兩種酸筍主要成分、揮發性成分及抗氧化活性對比

廖 安 杜海平 程 昊,2 劉天義 田 艷,2,

(1. 廣西科技大學,廣西 柳州 545006;2. 廣西柳州螺螄粉工程技術研究中心,廣西 柳州 545006;3. 寧鄉市市場和質量監督檢驗檢測中心,湖南 寧鄉 410600;4. 廣西金竹山食品科技有限責任公司,廣西 柳州 545006;5. 柳州市添翼種養專業合作社,廣西 柳州 545008)

酸筍是經發酵制成的特色食品,富含有機酸、膳食纖維、微量元素等[1-2],而且糖類和脂肪含量低,廣受兩廣地區的消費者喜愛。廣西的酸筍原料為麻竹筍,廣東的酸筍原料通常為毛竹筍。不同種類的竹筍、種植海拔高度以及在不同區域種植的竹筍的營養成分、食用價值、安全品質都有較大差別。

竹筍被傳統醫學視為治療許多疾病的藥物[3-5],且具有抗氧化、抗癌、抗衰老、抗自由基、減肥、預防心血管疾病、促進消化等功效[6-8]。隨著竹筍生物活性功能的發現,一些研究者開始了發酵竹筍的功能研究。如馮翠萍等[9]研究發現,含酸筍皮的飼料能顯著提高小鼠高密度脂蛋白膽固醇含量,顯著下降小鼠低密度脂蛋白膽固醇含量,說明酸筍皮有降血脂的功效。然而,對于酸筍的抗氧化活性、廣東粵北和廣西柳州地區酸筍成分含量的對比分析還未見報道。

研究擬對廣西和廣東地區酸筍中的各項成分進行比較,并采用體外抗氧化活性方法(ABTS自由基、DPPH自由基清除方法和FRAP法)對二者提取物的抗氧化活性進行測定,以期為酸筍的腌制工藝和工業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

GDYBNX酸筍、GXLZTY酸筍:市售;

無水對氨基苯磺酸、N-(1-萘基)乙二胺鹽酸鹽:分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司;

十水合四硼酸鈉:分析純,佛山西隴化工有限公司;

鄰苯二甲酸氫鉀、氯化鈉:標準品,天津市科密歐化學試劑有限公司;

乙酸、二水合乙酸鋅、氫氧化鈉、硝酸、鉻酸鉀、亞硝酸鈉、三水合六氰鐵(II)酸鉀、甲基紅、過氧化氫:分析純,四川西隴科學有限公司;

酚酞:分析純,天津市大茂化學試劑廠;

無水乙醇、鹽酸:分析純,成都市科隆化學品有限公司;

硝酸銀:分析純,天津市贏達稀貴化學試劑廠;

蘆丁:優級純,上海齊一生物科技有限公司;

沒食子酸:標準品,上海純優生物科技有限公司;

2,2′-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、抗壞血酸(VC):優級純,北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

紫外可見分光光度計:UV-1601型,北京瑞利分析儀器有限公司;

電熱鼓風干燥箱:101-1AB型,天津市泰斯特儀器有限公司;

pH計:PHS-3C型,上海儀電科學儀器股份有限公司;

電子天平:BL-220H型,日本島津有限公司;

電子天平:ME204E型,梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司;

離心機:VCK-22R型,湖南邁克爾實驗儀器有限公司;

冷凍干燥儀:Alpha 1-2 LDplus型,德國Christ公司;

超聲波清洗機:KM-500DV型,昆山美美超聲儀器有限公司;

電感耦合等離子體質譜儀:7850型,安捷倫科技有限公司;

賽默飛電感耦合等離子發射光譜儀:ICAP 7200 HS Duo型,賽默飛世爾科技(中國)有限公司;

GC-MS聯用儀:7000D型,安捷倫科技有限公司;

彈性石英毛細管柱(60 m×250 μm×0.25 μm):TG-5 SILMS型,賽默飛世爾科技(中國)有限公司;

固相微萃取裝置:SPME-GC型,美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 酸筍提取物制備 GXLZTY酸筍和GDYBNX酸筍,晾干,真空冷凍干燥后粉碎,分別與體積分數70%的乙醇溶液以1∶25 (g/mL)的比例混合,在70 ℃恒溫水浴中提取30 min,然后在4 000 ×g離心10 min。收集上清液,用旋轉蒸發器濃縮至一定體積,真空凍干得到待測樣品。

1.3.2 主要成分測定

(1) 水分:按GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(2) 氯化物:按GB 5009.44—2016《食品安全國家標準 食品中氯化物的測定》中的直接滴定法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(3) pH:酸筍試樣用研缽研磨粉碎,按m酸筍∶V水為1∶1 (g/mL)加水混合成勻漿后,使用精密pH計進行測定。重復檢測3次,結果取平均值。

