2种形态桂皮姜糖产品的抗氧化特性研究

王家镔， 陈致羽， 管昭巍， 刘龙龙， 仇宏图， 张 华

(延边大学农学院，吉林 延吉 133002)

近年来，由于饮食结构的巨大变化，人们身体健康也受到了一定的影响。许多疾病如感冒、糖尿病和心血管等疾病都与自由基相关，所以人们需要通过摄入具有抗氧化活性的物质，以达到预防疾病的目的。有研究证明，许多对感冒、糖尿病和心血管疾病等有疗效的植物或植物提取物中都含有抗氧化活性成分，因此，具有抗氧化活性的药食同源植物及植物提取物受到了人们的广泛关注[1-2]。

桂皮源自樟树科植物肉桂的树皮，具有浓烈的肉桂香味，属于药食两用植物，其有效成分有桂皮酸、桂皮醛等，可抗氧化、抗肿瘤、抗菌和提高人体免疫力等，此外中医还认为桂皮具有暖胃驱寒和活血止痛等功能[3]。生姜源自草本植物姜的根茎，芳香味浓郁且有辛辣味，属于药食两用植物，有效成分有姜辣素、姜酮及姜酚类化合物等，有杀菌解毒、抗氧化、预防感冒和提高人体免疫力的功能[4-5]。红糖也属于药食两用物质，它是不添加化学助剂的澄清甘蔗汁经浓缩、结晶而提取出的产物，其营养活性成分有酚类化合物、蛋白质和维生素等，具有抗氧化、促进免疫应答、预防贫血和缓解糖尿病等功能[6]。

刘世军等[7]研发了大枣红糖姜茶，探索其在养生保健方面的应用，发现利用传统方法制备的大枣红糖姜茶对人体具有一定的保健作用。李秀中等[8]研发了鲜枣姜糖茶，并采用单因素试验和响应面优化试验研究其最佳配方，最终以感官评价作为唯一指标得到产品的最优配比。褚翠翠等[9]研发了速溶低糖姜茶饮料，采用正交试验优化低糖姜茶的配方，得到了口感醇浓、甜辣适中、风味独特的开发产品。张远桃[10]用干姜或姜粉加红糖研发了“姜糖茶”，发现其对防治感冒有奇效。

目前，以桂皮、红糖和生姜开发预防感冒的产品较少，制备为饮品类产品并研究其抗氧化活性的更是少见报道。因此，试验以桂皮、红糖和生姜为原料制备桂皮姜糖饮，并通过喷雾干燥将其制成桂皮姜糖粉，研究这2种材料相同但形态不同的产品与抗氧化剂及其他市售抗感冒产品之间的活性差异，为桂皮姜糖产品的抗氧化功效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生姜，市售，无腐烂变质；桂皮，市售；古方红糖，黔西南古方红糖有限公司；食品级Vc、铁氰化钾、三氯乙酸、三氯化铁，国药集团化学试剂有限公司；茶多酚≥98%，湖北古木生物科技公司；板蓝根，白云山和黄中药有限公司；藿香正气水，太极集团四川南充制药有限公司；维他命500饮料，韩国Kwangdong制药集团；过硫酸钾(纯度99%)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2’-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)，美国Sigma公司；磷酸钠、钼酸铵，上海阿拉丁试剂有限公司；硫酸、磷酸缓冲溶液溶液、乙醇，天津科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

喷雾干燥机 SD-1500(上海继谱电子科技有限公司) ；

紫外分光光度计 UV-1800(上海美谱达仪器有限公司) ；

水浴锅 HH-501S(上海郝田科学仪器有限公司)；

实验用立式压力蒸汽灭菌器YXQ-LS-50A(深圳市瑞鑫达化玻仪器有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 桂皮姜糖饮的制备

生姜去皮洗净，用刀切成碎末状后备用。往1 000 mL冷水锅中添加4%的桂皮熬煮25 min后，加入3%的古方红糖再熬制5 min，关火，再往水中加入2%生姜末5 min后，过滤灭菌，封装产品。

1.3.2 桂皮姜糖饮喷雾干燥

参照柴智慧等[11]的方法稍作修改，将桂皮姜糖饮进行抽滤去除多余残渣，随即进行喷雾干燥。喷雾干燥条件为：进料量 3 mL/min，进风温度170 ℃，出风温度 65 ℃，风机速度50 Hz、蠕动泵进料速度800 mL/h、撞针时间4 s、撞针间隔13 s。

