不同粒度西蘭花凍干粉的物化特性及抗氧化活性

楊磊磊，王 然，吳 昊，王鳳舞，王成榮*

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109)

西蘭花(Brassica oleraceaL.Var.votrytis)屬十字花科蕓苔屬甘藍(lán)變種，原產(chǎn)意大利，含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有很高的營(yíng)養(yǎng)及防癌抗癌、減少心血管疾病、抗氧化衰老等保健價(jià)值[1-4]，但其采收后在常溫下易黃化、失水變軟，營(yíng)養(yǎng)流失。凍干西蘭花經(jīng)超微粉碎后不僅可以避免西蘭花損失，有效改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，而且可以提高原料中有效成分的溶出及其生物利用效率[5]。

超微粉碎是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的食品加工技術(shù)，物料顆粒的微細(xì)化導(dǎo)致物料表面積及空隙率增加，從而使得超微粉體具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，如良好的分散性、吸附性、溶解性等[6]，近年來(lái)，合成抗氧化劑被評(píng)價(jià)可能具有有毒的和致癌成分，因此能清除自由基的天然抗氧化劑在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注[7]。本實(shí)驗(yàn)將真空冷凍干燥的西蘭花經(jīng)氣流式超微粉碎機(jī)粉碎后再經(jīng)振動(dòng)篩分級(jí)，探討不同粒度范圍的西蘭花凍干粉的物理化學(xué)特性及其清除DPPH自由基的能力，為西蘭花的深度加工及利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西蘭花購(gòu)于青島城陽(yáng)大潤(rùn)發(fā)超市，無(wú)病蟲(chóng)害、機(jī)械傷及腐爛的原料作為實(shí)驗(yàn)材料。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) 北京索來(lái)寶科技有限公司；甲醇、VC均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

16512型真空冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ公司； FDV氣引式粉碎機(jī) 北京興時(shí)利和科技發(fā)展有限公司；GB/T6003—1997標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩 浙江省上虞市廬江儀器紗篩廠；754型紫外分光光度計(jì) 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；GL-12B冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

西蘭花→去葉、清洗→切分→護(hù)色→瀝水→真空冷凍干燥→超微粉碎→分級(jí)→西蘭花凍干粉→包裝

1.3.2 工藝參數(shù)

將預(yù)處理好的西蘭花每次取300g置于－30～－35℃[8]溫度條件下預(yù)凍3h；然后移入真空冷凍干燥機(jī)中，在真空度6.8～8.0Pa凍干22h。凍干后立即用氣引式粉碎機(jī)粉碎1min，得到的西蘭花凍干粉經(jīng)篩孔直徑分別為80、160、240、500目的標(biāo)準(zhǔn)篩分級(jí)，將西蘭花干粉按照粒度大小分為4個(gè)等級(jí)：80～160目、160～240目、240～500目、＞500目(超微粉)，對(duì)應(yīng)的粉體粒度大小范圍為：180～98μm、98～63μm、63～30.8μm、＞30.8μm，這4個(gè)粒度的西蘭花干粉供實(shí)驗(yàn)用，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 成分含量測(cè)定

1.4.1.1 VC含量與葉綠素含量的測(cè)定。

VC含量測(cè)定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[9]。

葉綠素含量測(cè)定采用丙酮比色法。稱(chēng)取0.1g西蘭花凍干粉，用80%丙酮溶解并用脫脂棉過(guò)濾定容于10mL容量瓶中，得到葉綠素提取液以80%丙酮為空白，于663、645nm波長(zhǎng)處測(cè)得吸光度A663nm、A645nm。

式中：V為提取液體積/L；m為稱(chēng)取的樣品質(zhì)量/g。

1.4.1.2 可溶性蛋白含量測(cè)定

采用考馬斯亮藍(lán)染色法。標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：0～5號(hào)管分別加入100μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)蛋白液0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL，蒸餾水補(bǔ)齊到1.0mL，各管中加入5mL考馬斯亮藍(lán)染液，混勻后靜置2min，以0號(hào)管做空白對(duì)照，在595nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。樣品液提?。喝?.5g西蘭花凍干粉用5.0mL蒸餾水溶解，于4℃、12000×g離心20min，取上清液1.0mL放入具塞試管，加入5mL考馬斯亮藍(lán)染液，混勻后靜置2min，在595nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。

式中：m1為標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的蛋白質(zhì)質(zhì)量/μg；V為提取液總體積/mL；Vs為吸取樣品液體積/mL；m2為稱(chēng)取樣品質(zhì)量/g。

