2種形態(tài)桂皮姜糖產(chǎn)品的抗氧化特性研究

王家鑌， 陳致羽， 管昭巍， 劉龍龍， 仇宏圖， 張 華

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

近年來(lái)，由于飲食結(jié)構(gòu)的巨大變化，人們身體健康也受到了一定的影響。許多疾病如感冒、糖尿病和心血管等疾病都與自由基相關(guān)，所以人們需要通過(guò)攝入具有抗氧化活性的物質(zhì)，以達(dá)到預(yù)防疾病的目的。有研究證明，許多對(duì)感冒、糖尿病和心血管疾病等有療效的植物或植物提取物中都含有抗氧化活性成分，因此，具有抗氧化活性的藥食同源植物及植物提取物受到了人們的廣泛關(guān)注[1-2]。

桂皮源自樟樹科植物肉桂的樹皮，具有濃烈的肉桂香味，屬于藥食兩用植物，其有效成分有桂皮酸、桂皮醛等，可抗氧化、抗腫瘤、抗菌和提高人體免疫力等，此外中醫(yī)還認(rèn)為桂皮具有暖胃驅(qū)寒和活血止痛等功能[3]。生姜源自草本植物姜的根莖，芳香味濃郁且有辛辣味，屬于藥食兩用植物，有效成分有姜辣素、姜酮及姜酚類化合物等，有殺菌解毒、抗氧化、預(yù)防感冒和提高人體免疫力的功能[4-5]。紅糖也屬于藥食兩用物質(zhì)，它是不添加化學(xué)助劑的澄清甘蔗汁經(jīng)濃縮、結(jié)晶而提取出的產(chǎn)物，其營(yíng)養(yǎng)活性成分有酚類化合物、蛋白質(zhì)和維生素等，具有抗氧化、促進(jìn)免疫應(yīng)答、預(yù)防貧血和緩解糖尿病等功能[6]。

劉世軍等[7]研發(fā)了大棗紅糖姜茶，探索其在養(yǎng)生保健方面的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)利用傳統(tǒng)方法制備的大棗紅糖姜茶對(duì)人體具有一定的保健作用。李秀中等[8]研發(fā)了鮮棗姜糖茶，并采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)研究其最佳配方，最終以感官評(píng)價(jià)作為唯一指標(biāo)得到產(chǎn)品的最優(yōu)配比。褚翠翠等[9]研發(fā)了速溶低糖姜茶飲料，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化低糖姜茶的配方，得到了口感醇濃、甜辣適中、風(fēng)味獨(dú)特的開發(fā)產(chǎn)品。張遠(yuǎn)桃[10]用干姜或姜粉加紅糖研發(fā)了“姜糖茶”，發(fā)現(xiàn)其對(duì)防治感冒有奇效。

目前，以桂皮、紅糖和生姜開發(fā)預(yù)防感冒的產(chǎn)品較少，制備為飲品類產(chǎn)品并研究其抗氧化活性的更是少見報(bào)道。因此，試驗(yàn)以桂皮、紅糖和生姜為原料制備桂皮姜糖飲，并通過(guò)噴霧干燥將其制成桂皮姜糖粉，研究這2種材料相同但形態(tài)不同的產(chǎn)品與抗氧化劑及其他市售抗感冒產(chǎn)品之間的活性差異，為桂皮姜糖產(chǎn)品的抗氧化功效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生姜，市售，無(wú)腐爛變質(zhì)；桂皮，市售；古方紅糖，黔西南古方紅糖有限公司；食品級(jí)Vc、鐵氰化鉀、三氯乙酸、三氯化鐵，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；茶多酚≥98%，湖北古木生物科技公司；板藍(lán)根，白云山和黃中藥有限公司；藿香正氣水，太極集團(tuán)四川南充制藥有限公司；維他命500飲料，韓國(guó)Kwangdong制藥集團(tuán)；過(guò)硫酸鉀(純度99%)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2’-聯(lián)氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)，美國(guó)Sigma公司；磷酸鈉、鉬酸銨，上海阿拉丁試劑有限公司；硫酸、磷酸緩沖溶液溶液、乙醇，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

