不同干燥方式对甘薯叶理化特性和抗氧化能力的影响_蔡沙.pdf
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1、第 14 卷 第 11 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.11 2023 年 6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun.,2023 基金项目:湖北省技术创新重大专项(2019AEE022)Fund:Supported by the Science and Technology Innovation in Hubei Province(2019AEE022)*通信作者:梅新,博士,研究员,主要研究方向为农产品加工与副产物综合利用。E-mail:*Corresponding author:MEI Xin,Ph.D,Profe
2、ssor,Institute of Agricultural Product Processing and Nuclear-agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Science,Wuhan 430064,China.E-mail: 不同干燥方式对甘薯叶理化特性和 抗氧化能力的影响 蔡 沙,施建斌,隋 勇,熊 添,陈学玲,范传会,梅 新*(湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所,武汉 430064)摘摘 要要:目的目的 探究 3 种不同干燥方式(微波干燥、热风干燥、冷冻干燥)对甘薯叶理化特性和抗氧化能力的影响。方法方法 以
3、新鲜甘薯叶为原料,探究 3 种不同干燥方式对甘薯叶基本成分(水分、蛋白质、总膳食纤维、粗脂肪、可溶性糖、总酚、总黄酮和绿原酸含量)、理化特性(色度、微观结构、胆固醇吸附能力、持水力、持油力和葡萄糖吸附能力)和抗氧化活性1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS自由基抑制率、总还原力和羟基(hydroxyl,OH)清除能力以及
4、酚类物质的组成等影响。结果结果 利用热风干燥的甘薯叶水分含量最高,为 7.96 g/100 g;冷冻干燥含水量最低,为 7.29 g/100 g,蛋白质含量、粗脂肪、总酚、总黄酮以及绿原酸含量最高,分别为 31.39 g/100 g、3.43 g/100 g、50.73 mg CAE/g DW、18.49 mg RE/g DW、7.05%;热风干燥的总纤维含量最高,为 28.80 g/100 g。不同干燥方式对甘薯叶理化指标的影响中,利用冷冻干燥的甘薯叶色泽品质明显优于热风干燥和微波干燥;热风干燥的胆固醇吸附能力和持油力最强,分别为0.23 mg/L,1.54 mL/g;冷冻干燥的持水力和葡萄
5、糖吸附能力最优,分别为7.33 g/g和12.00 mmol/g。抗氧化性上,不同方法测定的抗氧化能力都表现为冷冻干燥微波干燥热风干燥。冷冻干燥的总还原力、DPPH清除能力、OH 清除能力、ABTS+清除率分别高达 83.34、41.28、9.17、27.21 mg VC E/g DW。结论结论 冷冻干燥最适合用来对甘薯叶进行干燥处理。关键词关键词:甘薯叶;微波干燥;热风干燥;冷冻干燥;理化特性;抗氧化能力 Effects of different drying methods on physicochemical properties and antioxidant capacity of
6、sweet potato leaves CAI Sha,SHI Jian-Bin,SUI Yong,XIONG Tian,CHEN Xue-Ling,FAN Chuan-Hui,MEI Xin*(Institute of Agricultural Product Processing and Nuclear-agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Science,Wuhan 430064,China)ABSTRACT:Objective To investigate the effects of 3 kinds of diff
7、erent drying methods(hot air drying,vacuum freeze drying,microwave drying)on physicochemical characteristics and antioxidant capacity of sweet potato leaves.Methods Fresh sweet potato leaves were used as raw materials to explore the effects of three different drying DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.20
8、23.11.007第 11 期 蔡 沙,等:不同干燥方式对甘薯叶理化特性和抗氧化能力的影响 79 methods on the basic components(moisture,protein,total dietary fiber,crude fat,soluble sugar,total phenol,total flavone and chlorogenic acid contents),physicochemical properties(chroma,microstructure,cholesterol adsorption capacity,water retention,oil
