苦水玫瑰糖漿的研制及其抗氧化與抑菌作用研究

陳繼華,王 波,張宇霞,胡妍蕓,周 圍,,*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)中心,甘肅蘭州 730000)

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苦水玫瑰糖漿的研制及其抗氧化與抑菌作用研究

陳繼華1,王 波2,張宇霞2,胡妍蕓1,周 圍1,2,*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)中心,甘肅蘭州 730000)

以苦水玫瑰為原料研制玫瑰糖漿，在單因素實驗的基礎上選取料液比、提取時間、提取次數(shù)為實驗因素進行L9(34)正交實驗設計優(yōu)化苦水玫瑰糖漿的制備工藝。通過研究玫瑰糖漿對2,2′-聯(lián)氨-雙(3-乙基苯+并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽(ABTS)的清除作用,探討其體外抗氧化活性;并采用濾紙片法研究其抑菌效果。結(jié)果表明:苦水玫瑰糖漿的最佳制備工藝參數(shù)為：料液比1∶40,提取時間2 h,提取次數(shù)4次,蔗糖添加量45%,檸檬酸添加量0.15%,在此工藝條件下制得的苦水玫瑰糖漿酸甜適中,有濃郁的玫瑰花香,口感清爽,葡萄糖當量(DE值)14.94%,水分54.27%,相對甜度4,粘度500 mPa·s,pH3.43,總黃酮含量1.95 g/L,密度1.15 g/mL,且具有較強的體外抗氧化活性和抑菌效果:對ABTS+·的半數(shù)抑制濃度(IC50)為186.1 μL/L;對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌圈直徑分別為(1.37±0.09) cm和(1.67±0.14) cm。

玫瑰糖漿,研制,抗氧化,抑菌

苦水玫瑰(R.Setate×R.Rugosa)屬于重瓣玫瑰花,是我國傳統(tǒng)玫瑰與鈍齒薔薇的雜交品種,有著200多年的栽培歷史[1-2]。玫瑰花含有揮發(fā)油、酯類、苯乙醇、香茅醇、有機酸、花青素、蠟質(zhì)、胡蘿卜素等幾十種對人體有益的成分,具有緩減疲勞、鎮(zhèn)靜安神,給人以愉悅之感[3-7]。其中,玫瑰花中的花青素是安全的天然食用色素,多酚類物質(zhì)則是一種重要的抗氧化物質(zhì),其酚羥基具有很強的還原性,具有抗氧化活性,能有效清除自由基成分,具有美容養(yǎng)顏等功效[8-9]。玫瑰提取物對艾滋病、白血病有明顯的抗病毒作用[10]。

近年來,甘肅省苦水玫瑰種植面積逐年增長,僅苦水鎮(zhèn)種植面積就高達4.9萬畝,每年6～8月份,大量苦水玫瑰花上市,但其主要加工方式僅限于鮮花餅、烘干花蕾、玫瑰花露及玫瑰精油等。對苦水玫瑰的研究也主要集中在玫瑰精油的提取及應用上;而苦水玫瑰糖漿的研制、功效及相關研究國內(nèi)外未見文獻報道。目前,對糖漿的研究主要集中在具有一定療效的藥用糖漿。肖澤瓊[11]確定了健脾補肺糖漿的生產(chǎn)工藝;劉志明等[12]以優(yōu)質(zhì)枸杞為原料制作枸杞糖漿,為解決糖漿市場產(chǎn)品單一的問題做了一定貢獻,但對于玫瑰糖漿的研究匱乏。

本文以苦水玫瑰為原料,在單因素實驗的基礎上通過正交實驗優(yōu)化了制備具有最佳抗氧化活性苦水玫瑰糖漿的工藝參數(shù),2,2′-聯(lián)氨-雙(3-乙基苯+并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽(ABTS)法研究苦水玫瑰糖漿體外抗氧化活性,濾紙片法測定了玫瑰糖漿的抑菌作用,旨在獲得最佳的制備工藝,為苦水玫瑰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開創(chuàng)新的空間,促進苦水玫瑰在食品、藥品及醫(yī)療保健等領域的應用,提高苦水玫瑰的附加值,為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

