甘蔗品種對紅糖品質(zhì)及抗氧化性的比較研究

趙春杰 王輝 任軍華 趙永亮

摘要：以同一產(chǎn)地不同品種甘蔗為原料，比較其所制得的5種手工紅糖樣品在營養(yǎng)指標(biāo)、香氣成分及抗氧化活性方面的差異。結(jié)果表明，桂糖55號和中糖3號所制紅糖營養(yǎng)成分最豐富，其中桂糖55號制成的紅糖總游離氨基酸含量最高；中糖3號制成的紅糖的蔗糖、總多酚和鐵元素含量最高，香氣成分更豐富且抗氧化活性最強(qiáng)；桂糖44號所制的紅糖的碳水化合物和蛋白質(zhì)含量最高；柳城05136和新臺糖22號制成的紅糖營養(yǎng)指標(biāo)、香氣物質(zhì)及抗氧化性適中。該研究可為甘蔗品種的選擇及功能性紅糖的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：不同品種；紅糖；營養(yǎng)指標(biāo)；香氣成分；抗氧化活性

中圖分類號：TS242.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）04-0024-05

Abstract： With different varieties of sugarcane from the same place of origin as the raw materials， the differences of nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of five kinds of handmade brown sugar samples are compared. The results show that brown sugar made from Guitang No.55 and Zhongtang No.3 has the richest nutrients， and the content of total free amino acids of brown sugar made from Guitang No.55 is the highest. The content of sucrose， total polyphenols and iron element of brown sugar made from Zhongtang No.3 is the highest， the aroma component is richer and the antioxidant activity is the strongest. The content of carbohydrate and protein in brown sugar made from Guitang No.44 is the highest. The nutritional indexes， aroma components and antioxidant activity of brown sugar made from Liucheng 05136 and Xintaitang No.22 are moderate. This study could provide a theoretical basis for the selection of sugarcane varieties and the production of functional brown sugar.

Key words： different varieties; brown sugar; nutritional indexes; aroma components; antioxidant activity

紅糖是以甘蔗為原料，經(jīng)過壓榨、熬煮等工序制作且沒有分蜜步驟的紅褐色產(chǎn)品[1-2]，故又稱“非分蜜糖”。它保留了蔗汁中的基本營養(yǎng)成分，富含多種礦物質(zhì)、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)和微量元素等[3-5]，是傳統(tǒng)的保健食品。在中醫(yī)看來，紅糖具有美容養(yǎng)顏、延緩衰老、健脾暖胃的功效[6-7]。近年來，隨著生活水平的不斷提高，除了追求更高的產(chǎn)量、更高的含糖量外，消費(fèi)者對紅糖的品質(zhì)提出了更高的要求：營養(yǎng)成分更豐富，香味更濃郁。甘蔗的產(chǎn)地、品種及加工方式的不同都會對紅糖的營養(yǎng)成分和香氣成分造成不同程度的影響[8]，但目前國內(nèi)對紅糖理化指標(biāo)、氣味及性質(zhì)的綜合研究較少，因此深入研究甘蔗品種對紅糖品質(zhì)的影響非常重要。本研究為了減少水分、土壤、蟲害等導(dǎo)致的品質(zhì)差異，選用在廣西地區(qū)同一試驗(yàn)基地上我國蔗區(qū)大面積種植的中糖3號、桂糖44號、桂糖55號、柳城05136、新臺糖22號共5個(gè)甘蔗品種為原料，采用傳統(tǒng)紅糖制作工藝熬煮而成，對所制紅糖樣品的營養(yǎng)指標(biāo)、香氣成分和抗氧化性等方面進(jìn)行比較研究，以期選擇更適合制作紅糖的甘蔗品種，為開發(fā)各種新的功能性紅糖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)室自制5種手工紅糖：中糖3號、桂糖44號、桂糖55號、柳城05136、新臺糖22號，置于室溫下干燥器中保存。五水合硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、氯化鈉、硒粉、沒食子酸、無水乙醇、硫酸、石油醚（30～60 ℃，60～90 ℃）（均為分析純）、正己烷（色譜級）：購于西隴化工股份有限公司；福林酚：購于上海麥克林生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TSF-100A-1水分測定儀 上海佑科儀器有限公司；Carbolitb馬弗爐；KjeltecTM 8400 全自動凱氏定氮儀、全自動脂肪浸提儀 美國 Foss 公司；Alliance e2695高效液相色譜儀 美國Waters公司；ZF-C20002電子天平 上海力瑤貿(mào)易有限公司；Synergy H1全波長多功能酶標(biāo)儀 美國伯騰儀器有限公司；PTX-FA210S電子天平 華志電子科技有限公司；H0156小型甘蔗壓榨機(jī) 邢臺潤聯(lián)科技開發(fā)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 主要營養(yǎng)指標(biāo)的測定