9、 retention and glucose adsorption capacity)and antioxidant activities 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)radical scavenging rate,2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt(ABTS)radical inhibition rate,total reducing power and hydroxyl(OH)radical scavenging capacity and the co
10、mposition of phenolic substances.Results The moisture content of sweet potato leaves using hot air drying was the highest,which was 7.96 g/100 g.While using vacuum freeze drying water content was the lowest,which was 7.29 g/100 g.The content of protein,fat,total phenol,total flavonoids and chlorogen
11、ic acid in vacuum freezedrying were the highest,which were 31.39 g/100 g,3.43 g/100 g,50.73 mg CAE/g DW,18.49 mg RE/g DW and 7.05%,respectively.The total fiber content of hot air drying was the highest,which was 28.80 g/100 g.Among the effects of different drying methods on physical and chemical ind
12、exes of sweet potato leaves,the color and quality of sweet potato leaves powder using vacuum freeze drying was obviously better than using hot air drying and microwave drying.The cholesterol adsorption capacity and oil holding capacity of hot air drying were the strongest,0.23 mg/L and 1.54 mL/g,res
13、pectively.The optimum hydraulic capacity and glucose adsorption capacity using vacuum freeze drying were best which were 7.33 g/g and 12.00 mmol/g,respectively.In terms of antioxidant capacity,the antioxidant capacity measured by different methods was vacuum freeze dryingmicrowave dryinghot air dryi
14、ng.The total reducing power,DPPH scavenging capacity,OH scavenging capacity and ABTS+scavenging rate of vacuum freezedrying were 83.34,41.28,9.17 and 27.21 mg VC E/g DW,respectively.Conclusion Vacuum freeze drying which is most suitable for drying sweet potato leaves.KEY WORDS:sweet potato leaves;mi
15、crowave drying;hot air drying;vacuum freeze drying;physicochemical property;antioxidant ability 0 引 言 甘薯是我国主要的粮食作物,也是全球最重要的粮食作物之一1。甘薯叶中富含蛋白质,膳食纤维、多酚、黄酮等物质,具有抗氧化、降血糖、抑菌等功能活性2。摄入抗氧化性食品可以帮助人体清除体内自由基,提高免疫力3。据报道,甘薯叶的多酚含量和抗氧化活性比其他常见的蔬菜更高,郝婕4分析不同时期甘薯叶提取物清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)
16、自由基能力时发现,栽培期 45175 d 的甘薯叶中总酚含量可达到225 mg/g,对DPPH清除能力为60%90%。甘薯叶具有较高的营养价值,然而在我国甘薯叶高值化利用率较低,小部分用于食用,极大部分被废弃掉,降低了甘薯叶的经济附加值。开发药用或其他用途的产品,研究验证甘薯叶的活性成分及其他特性具有十分重要的意义5-6。利用干燥的方式加工甘薯叶,可延长甘薯叶的保存时间,降低运输成本7。甘薯叶常规干燥方法主要为冷冻干燥、微波干燥、喷雾干燥、热风干燥 4 种,微波干燥和热风干燥制粉的成本较低,冷冻干燥和喷雾干燥对甘薯叶的功能性成分具有更好的保护效果89。现在关于甘薯叶成分分析的研究较多,而多种干
17、燥手段对甘薯叶营养组分和抗氧化能力的影响的相关研究较少。本研究主要探究热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥3 种常用不同干燥方式对甘薯叶理化指标和抗氧化性的影响,从而选出对其理化特性影响较小且抗氧化效果保留较高的处理方法。研究结果不仅可以提高甘薯叶资源的利用程度,还可以为甘薯叶相关的保健食品或功能性产品的研究提供一定的理论依据。1 材料与方法 1.1 材料与试剂 新鲜甘薯叶,购于悦活里超市。DPPH(纯度97%,上海化成工业发展有限公司);没食子酸(含量 97.7%)、热稳定-淀粉酶(4 万 U/g)、碱性蛋白酶(200 U/mg)、糖化酶(10 万 U/g)(源叶生物科技有限公司);2,2-联氮