1.3.3 供试样品浓度的确定

桂皮姜糖饮中桂皮、红糖和生姜三者都含有抗氧化物质，为了解三者复合时抗氧化能力，并进一步明确桂皮姜糖产品的抗氧化活性，制备了液体和固体样品进行了实验。通过总还原力的测定，液体样品的浓度选择为0.1 mL/mL桂皮姜糖饮、0.1 mg/mL Vc、0.1 mL/mL维他命500以及0.1 mL/mL藿香正气水；固体样品的浓度选择为总还原力与10 mg/mL桂皮姜糖粉无显著差异的1 mg/mL Vc、1 mg/mL茶多酚以及相同浓度的10 mg/mL板蓝根产品。

1.3.4 总还原力测定

取一定浓度的样品2 mL及0.2 mol/L磷酸缓冲溶液(pH值6.6)2 mL和1%铁氰化钾溶液1.5 mL，混匀后于50 ℃水浴20 min，随即加入10%的三氯乙酸溶液2 mL，混匀后取混合溶液2 mL，加入2 mL蒸馏水、0.4 mL 0.1%三氯化铁溶液，混匀静置10 min后于700 nm处测定吸光值[12]。

1.3.5 ABTS+·清除能力的测定

ABTS+·储备液制备：将浓度为7 mmol/L ABTS+·与2.45 mmol/L的过硫酸钾溶液按体积1∶1的比例混合，室温避光放置16 h。进行测定之前应将储备液稀释至吸光度为2.00±0.10的工作液。

取ABTS+·工作液3 mL 与产品溶液0.3 mL，混匀后于室温静置6 min，随即于734 nm测定吸光度。将Vc作为阳性对照，平行试验3次，取平均值，按照下式计算产品的ABTS+·自由基清除率[13]：

式中：A0-未加样的ABTS+·的吸光度；A-产品与ABTS+·反应后的吸光度；B-空白产品的吸光度。

1.3.6 DPPH·清除能力的测定

取一定浓度的样品1 mL和5×10-4mol/L DPPH·溶液2 mL，然后用浓度为70%的乙醇补齐至6 mL，室温下静置30 min，随即在波长517 nm下测定其吸光度。将Vc作为阳性对照，平行试验3次，取平均值，按照下式计算产品的DPPH·自由基清除率[13]：

式中：A0-未加样的DPPH·的吸光度；A-产品与DPPH·反应后的吸光度；B-空白产品的吸光度。

1.3.7 总抗氧化能力测定

配制浓度分别为0.6 mol/L硫酸、28 mmol/L磷酸钠和4 mmol/L钼酸铵；取产品溶液0.4 mL及4.0 mL上述混合溶液，摇匀振荡，95 ℃水浴90 min后冷却于700 nm处测定吸光度值[14]。

1.4 统计分析

采用SPSS22.0 软件中的Duncan 检验法对差异显著的数据进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 液态及固态产品总还原力

图1为液态产品总还原力比较，由图1可知，0.1 mL/mL桂皮姜糖饮、0.1 mg/mL VC和0.1 mL/mL维他命500三者之间无显著差异(P>0.05)，0.1 mL/mL藿香正气水总还原力最高，且均显著高于VC、维他命500和桂皮姜糖饮(P<0.05)。

图1 液态产品总还原力比较

图2为固态产品总还原力比较，由图2可知，10 mg/mL桂皮姜糖粉总还原力均与1 mg/mL VC和1 mg/mL茶多酚无显著差异(P>0.05)，但这3种产品均与10 mg/mL板蓝根存在显著差异，在相同浓度下桂皮姜糖粉显著高于板蓝根的总还原力(P<0.05)。

图2 固态产品总还原力比较

藿香正气水总还原力高的原因，可能是其含有的苍术、陈皮、厚朴、白芷、茯苓中的多种抗氧化成分发生协同作用，共同起到了增强抗氧化的作用。维他命500中抗氧化的主要成分是牛磺酸。

2.2 液态及固态产品ABTS+·清除能力

图3是液态产品ABTS+·清除率的比较，由图3可知，桂皮姜糖饮ABTS+·清除率显著高于VC、维他命500，但显著低于藿香正气水(P<0.05)。ABTS+·的清除能力强弱依次为：藿香正气水>桂皮姜糖饮>维他命500>VC。桂皮姜糖饮ABTS+·清除能力强于VC。杨洋等[15]通过正交试验研究了从生姜中提取黄酮的工艺，并探讨其抗氧化活性。结果表明生姜黄酮类化合物具有较强的ABTS+·清除能力，其抗氧化活性强于VC。该研究主要利用生姜制备成桂皮姜糖饮，推测生姜黄酮类化合物与其它成分协同同样对ABTS+·清除率起到了作用。

