石斛粉葛咀嚼片的制備及其抗氧化活性

周 揚,龍 成,許子楊,林映君,丁佳敏,敬思群

(韶關(guān)學院英東食品科學與工程學院,廣東韶關(guān) 512005)

近年來食藥兩用植物由于多位點、多效應及多功能的優(yōu)勢,在預防糖尿病上顯示出一定的優(yōu)越性[1-3]。鐵皮石斛(Dendrobiumofficinale)具備多種藥理活性,含有多糖、氨基酸、生物堿等活性成分,在所有活性成分中多糖含量是最高的(18%～30%),多項研究表明石斛多糖具有降血糖[4]、抗腫瘤[5]、抗氧化等作用[6-7];粉葛(PuerariathomsoniiBenth)為豆科多年生藤本植物,藥用價值高,可促進人腦的血液循環(huán)、增強記憶、降低血脂血糖、減肥健美[8],研究表明粉葛中的化學成分含有異黃酮、三萜類、淀粉及礦物元素等[9],其中粉葛總黃酮具有改善Ⅱ型糖尿病病人胰島素抵抗的作用[10]。火山粉葛以“無渣又清甜”的品質(zhì)是上等的粉葛,是廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)特產(chǎn),中國國家地理標志產(chǎn)品,因生長于物產(chǎn)豐富的曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)火山地區(qū),故稱火山粉葛。近年來,韶關(guān)石斛產(chǎn)業(yè)逐步成為粵北地區(qū)的特色產(chǎn)業(yè),其中丹霞鐵皮石斛是我國鐵皮石斛中的名貴優(yōu)質(zhì)品種,僅分布于粵北丹霞地貌巖石上,是典型的丹霞鐵皮石斛的原產(chǎn)地。

目前市場上石斛產(chǎn)品有鐵皮楓斗、鐵皮石斛粉、石斛顆粒、石斛酒,粉葛主要是以粉葛淀粉為原料生產(chǎn)葛根汁和一些粉葛面制品等,產(chǎn)品較為單一,而且關(guān)于二者的相關(guān)產(chǎn)品研究報道較少[11]。咀嚼片是一種服用方便、療效顯著的制劑,不僅口感較一般片劑好,且經(jīng)咀嚼后崩解時間大大節(jié)省,溶解度高,生物利用度也較高。杜健等[12]用芡實粉、荷葉粉及甘草粉采用粉末直接壓片法研制了芡實咀嚼片,賴譜富等[13]利用粉末直接壓片法加工熱瑪咖秋葵咀嚼片,宋璐杉等[14]以葡萄葉為原料,采用濕法制粒壓片工藝制成咀嚼片,陳艷君等[15]以濕法制粒壓片研制了黃精咀嚼片,許凱霞等[16]用葛根總黃酮和多糖研制了一種有降糖、降脂及抗氧化作用的咀嚼片[16]。而石斛與粉葛復配制成咀嚼片的研究未見文獻報道。

本研究以石斛和粉葛為主料,以玉米淀粉、菊粉、木糖醇、甘露醇為輔料,采用濕法制粒壓片工藝制成咀嚼片,以DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力、總抗氧化能力評價了咀嚼片的抗氧化活性,同時分析了石斛與粉葛的協(xié)同抗氧化作用。研究有效提高了石斛和粉葛的經(jīng)濟附加值,為產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

石斛 丹霞鐵皮石斛,由韶關(guān)學院石斛研究所提供,實驗室自制成140目粉;粉葛 火山粉葛,由廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)竹園火山粉葛專業(yè)合作社提供,實驗室自制成140目粉;菊粉、甘露醇、木糖醇、玉米淀粉、硬脂酸鎂等試劑 食品級,均為市售國產(chǎn);1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)(純度>97%)、2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)(純度>98%) 上海源葉生物科技有限公司;鐵氰化鉀、三氯乙酸、氯化鐵、無水乙醇、檸檬酸、檸檬酸鈉等試劑 分析純,均為市售國產(chǎn)。

800Y多功能粉碎機 永康市鉑歐五金制品有限公司;YE2-2氣流式超微粉碎機 瑞安市永歷制藥機械有限公司;YL-8024小型單沖制藥壓片機 上海力超電機有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州越新儀器制造有限公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海雅萊生化設(shè)備儀器有限公司;DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;SHE-3000G全波長多功能酶標分析儀 北京塞爾福知心科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理 石斛粉:將石斛清理去雜,剪成5～6 cm長度,在60 ℃烘箱烘干7～8 h,用中藥粉碎機粉碎,再進行超微粉碎,過140目篩;粉葛粉:將粉葛洗凈切成薄片,在50 ℃烘箱烘干5～6 h,用中藥粉碎機粉碎,再進行超微粉碎,過140目篩。

