龍葵果自然發(fā)酵過程中活性物質(zhì)含量及體外抗氧化能力研究

李 祎,王 萍

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)

龍葵果自然發(fā)酵過程中活性物質(zhì)含量及體外抗氧化能力研究

李 祎,王 萍*

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)

以龍葵果為原料,探討龍葵果在分別添加紅糖、蜂蜜以及綿白糖的條件下進(jìn)行自然發(fā)酵,分析活性物質(zhì)含量和體外抗氧化能力在發(fā)酵過程中的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)酵60 d后三組龍葵果發(fā)酵物中總多酚、總黃酮、皂苷和原花青素含量顯著升高(p<0.05),花色苷含量顯著下降(p<0.05)。發(fā)酵60 d后紅糖、蜂蜜及綿白糖三組的DPPH·清除能力分別提高14.68%、12.63%和10.26%(p<0.05);還原力分別提高81.9%、29.1%和34.2%(p<0.05)。相關(guān)性分析表明,還原力與總多酚含量具有極顯著的正相關(guān)性(p<0.01),DPPH·清除率與總黃酮含量之間具有極顯著的相關(guān)性(p<0.01)。發(fā)酵后蛋白酶和淀粉酶活力顯著提高(p<0.05),多酚氧化酶活力顯著降低(p<0.05)。經(jīng)過綜合比較三組龍葵果發(fā)酵物的生物活性物質(zhì)含量、抗氧化能力和三種酶活力,得出添加紅糖發(fā)酵得到的龍葵果發(fā)酵物功能性更顯著。

龍葵果,自然發(fā)酵,體外抗氧化活性

龍葵(SolanumnigrumL.)為茄科(Solanaceas)茄屬(Solanum)的一年生草本植物,又名黑星星、黑天天等[1]。近年來大量研究證明,龍葵果含有多糖、礦物質(zhì)、維生素、色素、氨基酸等功能性成分,具有抗氧化、抗腫瘤、消炎抑菌、提高人體免疫力等功效[2]。

果蔬原料經(jīng)過多種益生菌的發(fā)酵,不僅保存了果蔬原料中原有的營養(yǎng)物質(zhì),而且產(chǎn)生了新的生物活性物質(zhì)和酶類,抗氧化能力有所提高[3-4]。經(jīng)自然發(fā)酵的發(fā)酵飲品含有豐富的維生素、酶、礦物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)成分[5]?，F(xiàn)已有文獻(xiàn)報(bào)道,自然發(fā)酵過程中的微生物主要以乳酸菌、醋酸菌和酵母菌等益生菌為主[6-7],植物原料經(jīng)益生菌發(fā)酵后發(fā)酵體系中的總多酚和有機(jī)酸等活性物質(zhì)含量有所增加[4]。張惠香[8]等研究發(fā)現(xiàn)諾麗果自然發(fā)酵產(chǎn)物具有較強(qiáng)的抗氧化、抗菌和增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功效。隨著食品工業(yè)的發(fā)展,消費(fèi)者越來越重視食品的功能性,期望可以通過食物來改善健康和預(yù)防疾病[9]。有研究表明,黃酮類物質(zhì)含量與清除自由基能力顯著相關(guān)[10],并且有文獻(xiàn)報(bào)道[11],多酚類物質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵后更易被人體利用,有益于人體健康。然而對(duì)食品發(fā)酵過程中的活性物質(zhì)變化規(guī)律的研究相對(duì)較少,本研究的目的是研究活性物質(zhì)在自然發(fā)酵過程中的變化,并比較其與抗氧化能力之間的相關(guān)性。

本實(shí)驗(yàn)以成熟龍葵果為原料,測(cè)定其自然發(fā)酵過程中總多酚、總黃酮、花色苷、原花青素、皂苷等活性物質(zhì)的含量及龍葵果發(fā)酵物的抗氧化能力變化,通過相關(guān)性分析研究各指標(biāo)對(duì)抗氧化活性的貢獻(xiàn),探討龍葵果發(fā)酵物在自然發(fā)酵前后的變化規(guī)律,為龍葵果資源的進(jìn)一步開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