水分：參照 GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》，采用直接干燥法測定；灰分：參照GB 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》，采用馬弗爐燒灼法測定；蛋白質(zhì)：參照 GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》，采用凱氏定氮法測定；蔗糖：參照GB 5009.8—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》，采用高效液相色譜法測定；總游離氨基酸：參照 GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》測定；脂肪：參照 GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》，采用索氏抽提法測定；礦物質(zhì)元素K、Na、Ca、P、Fe、Mg、Mn的測定委托中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測試中心進(jìn)行；總多酚：根據(jù)張芳銘等[9]的方法進(jìn)行改進(jìn)后測定。標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：準(zhǔn)確稱取0.05 g沒食子酸，經(jīng)超聲處理后在容量瓶中定容至100 mL，吸取0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mL至10 mL比色皿中，加入2.5 mL 福林酚試劑（0.2 mol/L），2.5 mL碳酸鈉溶液（10%），加水至25 mL，然后靜置1 h。在778 nm處進(jìn)行比色分析后，繪制以沒食子酸濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)、吸光度值（A）為縱坐標(biāo)繪制。 稱取1.00 g紅糖放入50 mL容量瓶中，取1.5 mL離心5 min，取1 mL上清液于10 mL比色管中，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法測定。碳水化合物=100-蛋白質(zhì)-脂肪-水分-灰分。

1.3.2 香氣成分

采用SPME-GC-MS法測定香氣成分。根據(jù)羅夢穎等[10]的方法進(jìn)行改進(jìn)，準(zhǔn)確稱取6.0 g自制紅糖，加入4 mL蒸餾水充分溶解。轉(zhuǎn)移至頂空瓶中，加入0.6 g電解質(zhì)氯化鈉和磁力攪拌轉(zhuǎn)子，放入50 ℃甘油鍋中加熱，轉(zhuǎn)速為350 r/min，在頂空瓶中插入已老化的萃取頭，萃取50 min。

GC-MS分析條件[11]：氣相色譜系統(tǒng)為PerkinElmer Clarus 690，色譜柱為HP-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），起始溫度40 ℃，保持5 min，再以 2 ℃/min的速度升溫至80 ℃，再以10 ℃/min升溫至260 ℃，保持10 min。柱前壓100 kPa，載氣為高純氮?dú)?，流速? mL/min，分流進(jìn)樣，分流比是10∶1，進(jìn)樣量為2 μL，EI離子源，電子能量為70 eV，質(zhì)子掃描范圍為35～500 amu，四級桿溫度為150 ℃，離子源溫度為250 ℃，傳輸線溫度為250 ℃，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，柱壓為100 kPa。

1.3.3 抗氧化活性測定

根據(jù)楊斯惠等 [12]、李騰宇等13]的方法，稍作修改，分別配制濃度為0.5，1，1.5，2.5，4，6 mg/mL的紅糖溶液，以VC作為對照組，計(jì)算不同紅糖樣品對DPPH 自由基、羥自由基的清除率來探究其抗氧化活性。

1.4 數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Office Excel 和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，差異顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘蔗品種所制紅糖營養(yǎng)指標(biāo)的比較