噴霧干燥機(jī) SD-1500(上海繼譜電子科技有限公司) ；

紫外分光光度計(jì) UV-1800(上海美譜達(dá)儀器有限公司) ；

水浴鍋 HH-501S(上海郝田科學(xué)儀器有限公司)；

實(shí)驗(yàn)用立式壓力蒸汽滅菌器YXQ-LS-50A(深圳市瑞鑫達(dá)化玻儀器有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 桂皮姜糖飲的制備

生姜去皮洗凈，用刀切成碎末狀后備用。往1 000 mL冷水鍋中添加4%的桂皮熬煮25 min后，加入3%的古方紅糖再熬制5 min，關(guān)火，再往水中加入2%生姜末5 min后，過(guò)濾滅菌，封裝產(chǎn)品。

1.3.2 桂皮姜糖飲噴霧干燥

參照柴智慧等[11]的方法稍作修改，將桂皮姜糖飲進(jìn)行抽濾去除多余殘?jiān)S即進(jìn)行噴霧干燥。噴霧干燥條件為：進(jìn)料量 3 mL/min，進(jìn)風(fēng)溫度170 ℃，出風(fēng)溫度 65 ℃，風(fēng)機(jī)速度50 Hz、蠕動(dòng)泵進(jìn)料速度800 mL/h、撞針時(shí)間4 s、撞針間隔13 s。

1.3.3 供試樣品濃度的確定

桂皮姜糖飲中桂皮、紅糖和生姜三者都含有抗氧化物質(zhì)，為了解三者復(fù)合時(shí)抗氧化能力，并進(jìn)一步明確桂皮姜糖產(chǎn)品的抗氧化活性，制備了液體和固體樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過(guò)總還原力的測(cè)定，液體樣品的濃度選擇為0.1 mL/mL桂皮姜糖飲、0.1 mg/mL Vc、0.1 mL/mL維他命500以及0.1 mL/mL藿香正氣水；固體樣品的濃度選擇為總還原力與10 mg/mL桂皮姜糖粉無(wú)顯著差異的1 mg/mL Vc、1 mg/mL茶多酚以及相同濃度的10 mg/mL板藍(lán)根產(chǎn)品。

1.3.4 總還原力測(cè)定

取一定濃度的樣品2 mL及0.2 mol/L磷酸緩沖溶液(pH值6.6)2 mL和1%鐵氰化鉀溶液1.5 mL，混勻后于50 ℃水浴20 min，隨即加入10%的三氯乙酸溶液2 mL，混勻后取混合溶液2 mL，加入2 mL蒸餾水、0.4 mL 0.1%三氯化鐵溶液，混勻靜置10 min后于700 nm處測(cè)定吸光值[12]。

1.3.5 ABTS+·清除能力的測(cè)定

ABTS+·儲(chǔ)備液制備：將濃度為7 mmol/L ABTS+·與2.45 mmol/L的過(guò)硫酸鉀溶液按體積1∶1的比例混合，室溫避光放置16 h。進(jìn)行測(cè)定之前應(yīng)將儲(chǔ)備液稀釋至吸光度為2.00±0.10的工作液。

取ABTS+·工作液3 mL 與產(chǎn)品溶液0.3 mL，混勻后于室溫靜置6 min，隨即于734 nm測(cè)定吸光度。將Vc作為陽(yáng)性對(duì)照，平行試驗(yàn)3次，取平均值，按照下式計(jì)算產(chǎn)品的ABTS+·自由基清除率[13]：

式中：A0-未加樣的ABTS+·的吸光度；A-產(chǎn)品與ABTS+·反應(yīng)后的吸光度；B-空白產(chǎn)品的吸光度。

1.3.6 DPPH·清除能力的測(cè)定

取一定濃度的樣品1 mL和5×10-4mol/L DPPH·溶液2 mL，然后用濃度為70%的乙醇補(bǔ)齊至6 mL，室溫下靜置30 min，隨即在波長(zhǎng)517 nm下測(cè)定其吸光度。將Vc作為陽(yáng)性對(duì)照，平行試驗(yàn)3次，取平均值，按照下式計(jì)算產(chǎn)品的DPPH·自由基清除率[13]：