龍葵果 2015年9月下旬采于哈爾濱市郊;紅糖、綿白糖、蜂蜜 市售,均為食品級(jí);DPPH Sigma公司;其他試劑 均為分析純。

單人無菌操作臺(tái) 北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司;HR600型榨汁機(jī) 飛利浦電子香港有限公司;PHS-3C型精密pH計(jì) 上海精密儀器有限公司;TU-1810型PC 722s分光光度計(jì) 上海精密實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;TDL-5臺(tái)式離心機(jī) 上?？婆d儀器有限公司;DK-S12電熱恒溫水浴鍋 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 龍葵果自然發(fā)酵物的制備 將成熟的新鮮龍葵果去梗,并用無菌水輕輕沖洗掉表面的塵土及雜質(zhì),在無菌條件下晾干表面水分。選用市面常見紅糖、蜂蜜和綿白糖為碳源,使用前紫外殺菌30 min。在無菌條件下向已滅菌的玻璃瓶中,按質(zhì)量比1∶1∶3的比例加入已破碎的龍葵果、碳源和無菌飲用水。將玻璃瓶封口,25 ℃恒溫避光發(fā)酵60 d。每組做3份平行實(shí)驗(yàn)。在發(fā)酵過程中,每隔5 d在無菌條件下從各個(gè)實(shí)驗(yàn)組中取樣,將樣品于10000 r/min離心5 min,取上清液備用。

1.2.2 龍葵果發(fā)酵物活性物質(zhì)測(cè)定

1.2.2.1 總多酚含量的測(cè)定 采用Folin-Ciocalteu法[12]。100 μL適當(dāng)稀釋后的樣品加入試管中,加水7 mL,搖勻,再加0.5 mL福林試劑,1 min之后,加入1.5 mL 20%碳酸鈉溶液,混勻后加入0.9 mL蒸餾水。于25 ℃水浴條件下避光反應(yīng)1 h。在765 nm波長下測(cè)定吸光值,結(jié)果用沒食子酸當(dāng)量表示。每份樣品平行測(cè)定3次取平均值。

1.2.2.2 總黃酮含量的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[13]的方法測(cè)定,略有改動(dòng)。0.5 mL的樣品加入30%的乙醇至5 mL,加入0.3 mL 5% NaNO2,搖勻。6 min后加入0.3 mL 10%硝酸鋁,搖勻靜置6 min后加入1.0 mol/L的氫氧化鈉4 mL,反應(yīng)15 min后于510 nm波長下測(cè)定吸光值,結(jié)果用蘆丁當(dāng)量值表示。每組樣品平行測(cè)定3次取平均值。

1.2.2.3 花色苷含量的測(cè)定 采用pH示差法[14]。分別移取1 mL樣品于試管中,用pH1.0、4.5的緩沖溶液定容到10 mL,置于暗處反應(yīng)達(dá)平衡后(pH1.0為50 min,pH4.5為80 min)分別在510、700 nm波長下測(cè)定吸光值,根據(jù)公式(1)計(jì)算花色苷含量。每組樣品平行測(cè)定3次取平均值。

式(1)

其中,A-吸光度,A=(A510 nmpH1.0-A700 nmpH1.0)-(A510 nmpH4.5-A700 nmpH4.5);ε-矢車菊花素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù),26900;DF-稀釋因子;M-矢車菊-3-葡萄糖苷的分子量,449.2。

1.2.2.4 原花青素含量的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[15]的方法測(cè)定。移取0.5 mL樣品于試管中,依次加入2.5 mL 4%香草醛-甲醇溶液和2.5 mL 30%濃硫酸-甲醇溶液,搖勻,于30 ℃水浴條件下避光反應(yīng)20 min。用甲醇代替樣品作為空白對(duì)照,在500 nm波長下測(cè)定反應(yīng)體系的吸光值,結(jié)果用兒茶酚當(dāng)量值表示。每組樣品平行測(cè)定3次取平均值。

1.2.2.5 皂苷含量的測(cè)定 采用香草醛-冰醋酸法[16],略做改動(dòng)。取一定量樣品于10 mL具塞試管中,70 ℃水浴揮干溶劑,加入0.2 mL新配制的5%(w/v)香草醛-冰乙酸溶液和0.8 mL高氯酸,搖勻,60 ℃水浴25 min,取出置于冷水浴中終止反應(yīng)15 min,加入5 mL冰乙酸,混勻,放置10 min,以不加樣品的溶液做空白對(duì)照,在465 nm波長測(cè)定各樣品吸光度。以薯蕷皂苷元作為標(biāo)品,制作皂苷的標(biāo)準(zhǔn)曲線。每組樣品重復(fù)3次測(cè)定取平均值。

