热加工对大蒜、洋葱及生姜化学成分和抗氧化能力影响

孙月娥,谢　慧,梅雅慧

(徐州工程学院食品(生物)工程学院,江苏徐州 221111)



热加工对大蒜、洋葱及生姜化学成分和抗氧化能力影响

孙月娥,谢慧,梅雅慧

(徐州工程学院食品(生物)工程学院,江苏徐州 221111)

以大蒜、洋葱及生姜为原料研究其在加热过程中化学成分和抗氧化能力的变化。结果表明:在课题组前期优化得到的最佳工艺参数75 ℃、85%湿度恒温恒湿箱中热加工8 d后,六种形态大蒜、洋葱及生姜的水分含量都迅速减少、色泽变深,还原糖、总糖、总酸、蛋白质等营养成分含量较热加工前都有升高,多酚含量也增加。热加工后三种辛香蔬菜的抗氧化能力都有不同程度的增加,其中生姜的还原能力、清除羟基自由基能力、清除超氧阴离子自由基能力以及清除DPPH自由基能力增幅最大,分别增加了2.5倍、8.5倍、3.2倍、4.6倍。

大蒜,洋葱,生姜,化学成分,抗氧化能力

大蒜、洋葱、生姜均属于药食同源的草本植物性食物,味道辛辣,营养丰富,热加工后三者原有辣味消失,取而代之的是一种类似果脯的香甜味道。据报道,大蒜具有抑菌、抗癌、降低胆固醇和血液粘稠度、防治糖尿病等功效[1]。洋葱在国外被誉为“菜中皇后”,是目前所知唯一含有前列腺素A的植物,所含的槲皮素是一类优越的抗氧化剂,具有防癌、防糖尿病、抑菌、抗血小板凝集、降低血液黏度、降低血管压力等多种保健功效[2]。生姜除了作为调味品,也具有很强的药用价值,具有抑制肿瘤、抗氧化、开胃健脾、促进食欲、防止晕车,防止恶心呕吐等功效,被称为“呕家圣药”,与某些抗生素具有同等的功效[3-4]。吴智兵等[5]发现生姜水提取物在一定程度上可以增强大鼠的脑缺血耐受能力。因此有必要对这三种食品原材料热加工后的性能进行深入研究。

前期研究结果表明,大蒜热加工后制备的黑蒜相比新鲜大蒜,其活性成分和抗氧化能力均增强[6-8],本实验通过测定热加工前后大蒜、洋葱和生姜化学成分和抗氧化能力的变化,深入研究热加工对三种原料的影响,以期为辛香蔬菜的深加工提供理论支持。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

新鲜大蒜、洋葱、生姜市售;1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH·)、Hepes试剂分析纯,Sigma公司;FRAP试剂盒碧云天生物技术研究所;其他化学试剂均为分析纯。

HH-4型数显式电热恒温水浴锅上海跃进医疗器械厂;DS-1型高速组织搅碎机上海标本模型厂制造;TU-1810PC型紫外分光光度计北京普通用仪器有限公司;722G可见分光光度计上海精密科学仪器有限公司;JS-HS010恒温恒湿箱上海隽思实验仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品制备参考安东[9]的制备方法,略有改动。将整头带皮大蒜(大蒜去掉最外一层皮)、带皮蒜米(大蒜去外皮、分瓣)、脱皮蒜米、带皮洋葱(市售洋葱清洗)、脱皮洋葱(洋葱清洗后去掉最外一层干皮)以及生姜(市售生姜清洗)分别放置在75 ℃、85%恒温恒湿箱中加热8 d,取出后置于4 ℃冰箱中备用。

1.2.2样品处理将热加工后的样品研磨成泥,称取1 g放入离心管中,按料液比为1∶10(g∶mL)加入70%甲醇,超声30 min后以4000 r/min离心20 min,沉淀重复提取一次。合并两次上清液,用70%甲醇定容至100 mL,作为待检测样液。

1.2.3化学成分测定水分含量:真空干燥法[10];色泽:色差法[9];总酸:酸碱滴定[10];总糖:苯酚-硫酸法[11];还原糖:3,5-二硝基水杨酸法(DNS法)[12];蛋白质:凯氏定氮法[10];多酚含量:福林酚比色法[13]。

1.2.4抗氧化能力测定还原能力:普鲁士兰法[14];清除羟基自由基能力:邻二氮菲-Fe2+自氧化法(Fenton法)[15];清除超氧阴离子自由基的能力的测定:采用邻苯三酚自氧化法[16];清除DPPH自由基的能力的测定:参照郑善元等[17]方法进行;铁离子还原能力:总抗氧化能力检测试剂盒(FRAP法)[18]。

