不同加热条件对中草药糖果中总酚和主要功效成分含量及抗氧化性的影响

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  摘要 [目的]探讨在模拟糖果加工过程中加热对中草药糖果中总酚含量、抗氧化性及主要功效成分含量的影响。[方法]以罗汉果、乌梅、桔梗作为原料,提取浓缩得到中草药提取物。将各中草药提取物分别加入溶解的糖液中,在100、110、120、130和140 ℃时分别加热0、10、20、30、40、60、120及180 min,对经过不同热处理过程的样品,测定总酚含量(TPC)、抗氧化性[(ABTS自由基清除能力和亚铁还原能力(FRAP)]及主要功效成分含量。[结果]在模拟糖果热加工过程中,由于美拉德反应产物的生成及部分结合态多酚化合物的释放,中草药中总酚含量、抗氧化性明显升高,而由于功效成分的热分解,其主要功效成分含量明显降低。140 ℃加热180 min后,罗汉果、乌梅、桔梗糖浆中TPC分别增长了约2.2、3.4及3.3倍,而ABTS自由基清除能力及FRAP分别增长了3.1~7.0倍和4.2~4.5倍,主要功效成分罗汉果苷V、苦杏仁苷、桔梗皂苷D含量损失率分别为34.76%、48.44%及44.14%。[结论]该研究为中草药糖果的工业化生产提供了指导依据。为减少中草药糖果中功效成分的损失,提高其抗氧化性等功能品质,中草药糖果加热温度应控制在120~130 ℃,加热时间少于120 min。
  关键词 中草药;加热;总酚含量;抗氧化性;功效成分
  中图分类号 TS245.9文献标识码 A文章编号 0517-6611(2018)16-0167-05
  Abstract [Objective]To determine the effects of heating on the total phenolic content(TPC),antioxidant activities and content of the main functional component in Chinese herbs during simulated candy processing.[Method]Using momordica grosvenori,ebony and platycodon as materials to get the extract.Mixed extract with sugar solution well and heated at 100,110,120,130 or 140 ℃,the heating time was 0,10,20,30,40,60,120 or 180 min.Then determine the total phenolic content (TPC),antioxidant activity (ABTS scavenging activity and FRAP) and the content of main functional component.[Result]Heating can increase the TPC and antioxidant activity of Chinese herbs significantly.Meanwhile,content of the main functional component decreased by heating.Upon heating at 140 ℃ for 180 min,the TPC of momordica grosvenori,ebony and platycodon increased about 2.2 times,3.4 times and 4.3 times,respectively,compared to the unheated sample,while the ABTS scavenging activities and FRAP increased about 3.1~7.0 times and 4.2~4.5 times,respectively,and content of functional component decreased by 34.76%,48.44% and 44.14%,respectively.[Conclusion] This study provided guidance for the industrial production of Chinese herbal candy.In the industrialized production of Chinese herbal candy,the heating temperature should be controlled at 120~130 ℃ and the time should be less than 120 min,in order to reduce the loss of functional component and improve the antioxidant activity of the candy.
  Key words Chinese herbs;Heating;Total phenolic content;Antioxidant activity;Functional component