苦水玫瑰花 采自甘肅省苦水玫瑰工程技術(shù)研究中心苦水玫瑰基地(永登縣);培養(yǎng)基 胰酪胨大豆肉湯(胰胨17 g/L、多價胨3 g/L、氯化鈉5 g/L、磷酸氫二鉀2.5 g/L、葡萄糖2.5 g/L、蒸餾水1000 mL,pH7.3±0.2),營養(yǎng)肉湯(蛋白胨10 g/L、牛肉膏3 g/L、氯化鈉5 g/L、蒸餾水1000 mL,pH7.4);供試菌種 金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus,ATCC 29213)、大腸桿菌(Escherichiacoli,ATCC 8739) 甘肅省檢科院食品微生物實驗室保存;1號定性濾紙 上海飛嶺化工科技有限公司;蘆丁、2,2′-聯(lián)氨-雙(3-乙基苯+并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽(ABTS) 上海源葉生物科技有限公司,色譜純;過(二)硫酸鉀 天津市科密歐化學試劑有限公司,優(yōu)級純;檸檬酸、無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁 天津市登豐化學品有限公司,分析純;蒸餾水 廣州屈臣氏;白砂糖。

Lambda 25UV型紫外分光光度計 美國珀金埃爾默公司;3K30型冷凍離心機 德國Sigma公司;AG204型電子天平 瑞士METTLER TOLEDO公司;SLR型電磁加熱攪拌器 德國SCHOTT公司;Memmert IN160 恒溫培養(yǎng)箱 德國Memmert公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 新鮮玫瑰花→低溫烘干(60 ℃)→粗粉碎→加水煎煮(提取)→過濾→2、3、4次煎煮過濾→濾液濃縮定量→加糖熬制→加檸檬酸→成品

1.2.2 單因素實驗條件的選擇 設計料液比1∶40(g/mL)、提取時間2 h、提取次數(shù)1次、蔗糖添加量40%、檸檬酸添加量0.1%,固定其他條件,分別考察料液比(1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80)、提取時間(0.5、1、2、3、4、5 h)、提取次數(shù)(1、2、3、4、5、6次)、蔗糖添加量(40%、45%、50%、55%、60%)、檸檬酸添加量(0.05%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25%)對ABTS+·清除能力的影響。此外根據(jù)文獻[13]中玫瑰花醬感官評分標準,對不同蔗糖和檸檬酸添加量所制得的玫瑰糖漿進行感官評價,確定最佳添加量。

1.2.3 正交實驗設計 以單因素實驗結(jié)果為依據(jù),選取對抗氧化能力有明顯影響的3個因素:料液比、提取時間、提取次數(shù),以對ABTS+·清除能力為評價指標,進行正交實驗設計,共9個實驗點,每個實驗點做3個平行,取其平均值。因素水平設計如表1所示。

表1 正交實驗設計因素水平

1.2.4 總黃酮含量測定

1.2.4.1 蘆丁標準曲線的繪制 采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法,參照李絢等[14]的方法略加修改,制作蘆丁標準曲線,利用分光光度計在波長510 nm處、以1 cm比色皿、試劑空白為參比,測定吸光度A值。以蘆丁標準品質(zhì)量濃度為橫坐標,吸光度A為縱坐標,其線性回歸方程為:y=0.0167x-0.0256,R2=0.9996,標準曲線的線性范圍為10.0～80.0 mg/L。

1.2.4.2 樣品總黃酮含量測定 準確量取苦水玫瑰糖漿1.0 mL用蒸餾水定容至50 mL,每個樣品分別取4.0 mL按照制作標準曲線的方法加入試劑,測吸光度值,代入回歸方程,計算玫瑰糖漿中總黃酮的含量，計算公式為:

式中:C為從回歸方程求得的蘆丁含量(g/L);V1為樣液總體積(mL);V為測定取樣體積(mL)。

1.2.5 ABTS+·清除能力的測定 準確配制濃度為7 mmol/L的ABTS和42.5 mmol/L的K2S2O8溶液,將兩種溶液等體積混合,避光,室溫反應12 h使其反應生成穩(wěn)定的ABTS+·,用乙醇稀釋一定倍數(shù),使其吸光度值A734 nm=0.7±0.02,即得ABTS工作液[15]。