1.2.3 龍葵果發(fā)酵物體外抗氧化能力的測(cè)定

1.2.3.1 還原力測(cè)定 采用鐵氰化鉀法[17],略作改動(dòng)。依次加入50 μL樣品、2.5 mL磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L,pH6.6)和2.5 mL 1%鐵氰化鉀,搖勻后置于50 ℃水浴20 min。加入2.5 mL 10%三氯乙酸,搖勻,靜置5 min。4000 r/min離心10 min,取上清液2.5 mL,加入2.5 mL蒸餾水和0.5 mL 0.1%三氯化鐵。30 min后,于700 nm波長下測(cè)定吸光值。每組樣品平行測(cè)定3次取平均值。結(jié)果以吸光值表示,吸光值越高,則表示還原力越強(qiáng)。

1.2.3.2 DPPH·清除率測(cè)定 DPPH·清除率的測(cè)定根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)定。移取50 μL樣品加入0.1 mmol/L DPPH-乙醇溶液4 mL,避光反應(yīng)30 min,以去離子水為參比,在517 nm波長下測(cè)定吸光值;對(duì)照組用4 mL無水乙醇代替0.1 mmol/L DPPH-乙醇溶液,空白組用50 μL無水乙醇代替樣品,測(cè)定吸光值,根據(jù)公式(2)計(jì)算清除率。每組樣品平行測(cè)定3次取平均值。

式(2)

其中,A1-樣品組吸光值；A2-對(duì)照組吸光值；A3-空白組吸光值。

1.2.4 龍葵果發(fā)酵物中酶活力測(cè)定

1.2.4.1 蛋白酶活力測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[18]的方法測(cè)定蛋白酶活力。取0.5 mL待測(cè)樣品于試管中,加入2 mL 2%的干酪素,于37 ℃準(zhǔn)確水浴10 min后迅速加入5 mL 0.4 mol/L三氯乙酸,搖勻后靜置20 min,3000 r/min離心10 min。取1 mL濾液加入5 mL 0.55 mmol/L的碳酸鈉溶液,加入1 mL福林酚試劑(稀釋10倍)。30 min后測(cè)定OD660。定義每毫升酶液作用于底物,每分鐘增加1 μg酪氨酸為一個(gè)酶活單位(IU)。

1.2.4.2 淀粉酶活力測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[18]的方法測(cè)定淀粉酶活力。取1 mL溶于0.4 mol/L pH4.8醋酸緩沖液的可溶性淀粉于試管中,加入1 mL待測(cè)樣品,于37 ℃水浴10 min后,加熱滅活。適當(dāng)稀釋后,取2 mL稀釋后樣品加入DNS顯色液1.5 mL,混勻后進(jìn)行沸水浴5 min,取出后迅速冷卻至室溫。用蒸餾水定容到25 mL,搖勻。在520 nm波長下測(cè)定吸光值。以滅活酶液作為空白,計(jì)算葡萄糖增加量。定義每毫升酶液作用于底物,每分鐘水解釋放1 μg葡萄糖為1個(gè)酶活單位(IU)。

1.2.4.3 多酚氧化酶活力測(cè)定 取0.5 mL pH7.0的磷酸鹽緩沖液,加入2 mL 0.02 mol/L鄰苯二酚,于37 ℃水浴10 min,加入0.5 mL待測(cè)液,于37 ℃水浴處理5 min后,迅速在420 nm波長下測(cè)定OD值,每組平行測(cè)定3次。將每毫升酶液反應(yīng)后每分鐘吸光值變化(ΔA420)0.001定義為1個(gè)酶活單位(IU)。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍葵果發(fā)酵物活性物質(zhì)含量變化