式中：A0-未加樣的DPPH·的吸光度；A-產(chǎn)品與DPPH·反應(yīng)后的吸光度；B-空白產(chǎn)品的吸光度。

1.3.7 總抗氧化能力測(cè)定

配制濃度分別為0.6 mol/L硫酸、28 mmol/L磷酸鈉和4 mmol/L鉬酸銨；取產(chǎn)品溶液0.4 mL及4.0 mL上述混合溶液，搖勻振蕩，95 ℃水浴90 min后冷卻于700 nm處測(cè)定吸光度值[14]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS22.0 軟件中的Duncan 檢驗(yàn)法對(duì)差異顯著的數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 液態(tài)及固態(tài)產(chǎn)品總還原力

圖1為液態(tài)產(chǎn)品總還原力比較，由圖1可知，0.1 mL/mL桂皮姜糖飲、0.1 mg/mL VC和0.1 mL/mL維他命500三者之間無(wú)顯著差異(P>0.05)，0.1 mL/mL藿香正氣水總還原力最高，且均顯著高于VC、維他命500和桂皮姜糖飲(P<0.05)。

圖1 液態(tài)產(chǎn)品總還原力比較

圖2為固態(tài)產(chǎn)品總還原力比較，由圖2可知，10 mg/mL桂皮姜糖粉總還原力均與1 mg/mL VC和1 mg/mL茶多酚無(wú)顯著差異(P>0.05)，但這3種產(chǎn)品均與10 mg/mL板藍(lán)根存在顯著差異，在相同濃度下桂皮姜糖粉顯著高于板藍(lán)根的總還原力(P<0.05)。

圖2 固態(tài)產(chǎn)品總還原力比較

藿香正氣水總還原力高的原因，可能是其含有的蒼術(shù)、陳皮、厚樸、白芷、茯苓中的多種抗氧化成分發(fā)生協(xié)同作用，共同起到了增強(qiáng)抗氧化的作用。維他命500中抗氧化的主要成分是牛磺酸。

2.2 液態(tài)及固態(tài)產(chǎn)品ABTS+·清除能力

圖3是液態(tài)產(chǎn)品ABTS+·清除率的比較，由圖3可知，桂皮姜糖飲ABTS+·清除率顯著高于VC、維他命500，但顯著低于藿香正氣水(P<0.05)。ABTS+·的清除能力強(qiáng)弱依次為：藿香正氣水>桂皮姜糖飲>維他命500>VC。桂皮姜糖飲ABTS+·清除能力強(qiáng)于VC。楊洋等[15]通過(guò)正交試驗(yàn)研究了從生姜中提取黃酮的工藝，并探討其抗氧化活性。結(jié)果表明生姜黃酮類化合物具有較強(qiáng)的ABTS+·清除能力，其抗氧化活性強(qiáng)于VC。該研究主要利用生姜制備成桂皮姜糖飲，推測(cè)生姜黃酮類化合物與其它成分協(xié)同同樣對(duì)ABTS+·清除率起到了作用。

圖3 液態(tài)產(chǎn)品ABTS+·清除率比較

圖4是固態(tài)產(chǎn)品ABTS+·清除率的比較，由圖4可知，桂皮姜糖粉與VC、茶多酚3者之間不存在顯著差異(P>0.05)，但這3者都與板藍(lán)根存在顯著差異(P<0.05)。板藍(lán)根ABTS+·清除能力與其總還原能力一致，作用效果弱于桂皮姜糖粉、茶多酚和VC。