图3 液态产品ABTS+·清除率比较

图4是固态产品ABTS+·清除率的比较，由图4可知，桂皮姜糖粉与VC、茶多酚3者之间不存在显著差异(P>0.05)，但这3者都与板蓝根存在显著差异(P<0.05)。板蓝根ABTS+·清除能力与其总还原能力一致，作用效果弱于桂皮姜糖粉、茶多酚和VC。

图4 固态产品ABTS+·清除率比较

2.3 液态及固态产品DPPH·清除能力

图5是液态产品DPPH·清除率的比较，由图5可知，桂皮姜糖饮与藿香正气无显著性差异(P>0.05)，但显著高于VC(P<0.05)。维他命500清除能力最强，且与VC、藿香正气水、桂皮姜糖粉之间存在显著差异(P<0.05)。DPPH自由基属于人工合成的自由基，其化学结构具有化学性质稳定的孤对电子，当抗氧化剂与DPPH自由基发生反应时，其孤对电子被配对，色原基就会被还原，从而导致颜色发生变化，则可通过颜色变化评价抗氧化剂的活性[16]。有研究表明，DPPH·清除效果可能与氨基酸含量(尤其是含硫非蛋白氨基酸含量)有关，或多糖类成分也会起作用[17]。

图5 液态产品DPPH·清除率比较

图6是固态产品DPPH·清除率的比较。由图6可知，桂皮姜糖粉与板蓝根清除能力不存在显著差异(P>0.05)，同时显著高于VC、茶多酚(P<0.05)。桂皮中具有抗氧化作用的成分包括桂皮醛还有多酚类(儿茶素、原儿茶酸)、黄酮类(芹菜素、山柰酚、槲皮素、芫花素)和多糖类(D-木糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、半乳糖、D-呋喃葡萄糖、α-D-吡喃葡萄糖)等[18]。生姜中的姜酚(姜辣素)是重要的抗氧化成分，其具有显著的抗氧化作用，抗氧化效果强于VE和丁基羟基茴香醚，能明显地清除生物体中羟基自由基和超氧自由基及降低肝脑组织中的脂质过氧化物；此外，生姜中起到抗氧化作用的成分还有生姜黄酮、生姜多糖等[19]。红糖中具有抗氧化作用的成分有红糖酚酸、红糖黄酮、红糖单宁等成分，其中酚酸类包括羟基苯甲酸衍生物，如没食子酸、奎尼酸、香草酸等；羟基肉桂酸衍生物，如阿魏酸、香豆素等[20]。桂皮姜糖产品的主要原料中均含有丰富的抗氧化成分，制备成产品后起到了很好的协同作用，具有了较强的DPPH·清除能力。

图6 固态产品DPPH·清除率比较

2.4 液态及固态产品总抗氧化能力

图7是液态产品总抗氧化能力比较，由图7可知，桂皮姜糖饮总抗氧化能力最强，且与藿香正气水、维他命500、VC3者之间都存在显著差异(P<0.05)。总抗氧化能力依次为：桂皮姜糖饮>藿香正气水>维他命500>VC。

图7 液态产品总抗氧化能力比较

图8是固态产品总抗氧化能力比较，由图8可知，VC总抗氧化能力最高，且与茶多酚、板蓝根、桂皮姜糖粉三者相互之间都存在显著差异(P<0.05)。总抗氧化能力依次为：VC>桂皮姜糖粉>板蓝根>茶多酚。

图8 固态产品总抗氧化能力比较

3 结论

桂皮姜糖饮与其他3种对比的产品相比，其总抗氧化能力比较突出，表明桂皮、红糖和生姜水提物共同发生协同作用起到良好的抗氧化活性。桂皮姜糖粉是桂皮姜糖饮喷雾干燥所得，喷雾干燥后的产品也具有一定的抗氧化活性。根据桂皮姜糖产品所用的原材料以及与市售产品的对比，推测其具有抗氧化特性的同时可能还会具有一定的预防感冒效果。但具体起到抗氧化作用的成分以及是否具有预防感冒功效，还有待于进一步研究。