(4) 總酸:按GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》中的酸堿指示劑滴定法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(5) 可溶性總糖:根據NY/T 1278—2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的測定 銅還原碘量法》執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(6) 脂肪:按GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(7) 蛋白質:根據GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(8) 氨基態氮:根據GB 5009.235—2016《食品安全國家標準 食品中氨基態氮的測定》中的酸度計法執行。重復檢測3次,結果取平均值。

(9) 膳食纖維:按GB 5009.88—2016《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》執行。

(10) 亞硝酸鹽:按GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的鹽酸萘乙二胺法執行。

(11) 總黃酮:參照文獻[10]。

(12) 總多酚:參照文獻[11]。

(13) 礦物質:按GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》執行。

(14) 二氧化硫(SO2):按GB 5009.34—2022《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》的酸堿滴定法執行。

1.3.3 揮發性成分測定 參照文獻[12-13]。

(1) 樣品前處理和萃取:在15 mL頂空樣品瓶中加入1.2 g NaCl、磁力轉子和3 g已搗碎的酸筍并加入相同體積的超純水混勻,在磁力攪拌轉速為300 r/min的50 ℃水浴中加熱30 min,然后在50 ℃下使用老化后的萃取頭65 μm PDMS/DVB(聚二甲硅氧烷/二乙烯基苯,中極性)萃取30 min。氣相色譜柱進樣口作為萃取頭的老化裝置,老化時間及溫度按照設備的推薦條件進行(萃取頭于250 ℃老化0.5 h),采用氮氣吹掃來維持環境惰性,保持樣品更純凈。萃取完成后以手動方式進樣,在250 ℃下解吸5 min,通過GC-MS測定結果。

(2) GC條件:進樣器溫度250 ℃,色譜柱為TG-5 SILMS(60 m×250 μm×0.25 μm)型,柱箱升溫程序:在40 ℃下停留5 min,以8 ℃/min上升至80 ℃,保持0 min,以1 ℃/min上升至90 ℃,保持0 min,以5 ℃/min上升到160 ℃,保持1 min,以20 ℃/min上升至250 ℃,保持15 min。

(3) MS條件:傳輸線溫度230 ℃,離子能級70 eV,采用正常掃描模式,掃描質荷比范圍為45～500。

1.3.4 抗氧化活性測定

(1) ABTS自由基清除能力:參照文獻[14]修改如下:將5 mL的ABTS溶液(7.4 mmol/L)和88 μL的過氧化二硫酸鉀(2.6 mmol/L)混合,反應12 h得到ABTS自由基溶液。0.1 mL不同質量濃度(50,100,150,200,200,300,400,500,500,600 μg/μL酸筍提取物)的樣品溶液中分別加入ABTS自由基溶液(5 mL),在黑暗中反應6 min。在734 nm處測定吸光度(用A1表示),重復3次?？瞻捉M用去離子水代替作為空白對照(用A0表示),以VC為陽性對照組。按式(1)計算ABTS自由基清除率。

(1)

式中:

R1——自由基清除率,%;

A1——空白對照吸光度;

A0——陽性對照吸光度。

(2) DPPH自由基清除能力:參照文獻[14]修改如下:0.1 mmol/L DPPH溶液用無水乙醇制備,2 mL DPPH溶液與2 mL不同質量濃度(50,100,150,200,300,400,500,500,600 μg/μL酸筍提取物)的樣品溶液混合,在室溫黑暗中反應30 min。在520 nm處測定吸光度(A1表示),重復3次,空白組用去離子水代替作為空白對照(A0表示),以VC為陽性對照組。按式(1)計算DPPH自由基清除率。

(3) 鐵(III)離子還原能力(FRAP):參照文獻[14]修改如下:將醋酸緩沖液(0.03 mol/L),pH 3.6)、TPTZ(0.01 mol/L)和鐵(III)六水合物(0.02 mol/L)以10∶1∶1的體積比混合均勻,得到反應混合物。取0.1 mL 不同質量濃度(0,50,100,100,150,200,300,400,500,600 μg/μL酸筍提取物)的樣品中分別加入2.4 mL的反應混合物。以VC為陽性對照組,在593 nm處測定吸光度,重復3次。以硫酸亞鐵的濃度為橫坐標,相應的吸光度為縱坐標,繪制鐵(II)FRAP活性(mg硫酸亞鐵當量/g)標準曲線,根據標準曲線計算樣品的鐵(II)FRAP活性(mg硫酸亞鐵當量/g)。