1.3数据处理

实验重复三次,所获数据均采用Microsoft Excel 2007软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1对色泽的影响

食品色泽变化一般是由酶促褐变和非酶促褐变导致的,在前期研究中发现,大蒜中的多酚氧化酶和过氧化物酶,以及洋葱中的过氧化物酶在本实验条件下几分钟内即已失活,因此图1中六种原料的变化主要归因于原料所含有的还原糖与蛋白质、氨基酸等羰基化合物发生的美拉德反应。由图1可见,热处理后六种原料的色泽均不同程度变深,反映了其美拉德反应的程度不同,相对于处理前,各种原料的ΔE值均大幅增加,其中热处理后带皮洋葱的ΔE值最大,表明热加工后,带皮洋葱的色泽最深。相比整头带皮大蒜,脱皮蒜米与带皮蒜米的热传递更快,美拉德反应进程较快。至于带皮洋葱的色泽比脱皮洋葱的色泽深,需要进一步实验探讨其形成机理。

图1　不同原料色泽的变化Fig.1　Change of the color

图2　不同原料水分含量的变化Fig.2　Changes of moisture content

2.2对水分含量的影响

由于原料在热加工期间受热升温会导致部分水分挥发,所以由图2可见,热处理后六种辛香蔬菜的水分含量均大幅降低,尤以生姜变化最为明显。水分含量适度降低有利于美拉德反应进行,这也是热加工过程中原料色泽变深的原因之一。

2.3对总糖含量的影响

图3反映了不同原料热加工前后总糖含量的变化,相对于热加工之前,热处理后每一种原料的总糖含量都明显升高,其中,脱皮蒜米总糖含量增加最为明显。由于原料中的总糖在实验条件下不能自身合成,因而原料热加工后干重中的总糖含量升高源于热加工期间水分含量的迅速下降。

图3　不同原料总糖含量的变化Fig.3　Change of total sugar content

2.4对还原糖含量的影响

由图4可见,热处理后各种原料中还原糖含量显著增加,其中整头带皮蒜的还原糖含量最高,为357.946 mg/g。这是由于原料中含有的果聚糖等多糖在热处理过程中缓慢水解为单糖,从而使还原糖的含量增加[7]。

图4　不同原料还原糖含量的变化Fig.4　Change of reducing sugar content

2.5对蛋白质含量的影响

如图5所示,热处理后,各种原料中蛋白质含量均明显升高,其中,整头带皮蒜的蛋白质含量最高,由4.632 g/100 g变为14.326 g/100 g,生姜的蛋白质含量最低,由0.533 g/100 g变为6.056 g/100 g,由于采用凯氏定氮法测得的是氮含量,在热加工中并不能在生物体内合成,而又不能从外界吸收,故热加工后原料蛋白质含量增高源于原料中水分含量迅速下降,原料得到浓缩的结果。

图5　不同原料蛋白质含量的变化Fig.5　Changes of protein content

2.6对总酸含量的影响

图6表明,经过热处理,各种原料中总酸含量较热处理前均有升高,其中带皮洋葱的总酸含量最高,生姜的总酸含量最低。

图6　不同原料总酸含量的变化Fig.6　Changesof total acid content

2.7对多酚含量的影响

将各种原料置于75 ℃、85%湿度恒温恒湿箱中热处理8 d,由图7可知,热加工后各种原料的多酚含量均呈现明显上升趋势,这也是其抗氧化能力增大的原因之一。陈子兴等[19]认为,大蒜的总酚在加热过程中随时间的延长而增加,这可能是结合型多酚和黄酮逐步得到释放的结果。姬妍茹等[20]的研究认为,由于大蒜中多酚类物质的主要成分为没食子酸类化合物,在受热过程中,大分子化合物发生分解,生成小分子物质,释放出更多含有酚羟基的化合物,因而使其相对含量得到提高,最高为生蒜的7.94倍。

图7　热加工前后总酚含量的变化Fig.7　Changes of total polyphenols content

2.8还原能力的变化

由图8可见,各种原料热加工前提取物的吸光度均比热加工后提取物的吸光度低,且热加工后生姜提取物的吸光度明显比其他几种原料的大。说明热加工使各种原料的还原能力均增强,其中生姜的还原能力增加最明显,其次是整头带皮蒜、脱皮洋葱,具体机理有待进一步研究。