準確移取苦水玫瑰糖漿8.0 mL置50 mL的離心管中,加入32.0 mL的無水乙醇,振蕩提取,在10000 r/min的轉(zhuǎn)速下冷凍離心10 min。取上清液2.0 mL于50 mL容量瓶定容至40 mL,再分別用移液槍移取60 μL于4.0 mL的ABTS工作液中,搖勻,測吸光度,按照以下公式計算該濃度下的清除率:

式中:A0為ABTS+·溶液的吸光度;A為加玫瑰糖漿處理樣液后的吸光度。

半數(shù)抑制濃度的計算:準確移取4.0 mL的ABTS工作液,分別加入20、40、60、80、100 μL的處理樣液,搖勻,測吸光度值,以苦水玫瑰糖漿濃度為橫坐標,吸光度為縱坐標繪制標準曲線,代入回歸方程求解半數(shù)抑制濃度,以此評價苦水玫瑰糖漿抗氧化能力的強度。

1.2.6 理化指標、感官分析和微生物指標 理化指標選取葡萄糖當量(DE值)、水分、甜度、粘度、pH、總黃酮含量和密度為評價標準,測定方法分別采用斐林試劑熱滴定法[16]、卡爾費休法[17]、蔗糖甜度比對法[18]、旋轉(zhuǎn)粘度計法[19]、pH酸度計法、分光光度比色法和天平量筒測量法。感官評價小組由5人組成,感官評價標準參照張冰晶等[13]對玫瑰花醬的感官評分標準,感官指標包括:色澤、口感、氣味、稠度和典型性,對最佳工藝條件下研制的玫瑰糖漿進行理化指標和感官方面的評價[20]。

微生物指標:選取菌落總數(shù)、大腸菌群和致病菌(沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌)3個通用微生物指標進行玫瑰糖漿的安全性室驗。分別按照GB4789.2-2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》、GB4789.3-2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數(shù)》、GB4789.4-2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》、GB4789.5-2012《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 志賀氏菌檢驗》和GB4789.10-2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》的方法檢測菌落總數(shù)、大腸菌群、沙門氏菌、志賀氏菌和金黃色葡萄球菌[21]。

1.2.7 抑菌實驗 抑菌實驗參照胡靜麗[22]的方法并進行了相應的改進。選用吸水性強的定性濾紙,用打孔器打成若干直徑為6 mm的圓形濾紙片,置于潔凈干燥的小培養(yǎng)皿中,160 ℃干熱滅菌1～2 h,備用。用移液器分別準確移取經(jīng)復壯后的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌兩種新鮮隔夜肉湯培養(yǎng)物各200 μL(1×106CFU/mL),均勻涂布于預先制備好的營養(yǎng)瓊脂平板和TSA瓊脂平板,水平正置培養(yǎng)皿15 min待菌液徹底吸收后,用無菌鑷子鑷取濾紙片貼在含菌平板上,每只含菌平板間隔一定距離貼2片,分別吸取15 μL玫瑰糖漿樣液和相同蔗糖、檸檬酸添加量的蔗糖檸檬酸溶液(對照)于滅菌濾紙片上,每菌做3次重復,并用浸有無菌水的濾紙片作對照,置37 ℃下恒溫培養(yǎng)24 h,測定抑菌圈直徑,計算平均值。同時，將玫瑰糖漿原液稀釋2、4、8、16、32倍做抑菌實驗，計算最低抑菌濃度。

1.2.8 數(shù)據(jù)分析 每個實驗組設三個平行,數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2007(Microsoft Office 2007,Microsoft Co.,Redmond,USA)進行處理,正交設計助手專業(yè)版v3.1破解綠色版對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 料液比的選擇 實驗結(jié)果如圖1所示,在料液比1∶30～1∶50時,自由基清除率逐漸增加,這是因為在提取過程中隨著溶劑量的增加,溶液中抗氧化活性成分濃度逐漸稀釋,加快了傳質(zhì)速度,當料液比達到1∶50時,清除率最大,但料液比在1∶50后又出現(xiàn)下降趨勢,可能是因為其他雜質(zhì)的溶出抑制了抗氧化活性成分的溶出,也有可能是因為隨著料液比的繼續(xù)增大,溶液體積變大,在后期煮沸濃縮過程中時間過長,從而影響自由基清除率。因此料液比以1∶50為宜,能在節(jié)約成本和時間的前提下,保證良好的抗氧化活性。