2.1.1 龍葵果發(fā)酵過程中總多酚含量的變化 由圖1可知,三組龍葵果發(fā)酵物經(jīng)自然發(fā)酵60 d后,與發(fā)酵前相比總多酚含量均顯著增加(p<0.01)。實(shí)驗(yàn)前測(cè)定了三種碳源的總多酚含量,使用的紅糖中總多酚含量為(0.317±0.01) mg/g,而蜂蜜與綿白糖中總多酚含量未測(cè)出。由于紅糖相對(duì)于蜂蜜與白糖來說,酚類物質(zhì)含量更多,并且其中含有的微量元素和其他營養(yǎng)物質(zhì)更符合微生物生長代謝的需要[19]。因此,發(fā)酵開始0 d時(shí)紅糖組的總多酚含量顯著高于蜂蜜組及綿白糖組。紅糖組在發(fā)酵35～45 d總多酚含量呈緩慢上升趨勢(shì),在45 d總多酚含量最高達(dá)到(2.48±0.03) mg/mL,是發(fā)酵初始總多酚含量的2.8倍,50～60 d總多酚含量有所下降,但含量下降差異不顯著(p>0.05)。不考慮紅糖本身帶入的酚類物質(zhì),只比較在發(fā)酵過程中總多酚的增加量,發(fā)現(xiàn)紅糖組發(fā)酵前后總多酚含量增加(1.28±0.07) mg/mL,顯著高于(p<0.05)蜂蜜組總多酚含量增加量(0.85±0.03) mg/mL和綿白糖組增加量(0.64±0.06) mg/mL?，F(xiàn)已有文獻(xiàn)報(bào)道,自然發(fā)酵過程中主要以乳酸菌、醋酸菌和酵母菌等益生菌的代謝為主[6-7],Hur等[3]總結(jié)發(fā)現(xiàn)當(dāng)乳酸菌控制發(fā)酵時(shí),可將分子量較高的酚類化合物降解成簡(jiǎn)單的酚類。Filannino[11]等的研究證明了在微生物發(fā)酵過程中復(fù)雜的大分子酚類物質(zhì)經(jīng)乳酸菌代謝生成各種小分子酚類,如綠原酸會(huì)分解成咖啡酸和奎寧酸,使體系中總多酚含量增加。這是自然發(fā)酵前后各組總多酚含量增加的主要原因。

圖1 發(fā)酵過程中總多酚含量變化Fig.1 Changes in the contents of total polyphenols during fermentation

2.1.2 龍葵果發(fā)酵過程中總黃酮含量的變化 如圖2所示,龍葵果發(fā)酵物在發(fā)酵過程中總黃酮的含量略有升高,三組總黃酮含量的增加量均在0.2～0.3 mg/mL,與發(fā)酵0 d時(shí)總黃酮含量相比差異顯著(p<0.05)。發(fā)酵0 d時(shí),紅糖組總黃酮含量最高,可能是由于加入的紅糖中含有少量的黃酮類物質(zhì)導(dǎo)致的。實(shí)驗(yàn)前測(cè)定了三種碳源的總黃酮含量,使用的紅糖中總黃酮含量為(1.12±0.05)μg/g,蜂蜜中總黃酮含量為(0.38±0.04)μg/g,綿白糖中總黃酮未測(cè)出,三種碳源對(duì)發(fā)酵0 d的樣品總黃酮含量均無顯著影響(p>0.05),故不考慮碳源所帶入的總黃酮含量。

紅糖組總黃酮含量最高,且在發(fā)酵35 d時(shí)達(dá)到最高水平(1.57±0.04) mg/mL,顯著高于發(fā)酵0 d的總黃酮含量,35 d之后總黃酮含量變化無顯著差異(p>0.05);綿白糖組次之,在發(fā)酵35 d時(shí)含量最高為(1.25±0.02) mg/mL;蜂蜜組含量最低,在45 d時(shí)含量達(dá)到最高為(0.81±0.04) mg/mL,發(fā)酵50～60 d其含量變化無顯著差異(p>0.05)。Hur等[3]指出水果或者谷物發(fā)酵過程中微生物產(chǎn)生的酶類,如淀粉酶、纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、植酸酶及α-葡萄糖苷酶等可以分解植物細(xì)胞壁基質(zhì),促進(jìn)黃酮的釋放,這是總黃酮含量稍有升高的主要原因。

圖2 發(fā)酵過程中總黃酮含量的變化Fig.2 Changes in contents of total flavonnoids during fermentation

