不同蒸煮方式对糙米多酚抗氧化活性的影响

姜忠丽,张 欢,白 琼,毛 鹏

(沈阳师范大学 粮食学院,沈阳 110034)

0 引 言

糙米是稻谷垄谷脱去外壳的完整果实,主要由果皮、种皮、糊粉层、胚乳和胚芽5部分构成,其中富含谷维素、植酸、甾醇、γ-氨基丁酸、酚类等营养物质,且大多数存在于糊粉层和皮层[1-2]。目前已有一些关于糙米加工及其理化性质方面的研究。于勇等[3]采用浸泡-超高压结合预处理糙米,不仅大大缩短了蒸煮时间,还改变了皮层的结构。潘芳[4]采用高压处理的糙米,发现蒸煮糙米饭的硬度降低,内聚性、吸水率增加。周小理等[5]研究不同蒸煮方式对米饭食味品质的影响,发现高压蒸煮费时短,有利于风味物质的生成。张珺等[1]比较不同加工方式(挤压膨化、蒸煮、发酵)对糙米活性物质的影响,发现发酵更利于谷维素、氨基丁酸、抗性淀粉等营养物质的保留。但采用不同蒸煮方式对糙米中酚类物质含量、组成及其抗氧化性的研究罕有报道。本实验选择不同蒸煮方式对糙米进行处理,采用高效液相色谱法鉴定糙米中多酚组成及其含量,并采用4种方法(DPPH自由基清除、ABTS自由基清除、羟自由基清除、铁离子还原能力)对糙米的抗氧化性进行研究,为糙米加工在日常消费中广泛推广,提供宝贵理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

糙米:购于辽宁盘锦运通米业有限公司(辽宁,盘锦)。

1.2 试剂

纤维素酶(≥400 U/mg),上海瑞永生物有限公司;福林酚试剂,上海金穗有限公司;无水乙醇,天津市恒兴化学试剂制造有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid),ABTS)、三吡啶基三嗪(2,4,6-tri(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ),Vc(纯度>99%)、Trolox(纯度>99%),上海蓝季生物发展有限公司;磷酸、过硫酸钾、三氯化铁、硫酸亚铁、冰醋酸、醋酸钠、无水碳酸钠,分析纯,国药集团;柠檬酸、柠檬酸钠、过氧化氢,分析纯,沈阳东兴试剂厂;色谱甲醇,天津市北联精细化学品开发有限公司。

1.3 设备

PESKRE半球型电磁炉,广东美的生活电器有限公司;电饭煲,中山市杰威仕电器有限公司;高压锅,上海申安医疗器械厂;Galanz-WD800G型光波/微波炉,佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司;ESJ120-4B型天平,沈阳龙腾有限公司;RRHP-200型粉碎机,欧凯莱芙宝业公司;UV-1200S型紫外分光光度计,翱艺仪器有限公司;15A481型超声清洗机,宁波新芝生物有限公司;Avanti J型离心机,贝克曼库尔特有限公司;SPD-16型高效液相色谱仪,岛津仪器(苏州)有限公司。

1.4 方法

1.4.1 糙米蒸煮工艺

分别称取4份糙米各100 g置于容器中,用蒸馏水洗涤3次,加入200 mL去离子水置于40 ℃恒温水浴锅中保温浸泡30 min。随后分别按照以下步骤进行蒸煮:1)蒸制糙米饭:米水混合物→放入饭盒隔水加热40 min后焖锅10 min→糙米饭成品;2)高压蒸煮糙米饭:米水混合物→置于高压锅中并选择[米饭]功能键→蒸煮完毕焖锅10 min→糙米饭成品;3)电饭煲蒸煮糙米饭:米水混合物→置于电饭煲中并选择[米饭]功能键→蒸煮完毕焖锅10 min→糙米饭成品;4)微波蒸煮糙米饭:米水混合物→置于微波炉中并选择[米饭]功能键→蒸煮完毕焖锅10 min→糙米饭成品[5]。

1.4.2 糙米多酚提取及含量测定

将糙米原料及蒸煮的糙米粉碎制粉。提取多酚化合物的最优条件为:料液比1∶30(g/mL)、酶添加量5.5%、超声功率340 W、超声温度55 ℃、超声时间12 min。取蒸煮前后的糙米多酚提取物上清液0.5 mL加1 mL福林酚试剂,混匀后静置5 min,加2 mL 15%碳酸钠溶液,用蒸馏水定容至10 mL,避光1.5 h,于760 nm测定吸光度。分别配制不同浓度没食子酸( 10、20、30、40、50 μg /m L)绘制标准曲线[6-7]。

1.4.3 多酚组成的测定

采用HPLC法[8]测定蒸煮前后糙米多酚的组成,以10种酚酸标准品(阿魏酸、没食子酸、香草酸、香豆素、对香豆酸、儿茶素、对羟基苯甲酸、咖啡酸、绿原酸、丁香酸)作为外标。色谱条件:色谱柱为C18柱(250 mm×4.6 mm);紫外检测器,检测波长为280 nm;柱温:35 ℃;流动相:A(甲醇):B(0.2%磷酸水)=24∶76,流速1 mL/min;进样体积:10 μL;检测时间:40 min。

1.4.4 抗氧化能力的测定

1) DPPH自由基清除能力测定,参照文献[9];2) ABTS自由基清除能力测定,参照文献[10];3) 羟自由基清除能力测定,参照文献[11];4) 铁离子还原力(FRAP)测定,参照文献[12]。