2.1.1 不同甘蔗品種所制的紅糖主要成分分析

不同紅糖樣品主要成分的含量分析見表1。

由表1可知，5種甘蔗所制的紅糖中的水分含量相差不大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.06%～2.78%，平均值為2.41%，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《紅糖》（GB/T 35885—2018）[14]要求水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤4.8%，5種紅糖均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。5種紅糖的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.07%～4.64%，平均值為3.32%，其中桂糖55號所制的紅糖的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，顯著高于其他甘蔗品種所制紅糖，可判斷桂糖55號的無機(jī)物含量豐富；而桂糖44號所制的紅糖灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.07%，無機(jī)物含量最低。

5種甘蔗品種所制紅糖的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，這與楊婷等[15]的研究結(jié)果中的脂肪含量相一致。蔗糖分是紅糖的主要成分，不同的甘蔗品種所制紅糖其含量有明顯差異，桂糖55號所制紅糖蔗糖分含量最低，可能熬煮時(shí)蔗糖分轉(zhuǎn)化成還原糖分。

蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，在人體中發(fā)揮著不可替代的作用[16]。5種甘蔗所制紅糖中的蛋白質(zhì)差異顯著，平均含量為0.71%，其中桂糖55號和新臺糖22號所制紅糖是蛋白質(zhì)含量最低的品種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.19%；而桂糖44號所制紅糖是蛋白質(zhì)含量最高的品種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2.36%，是桂糖55號蛋白質(zhì)含量的12倍。多酚類物質(zhì)具有抗氧化活性，紅糖中多酚類物質(zhì)主要是黃酮類、酚酸類等成分[17]，總多酚含量與抗氧化性呈正相關(guān)。5種紅糖樣品的總多酚含量差異明顯，可能與甘蔗的品種有關(guān)。中糖3號的總多酚含量明顯高于其他紅糖樣品，為753.90 μg/kg，總多酚含量最低的為桂糖44號，為475.94 μg/kg。

2.1.2 不同甘蔗品種的紅糖氨基酸含量的分析

氨基酸的組成與比例是衡量食品營養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)之一，影響人體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成[18-19]。不同甘蔗品種的紅糖非必需氨基酸種類和含量見表2和表3。

5種紅糖都含有17種氨基酸，桂糖55號是非必需氨基酸含量最高的甘蔗品種，最低的甘蔗品種為新臺糖22號。非必需氨基酸主要成分為天冬氨酸和絲氨酸，5種紅糖樣品中此兩種氨基酸含量均顯著高于其他非必需氨基酸。不同甘蔗品種的紅糖必需氨基酸種類和含量見表3，必需氨基酸含量最高的甘蔗品種為桂糖55號，最低的甘蔗品種為新臺糖22號。必需氨基酸主要成分為蘇氨酸和異亮氨酸，5種紅糖樣品中此兩種氨基酸含量均顯著高于其他必需氨基酸。由此可以得出，總游離氨基酸含量最高的甘蔗品種為桂糖55號，最低的為新臺糖22號。

2.1.3 不同甘蔗品種所制紅糖礦物質(zhì)含量分析

人體組織的構(gòu)成和正常生命活動的維持都離不開礦物質(zhì)元素，它們對身體的營養(yǎng)和功能有重要的影響，分為常量元素和微量元素 [20]。常量元素中K、Ca、P、Mg、Na在人體中含量高且需求大，微量元素Fe、Mn與人體新陳代謝密切相關(guān)[21]。不同甘蔗品種的紅糖礦物質(zhì)元素含量分析見表4。

由表4可知，K元素含量最高，其次為Ca、P、Mg、Na元素，這不僅與甘蔗汁中礦物質(zhì)含量相近[22]，也和徐靈均等[3]的紅糖礦物質(zhì)含量排序結(jié)果相符。加工方式相同的條件下，紅糖礦物質(zhì)的含量可能與甘蔗品種相關(guān)。5種紅糖樣品中，常量元素K、Ca在紅糖內(nèi)含量均遠(yuǎn)高于Mg、P、Na含量，微量元素Fe、Mn含量相差不大?？傮w來看，桂糖55號礦物質(zhì)含量更豐富，桂糖44號礦物質(zhì)含量最少。