2.1.3 龍葵果發(fā)酵過程中花色苷含量的變化 根據(jù)圖3所示,隨發(fā)酵時(shí)間延長,三組花色苷含量逐漸降低。紅糖組、蜂蜜組及綿白糖組花色苷發(fā)酵60 d后含量與發(fā)酵前相比含量分別下降51.23%、54.43%和50.76%。因?yàn)榛ㄉ帐且活惢瘜W(xué)性質(zhì)活潑的物質(zhì),在加工和貯藏的過程中容易造成損失,但可以通過結(jié)合多酚或黃酮類等具有輔色作用的物質(zhì)來提高自身穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在龍葵果發(fā)酵物的發(fā)酵過程中總多酚及總黃酮含量都有所升高,因此增高了花色苷的穩(wěn)定性,并且非?；幕ㄉ赵诎l(fā)酵前期發(fā)生的氧化、聚合反應(yīng)中褪色[20],性質(zhì)較為穩(wěn)定的?；幕ㄉ毡槐Ａ粝聛韀21],因此在發(fā)酵30 d后花色苷含量基本維持穩(wěn)定。

圖3 發(fā)酵過程中花色苷含量的變化Fig.3 Changes in contents of total anthocyanins during fermentation

2.1.4 龍葵果發(fā)酵過程中原花青素含量的變化 龍葵果在發(fā)酵過程中原花青素的含量變化如圖4所示。

圖4 發(fā)酵過程中原花青素含量的變化Fig.4 Changes in content of procyanidine during fermentation

實(shí)驗(yàn)前測(cè)定了三種碳源的原花青素含量,使用的紅糖中原花青素含量為(0.99±0.05) mg/g,對(duì)發(fā)酵0 d的樣品原花青素含量影響顯著(p<0.05);蜂蜜和綿白糖中原花青素未測(cè)出。根據(jù)圖4所示,發(fā)酵60 d后與發(fā)酵前相比原花青素的含量顯著增加(p<0.05),紅糖組的含量先增加之后在發(fā)酵30 d時(shí)基本穩(wěn)定,發(fā)酵60 d后含量為(1.17±0.01) mg/mL,發(fā)酵前后增加了(0.37±0.05) mg/mL。蜂蜜組在發(fā)酵前期并無明顯增加,之后在35 d時(shí)開始明顯升高,55 d時(shí)達(dá)到最高(0.75±0.03) mg/mL,60 d時(shí)發(fā)酵與0 d相比增加了(0.41±0.04) mg/mL。綿白糖組在發(fā)酵前35 d原花青素含量持續(xù)升高,之后基本穩(wěn)定,發(fā)酵60 d后含量增加(0.545±0.05) mg/mL。比較三組原花青素增加量發(fā)現(xiàn),綿白糖組>蜂蜜組>紅糖組。

2.1.5 龍葵果發(fā)酵過程中皂苷含量的變化 龍葵果在發(fā)酵過程中皂苷含量的變化如圖5所示。

圖5 發(fā)酵過程中皂苷含量的變化Fig.5 Changes in content of saponin during fermentation

三種碳源中皂苷含量均未檢出,故不考慮碳源帶入的皂苷對(duì)發(fā)酵液結(jié)果的影響。如圖5所示,三組龍葵果發(fā)酵物在發(fā)酵60 d后皂苷含量均顯著增加(p<0.05),紅糖組皂苷含量發(fā)酵前后增加(1.67±0.11) mg/mL,蜂蜜組皂苷含量增加(1.93±0.11) mg/mL,綿白糖組發(fā)酵前后含量增加(0.92±0.12) mg/mL。由圖5可以看出蜂蜜組含量增量最高,綿白糖組在發(fā)酵40 d后含量不再增加。

2.2 龍葵果發(fā)酵過程中體外抗氧化能力的變化

2.2.1 龍葵果發(fā)酵過程中總還原力變化 由于三種碳源中含有一定量的活性物質(zhì),為排除碳源的干擾,在實(shí)驗(yàn)前分別測(cè)定了三種碳源的還原力,發(fā)現(xiàn)三種碳源的還原力無顯著差異(p>0.05),故不考慮碳源對(duì)發(fā)酵液還原力的影響。發(fā)酵過程中龍葵果發(fā)酵產(chǎn)物還原力變化如圖6所示,發(fā)酵60 d后三組龍葵果發(fā)酵物還原力均顯著提高(p<0.05),這是由于總多酚、原花青素等抗氧化物質(zhì)含量增加的原因。發(fā)酵60 d后,紅糖組的還原力顯著高于其他兩組(p<0.05),在第55 d時(shí)抗氧化性最高,是發(fā)酵之前的2.17倍。蜂蜜組、綿白糖組還原力分別提高了29.11%、34.26%。由于酚類物質(zhì)和黃酮都是優(yōu)良的抗氧化劑,并且都作為金屬螯合劑發(fā)揮作用[3]。隨著發(fā)酵的進(jìn)行,三組樣品總多酚和總黃酮含量均顯著增加(p<0.05),這可能是三組樣品發(fā)酵60 d后還原力顯著提高的原因。