  在我國,人们使用中草药来预防或者治疗疾病已有几千年的历史。流行病学研究表明,中草药具有抗炎、抗动脉粥样硬化、抗肿瘤、抗菌和抗病毒等活性[1-2],这些功能部分归功于它们的抗氧化及自由基消除能力[3]。如今,由于环境污染日益严重,越来越多的人患有呼吸系统疾病,因此,具有清热解毒、清咽利喉功能的中草药,如金银花、菊花、罗汉果等,已引起广泛关注。
  罗汉果为葫芦科植物罗汉果的干燥果实,化学成分包括三萜类、黄酮类、多糖及蛋白质、氨基酸等,具有抗氧化、抑菌及提高免疫力等功效,其中,罗汉果苷V为其主要功效成分[4-5];乌梅为蔷薇科植物梅的干燥近成熟果实,化学成分包括有机酸、黄酮类及萜类等,具有抑菌、镇咳、抗肿瘤、降血脂、抗氧化等药理作用[6-7],其主要功效成分为苦杏仁苷;桔梗为桔梗科植物桔梗的干燥根,含有皂苷类、多糖及脂肪酸等多种成分,具有祛痰、抗炎及抗肿瘤等多方面的生物活性,其主要功效成分为桔梗皂苷D[8-9]。   我国有句俗语——“药食同源”,许多中草药被用作香料、色素,甚至有些被直接作为食品食用。例如,罗汉果常作为甜味剂用于食品加工中,乌梅可用于蜜饯生产,食品加工过程中还常使用中草药作为抗氧化剂,以延长食品货架期。近年来,越来越多的清咽利喉中草药被用于制作润喉糖。
  中草药的许多功效成分,如酚酸、黄酮、三萜皂苷等均对热敏感,而这些成分在糖果热加工过程中的保留量对中草药糖果的功效作用至关重要。然而,目前并没有相关研究报道中草药糖果在热加工过程中功效成分的稳定性。该研究的目的是探讨糖果加工过程中不同加热条件对中草药的总酚含量、抗氧化能力及功效成分含量的影响,以期为中草药糖果的工业化生产提供指导依据。
  1 材料与方法
  1.1 试剂与仪器
  罗汉果、乌梅、桔梗购于北京同仁堂药店(无锡);罗汉果苷V、苦杏仁苷及桔梗皂苷D标准品(百灵威化学试剂有限公司,纯度≥95%);6-羟基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,4,6-三(2-吡啶基)三嗪(TPTZ)及没食子酸(Sigma化学试剂有限公司);无水乙醇、福林酚试剂、碳酸钠(国药集团化学试剂有限公司,分析纯);乙腈、磷酸(OCEANPAK色谱试剂,HPLC纯)。
  油浴锅(金坛市金城国胜实验仪器厂);中药粉碎机(衢州普润仪器公司);CBM-20A HPLC系统(日本岛津);超声波清洗器(上海科导);UV-5300PC紫外分光光度计(上海元析仪器有限公司);旋转蒸发仪(日本东京理化);烘箱(上海一恒科学仪器有限公司);加热磁力搅拌器(德国,IKA)。
  1.2 方法
  1.2.1 抗氧化性成分提取。
  将罗汉果、乌梅及桔梗药材烘干并粉碎,分别称取25.0 g粉末,用80%乙醇超声提取(料液比1∶10,室温,30 min),过滤取上清,保留残渣,再将残渣按照上述操作重新提取2次,合并3次滤液。使用旋转蒸发仪将滤液浓缩至5 mL,4 ℃保存备用。
  1.2.2 模拟熬糖过程。
  糖果配方如下:55 g白砂糖+45 g糖浆+25 mL水,70 ℃加热溶解完全后,再分别加入5 mL各中草药提取物,混合均匀。将糖浆倒入耐压瓶,在油浴锅中加热,加热温度分别为100、110、120、130、140 ℃,分别于0、10、20、30、40、60、120、180 min取样,样品4 ℃保存。
  1.2.3 总酚含量(TPC)测定。
  使用福林酚法测定经过不同热处理的中草药糖浆中总酚含量。将1 mL样品与1 mL福林酚试剂混合,5 min后加入3 mL 75% Na2CO3溶液与5 mL去离子水,混合均匀后,75 ℃避光反应10 min,于760 nm处测定吸光度。用没食子酸标准品(10、20、30、40、50 μg/ mL)制备標准曲线,样品总酚含量单位为mg/g。
  1.2.4 抗氧化性测定。
  1.2.4.1 ABTS自由基清除能力测定。将7 mmol/L ABTS与2.45 mmol/L过硫酸钾1∶1混合,避光反应12~16 h,得到ABTS储液,使用前用磷酸盐缓冲液(pH 7.4)调节吸光度至(0.70±0.20),得ABTS工作液。将0.1 mL 样品与3.9 mL ABTS工作液混合,室温下避光反应10 min,于734 nm处测定吸光度。用Trolox标准品(100、200、300、400、500、600和800 mmol/L)绘制标准曲线,ABTS自由基清除能力单位为mmol/g。
  1.2.4.2 亚铁还原能力(FRAP)测定。将0.3 mol/L醋酸钠缓冲液、10 mmol/L TPTZ溶液与20 mmol/L FeCl3以10∶1∶1混合均匀,35 ℃水浴1 h,得FRAP溶液。将0.2 mL样品与0.6 mL去离子水、6 mL FRAP溶液混合,35 ℃避光反应10 min,于593 nm处测定吸光度。同样用Trolox标准品绘制标准曲线,样品FRAP值单位为mmol/g。
  1.2.5 HPLC测定功能性成分。