1.4.5 数据处理

数据均为3次重复试验的平均值,并利用Excel 2007、IBM SPSS 26.0、Origin 2018等软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 绘制没食子酸标准曲线

如图1所示,拟合系数R2=0.999 7,拟合线性关系良好,式中:y为吸光度,x为质量浓度(μg/mL)。

图1 没食子酸标准曲线Fig.1 Gallic acid standard curve

图2 不同蒸煮方式对糙米多酚提取量的影响Fig.2 Effect of different cooking methods on extraction of polyphenols from brown rice

2.2 多酚提取量

依据前期实验得到最佳提取多酚工艺。在最佳条件下,将蒸煮前后的糙米进行多酚提取。提取量如图2所示,糙米原料多酚提取量为8.86 mg/g。蒸煮后的糙米的多酚提取量分别为高压蒸煮10.24 mg/g、蒸制8.60 mg/g、电饭煲蒸煮8.59 mg/g、微波蒸煮8.31 mg/g。蒸煮前后的糙米游离酚均有损失,可能是清洗、浸泡过程中部分可溶性游离酚溶出,也可能是蒸煮过程中会产生热量或发生氧化反应导致游离酚的损失或降低[13-14]。高压蒸煮的糙米多酚提取量高于其他3种,可能是高压处理利于保留营养物质,也可能是压力作用导致化学键的断开,部分营养物质被释放[4,17-18,21]。

2.3 不同蒸煮方式的糙米的酚类物质组成及含量

如表1所示,采用HPLC法测定不同蒸煮方式的糙米酚类物质的组成及含量,糙米原料的多酚组成以没食子酸为主[15],其含量为2.79 mg/g,儿茶素的含量为1.31 mg/g,对羟基苯甲酸的含量为0.32 mg/g,绿原酸的含量为0.47 mg/g,香草酸的含量为0.35 mg/g,咖啡酸的含量为0.25 mg/g,丁香酸的含量为0.40 mg/g,对香豆酸的含量为0.02 mg/g。高压蒸煮、微波蒸煮均含有没食子酸和丁香酸,其他均未检出。蒸制、电饭煲蒸煮仅含有没食子酸,其他均未检出。这可能是由于蒸煮过程中糙米中部分游离酚被氧化或者热降解[16]。而高压蒸煮的糙米多酚含量增加的原因,可能是压力作用将可溶性糖-酚酸化合物中的酯键破坏,导致酚酸物质被释放出来[17-18]。

表1 不同蒸煮方式的糙米酚酸含量(单位:mg/g)Table1 The content of phenolic acids of different cooking methods of brown rice (unit:mg/g)

2.4 DPPH法测定糙米多酚抗氧化性的变化

由图3可知,随多酚浓度升高,DPPH自由基的清除能力增强。经过高压蒸煮的糙米,其DPPH自由基清除率最高,达到75.79%,抗氧化能力最强。可能是超高压处理有利于酚类物质的保留[4]。这与陶虹等[19]、Zhou Zhongkai等[20]的结果一致。

图3 糙米多酚对DPPH自由基清除能力的影响Fig.3 Effect on DPPH radical scavenging capacity of brown rice polyphenols

2.5 ABTS法测定糙米多酚抗氧化性的变化

由图4可知,随浓度升高,ABTS自由基清除能力增强,其与多酚浓度呈正相关。高压蒸煮的糙米的ABTS自由基清除率达到了12.75%,可能是超高压处理有利于总酚的保留[21]。微波蒸煮糙米的ABTS自由基清除率仅为5.65%,这可能是微波蒸煮抑制了多酚氧化酶的活性[22]。

图4 糙米多酚对ABTS自由基清除能力的影响Fig.4 Effect on ABTS radical scavenging capacity of brown rice polyphenols

2.6 羟自由基清除法测定糙米多酚抗氧化性的变化

由图5可知,随糙米多酚浓度升高,抗氧化能力逐渐增强,主要由于酚类化合物具有抗氧化作用。高压蒸煮的糙米的羟自由基清除率达到了95.11%,其抗氧化能力较强。可能是压力作用有利于营养物质的保留,也可能是部分抗氧化性的产物被释放出来[4,16,21]。这与 Paras等[22]的结果一致。

图5 糙米多酚对羟自由基清除能力的影响Fig.5 Effect on hydroxyl radical scavenging capacity of brown rice polyphenols

2.7 还原能力(FRAP)法测定糙米多酚抗氧化性的变化

由图6可知,随浓度的升高,铁离子还原能力逐渐增强,但是显著低于Vc和Trolox。高压蒸煮的糙米的还原能力最强,其吸光度值为0.65。这可能是由于在蒸煮过程中发生美拉德反应,其反应产物也具有抗氧化性,弥补了蒸煮过程中部分游离酚的损失[16]。也可能是超高压处理有利于总酚、维生素C、叶绿素含量的保留[21]。这与王强等[23]的结果一致。

图6 糙米多酚对铁离子还原能力的影响Fig.6 Effect on ferric antioxidant reducing power (FRAP) of brown rice polyphenols

3 结 论

实验中,高压蒸煮的糙米,其总酚含量大于原料。HPLC法鉴定糙米组成及含量,其结果表明,糙米原料的酚酸组成以没食子酸、儿茶素、绿原酸为主。高压蒸煮、微波蒸煮的糙米以没食子酸和丁香酸为主。蒸制、电饭煲蒸煮的糙米仅含有没食子酸,其他酚酸未检出。采用DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、羟自由基清除由基清除能力、铁离子还原能力(FRAP)4种抗氧化实验及SPSS分析结果均表明,高压蒸煮的糙米抗氧化活性最强。