圖1 料液比對ABTS+·清除率的影響Fig.1 Effect of solid-to-liquid ratio on the radical scavenging rate

2.1.2 提取時間的優(yōu)化 實驗結(jié)果如圖2所示,在0.5～2 h時,自由基清除率隨時間的增加而明顯提高,2 h時提取率最高,隨著時間的繼續(xù)延長,清除率呈明顯下降趨勢,這可能是因為隨著時間的增加,玫瑰細胞破碎度逐漸增大,抗氧化活性成分溶出量逐漸增加,清除率提高;時間過長,細胞進一步破碎,雜質(zhì)的溶出相應增多,影響抗氧化活性成分的繼續(xù)溶出和自由基的清除效果,因此提取時間以2 h為宜。

圖2 提取時間對ABTS+·清除率的影響Fig.2 Effect of extraction timeon the radical scavenging rate

2.1.3 提取次數(shù)的優(yōu)化 實驗結(jié)果如圖3所示,在1～3次時,自由基清除率隨次數(shù)的增多逐漸提高,3次時達到最大,之后隨著次數(shù)的增多又呈現(xiàn)較為平緩的下降趨勢,這可能是因為隨著次數(shù)的增多需要煮沸濃縮的溶劑體積增大,濃縮時間過長,導致一些抗氧化活性成分的分解,從而影響自由基清除率。因此提取次數(shù)以3次為宜。

圖3 提取次數(shù)對ABTS+·清除率的影響Fig.3 Effect of extraction times on the radical scavenging rate

2.1.4 蔗糖、檸檬酸添加量的優(yōu)化 實驗結(jié)果如圖4、圖5所示,在苦水玫瑰糖漿中加入不同量的蔗糖和檸檬酸對玫瑰糖漿的體外抗氧化能力并無明顯影響。但由感官評價結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同的蔗糖和檸檬酸添加量使糖漿的感官特性發(fā)生很大變化,當蔗糖的添加量為45%,檸檬酸為0.15%時,口味、甜度、酸度、黏度適中;蔗糖添加量大于45%,且不斷增大時,其粘度過大,而且比較膩;當檸檬酸添加量過大于0.15%時,酸味和澀味明顯增強,影響口感。綜合考慮選擇蔗糖添加量為45%,檸檬酸為0.15%。

圖4 蔗糖添加量對ABTS+·清除率的影響Fig.4 Effect of sucrose amount on the radical scavenging rate

圖5 檸檬酸添加量對ABTS+·清除率的影響Fig.5 Effect of Citric acid amount on the radical scavenging rate

2.2 正交實驗結(jié)果

從表2實驗結(jié)果可以看出:極差分析結(jié)果為A>C>B,使玫瑰糖漿具有最佳抗氧化能力的工藝條件為A1B2C3,結(jié)合對感官有明顯影響的因素(蔗糖、檸檬酸),即料液比為1∶40、提取時間2 h、提取次數(shù)4次、蔗糖45%,檸檬酸0.15%為最佳工藝條件參數(shù)。驗證實驗結(jié)果表明:在該實驗條件下,玫瑰糖漿對ABTS+·的清除率可達42.96%,半數(shù)抑制濃度為186.1 μL/L,總黃酮含量為1.95 g/L。

2.3 理化、感官和微生物指標評價結(jié)果

對2.2所述最佳工藝參數(shù)條件下制得的苦水玫瑰糖漿進行理化、微生物和感官指標評價。理化指標測定結(jié)果為:DE值14.94%,水分54.27%,相對甜度4,粘度500 mPa·s,pH3.43,總黃酮含量1.95 g/L,密度1.15 g/mL。微生物指標:在選取的菌落總數(shù)、大腸菌群和致病菌(沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌)3個通用微生物指標中,菌落總數(shù)CFU/mL(g)<10,大腸桿菌MPN/mL(g)<3.0,3種致病菌均未檢出。感官評價結(jié)果如表3所示。