18、-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS(美国Sigma-Aldrich公司);维生素C(vitamin C,VC,纯度99.7%,国药集团化学试剂有限公司)。1.2 仪器与设备 LGJ-25C 冷冻干燥机(北京四环科学仪器厂有限公司);FEI QUANTA 200 环境扫描电子显微镜(荷兰 FEI 公司);Waters 2695 高效液相色谱仪(美国 Waters 公司);Orbitrap LC/MS(Q Exactive)高分辨液相色谱质谱联用仪
19、(德国80 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 Thermo Fisher 科技有限公司);MKX-G1C1B 微波干燥实验炉(青岛迈可威微波创新科技有限公司);GZX-9240MBE 电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司);BSA 223S-CW 电子天平(感量 1 mg,德国赛多利斯科学仪器有限公司):C18色谱柱(150 mm4.6 mm,5 m,日本岛津公司)。1.3 实验方法 1.3.1 不同干燥工艺条件的确定(1)热风干燥 分别在 50、60、70下,对甘薯叶热风干燥 6、8、10 h,干燥时将样品单层平铺于设备中,测定不同干燥温度和干燥时间下甘薯叶的色泽和总酚含
20、量。选取总酚含量最高的作为后续样品处理的干燥工艺。(2)微波干燥 分别在微波功率为 360、405、450 W 下,对甘薯叶微波干燥 10、15、20 min,干燥时将样品单层平铺于设备中,测定不同功率和干燥时间下甘薯叶的色泽和总酚含量。选取总酚含量最高的作为后续样品处理的干燥工艺。(3)真空冷冻干燥 分别预冻 6、12、24 h 后,对甘薯叶冷冻干燥 12、24、36 h,干燥时将样品单层平铺于设备中,测定不同预冻和干燥时间下甘薯叶的色泽和总酚含量。选取总酚含量最高的作为后续样品处理的干燥工艺。1.3.2 样品制备 3 种不同干燥方式下的最优条件分别为:热风干燥50条件下热风干燥 10 h;
21、功率 450 W 条件下微波干燥 15 min;预冻 6 h 后真空冷冻干燥 12 h。挑选新鲜的甘薯叶,摘除黄叶枯叶后洗净沥干水分。采用 3 种不同方式干燥甘薯叶:50条件下热风干燥 10 h;功率 450 W 条件下微波干燥 15 min;预冻 6 h 后真空冷冻干燥 12 h。利用不同工艺处理后,将甘薯叶粉碎并过 60 目筛,密封保存,待用。测定抗氧化活性时,取 2 g(精确到 0.001 g)样品,按1:40(m:V)的比例加入 70%乙醇,在 50水浴条件下浸提60 min,4000 r/min 离心 10 min,滤纸过滤后于 4避光保存备用。1.3.3 基本成分和功能成分的测定
22、甘薯叶中水分、蛋白质、总膳食纤维和粗脂肪含量分别参照 GB 5009.32016食品安全国家标准 食品中水分的测定、GB 5009.52016食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定、GB 5009.882014食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定和 GB 5009.62016食品安全国家标准 食品中脂肪的测定中的方法进行测定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法进行测定10。总酚含量的测定:参照杜俊娜等11的方法,并在其基础上稍作修改。以总酚质量浓度作横坐标(X1,mg GAE/g DW),吸光度为纵坐标(Y1)绘制标准曲线,得到总酚质量浓度与吸光度之间的回归方程 Y1=8.883X1+0.0234(r
23、2=0.9986),将测定值代入回归方程计算样品中的总酚含量。总黄酮含量测定:参照刘子金12的方法,并在其基础上稍作修改。以芦丁质量浓度作横坐标(X2,g/mL),吸光度(Y2)为纵坐标绘制标准曲线,将测定值代入回归方程Y2=0.4436X20.0139(r2=0.9974)计算样品中的总黄酮含量。绿原酸含量测定:参照蒋益花等13的方法,并在其基础上稍作修改,以绿原酸质量浓度作横坐标(X3,g/mL),吸光度(Y3)为纵坐标绘制标准曲线,将测定值代入回归方程Y3=0.0572X3+0.1454(r2=0.9997)计算样品中的绿原酸含量。1.3.4 理化指标的测定(1)色度 用分光测色仪测定,
24、色度值用 L*、a*、b*表示,其中L*表示亮度,a*表示红度,b*表示黄度,每个样品重复测定10 次。(2)扫描电镜 不同干燥方式处理的甘薯叶经喷金处理后,于电子显微镜下观察甘薯叶微观结构。(3)胆固醇吸附能力 参照刘晓贺等14的方法进行测定,按公式(1)计算胆固醇吸附能力。胆固醇吸附能力(mg/g)=(mg)(mg)(g)吸附后上清液胆固醇含量吸附前蛋黄液胆固醇含量恒重样品质量-(1)(4)持水力 参照刘晓贺等14的方法进行测定,按公式(2)计算持水力。持水力(g/g)=(g)(g)(g)湿质量干质量干质量-(2)(5)持油力 参照张艳荣等15的方法进行测定,按公式(3)计算持油力。持油力
25、(g/g)=(g)(g)(g)吸油后样重吸油前样重吸油前样重-(3)(6)葡萄糖吸附能力 参照王艳丽等16的方法,按公式(4)、(5)计算葡萄糖吸附能力:葡萄糖吸附能力(mmol/g)=葡萄糖溶液的葡萄糖含量(mmol)校正后上清液葡萄糖含量(mmol)/样品质量(g)(4)校正后上清液葡萄糖含量/mmol=N1N2 (5)式中:N1为实验组上清液中葡萄糖含量,mmol;N2为空白组上清液中的葡萄糖含量,mmol。1.3.5 抗氧化能力的测定(1)DPPH清除率的测定 参照陈蓬凤等17的方法。采用VC作阳性对照,甘薯叶清除DPPH能力以VC当量(mg VC E/g DW)表示,DPPH的清除率
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