圖6 發(fā)酵過程中龍葵果發(fā)酵產(chǎn)物還原力變化Fig.6 Changes in reducing power of Solanum nigrum fruits during fermentation

2.2.2 龍葵果發(fā)酵過程中清除DPPH·能力變化 龍葵果發(fā)酵過程中清除DPPH·能力的變化趨勢(shì)如圖7所示。

圖7 發(fā)酵過程中龍葵果發(fā)酵產(chǎn)物DPPH·的清除作用變化Fig.7 Changes in DPPH value of Solanum nigrum fruits duringfermentation

同樣為排除碳源的干擾,在實(shí)驗(yàn)前分別測(cè)定了三種碳源的DPPH·清除率,發(fā)現(xiàn)三種碳源的DPPH·清除率無顯著差異(p>0.05),故不考慮碳源對(duì)發(fā)酵液DPPH·清除率的影響。由圖7可以看出,三組龍葵果發(fā)酵物清除DPPH·的能力都是先增加后稍微降低最終維持在一定水平。紅糖組在第15 d時(shí)清除率最高達(dá)到76.84%±1.40%,隨后稍有降低,最終維持在69%左右,相較發(fā)酵之前提高了14.68%。蜂蜜組也在第15 d時(shí)清除率達(dá)到55.04%±0.26%,最終穩(wěn)定在53.5%左右,與發(fā)酵之前相比提高了12.63%。綿白糖組的清除率持續(xù)增長,60 d時(shí)達(dá)到45.21%±0.29%,與發(fā)酵前相比提高了10.26%。三組樣品清除DPPH·能力依次為紅糖組>蜂蜜組>綿白糖組。

表1 活性物質(zhì)含量間的相關(guān)系數(shù)

注:“*”表示相關(guān)性顯著(p<0.05);“**”表示相關(guān)性極顯著(p<0.01);表2同。

表2 抗氧化能力與活性物質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)

表3 發(fā)酵前后三種酶活力的比較

注:同列不同字母表示差異性顯著,p<0.05。

2.3 相關(guān)性分析

如表1所示,總多酚含量與原花青素、總黃酮、皂苷含量都有極顯著的正相關(guān)性(p<0.01),且與原花青素相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為0.881(p<0.01),說明在發(fā)酵過程中微生物代謝積累原花青素是導(dǎo)致總多酚含量的增加的主要原因。總黃酮含量也與原花青素含量極顯著相關(guān)(p<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.876,說明發(fā)酵過程中原花青素含量增加是也黃酮類化合物含量增加的主要原因。

龍葵果發(fā)酵物中相關(guān)活性物質(zhì)含量與抗氧化能力之間的相關(guān)系數(shù)如表2所示。

如表2所示,龍葵果發(fā)酵物的還原力與各種活性物質(zhì)之間都有極顯著的相關(guān)性(p<0.01),其中與總多酚之間的相關(guān)性強(qiáng)于其他物質(zhì)含量,相關(guān)系數(shù)為0.887。從表2可以看出DPPH·清除率與活性物質(zhì)含量之間相關(guān)性不強(qiáng)。DPPH·清除率與總黃酮、原花青素含量之間顯著相關(guān)(p<0.01),但相關(guān)性較弱。這說明龍葵果發(fā)酵物的DPPH·清除率是由多種生物活性物質(zhì)共同作用的。