图8　不同原料的还原能力Fig.8　Changes of reducing ability

2.9总抗氧化能力的变化

图9　不同原料总抗氧化能力Fig.9　Total antioxidant capacity

图9是采用FRAP值来反映热加工对不同香辛植物总抗氧化能力的影响,其值越大表明被测物质的抗氧化能力越大,由图9可知,每一种原料热处理前提取物的FRAP值均比热处理后的低,而且热处理后整头带皮蒜的FRAP值最高,带皮洋葱的FRAP值最小。说明热加工使这些原料的总抗氧化能力不同程度增大,热加工后整头带皮蒜的总抗氧化能力最大,带皮洋葱最小。

2.10清除羟基自由基能力的变化

利用邻二氮菲-Fe2+自氧化法,测定不同原料热加工前后对羟基自由基的清除能力,由图10可知,每一种原料热加工前提取物对羟自由基的清除率均比热加工后的低,而且热加工后生姜提取物的清除率达到65%,相比其他原料的清除率明显升高。而热加工后脱皮蒜米的清除率最小。说明热加工使这些原料的羟基自由基清除能力增大,且不同抗氧化能力检测指标反映的结果略有不同。

图10　不同原料清除羟基自由基的能力Fig.10　Scavenging activity of ·OH

2.11清除超氧阴离子自由基能力的变化

不同原料热加工前后对超氧阴离子自由基清除能力的测定结果见图11,由图11可见,每一种原料热处理后对超氧阴离子的清除率均比热处理前高,而且相对而言,热处理后生姜对超氧阴离子的清除率最高,说明热加工使这些原料的抗氧化能力都得到不同程度提高。

图11　不同原料清除超氧阴离子的能力Fig.11　Scavengingactivity of ·

2.12清除DPPH自由基能力的变化

利用DPPH法,测定不同原料热加工前后对DPPH自由基的清除能力,由图12可知,每一种原料热加工后的甲醇提取液对DPPH自由基的清除率均比热加工前高,其中生姜对DPPH自由基的清除率最大。整头带皮蒜、带皮蒜米、带皮洋葱、脱皮洋葱对DPPH自由基的清除率大致相当。从另一个侧面说明热加工可以使这些原料抗氧化能力增大。

图12　不同原料清除DPPH的能力Fig.12　Scavengingactivity of DPPH·

3　结论

在75 ℃、85%相对湿度恒温恒湿条件下热加工8 d后,不同形态大蒜、洋葱和生姜中反映色泽的ΔE值,以及还原糖、总糖、总酸、蛋白质等营养成分含量均比热加工前高。热加工后各原料水分含量迅速下降,多酚含量和抗氧化能力均有不同程度提高。由于测定方法不同,由不同指标反映的原料间抗氧化能力相对大小会有差异。但无论采用哪种方法测定,热加工后每种原料的抗氧化能力均比热加工前增大。总的说来,大蒜、洋葱、生姜热加工后,ΔE值以及总糖、还原糖和蛋白质等化学成分含量均升高,在多酚含量增大的同时,三种辛香蔬菜的抗氧化能力也增强,其中生姜的还原能力、清除羟基自由基的能力、清除超氧阴离子自由基的能力以及清除DPPH自由基能力增幅最大，分别增加了2.5倍、8.5倍、3.2倍、4.6倍。热加工后辛香蔬菜抗氧化能力增强是由多酚引起还是热加工中有机硫化物等其它因素导致,或者是多种因素的综合结果有待后续进一步研究。

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Effect of heat treatment on chemical composition and antioxidant capacity of garlic,onion and ginger

SUN Yue-e,XIE Hui,MEI Ya-hui

(College of Food and Biological Engineering,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou 221111,China)

The changes of chemical composition and antioxidant capacity of garlic,onion and ginger were studied.The results showed that the water content of six forms of garlic,onion and ginger was decreased rapidly after thermal processing optimum parameters of previous optimized in 75 ℃,85% humidity constant temperature and humidity box for 8 days. Furthermore,reducing sugar,total sugar,total acid,protein and other nutritional components content were also increased,the polyphenol content had become larger,and the color became deep. The antioxidant capacity of threekinds of spicy vegetables was increased in different degrees after heat processing.Among the reduction ability,scavenging hydroxyl free radical ability,scavenging superoxide anion free radical ability and scavenging DPPH free radical ability,ginger had maximum increase with an increase of 2.5 times,8.5 times,3.2 times,4.6 times,respectively.

garlic;onion;ginger;chemical composition;antioxidant capacity

2016-02-17

孙月娥(1973-)，女，博士，副教授，研究方向：功能性食品，E-mail：dreaming2003@163.com。

国家自然科学基金项目(31301535)；徐州市科技计划(KC14NO069;KC14GX059)；江苏省高校青蓝工程资助。

TS255.5

B

1002-0306(2016)16-0103-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.012