表2 L9(34)正交實驗結(jié)果

表3 苦水玫瑰糖漿感官評價

2.4 抑菌實驗結(jié)果

苦水玫瑰糖漿的抑菌圈大小檢測結(jié)果見表4。

表4 苦水玫瑰糖漿的抑菌實驗結(jié)果

表4結(jié)果表明:消除蔗糖和檸檬酸的影響后[23],苦水玫瑰糖漿原液對大腸桿菌的抑菌圈直徑為1.67 cm,對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為1.37 cm;一般認為抑菌圈小于1.3 cm為低度抑菌、1.3～1.9 cm為中度抑菌、大于1.9 cm為高度抑菌[24]。當稀釋倍數(shù)為8時,玫瑰糖漿對大腸桿菌仍有抑菌效果,其抑菌圈直徑為0.78 cm,但對金黃色葡萄球菌已無明顯的抑菌效果,其最低抑菌濃度分別為:大腸桿菌12.5%,金黃色葡萄球菌25%。

3 結(jié)論

本文對玫瑰糖漿的最佳制備工藝進行了探討,得出最佳工藝條件參數(shù)為料液比為1∶40、提取時間2 h、提取次數(shù)4次、蔗糖45%,檸檬酸0.15%。在此條件下制得的苦水玫瑰糖漿DE值14.94%,水分54.27%,相對甜度4,粘度500 mPa·s,pH3.43,總黃酮含量1.95 g/L,密度1.15 g/mL,且具有較好的感官特性,對ABTS+·的半數(shù)抑制濃度為186.1 μL/L,清除率42.96%,總黃酮含量1.95 g/L,說明此條件下制備的玫瑰糖漿具有一定的體外抗氧化活性。通過濾紙片法做抑菌實驗,發(fā)現(xiàn)玫瑰糖漿對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑分別為1.67 cm和1.37 cm，最低抑菌濃度分別為12.5%和25%，說明其對大腸桿菌的抑制效果優(yōu)于金黃色葡萄球菌,但是不是玫瑰糖漿對大多數(shù)革蘭氏陰性菌的抑制作用都優(yōu)于革蘭氏陽性菌,還有待于進一步研究。

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The development of the rosa rugosa syrup and its antioxidant and bacteriostatic activity

CHEN Ji-hua1,WANG Bo2,ZHANG Yu-xia2,HU Yan-yun1,ZHOU Wei1,2,*

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Lanzhou 730000,China)

Rosa rugosa was used to produce rose syrup. On the basis of single factor experiment,using material-liquid ratio,extraction time and extraction times as experimental factor,the optimum process parameters were determined by L9(34)orthogonal experiment. Scavenging effects of 2,2′-Azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)diammonium(ABTS)radicals of rose syrup was investigated to study its anti-oxidation activityinvitro,and filter-paper method was used to study the bacteriostatic activity. The results showed that the optimum process parameters of rose syrup was determined as follows:material-liquid ratio 1∶40,extraction time 2 h,extraction times 4,white granulated sugar 45%,citric acid 0.15%. Under this condition,the rose syrup tasted moderate sour and sweet with rose aroma and fresh palate,the DE was 14.94%,moisture was 54.27%,relative sweetness was 4,viscosity was 500 mPa·s,pH was 3.43,flavonoids content was 1.95 g/L and density was 1.15 g/mL. It also had stronger antioxidantinvitroand bacteriostatic activity:the half inhibitory concentration(IC50)on ABTS+· was 186.1 μL/L,and the rose syrup had good antibacterial activity onStaphylococcusaureusandEscherichiacoli,the diameters of antibacterial circle were(1.37±0.09) cm and (1.67±0.14) cm.

rose syrup;development;antioxidant;bacteriostatic

2016-06-15

陳繼華(1991-),女,在讀碩士研究生,研究方向:食品安全與檢測,E-mail:791525516@qq.com。

*通訊作者:周圍(1957-),男,博士,研究員,研究方向:食品營養(yǎng)及食品安全分析,E-mail:zhouwei845@163.com。

干制苦水玫瑰保色保香關鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研究(1604NKCA079)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)22-0269-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.044