圖4 固態(tài)產(chǎn)品ABTS+·清除率比較

2.3 液態(tài)及固態(tài)產(chǎn)品DPPH·清除能力

圖5是液態(tài)產(chǎn)品DPPH·清除率的比較，由圖5可知，桂皮姜糖飲與藿香正氣無(wú)顯著性差異(P>0.05)，但顯著高于VC(P<0.05)。維他命500清除能力最強(qiáng)，且與VC、藿香正氣水、桂皮姜糖粉之間存在顯著差異(P<0.05)。DPPH自由基屬于人工合成的自由基，其化學(xué)結(jié)構(gòu)具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的孤對(duì)電子，當(dāng)抗氧化劑與DPPH自由基發(fā)生反應(yīng)時(shí)，其孤對(duì)電子被配對(duì)，色原基就會(huì)被還原，從而導(dǎo)致顏色發(fā)生變化，則可通過(guò)顏色變化評(píng)價(jià)抗氧化劑的活性[16]。有研究表明，DPPH·清除效果可能與氨基酸含量(尤其是含硫非蛋白氨基酸含量)有關(guān)，或多糖類成分也會(huì)起作用[17]。

圖5 液態(tài)產(chǎn)品DPPH·清除率比較

圖6是固態(tài)產(chǎn)品DPPH·清除率的比較。由圖6可知，桂皮姜糖粉與板藍(lán)根清除能力不存在顯著差異(P>0.05)，同時(shí)顯著高于VC、茶多酚(P<0.05)。桂皮中具有抗氧化作用的成分包括桂皮醛還有多酚類(兒茶素、原兒茶酸)、黃酮類(芹菜素、山柰酚、槲皮素、芫花素)和多糖類(D-木糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、半乳糖、D-呋喃葡萄糖、α-D-吡喃葡萄糖)等[18]。生姜中的姜酚(姜辣素)是重要的抗氧化成分，其具有顯著的抗氧化作用，抗氧化效果強(qiáng)于VE和丁基羥基茴香醚，能明顯地清除生物體中羥基自由基和超氧自由基及降低肝腦組織中的脂質(zhì)過(guò)氧化物；此外，生姜中起到抗氧化作用的成分還有生姜黃酮、生姜多糖等[19]。紅糖中具有抗氧化作用的成分有紅糖酚酸、紅糖黃酮、紅糖單寧等成分，其中酚酸類包括羥基苯甲酸衍生物，如沒食子酸、奎尼酸、香草酸等；羥基肉桂酸衍生物，如阿魏酸、香豆素等[20]。桂皮姜糖產(chǎn)品的主要原料中均含有豐富的抗氧化成分，制備成產(chǎn)品后起到了很好的協(xié)同作用，具有了較強(qiáng)的DPPH·清除能力。

圖6 固態(tài)產(chǎn)品DPPH·清除率比較

2.4 液態(tài)及固態(tài)產(chǎn)品總抗氧化能力

圖7是液態(tài)產(chǎn)品總抗氧化能力比較，由圖7可知，桂皮姜糖飲總抗氧化能力最強(qiáng)，且與藿香正氣水、維他命500、VC3者之間都存在顯著差異(P<0.05)?？偪寡趸芰σ来螢椋汗鹌そ秋?藿香正氣水>維他命500>VC。

圖7 液態(tài)產(chǎn)品總抗氧化能力比較

圖8是固態(tài)產(chǎn)品總抗氧化能力比較，由圖8可知，VC總抗氧化能力最高，且與茶多酚、板藍(lán)根、桂皮姜糖粉三者相互之間都存在顯著差異(P<0.05)。總抗氧化能力依次為：VC>桂皮姜糖粉>板藍(lán)根>茶多酚。

圖8 固態(tài)產(chǎn)品總抗氧化能力比較

3 結(jié)論

桂皮姜糖飲與其他3種對(duì)比的產(chǎn)品相比，其總抗氧化能力比較突出，表明桂皮、紅糖和生姜水提物共同發(fā)生協(xié)同作用起到良好的抗氧化活性。桂皮姜糖粉是桂皮姜糖飲噴霧干燥所得，噴霧干燥后的產(chǎn)品也具有一定的抗氧化活性。根據(jù)桂皮姜糖產(chǎn)品所用的原材料以及與市售產(chǎn)品的對(duì)比，推測(cè)其具有抗氧化特性的同時(shí)可能還會(huì)具有一定的預(yù)防感冒效果。但具體起到抗氧化作用的成分以及是否具有預(yù)防感冒功效，還有待于進(jìn)一步研究。