1.4 數據處理

采用 Excel 2010 制作圖表,試驗數據采用Origin 2018軟件進行統計學處理。揮發性成分對照質譜庫NIST 11 Library進行物質分析定性,采用積分法計算絕對峰面積,并通過峰面積歸一化法計算各組分相對含量。

2 結果與分析

2.1 不同地區酸筍及其提取物主要成分分析

2.1.1 酸筍主要成分 由表1可知,GXLZTY酸筍和GDYBNX酸筍中水分、pH、可溶性總糖、脂肪、氨基酸態氮和亞硝酸鹽的含量無較大差異,而氯化物、總酸、蛋白質、膳食纖維、總黃酮、總多酚以及所有的礦物質元素的含量有顯著性差異,除總酸、蛋白質、膳食纖維以及元素Cr、W外,GXLZTY酸筍中氯化物、總黃酮、總多酚以及礦物質元素Na、Ca、K、Mg、P、S、Fe、Cu、Zn、Ni、Mn、Sn、Al、Ba、Ti、TI、Sr、Rb、Li、Mo、Sc、Si、B、Zr的含量顯著高于GDYBNX酸筍(P<0.05)。據報道[15],鮮竹筍含蛋白質3.28 g/100 g,碳水化合物4.47 g/100 g,纖維素0.90 g/100 g,脂肪0.13 g/100 g,鈣22.0 mg/100 g,磷56.0 mg/100 g,鐵0.1 mg/100 g,而表1中酸筍的蛋白質、鈣、鐵含量都遠高于文獻[15]報道的。黃酮是一種很強的抗氧化劑,其含量的增加可提高酸筍的抗氧化能力。許志美等[16]發現,自然發酵2～8 d的蘆筍的總黃酮含量為3.668 mg/100 g,較試驗中的兩種酸筍的高。不同地區、不同品種的酸筍主要成分上的差異,可能受到竹筍原料地理位置、土壤條件、氣候環境及加工方式等因素的影響。

表1 酸筍的主要成分含量(濕基)?

2.1.2 酸筍提取物主要成分 由表2可知,GXLZTY酸筍和GDYBNX酸筍提取物中可溶性總糖和脂肪的含量無較大差異,而二氧化硫、總黃酮和總多酚的含量有顯著性差異,且GXLZTY酸筍的含量顯著高于GDYBNX酸筍(P<0.05)。與表1中結果相反,GDYBNX酸筍提取物中蛋白質和氨基酸態氮的含量顯著高于GXLZTY酸筍提取物(P<0.05),這種情況可能是由于:① 蛋白質的親和性差異。麻竹筍和毛竹筍的蛋白質可能具有不同的親和性,即在提取過程中與不同化學物質相互作用的能力。麻竹筍中的蛋白質可能更容易被提取劑捕獲。② 蛋白質的結構差異。麻竹筍和毛竹筍的蛋白質可能在結構上存在差異,這可能導致它們在提取和分析過程中的行為不同。例如,某些蛋白質可能具有更緊密的結構,更難以在提取過程中解離出來,因此在提取物中的含量較低。

表2 酸筍提取物主要成分含量(干基)?

2.2 不同地區酸筍揮發性成分分析

采用GC-MS技術對廣東GDYBNX和GXLZTY酸筍中揮發性成分進行鑒定,兩種酸筍揮發性成分GC-MS分析的總離子流色譜圖見圖1、圖2。對照譜庫,GDYBNX酸筍揮發性成分分析如表3所示,GXLZTY酸筍揮發性成分分析如表4所示。GXLZTY酸筍中共鑒定出5種主要的揮發性成分,包括對甲基苯酚相對含量為95.19%,己酸相對含量為1.14%,辛酸相對含量為0.47%,2-乙基己醇相對含量為0.14%,二氧化硫相對含量為0.08%。GDYBNX酸筍中共鑒定出3種主要的揮發性成分,包括對甲基苯酚相對含量為99.5%,醋酸相對含量為0.35%,絲氨醇相對含量為0.18%。