1.2.2 工藝流程

1.2.3 石斛粉葛咀嚼片配方單因素實驗 當輔料比為4∶1∶1∶1,乙醇濃度為50%,硬脂酸鎂添加量為0.5%(占顆粒重的百分數(shù),下同),乙醇添加量為0.4 mL/g,原料與輔料比[(石斛+粉葛)∶(玉米淀粉+菊粉+木糖醇+甘露醇)]分別為1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3。按1.2.2工藝制得咀嚼片,進行感官評定,確定最適原料與輔料比。

原料與輔料比為1∶1.5,乙醇濃度為50%,硬脂酸鎂添加量為0.5%,乙醇添加量為0.4 mL/g,輔料配比(玉米淀粉∶菊粉∶木糖醇∶甘露醇)分別為4∶1∶1∶1、4∶2∶2∶1、4∶2∶1∶2、4∶3∶1∶1、4∶1∶2∶2。其余操作同上,確定最適輔料配比。

原料與輔料比為1∶1.5,輔料配比為4∶3∶1∶1,硬脂酸鎂添加量為0.5%,乙醇添加量為0.4 mL/g,乙醇濃度分別為40%、50%、60%、70%、80%,其余操作同上,確定乙醇最適濃度。

原料與輔料比為1∶1.5,輔料配比為4∶3∶1∶1,乙醇濃度為60%,硬脂酸鎂添加量為0.5%,60%乙醇添加量分別為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL/g。其余操作同上,確定60%乙醇最適添加量。

原料與輔料比為1∶1.5,輔料配比為4∶3∶1∶1,乙醇濃度為60%,乙醇添加量為0.4 mL/g,硬脂酸鎂添加量分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%。其余操作同上,確定硬脂酸鎂最適添加量。

1.2.4 石斛粉葛咀嚼片配方優(yōu)化正交試驗 在單因素實驗基礎(chǔ)上,以感官評分為考查指標,采用L16(45)正交試驗進行配方優(yōu)化。

表1 正交試驗因素水平設(shè)計表

1.2.5 感官評價 隨機選取15名食品專業(yè)的學生,從咀嚼片色澤、口感、組織狀態(tài)三方面進行感官評定,感官評分表見表2。

表2 咀嚼片感官評分表[19]

1.2.6 咀嚼片體外抗氧化活性評價 以DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力、總抗氧化能力為體外抗氧化模型,以抗壞血酸為對照。以IC50值[20]表示DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力,IC50值越小,抗氧化能力越強。分別制備石斛粉葛咀嚼片的醇提物和水提物,以他們的抗氧化性來反映咀嚼片的抗氧化活性。

1.2.7 樣液制備 石斛粉葛咀嚼片醇提液、水提液的制備[21-22]:將咀嚼片粉碎,過40目篩,稱量10 g,樣品按料液比1∶20 (M/V),用70%乙醇在80 ℃條件下索氏提取3 h;稱量10 g樣品按粉液比1∶10,用蒸餾水在90 ℃條件下回流提取3 h。將兩種提取液抽濾,分別旋蒸至溶液體積小于100 mL,乙醇提取溶液使用乙醇定容100 mL于100 mL容量瓶中,同理水提取液使用蒸餾水定容。即得0.1 g/mL咀嚼片醇提液與水提液備用。

石斛、粉葛對照組提取液的制備:原料分別為石斛、粉葛按1.2.2工藝制得咀嚼片,按上述方法制備醇提液、水提液。

抗壞血酸溶液制備:準確稱取5 g抗壞血酸,放入燒杯中用蒸餾水溶解,定容于50 mL容量瓶,避光保存。

1.2.8 DPPH·清除能力的測定 參照Jing等[20]的方法,精確量取100 μL樣液與100 μL 2×10-4DPPH·溶液混合,避光反應 30 min后,517 nm 下測定吸光值。根據(jù)吸光度計算IC50值,樣品的 DPPH·清除率按下式計算:

DPPH·清除率(%)=[1-(A-A0)/A1]×100

式中:A0:空白組吸光值;A:樣品組吸光值;A1:陰性對照組吸光值。

1.2.9 ABTS+·清除能力的測定 參照張乃珣等[21]、崔同等[22]的方法。將ABTS用蒸餾水配制成7.4 mmoL/L溶液。取0.2 mL上述溶液與0.2 mL 2.6 mmol/L K2S2O8溶液混合均勻,避光放置12～16 h后,稀釋40～50倍,用磷酸鹽緩沖液將ABTS+·溶液稀釋至吸光度為0.70±0.02得到工作液。將樣液用水(無水乙醇)稀釋為5個不同濃度溶液。取0.2 mL提取液加入1.9 mL ABTS+·工作液混勻,振蕩10 s,靜置6 min后,于波長734 nm處測定吸光度。按下式計算各待測樣品對ABTS+·的清除率。以95%乙醇作為空白對照,測吸光度A0。

