添加量的增加而產生的增幅不及DPPH自由基清除率、總抗氧化性。

不同添加量的面包相比,花生衣粉面包的·OH清除率、DPPH自由基清除率均高于相應的洋蔥粉面包,但洋蔥粉面包的DPPH自由基清除率隨著添加量增加的增幅高于花生衣粉面包。此外,花生衣粉面包的總抗氧化性不及相應的洋蔥粉面包,且洋蔥粉面包的總抗氧化性增幅更為明顯。這表明,花生衣粉對提高面包的·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有優勢,因此,花生衣粉對面包抗自由基清除能力的改善優勢具有重要的應用價值。

當花生衣粉、洋蔥粉的添加量為6%時,兩種面包的DPPH自由基清除率以及洋蔥粉面包的·OH清除率均有所下降?？紤]自由基的清除效果,應控制添加量在5%。

4 結論

花生衣粉、洋蔥粉中含有總酚、總花青素等具有抗氧化功能的有效成分,面包中添加不同比例的花生衣粉、洋蔥粉后,其總酚、總花青素含量以及各項抗氧化功能均隨添加量的增加而提升。當添加量為5%時,面包中的總酚、總花青素含量以及DPPH自由基清除率的提高均較為明顯。與洋蔥粉面包相比,花生衣粉對改善面包的總花青素含量，提高·OH清除率以及DPPH自由基清除率更具有優勢?；ㄉ路墼诿姘械膽瞄_發可提高花生衣的經濟價值。

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