抗氧化劑對(duì)紫薯餅干中花色苷的影響

邢艷霞，回學(xué)寬，孫淑琪，王婷婷，隋園園

（山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院，山東濟(jì)南 250100）

紫薯原名川山紫，又名黑紅薯、紫心甘薯，體形為長(zhǎng)紡錘形，屬旋花科一年生或多年生雙子葉草本植物，是20 世紀(jì)90 年代末期日本科研人員繁育成功的一種高色素甘薯新品種，2002 年引進(jìn)我國(guó)并培育出多個(gè)品種[1]。目前我國(guó)紫薯種植范圍廣，產(chǎn)量高，種植成本相對(duì)較低。紫薯中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和多種功能性成分[2]，其中蛋白質(zhì)和微量元素含量是普通紅薯的3～5 倍[3]，花色苷含量也很高，因此具有良好的藥用價(jià)值和保健功能[4]。新鮮紫薯貯藏期較短且容易發(fā)生品質(zhì)劣變，因此大部分紫薯以去皮后烘干粉碎成粉的方式進(jìn)行保存[5]，另外，紫薯粉是一種優(yōu)良的食品生產(chǎn)加工原料，可作為各種焙烤食品的主料或者配料[6]。

花色苷是一類(lèi)廣泛存在于植物中的水溶性物質(zhì)，屬于黃酮多酚類(lèi)化合物，存在于植物的果實(shí)、莖、葉的細(xì)胞液中[7]，也是一種對(duì)人體完全無(wú)害的天然食品染色劑，可以用作天然著色劑和生物活性材料，因此花色苷產(chǎn)品不僅可以用在醫(yī)藥領(lǐng)域和保健食品領(lǐng)域，還可以應(yīng)用到食品染色工業(yè)，應(yīng)用前景較為廣闊[8-9]。但花色苷性質(zhì)不穩(wěn)定，容易受溫度、pH、光照、金屬離子、酶等因素的影響遭到破壞，焙烤環(huán)境下紫薯花色苷會(huì)受到高溫影響發(fā)生降解，從而失去其功能性和顏色，影響紫薯烘焙產(chǎn)品品質(zhì)，這些問(wèn)題限制了紫薯花色苷的應(yīng)用，因此對(duì)紫薯花色苷的保護(hù)是人們所關(guān)注和研究的熱點(diǎn)[10]。

本試驗(yàn)以紫薯粉為原料烤制紫薯餅干，加入符合食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)的食品抗氧化劑[11]，通過(guò)花色苷的提取、含量的測(cè)定以及抗氧化能力的測(cè)定，探究抗氧化劑對(duì)紫薯餅干中的花色苷是否具有保護(hù)作用，以期為后續(xù)研究紫薯焙烤食品的護(hù)色和保護(hù)花色苷的抗氧化能力提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

紫薯粉，品牌芝蘭雅，芝蘭雅焙烤原料無(wú)錫有限公司；小麥粉，品牌金沙河，河北金沙河面業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；黃油，安佳，新西蘭恒天然商貿(mào)有限公司；雞蛋，購(gòu)于學(xué)校餐廳；白砂糖，展藝，江西巧嫂食品有限公司。

1.1.2 試劑

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），Phygene；2,2-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS），Ruibio；三氯乙酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯化鐵、檸檬酸、無(wú)水乙醇以及95%乙醇，均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

茶多酚（純度30%）；沒(méi)食子酸丙酯（PG）、丁基羥基茴香醚（BHA）、二丁基羥基甲苯（BHT）、特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ），均為食品級(jí)，純度均為98.99%，購(gòu)自河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

遠(yuǎn)紅外電熱食品烤爐，YXD-4H，上海吳聯(lián)食品機(jī)械有限公司；廚師機(jī)，HM740，青島漢尚電器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋，HHS-11-6，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；離心機(jī)，TGL-20M，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，V-5600，上海市元析儀器有限公司；冰箱，BCD-471WDCD，海爾智能家電股份有限公司；電子天平，BCE224-1CCN，賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯餅干的制作