1.4.2 物理性質(zhì)測(cè)定

1.4.2.1 休止角測(cè)定

參照林弘通[10]的方法。將10g西蘭花超微粉沿8cm高度漏斗落下至水平放置的平板上，待粉完全落下后，測(cè)定西蘭花干粉堆積斜面與平板的夾角，記作休止角。

1.4.2.2 容重測(cè)定

將西蘭花干粉緩慢加入5.0mL量筒中，加入到1mL時(shí)，對(duì)樣品進(jìn)行稱(chēng)質(zhì)量，單位體積的質(zhì)量即為容重[11]，反復(fù)測(cè)定4次。

1.4.2.3 溶解性測(cè)定

參照廖小軍等[12]的方法。將西蘭花超微粉用蒸餾水配制成3.0g/100mL西蘭花干粉溶液，30℃恒溫水浴中保溫5min，裝入離心管中搖勻，以1000r/min轉(zhuǎn)速離心10min，測(cè)量離心管中沉淀物高度及溶液總高度，以沉淀高度和液體總高度比值表示溶解性，比值越小表示溶解性越大。

1.4.3 DPPH自由基清除能力測(cè)定

甲醇提取液制備：稱(chēng)取2.0g 4個(gè)等級(jí)不同粒度的西蘭花干粉于250mL錐形瓶中，加入50mL甲醇，振蕩24h，過(guò)濾，定容至100mL，于－18℃冰箱中待用[13]。

取一定質(zhì)量濃度的樣品甲醇溶液(1.5～3.0mg/mL)3mL加入5mL 6.34×10-5mol/L的DPPH乙醇溶液，混勻后在室溫條件下靜置30min，以5mL乙醇和3mL甲醇的混和液為參比，測(cè)定517nm波長(zhǎng)處的吸光度[14]。

式中：A0為空白對(duì)照液的吸光度(以甲醇代替樣品液)；Ai為樣品組的吸光度；Aj為樣品溶液本身的吸光度(以無(wú)水乙醇代替顯色劑)。

以樣品質(zhì)量濃度對(duì)清除率作圖，求出清除率為50%時(shí)所需樣品質(zhì)量濃度，即半清除質(zhì)量濃度(EC50)。陽(yáng)性對(duì)照：VC質(zhì)量濃度分別為1×10-3、3×10-3、5×10-3、7×10-3mg/mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒度范圍西蘭花凍干粉特性

真空冷凍干燥西蘭花經(jīng)超微粉碎后按照粒度大小分級(jí)，測(cè)其不同粒度范圍干粉的物理化學(xué)特性，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同粒度范圍凍干西蘭花干粉理化特性(±s, n=3)Table 1 Properties of broccoli power with different particle sizes(±s, n=3)

表1 不同粒度范圍凍干西蘭花干粉理化特性(±s, n=3)Table 1 Properties of broccoli power with different particle sizes(±s, n=3)

注：同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P＜0.05)(經(jīng)Duncan’s法檢驗(yàn))。下同。

物化特性 分級(jí)80～160目 160～240目 240～500目 ＞500目VC含量/(g/100g)葉綠素含量/(mg/g)可溶性蛋白含量/(mg/g)休止角/(°)容重/(g/mL)0.37±0.01b 1.12±0.01b 1.76±0.10b 44.16±0.06d 0.24±20.40×10－3b 0.32±0.02a 1.06±0.07ab 0.91±0.03a 35.20±0.03a 0.29±0.50×10－3a 0.33±0.01a 0.99±0.04a 0.97±0.05a 35.94±0.04b 0.28±1.30×10－3a 0.37±0.01b 1.10±0.01b 0.99±0.06a 38.61±0.04c 0.27±0.70×10－3a

由表1可知，240～500目和＞500目的西蘭花凍干粉中VC及葉綠素含量顯著高于80～160目和160～240目西蘭花凍干粉，＞500目西蘭花凍干粉可溶性蛋白含量明顯高于其他粒度范圍的西蘭花凍干粉。這可能是由于＞500目的西蘭花凍干粉細(xì)胞破碎率大于其他粒度西蘭花干粉，導(dǎo)致蛋白質(zhì)等細(xì)胞內(nèi)容物釋放量增多的緣故。