清除率(%)=[1-(A1-A2)/A0]×100

其中,A0為100 μL水(無水乙醇)與100 μL ABTS+·溶液反應后的吸光度值;A1為100 μL樣品與100 μL ABTS+·溶液反應后的吸光度值;A2為100 μL樣品與100 μL無水乙醇混合后的吸光度值。

1.2.10 總抗氧化能力的測定 參照Jing等[23]的方法。吸取不同濃度樣液1 mL,加入磷酸鹽緩沖液(pH6.6)和1% K3Fe(CN)6溶液各2.5 mL,混合后于50 ℃放置20 min,加入10% TCA溶液2.5 mL混勻,吸取2.5 mL,加入蒸餾水和0.1% FeCL3溶液各2.5 mL,混勻,室溫下靜置10 min,于700 nm處測定吸光度(A),按下式計算清除率:WA=A-A0,式中:WA-總抗氧化能力,A-樣品吸光度,A0-空白對照。吸光度值越大,總抗氧化能力越強。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗重復3次,實驗數(shù)據(jù)以“平均值±標準差”表示,統(tǒng)計軟件SPSS 22.0用于分析差異的意義,采用Prism 6.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 石斛粉葛咀嚼片配方單因素實驗結(jié)果

從圖1A看出當原輔料比為1∶1.5時,感官評分最高,隨著原輔料比增大,感官評分降低,可能是輔料對感官影響較大;由圖1B可知,當輔料配比為4∶3∶1∶1時,感官評分最高,說明輔料中的菊粉、甘露醇和木糖醇的比例對咀嚼片感官影響較大,隨著三種輔料比減小,感官評分降低;由圖1C可知,當乙醇濃度為60%時,咀嚼片的感官評分最高,隨著乙醇濃度增加,感官評分降低,可能由于乙醇濃度越高,對咀嚼片的成型、氣味及口感影響越大;由圖1D可知,當60%乙醇添加量為0.4 mL/g時咀嚼片的感官評分最高,在咀嚼片制作中60%乙醇主要用作黏合劑,也起潤濕劑作用,量小不能起到黏合作用,量大咀嚼片質(zhì)地會過于松軟影響感官評分;由圖1E可知,當硬脂酸鎂添加量為1.5%時,咀嚼片的感官評分最高,之后再增加硬脂酸鎂添加量,感官評分反而降低,因為硬脂酸鎂主要起潤滑劑作用,過量會導致黏度太低,咀嚼片粉粒感增加而影響口感。

圖1 單因素實驗結(jié)果

2.2 石斛粉葛咀嚼片配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果

在單因素實驗基礎(chǔ)上,以感官評分為考查指標,采用L16(45)正交實驗進行配方優(yōu)化。結(jié)果見表3。

表3 L16(45)正交試驗結(jié)果表

可看出原輔料比為最主要因素,輔料配比次之,其次是乙醇添加量、乙醇濃度、硬脂酸鎂添加量。直觀分析可得到最優(yōu)組為A2B3C2D2E2,即原輔料比1∶1.5,輔料配比4∶3∶1∶1,潤濕劑為60%乙醇,60%乙醇添加量為0.4 mL/g,硬脂酸鎂添加量為1.5%。5次平行實驗驗證得到最優(yōu)組感官評分平均值為93.7±0.03分。最優(yōu)條件下制得咀嚼片色澤淡黃均勻,表面光滑,甜度適中,具有石斛原味同時不苦澀。

2.3 石斛粉葛咀嚼片抗氧化活性及協(xié)同作用

2.3.1 對DPPH·清除能力 從圖2可知,樣品對對DPPH·的清除能力均呈劑量效應關(guān)系。石斛咀嚼片水提液、粉葛咀嚼片水提液、石斛粉葛咀嚼片水提液與抗壞血酸(VC)對DPPH·的清除能力的IC50值分別為(2.747±0.1345)、(5.441±0.3675)、(3.067±0.1095)、(0.06337±0.0286) mg/mL,石斛咀嚼片醇提液、粉葛咀嚼片醇提液、石斛粉葛咀嚼片醇提液的IC50值分別為(4.962±0.3585)、(5.774±0.6780)、(3.512±0.0945) mg/mL。在濃度為2 mg/mL時,石斛粉葛咀嚼片水提液與醇提液對DPPH·清除率分別為38.28%和35.78%。石斛粉葛咀嚼片有一定抗氧化能力。