參考田文靜等[12]、孫玉清等[13]制作紫薯餅干的方法。稱(chēng)取50 g 雞蛋與20 g 白糖粉加入廚師機(jī)內(nèi)，設(shè)置低速攪拌模式5～7 min，再調(diào)至高速攪拌模式使雞蛋液與白糖粉混合為奶油狀的蛋糊。稱(chēng)取20 g 黃油于65 ℃下隔水加熱融化并加入抗氧化劑，添加至廚師機(jī)內(nèi)高速攪拌至絮狀，后添加過(guò)篩后的90 g 紫薯粉與10 g 小麥粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〕雒鎴F(tuán)。使用模具按壓餅干坯成型，烤箱設(shè)置上下火150 ℃，烤制時(shí)長(zhǎng)20 min。紫薯餅干放涼后用塑封袋分裝保存至冰箱（4 ℃）。

1.3.2 抗氧化劑的添加

抗氧化劑茶多酚、PG、BHA、TBHQ 的添加量分別設(shè)置均為2.5、5.0、7.5、10.0 mg/100 g。

1.3.3 紫薯花色苷的提取

借鑒趙國(guó)瑜等[14]對(duì)紫薯花色苷提取工藝，采用溶劑提取法對(duì)紫薯粉及紫薯餅干中的花色苷進(jìn)行提取。將烤制完成的紫薯餅干粉碎處理，稱(chēng)取6 g 餅干碎置于錐形瓶?jī)?nèi)，紫薯粉則稱(chēng)取6 g 后直接加入錐形瓶?jī)?nèi)，再加入共60 mL 的0.3%檸檬酸溶液與95%乙醇提取溶劑，酸醇比為1∶2（V/V），于70 ℃下水浴12 min，使用離心機(jī)在5500r/min 的條件下離心20min，取上清液作為待測(cè)樣液。

1.3.4 紫薯花色苷含量的測(cè)定

采用消光系數(shù)法測(cè)定紫薯粉以及紫薯餅干中的花色苷含量[14-15]。取5 mL 花色苷提取液于比色管中，使用檸檬酸-乙醇溶液稀釋定容至25 mL，確保提取液在紫外分光光度計(jì)測(cè)定時(shí)吸光度在0.2～0.7 之間。使用紫外分光光度計(jì)在400～600 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定待測(cè)溶液的吸光度值，通過(guò)吸光度值計(jì)算花色苷含量。花色苷含量計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

式中，A為最大吸收波長(zhǎng)吸光值；V1為定容體積×稀釋倍數(shù)，mL；V2為樣液體積，mL；V3為提取液體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g；98.2 為花色苷平均消光系數(shù)。

1.3.5 DPPH 清除自由基能力的測(cè)定

采用分光光度法[16]對(duì)紫薯粉、紫薯餅干以及2.5mg/100g抗氧化劑添加下的紫薯餅干中的花色苷進(jìn)行DPPH 自由基清除能力的測(cè)定。配制0.2 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液，測(cè)定前使用無(wú)水乙醇將紫薯餅干花色苷提取樣液以及紫薯粉花色苷提取樣液稀釋至同一濃度。測(cè)定時(shí)取2 mL樣品溶液于比色管中，加入2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH 溶液，充分混勻后，在室溫條件下靜置避光反應(yīng)30 min，使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定樣液在517 nm 波長(zhǎng)處的吸光值。用2 mL 無(wú)水乙醇代替2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH 溶液，測(cè)定2 mL 樣液與2 mL 無(wú)水乙醇在517 nm 波長(zhǎng)處的吸光值。用2 mL 無(wú)水乙醇代替2 mL 樣液，測(cè)定2 mL 無(wú)水乙醇和2 mL、0.2 mmol/L 的DPPH溶液的吸光值[17]。DPPH 清除率計(jì)算公式見(jiàn)式（2）。

式中，A0為2 mL 無(wú)水乙醇＋2 mL DPPH 溶液的吸光值；Ai為2 mL 樣液＋2 mL DPPH 溶液的吸光值；Aj為2 mL 樣液＋2 mL 無(wú)水乙醇的吸光值。