2.2 不同甘蔗品種的紅糖香氣成分的比較

本實(shí)驗(yàn)采用HS-SPME-GC-MS法對同一地區(qū)甘蔗所制的5種紅糖的香氣成分進(jìn)行檢測，由表5可知，不同甘蔗品種所制紅糖樣品的揮發(fā)性成分的種類和含量不完全相同，既有共有的香氣物質(zhì)，也有自己獨(dú)有的揮發(fā)性成分。本研究在5種紅糖樣品中共檢測出57種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醛類9種、吡嗪類19種、酮類5種、醇類6種、嘧啶6種、其他化合物12種。同一地區(qū)不同甘蔗品種所制紅糖樣品揮發(fā)性物質(zhì)種類和相對含量存在差異，共有物質(zhì)6種，分別為2-甲基丁醛、2，5-二甲基吡嗪、煙葉酮、2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、2，5-二甲基-3-（3-甲基丁基）吡嗪。其中2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪相對含量較高?？傮w來看，桂糖44號紅糖樣品中吡嗪類物質(zhì)種類更多；桂糖55號紅糖樣品中吡嗪類物質(zhì)相對含量最高；中糖3號紅糖樣品中吡嗪類物質(zhì)相對含量與桂糖55號相差不大；柳城05136紅糖樣品中吡嗪類物質(zhì)相對含量略低于中糖3號；新臺糖22號紅糖醛類物質(zhì)種類最多，吡嗪類物質(zhì)種類和相對含量最少。

2.3 不同甘蔗品種的紅糖抗氧化活性的比較

2.3.1 不同甘蔗品種的紅糖DPPH自由基清除力的比較

由圖1可知，對照VC和測試的5種不同甘蔗品種所制紅糖對DPPH自由基有明顯的清除效果。隨著紅糖濃度從0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，DPPH自由基清除力也隨之增強(qiáng)。同等濃度下，在0.5～4 mg/mL 區(qū)間時(shí)，DPPH自由基清除力為VC＞中糖3號＞新臺糖22號＞桂糖55號＞桂糖44號＞柳城05136；在4～6 mg/mL 區(qū)間時(shí)，DPPH自由基清除力為VC＞中糖3號＞新臺糖22號＞桂糖55號＞柳城05136＞桂糖44號。紅糖對DPPH自由基的清除力始終低于VC。

2.3.2 不同甘蔗品種的紅糖羥自由基清除力的比較

由圖2可知，對照VC和測試的5種不同甘蔗品種所制紅糖對羥自由基有明顯的清除效果。隨著紅糖濃度從0.5 mg/mL增大至6 mg/mL，羥自由基清除力也隨之增強(qiáng)。參試紅糖對羥自由基的清除力相差不大，均呈現(xiàn)隨著紅糖濃度增大，其對羥自由基的清除力逐漸增強(qiáng)的趨勢。紅糖對羥自由基清除力始終低于VC。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)主要研究比較了同一蔗區(qū)不同甘蔗品種所制紅糖在營養(yǎng)成分、香味成分及抗氧化性方面的差異。結(jié)果表明，參試品種桂糖55號和中糖3號制成的手工紅糖都有較好的營養(yǎng)成分，其中桂糖55號制成的紅糖總游離氨基酸含量最高；中糖3號制成的紅糖蔗糖分含量最高，總多酚含量和Fe元素含量最高，香氣成分更豐富且抗氧化活性強(qiáng)，二者更適合用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅糖。桂糖44號所制紅糖的碳水化合物和蛋白質(zhì)含量最高，可以與其他甘蔗品種混合生產(chǎn)功能性紅糖；柳城05136和新臺糖22號所制紅糖的營養(yǎng)成分與品質(zhì)一般，可依據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需要合理利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]平秋婷，李家威，林建宇，等.紅糖中粗蛋白、非蛋白氮及氨基酸含量相關(guān)性探討[J].甘蔗糖業(yè)，2018（1）：39-44.