圖2 對DPPH自由基清除能力

由表4可知,水提液DPPH·清除能力由強到弱的順序為:石斛咀嚼片組>石斛粉葛咀嚼片組>粉葛咀嚼片組,都弱于抗壞血酸;醇提液DPPH·清除能力由強到弱的順序為:石斛粉葛咀嚼片組>石斛咀嚼片組>粉葛咀嚼片組。從醇提物組清除DPPH·能力分析看出,石斛和粉葛聯(lián)合使用比單獨使用抗氧化能力強,故石斛和粉葛有協(xié)同抗氧化作用。

表4 清除DPPH·、ABTS+·的IC50值

2.3.2 對ABTS+·自由基清除能力 從圖3可知,石斛咀嚼片水提液、粉葛咀嚼片水提液、石斛粉葛咀嚼片水提液與抗壞血酸(VC)的清除ABTS+·的IC50值分別為(3.674±0.4455)、(15.17±2.86)、(5.529±0.8175)、(0.2772±0.0345) mg/mL;石斛咀嚼片醇提液、粉葛咀嚼片醇提液、石斛粉葛咀嚼片醇提液分別為(13.83±2.74)、(4.96±0.4845)、(5.38±0.7915) mg/mL,且皆呈劑量效應關(guān)系。在濃度為2 mg/mL時,石斛粉葛咀嚼片水提液與醇提液對ABTS+·清除率分別為36.72%和30.57%。石斛粉葛咀嚼片有一定抗氧化能力。

圖3 對ABTS+·清除能力

由表4可知,水提液ABTS+·清除能力由強到弱的順序為:石斛咀嚼片組>石斛粉葛咀嚼片組>粉葛咀嚼片組。醇提液ABTS+·清除能力由強到弱的順序為:粉葛咀嚼片組>石斛粉葛咀嚼片組>石斛咀嚼片組。從各實驗組的醇提物、水提物清除ABTS+·能力分析,石斛和粉葛聯(lián)合使用比單獨使用并沒有顯示出強的清楚ABTS+·能力,故石斛和粉葛對ABTS+·的清除能力沒有明顯的協(xié)同作用。

2.3.3 石斛粉葛咀嚼片總抗氧化能力 從圖4可知,在濃度為2 mg/mL時,石斛咀嚼片水提液、粉葛咀嚼片水提液、石斛粉葛咀嚼片水提液與抗壞血酸(VC)的總抗氧化能力分別為0.301、0.155、0.258、0.494;石斛咀嚼片醇提液、粉葛咀嚼片醇提液、石斛粉葛咀嚼片醇提液分別為0.173、0.162、0.187?？偪寡趸芰εc樣品濃度呈劑量效應關(guān)系。

圖4 總抗氧化能力

由圖4可知,水提液總抗氧化能力由強到弱的順序為:石斛咀嚼片組>石斛粉葛咀嚼片組>粉葛咀嚼片組,但都弱于抗壞血酸組;醇提液總抗氧化能力由強到弱的順序為:石斛粉葛咀嚼片組>石斛咀嚼片組>粉葛咀嚼片組。從醇提物的總抗氧化能力分析看出,石斛和粉葛聯(lián)合使用比單獨使用的總抗氧化能力強,故石斛和粉葛在總抗氧化能力方面有協(xié)同作用。

綜上,石斛咀嚼片具有一定抗氧化能力,石斛抗氧化能力強于粉葛,石斛粉葛具有協(xié)同抗氧化作用。

3 結(jié)論

石斛粉葛咀嚼片最佳配方為:原料中石斛與粉葛配比為1∶4,原輔料比1∶1.5,輔料配比4∶3∶1∶1,潤濕劑為60%乙醇,60%乙醇添加量為0.4 mL/g,硬脂酸鎂添加量為1.5%,在此條件下制得的咀嚼片的感官評價分最高,為93.7±0.03分。石斛粉葛咀嚼片水提物、石斛粉葛咀嚼片醇提物與抗壞血酸VC各實驗組的抗氧化實驗結(jié)果表明,石斛粉葛咀嚼片醇提物清除DPPH·能力較強,石斛粉葛咀嚼片水提物總抗氧化能力較強,但都弱于抗壞血酸VC;石斛和粉葛協(xié)同作用實驗結(jié)果表明,在DPPH·能力和總抗氧化能力實驗中,石斛和粉葛有顯著協(xié)同作用。故石斛粉葛咀嚼片有一定的抗氧化活性,石斛和粉葛有協(xié)同抗氧化作用。