1.3.6 ABTS 清除自由基能力的測(cè)定

（1）ABTS 工作液的配制

對(duì)紫薯粉、紫薯餅干以及2.5 mg/100 g 抗氧化劑添加下的紫薯餅干中的花色苷進(jìn)行ABTS 自由基清除能力的測(cè)定。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.038 4 g ABTS 定容至10 mL，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.013 4 g K2S2O2定容至10 mL，將兩種試劑等量混合，于室溫條件下靜置避光反應(yīng)12～16 h，使用前用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)_保稀釋液在紫外分光光度計(jì)波長(zhǎng)734 nm 條件下的吸光度值為0.7 左右，得到ABTS 工作液[18-19]。

（2）ABTS 清除自由基能力的測(cè)定

測(cè)定前使用無(wú)水乙醇將紫薯餅干花色苷提取樣液以及紫薯粉花色苷提取樣液稀釋至同一濃度。測(cè)定時(shí)取200 μL 樣品溶液于比色管中，加入4 mL ABTS 溶液，充分混勻30 s，室溫下避光反應(yīng)6 min，使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定樣液在734 nm 波長(zhǎng)處的吸光值。用4 mL 無(wú)水乙醇代替4 mL ABTS 溶液，測(cè)定200 μL 樣液與4 mL 無(wú)水乙醇在517 nm 波長(zhǎng)處的吸光值。用200 μL 無(wú)水乙醇代替200 μL 樣液，測(cè)定200 μL 無(wú)水乙醇和4 mL ABTS 溶液的吸光值，計(jì)算公式見(jiàn)式（3）。

式中，A0為0.2 mL 無(wú)水乙醇＋4 mL ABTS 溶液的吸光值；Ai為0.2 mL 樣液＋4 mL ABTS 溶液的吸光值；Aj為0.2 mL 樣液＋4 mL 無(wú)水乙醇的吸光值。

1.3.7 總還原力的測(cè)定

測(cè)定紫薯粉、紫薯餅干以及添加2.5 mg/100 g 抗氧化劑的紫薯餅干中的花色苷的總還原力。用移液管移取紫薯餅干花色苷提取樣液或紫薯粉花色苷提取樣液1 mL 加入比色管中，依次加入2.5 mL、0.2 mol/L 的PBS緩沖液（pH=6.6）以及2.5 mL、1%的K3[Fe(CN)6]溶液于試管中，混勻，置于50 ℃水浴鍋中反應(yīng)20 min，水浴結(jié)束后用流水速冷，加入2.5 mL、10%的TCA 溶液，混勻后在4 000 r/min 的轉(zhuǎn)速下離心15 min，吸取2.5 mL 上清液，加入0.5 mL、0.1%的FeCl3溶液和2.5 mL 蒸餾水，充分混勻，于紫外分光光度計(jì)測(cè)定700 nm 波長(zhǎng)處的吸光值[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2019 及Origin 2018 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

2.1.1 茶多酚對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

使用紫外分光光度計(jì)在400～600 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，得到可見(jiàn)光區(qū)吸收峰530 nm 波長(zhǎng)處為最大吸收值。根據(jù)公式（1）計(jì)算得出紫薯粉中的花色苷含量為107.27 mg/100 g，測(cè)定未添加抗氧化劑的紫薯餅干中的花色苷含量為65.68 mg/100 g，說(shuō)明在焙烤過(guò)程中紫薯餅干中的花色苷受高溫等因素的影響發(fā)生降解，因此花色苷含量減少。

根據(jù)圖1 可知，隨著茶多酚添加量的增加，紫薯餅干中的花色苷含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)茶多酚添加量為2.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最高，為75.07 mg/100 g，表明該添加量下的茶多酚對(duì)紫薯餅干中花色苷的保護(hù)作用最強(qiáng)；當(dāng)茶多酚添加量為10.0 mg/100 g 時(shí)，是幾個(gè)添加茶多酚紫薯餅干處理中花色苷含量最低的，但仍比未添加茶多酚的紫薯餅干花色苷含量高，說(shuō)明茶多酚的添加能減少焙烤過(guò)程對(duì)紫薯餅干中花色苷的破壞，對(duì)花色苷起到一定的保護(hù)作用。

