不同蒸煮方式對糙米多酚抗氧化活性的影響

姜忠麗,張 歡,白 瓊,毛 鵬

(沈陽師范大學(xué) 糧食學(xué)院,沈陽 110034)

0 引 言

糙米是稻谷壟谷脫去外殼的完整果實,主要由果皮、種皮、糊粉層、胚乳和胚芽5部分構(gòu)成,其中富含谷維素、植酸、甾醇、γ-氨基丁酸、酚類等營養(yǎng)物質(zhì),且大多數(shù)存在于糊粉層和皮層[1-2]。目前已有一些關(guān)于糙米加工及其理化性質(zhì)方面的研究。于勇等[3]采用浸泡-超高壓結(jié)合預(yù)處理糙米,不僅大大縮短了蒸煮時間,還改變了皮層的結(jié)構(gòu)。潘芳[4]采用高壓處理的糙米,發(fā)現(xiàn)蒸煮糙米飯的硬度降低,內(nèi)聚性、吸水率增加。周小理等[5]研究不同蒸煮方式對米飯食味品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)高壓蒸煮費時短,有利于風(fēng)味物質(zhì)的生成。張珺等[1]比較不同加工方式(擠壓膨化、蒸煮、發(fā)酵)對糙米活性物質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵更利于谷維素、氨基丁酸、抗性淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)的保留。但采用不同蒸煮方式對糙米中酚類物質(zhì)含量、組成及其抗氧化性的研究罕有報道。本實驗選擇不同蒸煮方式對糙米進行處理,采用高效液相色譜法鑒定糙米中多酚組成及其含量,并采用4種方法(DPPH自由基清除、ABTS自由基清除、羥自由基清除、鐵離子還原能力)對糙米的抗氧化性進行研究,為糙米加工在日常消費中廣泛推廣,提供寶貴理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

糙米:購于遼寧盤錦運通米業(yè)有限公司(遼寧,盤錦)。

1.2 試劑

纖維素酶(≥400 U/mg),上海瑞永生物有限公司;福林酚試劑,上海金穗有限公司;無水乙醇,天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(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(純度>99%)、Trolox(純度>99%),上海藍(lán)季生物發(fā)展有限公司;磷酸、過硫酸鉀、三氯化鐵、硫酸亞鐵、冰醋酸、醋酸鈉、無水碳酸鈉,分析純,國藥集團;檸檬酸、檸檬酸鈉、過氧化氫,分析純,沈陽東興試劑廠;色譜甲醇,天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司。

1.3 設(shè)備

PESKRE半球型電磁爐,廣東美的生活電器有限公司;電飯煲,中山市杰威仕電器有限公司;高壓鍋,上海申安醫(yī)療器械廠;Galanz-WD800G型光波/微波爐,佛山市順德區(qū)格蘭仕微波爐電器有限公司;ESJ120-4B型天平,沈陽龍騰有限公司;RRHP-200型粉碎機,歐凱萊芙寶業(yè)公司;UV-1200S型紫外分光光度計,翱藝儀器有限公司;15A481型超聲清洗機,寧波新芝生物有限公司;Avanti J型離心機,貝克曼庫爾特有限公司;SPD-16型高效液相色譜儀,島津儀器(蘇州)有限公司。

1.4 方法

1.4.1 糙米蒸煮工藝

分別稱取4份糙米各100 g置于容器中,用蒸餾水洗滌3次,加入200 mL去離子水置于40 ℃恒溫水浴鍋中保溫浸泡30 min。隨后分別按照以下步驟進行蒸煮:1)蒸制糙米飯:米水混合物→放入飯盒隔水加熱40 min后燜鍋10 min→糙米飯成品;2)高壓蒸煮糙米飯:米水混合物→置于高壓鍋中并選擇[米飯]功能鍵→蒸煮完畢燜鍋10 min→糙米飯成品;3)電飯煲蒸煮糙米飯:米水混合物→置于電飯煲中并選擇[米飯]功能鍵→蒸煮完畢燜鍋10 min→糙米飯成品;4)微波蒸煮糙米飯:米水混合物→置于微波爐中并選擇[米飯]功能鍵→蒸煮完畢燜鍋10 min→糙米飯成品[5]。

1.4.2 糙米多酚提取及含量測定

將糙米原料及蒸煮的糙米粉碎制粉。提取多酚化合物的最優(yōu)條件為:料液比1∶30(g/mL)、酶添加量5.5%、超聲功率340 W、超聲溫度55 ℃、超聲時間12 min。取蒸煮前后的糙米多酚提取物上清液0.5 mL加1 mL福林酚試劑,混勻后靜置5 min,加2 mL 15%碳酸鈉溶液,用蒸餾水定容至10 mL,避光1.5 h,于760 nm測定吸光度。分別配制不同濃度沒食子酸( 10、20、30、40、50 μg /m L)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[6-7]。

1.4.3 多酚組成的測定

采用HPLC法[8]測定蒸煮前后糙米多酚的組成,以10種酚酸標(biāo)準(zhǔn)品(阿魏酸、沒食子酸、香草酸、香豆素、對香豆酸、兒茶素、對羥基苯甲酸、咖啡酸、綠原酸、丁香酸)作為外標(biāo)。色譜條件:色譜柱為C18柱(250 mm×4.6 mm);紫外檢測器,檢測波長為280 nm;柱溫:35 ℃;流動相:A(甲醇):B(0.2%磷酸水)=24∶76,流速1 mL/min;進樣體積:10 μL;檢測時間:40 min。

1.4.4 抗氧化能力的測定

1) DPPH自由基清除能力測定,參照文獻[9];2) ABTS自由基清除能力測定,參照文獻[10];3) 羥自由基清除能力測定,參照文獻[11];4) 鐵離子還原力(FRAP)測定,參照文獻[12]。