圖1 GXLZTY酸筍揮發性成分的總離子流色譜圖

圖2 GDYBNX酸筍揮發性成分的總離子流色譜圖

表3 GXLZTY酸筍主要揮發性成分

表4 GDYBNX酸筍酸筍主要揮發性成分

GDYBNX酸筍中對甲基苯酚的相對含量較高,達到99.5%,可能是其具有鮮明香氣的原因。同時,含有0.35%的醋酸使其具有一定的酸味。相較之下,GXLZTY酸筍中對甲基苯酚相對含量為95.19%,己酸和辛酸分別占1.14%和0.47%,可能是其具有獨特風味的原因。對甲基苯酚是一種揮發性有機化合物,對酸筍的風味和品質具有重要作用。對甲基苯酚的氣味具有一定的刺激性,能為酸筍帶來獨特的香氣,使其具有辨識度和吸引力。而且對甲基苯酚具有一定的抗氧化性和抗菌作用,有助于保持酸筍的品質穩定,延長保質期。同時,對甲基苯酚的閾值比較低,只有55 μg/kg,對最終風味有決定性影響,與田玉峰等[17]的研究結果一致。其他風味物質如醋酸、己酸、辛酸等與對甲基苯酚共同作用,形成酸筍獨特的風味組合。

GDYBNX酸筍中含有0.18%的絲氨醇,使其口感較為柔和。而GXLZTY酸筍中含有0.14%的2-乙基己醇,使其具有一定的澀味。GXLZTY酸筍中含有0.08%的二氧化硫,其在一定程度上具有抗氧化和防腐作用,能延長酸筍的保質期。而GDYBNX酸筍中未檢出二氧化硫。雖然揮發性成分的差異對酸筍的營養價值影響不大,但不同的揮發性成分可能會影響消費者對酸筍的喜好程度。例如,對甲基苯酚含量較高的GDYBNX酸筍可能更受喜歡濃郁香氣的消費者的青睞,而含有己酸和辛酸的GXLZTY酸筍可能更適合喜歡獨特風味的消費者。

2.3 不同地區酸筍的抗氧化活性

由圖3(a)可知,隨著酸筍提取物質量濃度的增加,兩種提取物對ABTS自由基的清除活性逐漸增加。在提取物質量濃度<300 μg/μL時,GXLZTY酸筍提取物對ABTS自由基的清除活性為75%,顯著高于GDYBNX酸筍提取物(P<0.05)。提取物質量濃度為300～600 μg/μL時,兩種提取物的活性均無明顯變化。綜上,GXLZTY酸筍提取物對自由基的清除能力更高。

由圖3(b)可知,隨著酸筍提取物質量濃度的增加,兩種提取物對DPPH自由基的清除能力逐漸增強,當提取物質量濃度為400 μg/mL時,兩種提取物均表現出最大的清除能力。在此濃度下,GXLZTY酸筍提取物清除了37%的 DPPH自由基,而GDYBNX酸筍提取物清除了32%的 DPPH自由基,再次表明GXLZTY酸筍提取物的活性高于GDYBNX酸筍提取物(P<0.05)。

由圖3(c)可知,兩種提取物的抗氧化活性均隨其質量濃度的增加而增加,在400 μg/μL質量濃度下,GXLZTY酸筍和GDYBNX酸筍的FRAP活性分別為146,122 mg FeSO4/g。與清除ABTS自由基和DPPH自由基一樣,GXLZTY酸筍提取物的抗氧化活性略高(P<0.05)。因此,GXLZTY酸筍提取物具有更高的抗氧化和自由基清除活性。

有研究[18-21]表明,黃酮、多酚、對甲基苯酚和二氧化硫能夠通過中和及清除自由基,阻止自由基引起的氧化反應。GXLZTY酸筍中黃酮、多酚、對甲基苯酚和SO2的含量均顯著高于GDYBNX酸筍的,因此推測GXLZTY酸筍有更高的抗氧化能力與以上成分有關。

3 結論

GXLZTY酸筍相比GDYBNX酸筍含有更高的氯化物、總黃酮、總多酚和礦物質元素(Na、Ca、K、Mg、P、S、Fe、Cu、Zn、Ni、Mn、Sn、Al、Ba、Ti、TI、Sr、Rb、Li、Mo、Sc、Si、B、Zr),而GDYBNX酸筍在總酸、蛋白質、膳食纖維和元素Cr、W方面稍高。GXLZTY酸筍中主要揮發性成分為對甲基苯酚,而GDYBNX酸筍中主要揮發性成分為對甲基苯酚和醋酸。不同地區來源的酸筍在主要營養成分上存在差異,可能受到竹筍原料地理位置、土壤條件、氣候環境和發酵加工方式等因素的影響。此外,GXLZTY酸筍提取物表現出更高的抗氧化活性和自由基清除能力,對ABTS自由基和DPPH自由基的清除能力以及FRAP活性均高于GDYBNX酸筍提取物。后續將對GXLZTY酸筍和GDYBNX酸筍中的黃酮、多酚和對甲基苯酚含量進行更詳細的測定,以確定它們與抗氧化活性的確切關系。此外,還需要進一步探討影響這些化合物含量的因素,以便更好地利用這些具有抗氧化活性的自然資源。