2.1.2 PG 對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

根據(jù)圖2 可知，隨著PG 添加量的增加，紫薯餅干中的花色苷含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)PG 添加量為10 mg/100 g時(shí)，花色苷含量最高，為71.93 mg/100 g，表明該添加量下的PG 對(duì)紫薯餅干中花色苷的保護(hù)作用最強(qiáng)；在幾個(gè)添加PG 的紫薯餅干處理中，PG 添加量為2.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最低，但仍比未添加PG 的紫薯餅干花色苷含量高，說(shuō)明PG 的使用能夠減少焙烤過(guò)程對(duì)紫薯餅干中花色苷的破壞，對(duì)花色苷起到一定的保護(hù)作用。

2.1.3 BHA 對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

根據(jù)圖3 可知，隨著B(niǎo)HA 添加量的增加，紫薯餅干中的花色苷含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)BHA 添加量為10 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最高，為80.33 mg/100 g，表明該添加量下的BHA 對(duì)紫薯餅干中花色苷的保護(hù)作用最強(qiáng)；在幾個(gè)添加BHA 的紫薯餅干處理中，BHA 添加量為2.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最低，但仍比未添加BHA 的花色苷含量高，說(shuō)明BHA 的使用能夠減少焙烤過(guò)程對(duì)紫薯餅干中花色苷的破壞，對(duì)花色苷起到一定的保護(hù)作用。

2.1.4 BHT 對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

根據(jù)圖4（見(jiàn)下頁(yè)）可知，隨著B(niǎo)HT 添加量的增加，紫薯餅干中的花色苷含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)BHT 添加量為10 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最高，為75.27 mg/100 g，表明該添加量下的BHT 對(duì)紫薯餅干中花色苷的保護(hù)作用最強(qiáng)；在幾個(gè)添加BHT 的紫薯餅干處理中，BHT 添加量為2.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最低，但仍比未添加BHT 的花色苷含量高，說(shuō)明BHT 能夠減少焙烤過(guò)程對(duì)紫薯餅干中花色苷的破壞，起到保護(hù)花色苷的作用。

2.1.5 TBHQ 對(duì)紫薯餅干花色苷含量的影響

由圖5 可知，隨著TBHQ 添加量的增加，紫薯餅干中的花色苷含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)TBHQ 添加量為7.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最高，為78.87 mg/100 g，表明該添加量下的TBHQ 對(duì)紫薯餅干中花色苷的保護(hù)作用最強(qiáng)；在幾個(gè)添加TBHQ 的紫薯餅干處理中，TBHQ添加量為2.5 mg/100 g 時(shí)，花色苷含量最低，但仍比未添加TBHQ的花色苷含量高，說(shuō)明TBHQ能夠減少焙烤過(guò)程對(duì)紫薯餅干花色苷的破壞，對(duì)其起到一定的保護(hù)作用。

綜上所述，抗氧化劑的使用對(duì)紫薯餅干中的花色苷有一定的保護(hù)作用，各抗氧化劑的最佳添加量分別為茶多酚2.5 mg/100 g、PG 10 mg/100 g、BHA 10 mg/100 g、BHT 10 mg/100 g、TBHQ 7.5 mg/100 g。

2.2 抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷抗氧化能力的影響

2.2.1 抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷DPPH 自由基清除率的影響

DPPH 清除率越大，表明抗氧化能力越強(qiáng)[20]。測(cè)得紫薯粉中的花色苷清除率為92.2%。圖6 顯示了抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷DPPH 清除率的影響，由圖知，未添加抗氧化劑的紫薯餅干中的花色苷清除率為85.7%，表明紫薯餅干中的花色苷抗氧化能力在焙烤時(shí)受到破壞，抗氧化能力相應(yīng)減小。