  用岛津CBM-20A 高效液相色谱仪,X-Bridge C18柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)测定经过不同热处理程序的中草药糖浆中功能性成分含量。流动相A相为纯水,B相为纯乙腈,梯度洗脱程序如下:0~10 min内,18%~30%B相;10~20 min内,30%~40%B相;20~21 min内,40%~18%B相;21~25 min,18%~18%B相。流速为1.0 mL/min,进样量10 μL,温度为室温。进样前,取1 mL样品与9 mL无水乙醇混合均匀,静置过夜以除去蛋白、糖等,离心取上清液,再将上清液通过0.45 μm针头式滤器,进样。用一定浓度的标准品进样,绘制标准曲线。
  2 结果与分析
  2.1 标准曲线 没食子酸、Trolox及罗汉果苷V、苦杏仁苷、桔梗皂苷D标准品标准曲线方程如表1所示。
  2.2 总酚含量(TPC)
  由图1可知,加热可使中草药糖浆中TPC增高。当加热温度较低或加热时间较短时,各中草药糖浆中TPC变化不明显,而随着加热温度升高或加热时间延长,TPC明显增高。由图1a可知,当加热温度为100和110 ℃,加热时间<60 min时,罗汉果糖浆中TPC变化不明显,而当加热温度为120、130及140 ℃,加热180 min时,罗汉果糖浆中TPC分别从0.977 mg/g增至1.223、1.567及3.114 mg/g,最大增长倍数约为2.2倍;从图1b、c可以看出,当加热温度为100、110及120 ℃,加热时间<60 min时,乌梅及桔梗糖浆中TPC同样变化不大,当在130、140 ℃加热时,TPC稍有提高,而当加热时间延长,TPC显著提高,乌梅及桔梗糖浆中TPC最大增长倍数分别为3.4及3.3倍。   2.3 抗氧化性
  2.3.1 ABTS自由基清除能力。
  從图2可以看出,加热可使中草药糖果中ABTS自由基清除能力提高。由图2a可知,当加热时间<60 min时,罗汉果糖浆中的ABTS自由基清除能力变化不明显,而随着加热时间延长,ABTS自由基清除能力逐渐升高,当加热180 min后,罗汉果糖浆中ABTS自由基清除能力最大增长倍数约为3.1倍;从图2b、c可以看出,乌梅及桔梗糖浆中ABTS自由基清除能力在加热100 ℃时几乎无变化,当温度升高,乌梅糖浆中ABTS自由基清除能力随加热时间延长而逐渐升高,而桔梗糖浆中ABTS自由基清除能力在加热时间>40 min后才明显提高,乌梅及桔梗糖浆中ABTS自由基清除能力最大增长倍数分别为3.5及7.0倍。
  2.3.2 亚铁还原能力(FRAP)。
  由图3可知,加热可使中草药糖浆中FRAP升高。从图3a、c可以看出,100 ℃加热时,罗汉果及桔梗糖浆中FRAP变化不大,当加热温度为110、120及130 ℃时,FRAP在加热40 min后明显升高,而当在140 ℃加热时,罗汉果及桔梗糖浆中FRAP随着加热时间延长逐渐升高,180 min时达到最大值;从图3b可以看出,当加热温度低于120 ℃时,乌梅糖浆中FRAP变化不明显,而当加热温度为120、130 ℃时,FRAP在加热60 min后明显升高,在140 ℃加热时,随着加热时间延长,乌梅糖浆中FRAP逐渐升高,最大增长倍数约为4.2倍。
  2.4 主要功效成分含量
  从图4可以看出,加热会使中草药糖浆中主要功效成分含量降低,尤其当加热温度较高时,主要功效成分含量明显减少。从图4a、c可以看出,当罗汉果、桔梗糖浆在100、110 ℃加热时,罗汉果苷V及桔梗皂苷D含量变化不明显,当120 ℃、加热>120 min及130 ℃加热时,主要功效成分含量随加热时间延长而降低,其中桔梗皂苷D含量减少更明显,当加热温度升高到140 ℃时,罗汉果苷V及桔梗皂苷D含量均明显降低,最大损失率分别为34.76%及44.14%;从图4b可以看出,当加热温度低于140 ℃时,苦杏仁苷含量变化不大;在140 ℃加热时,降低较为明显,尤其在加热60 min后,当140 ℃加热180 min时,苦杏仁苷含量降低了48.44%。
  3 结论与讨论
  上述试验结果表明,在模拟糖果加热过程中,加热可使中草药糖浆中的总酚含量及抗氧化性提高。原因可能有:①中草药糖浆加热过程中会发生美拉德反应,产生大量美拉德反应中间产物,如挥发性化合物,多酚和棕色色素(类黑精)等,某些中间产物具有抗氧化性,并干扰福林酚法测定总酚含量,因此使抗氧化性及总酚含量较高;②植物中包含大量结合态酚类化合物,加热可使结合态酚类化合物分解,释放出游离多酚,因此使总酚含量及抗氧化性提高;③测定总酚含量的福林酚法具有一定缺点,除了酚类化合物以外,其他多种物质如糖、氨基酸、有机酸和抗坏血酸等均会干扰福林酚法测定总酚含量,从而导致总酚含量偏高。福林酚法测定的是样品总的还原能力,而不仅是酚类化合物的含量[10-13]。总体来说,当温度较低或加热时间较短时,总酚含量及抗氧化性的增高并不明显,而随着加热温度的升高及加热时间的延长,总酚含量及抗氧化性均明显提高。而中草药中的主要功效成分含量随着加热时间延长而降低,尤其当加热温度较高或时间较长时,主要功效成分含量减少明显。因此,在中草药糖果的工业化生产中,应将加热温度控制在120~130 ℃,加热时间应少于120 min,以减少功效成分含量的损失,同时提高糖果本身的抗氧化功能。
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