蓮藕中酚類化合物的化學氧化模擬試驗

摘要：為了解蓮藕中酚類化合物的化學氧化，尋求控制蓮藕褐變的有效方法，針對蓮藕中的主要酚類化合物鄰苯二酚、沒食子酸及多巴進行了化學氧化模擬試驗。結(jié)果表明，pH對化學氧化反應后褐變指數(shù)的影響最大，其次是酚類化合物的種類，反應溫度的影響最小。酚類化合物在堿性條件下更易褐變；3種酚類化合物發(fā)生化學氧化反應的速率由快到慢依次是多巴、沒食子酸、鄰苯二酚。在蓮藕加工過程中可以選擇多巴及沒食子酸含量較低的蓮藕品種，并控制好pH，可以有效減緩蓮藕中酚類化合物化學氧化反應的速率，達到防止蓮藕褐變的目的。

關(guān)鍵詞：蓮藕；酚類化合物；化學氧化；模擬試驗

中圖分類號：TS255.36；S645.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3128-03

蓮（Nelumbo nucifera Gaertn）為睡蓮科多年生植物，原產(chǎn)亞洲南部熱帶沼澤地區(qū)，在中國已有3 000多年的栽培歷史，現(xiàn)全國各地都有栽培[1]。其根狀莖蓮藕是常見蔬菜，具有較高的營養(yǎng)價值。但蓮藕在加工貯藏過程中極易褐變，直接影響其感官品質(zhì)和內(nèi)在質(zhì)量，導致貨架壽命較短，阻礙產(chǎn)品銷售和出口[2]。目前國內(nèi)外控制蓮藕褐變的手段主要有二氧化硫熏蒸，添加抗氧化劑、螯合劑、鹽以及酶抑制劑，隔離氧氣等，但存在著食品安全性低或成本高、防褐變效果不佳等問題[3]。尋求更有效的抑制褐變的方法一直是蓮藕保鮮研究的核心問題。

蓮藕中含有的酚類化合物氧化是引起褐變的主要原因之一，酚類化合物氧化包括化學氧化和酶促氧化。蓮藕加工過程中的殺菌及熱處理已使多酚氧化酶鈍化，因此對于加工后的蓮藕，主要發(fā)生的是化學氧化導致的褐變[4]。因此，本試驗針對蓮藕中所含的主要酚類化合物鄰苯二酚、沒食子酸和多巴等[5]進行化學氧化模擬試驗，試圖尋找出有效控制蓮藕褐變的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

主要試劑鄰苯二酚、沒食子酸和多巴等均為化學純，武漢市中南化工試劑有限公司生產(chǎn)。主要設備包括CM-3600d型分光測色計，日本柯尼卡美能達公司生產(chǎn)；1601-PC型紫外可見分光光度計，日本島津公司生產(chǎn)；AG-245型電子分析天平，香港永先公司生產(chǎn)；HH-2型恒溫水浴鍋，西安唯信檢測設備有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 酚類化合物的化學氧化[6]

1）單種酚類化合物的化學氧化。分別配置不同pH的0.02 mol/L的磷酸鹽緩沖液，將鄰苯二酚、沒食子酸和多巴分別按200 mg/L的濃度溶解在磷酸鹽緩沖液中，取20 mL置于帶塞的容器中，不停地鼓入氧氣，將容器置于不同溫度的水浴中保溫反應。按正交試驗設計具體的酚類化合物氧化體系，考察單種酚類化合物在不同條件下化學氧化3.5 h后反應體系的褐變指數(shù)，具體試驗設計見表1。

2）混合酚類化合物的化學氧化。精確稱取鄰苯二酚、沒食子酸及多巴各10.00 mg，用50 mL不同pH的磷酸鹽緩沖液溶解，研究3種酚類化合物混合后在不同溫度、不同pH下的化學氧化情況，具體反應條件見表2。反應時間為3.5 h。

1.2.2 褐變指標測定 ①褐變指數(shù)BI。采用比色法測定反應體系在420 nm波長處的吸光度，平行測定3次。②色差[7，8]。采用CM-3600d型分光測色計測定，開機后選擇在反射模式下，先用黑阱進行零位校正，再進行白板校正，對樣品的明度、偏紅偏綠值、偏黃偏藍值等進行測定。以CIE-Lab表色系統(tǒng)表達?？偵瞀=■。