[2]JAFF W R. Health effects of non-centrifugal sugar （NCS）： a review[J].Sugar Technology，2012，14（2）：87-94.

[3]徐靈均，袁義明，馮愛國，等.傳統(tǒng)紅糖與精制赤砂糖理化性質(zhì)比較[J].食品科學(xué)，2018，39（7）：125-129.

[4]TAKARA K， KINJYO A， MATSUI D， et al. Antioxidative phenolic compounds from non-sugar fraction in Kokuto， non-centrifugal cane sugar[J].Nippon Nogeikagaku Kaishi，2000，74（8）：885-890.

[5]CALABIA B P， TOKIWA Y. Production of D-lactic acid from sugarcane molasses， sugarcane juice and sugar beet juice by Lactobacillus delbrueckii[J].Biotechnology Letters，2007，29（9）：1329-1332.

[6]車夏寧，陳海軍，王寶，等.紅糖營養(yǎng)成分評估與健康功效研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2020，45（9）：194-200.

[7]BROWN L O. Studies on the turbidity of cane juice and raw sugar[J].Journal of Food Process Engineering，2008（14）：77-80.

[8]潘世明，張樹河，李和平.專用型紅糖甘蔗品種的篩選[J].甘蔗糖業(yè)，2018（4）：10-13.

[9]張芳銘，滕海輝，金永學(xué)，等.紅糖總多酚的提取測定及體外抗氧化作用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2020，46（11）：231-237.

[10]羅夢穎，王承，葛艷靜，等.紅糖和赤砂糖揮發(fā)性成分比較研究[J].中國調(diào)味品，2022，47（8）：154-159.

[11]蔣興川，謝興偉，董文霞，等.甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物組成及其對亞洲玉米螟的電生理活性[J].植物保護(hù)，2014，40（3）：10-19.

[12]楊斯惠，馬明芳，曹亞楠，等.不同雜糧多糖的體外抗氧化、益生和抗癌活性比較[J].食品工業(yè)科技，2023，44（1）：1-10，47.

[13]李騰宇，郭艷，葛含靜，等.紅糖醋不同發(fā)酵階段產(chǎn)物有機(jī)酸變化及抗氧化活性研究[J].中國釀造，2019，38（3）：89-93.

[14]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.紅糖：GB/T 35885—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

[15]楊婷，沈石妍，王智能，等.不同加工方式紅糖營養(yǎng)成分與香氣成分分析比較[J].食品工業(yè)科技，2021，42（19）：43-55.

[16]劉志皋.食品營養(yǎng)學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1991.

[17]李明星，李美玲，黎慶濤，等.原生態(tài)紅糖的體外抗氧化性研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2019，44（10）：182-186.

[18]劉振艷，關(guān)宏，朱金峰，等.不同品種鮮食梨的氨基酸組成特征及其營養(yǎng)評價(jià)[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2022，13（11）：3541-3548.

[19]KOBAYASHI H. Amino acid nutrition in the prevention and treatment of sarcopenia[J].Yakugaku Zasshi，2018， 138（10）：1277-1283.

[20]張彩霞，奚印慈，柳澤琢也，等.原味沙拉醬的營養(yǎng)評價(jià)與關(guān)鍵風(fēng)味成分分析[J].食品科學(xué)，2020，41（2）：253-258.

[21]吳美琴，顏崇淮.必需微量元素與兒童健康研究進(jìn)展[J].廣東微量元素科學(xué)，2008，15（12）：1-5.

[22]肖愛玲，平秋婷，郭劍雄，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定生榨甘蔗汁中的微量元素[J].廣東微量元素科學(xué)，2013，20（9）：1-4.