圖6 還顯示，添加抗氧化劑的紫薯餅干花色苷的清除率高于空白對(duì)照組，表明加入抗氧化劑能夠保護(hù)花色苷的抗氧化能力。其中添加茶多酚的花色苷提取樣液DPPH 清除率最高（89.1%）；添加BHT 和PG 的花色苷提取樣液清除率相對(duì)較低（分別為86.4%和86.9%），表明茶多酚對(duì)紫薯餅干中的花色苷DPPH 清除自由基能力保護(hù)作用最強(qiáng)，BHT 和PG 的保護(hù)作用較差。

2.2.2 抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷ABTS 自由基清除率的影響

ABTS 清除率越大，表明抗氧化能力越強(qiáng)[21]。測(cè)得紫薯粉中的花色苷ABTS 清除率為97.5%。圖7 顯示了抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷ABTS 清除率的影響，由圖知，未添加抗氧化劑的紫薯餅干中花色苷清除率為91.3%，表明紫薯餅干中的花色苷抗氧化性在焙烤時(shí)受到破壞，抗氧化能力相應(yīng)減小。

由圖7 可知，添加抗氧化劑的紫薯餅干花色苷的清除率高于空白對(duì)照組，表明加入抗氧化劑能夠保護(hù)花色苷的抗氧化能力。其中，添加茶多酚的花色苷提取樣液ABTS 清除率最高，為95.4%；添加PG 和BHT 的花色苷提取樣液清除率相對(duì)較低，分別為92.7%和92.1%，表明茶多酚對(duì)紫薯餅干中的花色苷ABTS 清除自由基能力的保護(hù)作用最強(qiáng)，BHT 和PG 的保護(hù)作用較差。

2.2.3 抗氧化劑對(duì)紫薯餅干花色苷總還原能力的影響

吸光度越大，表明總還原能力越強(qiáng)[22]。紫薯粉中花色苷提取液的吸光度為1.083，未添加抗氧化劑的紫薯餅干中花色苷提取液吸光度為0.819，表明紫薯餅干中的花色苷抗氧化性在焙烤時(shí)受到破壞，總還原能力相應(yīng)減小。

由圖8 可知，添加抗氧化劑的紫薯餅干花色苷提取液的吸光度高于空白對(duì)照組，表明加入抗氧化劑能夠保護(hù)花色苷的抗氧化能力。添加茶多酚的花色苷提取樣液吸光度值最大，為0.997。添加BHT 的紫薯餅干花色苷提取樣液吸光度值相對(duì)較小，為0.905，表明茶多酚對(duì)紫薯餅干中的花色苷總還原能力保護(hù)作用最強(qiáng)，BHT 和PG的保護(hù)作用相對(duì)較差。

3 結(jié)論

通過(guò)分析紫薯粉、紫薯餅干和添加抗氧化劑的紫薯餅干中的花色苷含量和DPPH 自由基清除率、ABTS 自由基清除率及總還原力，得出添加抗氧化劑的紫薯餅干中的花色苷含量和抗氧化能力均比未添加抗氧化劑的紫薯餅干高，說(shuō)明在以紫薯粉為原料的紫薯焙烤類(lèi)食品的生產(chǎn)加工中，紫薯的花色苷會(huì)遭到一定的破壞，但合理添加抗氧化劑可以減小焙烤過(guò)程對(duì)紫薯花色苷的破壞，能夠?qū)ㄉ掌鸬揭欢ǖ谋Ｗo(hù)作用，并得出抗氧化劑在紫薯餅干中的最優(yōu)添加量分別為茶多酚2.5 mg/100 g、PG 10 mg/100 g、BHA 10 mg/100 g、BHT 10 mg/100 g、TBHQ 7.5 mg/100 g。試驗(yàn)為今后抗氧化劑在紫薯焙烤食品中的應(yīng)用以及紫薯焙烤食品的護(hù)色和保護(hù)花色苷的抗氧化能力研究提供理論基礎(chǔ)。