式中，L、a、b分別表示化學氧化后的反應體系的明度、偏紅偏綠值、偏黃偏藍值，L0、a0、b0分別表示反應初始時體系的明度、偏紅偏綠值、偏黃偏藍值。a為正表示偏紅，為負表示偏綠，b為正表示偏黃，為負表示偏藍。

2 結(jié)果與分析

2.1 單種酚類化合物化學氧化的正交試驗結(jié)果

單種酚類化合物的化學氧化正交試驗結(jié)果見表3。由極差分析可知，對酚類化合物化學氧化褐變影響最主要的因素為pH，其次是酚類化合物的種類，再次是反應溫度。單獨考察3個因素對褐變指數(shù)的影響，結(jié)果見圖1至圖3。從圖1可以看出，3種酚類化合物中褐變指數(shù)最高的為多巴，其次是沒食子酸，鄰苯二酚的褐變指數(shù)最小；從圖2可以看出，溫度在37 ℃和85 ℃時酚類化合物化學氧化后的褐變指數(shù)高于60 ℃時；從圖3可以看出，隨著pH升高，褐變指數(shù)增大，表明酚類化合物的化學氧化在堿性溶液中更容易發(fā)生。由表3可以看出，在pH 10、85 ℃條件下沒食子酸化學氧化后溶液褐變指數(shù)最高，為0.58，其次是pH 10、37 ℃條件下多巴化學氧化后的溶液褐變指數(shù)，為0.54，二者相差不大?？梢姴煌宇惢衔镌诓煌瑮l件下發(fā)生化學氧化的速率不一樣。

2.2 混合酚類化合物化學氧化試驗結(jié)果

表4反映了3種酚類化合物混合后在不同溫度和pH條件下的褐變情況。由表4可知，pH對混合酚類化合物的化學氧化有較大影響，溫度相同時，pH越高反應體系的顏色越深，褐變指數(shù)和總色差越大；在相同pH條件下，溫度越高酚類化合物的化學氧化越劇烈，反應體系褐變越嚴重；在反應溫度85 ℃、pH 10.0的條件下，3種酚類化合物的氧化產(chǎn)物顏色很深，褐變指數(shù)大于1.0，總色差達56.88。隨著pH和反應溫度的升高，氧化產(chǎn)物的明度下降，說明氧化產(chǎn)物的分子量較大，導致溶液變混濁。

3 小結(jié)與討論

針對蓮藕中所含的主要酚類化合物鄰苯二酚、沒食子酸和多巴進行了化學氧化模擬試驗，發(fā)現(xiàn)3種酚類化合物化學氧化后反應體系的褐變度增大，其中對褐變指數(shù)影響最大的因素為pH，其次是酚類化合物的種類，反應溫度的影響最小。鄰苯二酚、沒食子酸以及多巴在堿性條件易發(fā)生化學氧化，多巴的化學氧化反應速率最快，其次是沒食子酸，鄰苯二酚的化學氧化反應速率最慢。針對這些特點，可以選擇多巴及沒食子酸含量較低的蓮藕品種，并且在加工及貯藏過程中控制好pH，從而有效地減緩蓮藕中酚類化合物化學氧化反應的速率，達到防止蓮藕褐變的目的。

參考文獻：

[1] 宋 哲，汪 蘭，何 會，等. 不同生長期蓮藕淀粉的凝膠特性、熱重與核磁共振測定[J].食品科學，2009，30（23）：105-109.

[2] 高 晗，孫俊良，高愿軍，等.氣調(diào)包裝對鮮切蓮藕保鮮效果研究[J].食品科學，2008，29（10）：612-614.

[3] PILI？譕OTA V， ？譒UBARI■ D. Control of enzymatic browning of foods[J]. Food Technology and Biotechnology，1998，36（3）：219-227.

[4] 馬 霞，王瑞明，關(guān)風梅，等.果汁非酶褐變的反應機制及其影響因素[J].糧油加工與食品機械，2002（9）：46-48.

[5] 王清章，彭光華， 金 悠. 蓮藕中酚類物質(zhì)的提取分析及酶促褐變底物的研究[J].分析科學學報，2004，20（1）：38-40.

[6] KWAK E J， LIM S I. The effect of sugar， amino acid， metal ion，and NaCl on model maillard reaction under pH control[J]. Amino Acids，2004，27（1）：85-90.

[7] 羅金國，李 潔，王清章. 鮮切蓮藕片的防褐變研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2006，27（6）：74-76.

[8] C？魣RNARA M，DIEZ C，TORIJA E. Chemical characterization of pineapple juices and nectars. Principal components analysis[J]. Food Chemistry，1995，54（1）：93-100.