1.4.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗的平均值,并利用Excel 2007、IBM SPSS 26.0、Origin 2018等軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

如圖1所示,擬合系數(shù)R2=0.999 7,擬合線性關(guān)系良好,式中:y為吸光度,x為質(zhì)量濃度(μg/mL)。

圖1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Gallic acid standard curve

圖2 不同蒸煮方式對糙米多酚提取量的影響Fig.2 Effect of different cooking methods on extraction of polyphenols from brown rice

2.2 多酚提取量

依據(jù)前期實驗得到最佳提取多酚工藝。在最佳條件下,將蒸煮前后的糙米進行多酚提取。提取量如圖2所示,糙米原料多酚提取量為8.86 mg/g。蒸煮后的糙米的多酚提取量分別為高壓蒸煮10.24 mg/g、蒸制8.60 mg/g、電飯煲蒸煮8.59 mg/g、微波蒸煮8.31 mg/g。蒸煮前后的糙米游離酚均有損失,可能是清洗、浸泡過程中部分可溶性游離酚溶出,也可能是蒸煮過程中會產(chǎn)生熱量或發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致游離酚的損失或降低[13-14]。高壓蒸煮的糙米多酚提取量高于其他3種,可能是高壓處理利于保留營養(yǎng)物質(zhì),也可能是壓力作用導(dǎo)致化學(xué)鍵的斷開,部分營養(yǎng)物質(zhì)被釋放[4,17-18,21]。

2.3 不同蒸煮方式的糙米的酚類物質(zhì)組成及含量

如表1所示,采用HPLC法測定不同蒸煮方式的糙米酚類物質(zhì)的組成及含量,糙米原料的多酚組成以沒食子酸為主[15],其含量為2.79 mg/g,兒茶素的含量為1.31 mg/g,對羥基苯甲酸的含量為0.32 mg/g,綠原酸的含量為0.47 mg/g,香草酸的含量為0.35 mg/g,咖啡酸的含量為0.25 mg/g,丁香酸的含量為0.40 mg/g,對香豆酸的含量為0.02 mg/g。高壓蒸煮、微波蒸煮均含有沒食子酸和丁香酸,其他均未檢出。蒸制、電飯煲蒸煮僅含有沒食子酸,其他均未檢出。這可能是由于蒸煮過程中糙米中部分游離酚被氧化或者熱降解[16]。而高壓蒸煮的糙米多酚含量增加的原因,可能是壓力作用將可溶性糖-酚酸化合物中的酯鍵破壞,導(dǎo)致酚酸物質(zhì)被釋放出來[17-18]。

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

2.4 DPPH法測定糙米多酚抗氧化性的變化

由圖3可知,隨多酚濃度升高,DPPH自由基的清除能力增強。經(jīng)過高壓蒸煮的糙米,其DPPH自由基清除率最高,達(dá)到75.79%,抗氧化能力最強。可能是超高壓處理有利于酚類物質(zhì)的保留[4]。這與陶虹等[19]、Zhou Zhongkai等[20]的結(jié)果一致。

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

2.5 ABTS法測定糙米多酚抗氧化性的變化

由圖4可知,隨濃度升高,ABTS自由基清除能力增強,其與多酚濃度呈正相關(guān)。高壓蒸煮的糙米的ABTS自由基清除率達(dá)到了12.75%,可能是超高壓處理有利于總酚的保留[21]。微波蒸煮糙米的ABTS自由基清除率僅為5.65%,這可能是微波蒸煮抑制了多酚氧化酶的活性[22]。

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

2.6 羥自由基清除法測定糙米多酚抗氧化性的變化

由圖5可知,隨糙米多酚濃度升高,抗氧化能力逐漸增強,主要由于酚類化合物具有抗氧化作用。高壓蒸煮的糙米的羥自由基清除率達(dá)到了95.11%,其抗氧化能力較強?？赡苁菈毫ψ饔糜欣跔I養(yǎng)物質(zhì)的保留,也可能是部分抗氧化性的產(chǎn)物被釋放出來[4,16,21]。這與 Paras等[22]的結(jié)果一致。

圖5 糙米多酚對羥自由基清除能力的影響Fig.5 Effect on hydroxyl radical scavenging capacity of brown rice polyphenols

2.7 還原能力(FRAP)法測定糙米多酚抗氧化性的變化

由圖6可知,隨濃度的升高,鐵離子還原能力逐漸增強,但是顯著低于Vc和Trolox。高壓蒸煮的糙米的還原能力最強,其吸光度值為0.65。這可能是由于在蒸煮過程中發(fā)生美拉德反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物也具有抗氧化性,彌補了蒸煮過程中部分游離酚的損失[16]。也可能是超高壓處理有利于總酚、維生素C、葉綠素含量的保留[21]。這與王強等[23]的結(jié)果一致。

圖6 糙米多酚對鐵離子還原能力的影響Fig.6 Effect on ferric antioxidant reducing power (FRAP) of brown rice polyphenols

3 結(jié) 論

實驗中,高壓蒸煮的糙米,其總酚含量大于原料。HPLC法鑒定糙米組成及含量,其結(jié)果表明,糙米原料的酚酸組成以沒食子酸、兒茶素、綠原酸為主。高壓蒸煮、微波蒸煮的糙米以沒食子酸和丁香酸為主。蒸制、電飯煲蒸煮的糙米僅含有沒食子酸,其他酚酸未檢出。采用DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、羥自由基清除由基清除能力、鐵離子還原能力(FRAP)4種抗氧化實驗及SPSS分析結(jié)果均表明,高壓蒸煮的糙米抗氧化活性最強。