2.4 龍葵果發(fā)酵物中酶活力的測(cè)定

蛋白酶和淀粉酶都屬于消化酶類,據(jù)文獻(xiàn)[22]報(bào)道消化酶類可以作為食品補(bǔ)充劑添加到功能食品中,提高產(chǎn)品的助消化功能。由表3可以看出,三組發(fā)酵物中的蛋白酶、淀粉酶酶活力均顯著升高(p<0.05),說明發(fā)酵后樣品助消化能力增強(qiáng),且發(fā)酵60 d樣品紅糖組顯著高于(p<0.05)其他兩組。多酚氧化酶會(huì)引起果蔬原料的酶促褐變,使多酚物質(zhì)氧化,影響食品的營養(yǎng)及風(fēng)味,發(fā)酵前后多酚氧化酶酶活力顯著降低(p<0.05),說明經(jīng)過自然發(fā)酵后發(fā)酵液的穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3 結(jié)論

添加三種不同碳源的龍葵果發(fā)酵60 d后,經(jīng)比較紅糖組總多酚增量、總黃酮含量及皂苷增量均顯著高于(p<0.05)其他兩組;同時(shí),發(fā)酵物還原力及清除DPPH·能力也顯著高于(p<0.05)其他兩組,綜合來看,紅糖作為自然發(fā)酵的碳源可以使龍葵果發(fā)酵產(chǎn)物具有更佳的抗氧化功能。

為進(jìn)一步確定各種活性物質(zhì)對(duì)抗氧化的貢獻(xiàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析。還原力與總多酚含量相關(guān)性最強(qiáng)(r=0.887);各種活性物質(zhì)含量與DPPH·清除率間不存在相關(guān)性或相關(guān)性較弱,說明龍葵果發(fā)酵物的DPPH·清除率是由多種生物活性物質(zhì)共同作用的結(jié)果。

三組發(fā)酵物中的蛋白酶、淀粉酶酶活力均顯著升高(p<0.05),多酚氧化酶酶活力顯著降低(p<0.05),說明經(jīng)過自然發(fā)酵后發(fā)酵液的助消化能力及體系的穩(wěn)定性增強(qiáng)。發(fā)酵60 d后,紅糖組的蛋白酶及淀粉酶活力最高。

顯然,比較三種碳源自然發(fā)酵60 d后的樣品,紅糖更適合作為龍葵果自然發(fā)酵的碳源,得到的發(fā)酵產(chǎn)物具有更顯著的功能。然而,在發(fā)酵過程中活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化的機(jī)理及發(fā)酵過程中的主要微生物尚需進(jìn)一步探究。

[1]騰飛. 龍葵果花色苷分離、降解特性及體外抗氧化活性研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2015.

[2]王曉英,王磊,段連海,等. 野生龍葵果在食品行業(yè)中的應(yīng)用與進(jìn)展[J]. 飲料工業(yè),2014,17(1):40-43.

[3]Hur S J,Lee S Y,Kim Y C,et al. Effect of Fermentation on the Antioxidant Activity in Plant-based Foods[J]. Food Chemistry,2014,43(160):346-356.

[4]Dulf F V,Vodnar D C,Dulf E H,et al. Total Phenolic Contents,Antioxidant Activities,and Lipid Fractions from Berry Pomaces Obtained by Solid-State Fermentation of Two SambucusSpecies with Aspergillus niger[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2015,13(63):3489-3500.

[5]蔣增良. 天然微生物酵素發(fā)酵機(jī)理、代謝過程及生物活性研究[D]. 杭州:浙江理工大學(xué),2013.

[6]Aguiar F,Menezes V,Rogez H. Spontaneous Postharvest Fermentation of A?ai(Euterpe oleracea)Fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2013,86:294-299.

[7]Chakravorty S,Bhattacharya S,Chatzinotas A,et al. Kombucha Tea Fermentation:Microbial and Biochemical Dynamics[J]. International Journal of Food Microbiology,2016,220:63-72.

[8]張惠香,陳錦樹,林金源. 諾麗果發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)BALB/c小鼠脾臟細(xì)胞Th1/Th2細(xì)胞激素分泌之影響[J]. 臺(tái)灣營養(yǎng)學(xué)會(huì)雜志,2007,32(1):30-36.

[9]Marsh A J,Hill C,Ross R P,et al. Fermented Beverages with Health-promoting Potential:Past and Future Perspectives[J]. Trends in Food Science and Technology,2014,38:113-124.

[10]Escudero-López B,Cerrillo I,Herrero-Martín G,et al. Fermented Orange Juice Source of Higher Carotenoid and Flavanone Contents[J]. Journal Agriccultuel and Food Chemistry,2013,61(37):8773-8782.