休止角(θ)是評(píng)價(jià)粉末流動(dòng)性的一個(gè)重要參數(shù)，θ≤30°流動(dòng)性好，θ≤40°可以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中流動(dòng)性需求，θ＞40°流動(dòng)性差[15]。由表1可知，西蘭花凍干粉休止角隨著其粒度減小而顯著(P＞0.05)增大，即流動(dòng)性顯著性降低，這可能是由于微粒表面聚合力增大，導(dǎo)致其具有的吸附和凝聚性能增強(qiáng)[16]。80～160目、160～240目及240～500目西蘭花凍干粉容重沒(méi)有顯著差異，＞500目西蘭花凍干粉容重顯著小于其他粒度范圍西蘭花凍干粉，說(shuō)明顆粒越細(xì)，空隙率越大。

2.2 不同粒度范圍西蘭花凍干粉溶解性

真空冷凍干燥西蘭花經(jīng)超微粉碎后按照粒度大小分級(jí)，測(cè)其不同粒度范圍凍干粉的溶解性，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同粒度西蘭花粉溶解性Fig.1 Solubility of broccoli power with different particle sizes

由圖1可知，真空冷凍干燥西蘭花干粉溶解性隨其粒度的減小而增大，說(shuō)明西蘭花凍干粉越細(xì)，溶解性越好。其中240～500目與＞500目西蘭花凍干粉沒(méi)有顯著差異(P＜0.05)，但顯著高于80～160目和160～240目西蘭花凍干粉，這可能是由于隨著粒度減小，顆粒比表面積增大，有序結(jié)構(gòu)被打亂，水分子與羥基結(jié)合機(jī)會(huì)增多[17]的緣故。

2.3 不同粒度范圍西蘭花凍干粉DPPH自由基清除能力

真空冷凍干燥西蘭花經(jīng)超微粉碎后按照粒度大小分級(jí)，測(cè)其不同粒度范圍的干粉清除DPPH自由基的能力，結(jié)果見(jiàn)圖2和表2。

表2 不同粒度西蘭花干粉清除DPPH自由基的EC50值(±s, n=3)Table 2 EC50 of broccoli power with different particle sizes for scavenging DPPH free radicals(±s, n=3)

表2 不同粒度西蘭花干粉清除DPPH自由基的EC50值(±s, n=3)Table 2 EC50 of broccoli power with different particle sizes for scavenging DPPH free radicals(±s, n=3)

粒度分布 80～160目 160～240目 240～500目 ＞500目 VC EC50/(mg/mL) 1.40±0.02a 1.32±0.03b 1.28±0.01b 1.20±0.01c 2.54×10-3

圖2 不同粒度西蘭花凍干粉清除DPPH自由基的清除率Fig.2 DPPH radical scavenging activity of broccoli power with different particle sizes

DPPH自由基是一種穩(wěn)定的、以氮為中心的質(zhì)子自由基，其乙醇溶液呈紫色，并在517nm波長(zhǎng)處有最大吸收，抗氧化劑能提供一個(gè)電子與DPPH自由基的孤對(duì)電子配對(duì)，而使其褪色[18]，這種顏色變淺的程度與配對(duì)電子數(shù)成化學(xué)計(jì)量關(guān)系，因而可用分光光度法定量分析[19]。由圖2可知，不同粒度的西蘭花凍干粉，DPPH自由基的清除率均隨著其提取液質(zhì)量濃度的增加而增大，0.5～2.0mg/mL范圍內(nèi)160～240目與240～500目相應(yīng)質(zhì)量濃度上DPPH自由基清除率沒(méi)有顯著差異，但顯著小于＞500目粉體的相應(yīng)質(zhì)量濃度。

由表2可知，西蘭花凍干粉DPPH自由基的半清除質(zhì)量濃度(EC50)值大小依次為：80～160目＞160～240目＞240～500目＞500目以上，說(shuō)明隨西蘭花凍干粉粒度減小DPPH自由基清除能力增加，其中超微西蘭花凍干粉能顯著高于其他粒度范圍粉體。這可能是由于隨粒度的減小，細(xì)胞內(nèi)容物釋放增多，具有抗氧化的活性物質(zhì)溶出度增加，從而導(dǎo)致其抗氧化活性增加。

3 結(jié) 論

3.1 真空冷凍干燥西蘭花經(jīng)超微粉碎后，由于粒度的減小及比表面積的增大，其理化性質(zhì)得到顯著改善。西蘭花凍干超微粉(＞500目)可溶性蛋白含量明顯高于其他粒度粉體；隨粒度減小，凍干粉流動(dòng)性減小，但其溶解性增大，粉體的微細(xì)化可以有效改善其溶解性。

3.2 隨西蘭花凍干粉粒度的減小，清除DPPH自由基的能力增加，抗氧化活性顯著提高。

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