[11]Filannino P,Bai Y,Cagno R D,et al. Metabolism of Phenolic Compounds byLactobacillusspp. during Fermentation of Cherry Juice and Broccoli Puree[J]. Food Microbiology,2015,46:272-279.

[12]Li H,Wang X Y,Li Y,et al. Polyphenolic compounds and antioxidant properties of selected China wines[J]. Food Chemistry,2009,112(2):454-460.

[13]Dewanto V,Wu X,Adom K K. Thermal Processing Enhances the Nutritional Value of Tomatoes by Increasing Total Antioxidant Activity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2002,50(10):3004-3010.

[14]Sun J,Yao J,Huang S,et al. Antioxidant activity of polyphenol and anthocyanin extracts from fruits ofKadsuracoccinea(Lem.)A.C. Smith[J]. Food Chemistry,2009,117(2):276-281.

[15]鄭洪亮. 紅皮云杉球果原花青素分離純化、配合物及體外抗氧化研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2014.

[16]向萍,王玉華,張秀艷,等. 蒙藥參竹精片總皂苷的含量及抗氧化研究[J]. 現(xiàn)代中藥研究與實(shí)踐,2015,29(6):58-61.

[17]Sabokbar N,Khodaiyan F. Total Phenolic Content and Antioxidant Activities of Pomegranate Juice and Whey Based Novel Beverage Fermented by Kefir Grains[J]. Journal of Food Science and Technology,2016,53(1):47-739.

[18]Han S S,Hur S J,Lee S K. A Comparison of Antioxidative and Anti-inflammatory Activities of Sword Beans and Soybeans Fermented with Bacillus subtilis[J].Food and Function,2015,6(8):48-2736..

[19]何潔. 紅糖及其產(chǎn)品開發(fā)[J]. 輕工科技,2013,11:21-22,56.

[20]Suh H J,Noh D O,Kang C S,et al. Thermal Kinetics of Color Degradation of Mulberry Fruit Extract[J]. Nahrung/Food,2003,47(2):132-135.

[21]陳媛. 桑椹生理活性成分在發(fā)酵過程中的變化[D]. 重慶:西南大學(xué),2013.

[22]胡學(xué)智. “酵素”和酶的辨異—論酶和“酵素”制品的保健功能[J]. 工業(yè)微生物,2016,46(2):60-68.

權(quán)威·核心·領(lǐng)先·實(shí)用·全面

Study on active ingredients and antioxidant activityinvitroofSolanumnigrumfruits spontaneous fermentation

LI Yi,WANG Ping*

(School of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)

This study was carried out to analyzed some active ingredients fromSolanumnigrumfruits spontaneous fermentation with brown sugar,honey and soft sugar respectively,and evaluated the ferments antioxidant capacityinvitro. The results showed that the contents of total polyphenols,total flavonoids,saponin and proanthocyanidins increased significantly(p<0.05),the contents of anthocyanins decreased significantly(p<0.01)after 60 days fermentation. Meanwhile,the scavenging DPPH· capacity ofSolanumnigrum-ferment with brown sugar,honey,and soft sugar increased by 14.68%,12.63%,and 10.26%(p<0.05)respectively,and the reducing power of three groups increased by 81.9%,29.1%,and 34.2%(p<0.05)respectively. Correlation analysis showed significant positive correlation(p<0.01)between reducing power and total polyphenols contents,and between the scavenging DPPH·capacity and contents of flavonoid. Furthermore,the activity of protease and amylase was significantly increased(p<0.05),and the activity of polyphenol oxidase was significantly decreased(p<0.05)after 60 days fermentation. The results suggested theSolanumnigrum-ferment with brown sugar was better than with honey or soft sugar.

Solanumnigrumfruits;spontaneous fermentation;antioxidant activityinvitro

2016-09-22

李祎(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：食品發(fā)酵工程，E-mail：lanny924@sina.com。

*通訊作者:王萍(1964-)，女，博士，教授，主要從事功能食品研究與開發(fā)方面的研究，E-mail：wangpingnefu@126.com。

卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃改革試點(diǎn)項(xiàng)目(41110211)。

TS201.3

A

1002-0306(2017)06-0207-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.031