紫薯含有豐富的花青素、多糖、礦物質(zhì)和維生素等多種營養(yǎng)成分，具有抗氧化、抗炎、降血糖、抑菌和降血脂等多種保健功能?；瘕埞且环N綠色環(huán)保水果，富含花青素、水溶性膳食纖維、植物多糖和礦物元素等營養(yǎng)成分，具有顯著的抗炎和抗氧化保健功效。將不同種類或同一種類的不同品種的抗氧化成分組合起來，可能會產(chǎn)生協(xié)同作用或拮抗作用。研究表明，溫度對抗氧化酶活性以及總抗氧化能力均有一定程度的影響。如果紫薯與火龍果的抗氧化成分產(chǎn)生協(xié)同作用，將使抗氧化活性大大增強(qiáng)，研發(fā)的紫薯火龍果復(fù)合飲料也有更強(qiáng)的抗氧化能力，將為其功能型飲料的開發(fā)提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
本研究以紫薯、火龍果的單一果汁與其復(fù)合飲料為研究對象，分析其抗氧化性能，包括DPPH自由基、ABTS自由基和羥基自由基的清除能力以及總還原力，探討紫薯汁和火龍果汁經(jīng)過加工復(fù)合后抗氧化性能的變化，分析單一果汁與復(fù)合飲料之間的差異，評價(jià)復(fù)配工藝對飲料抗氧化效果的影響，為紫薯火龍果復(fù)合飲料的進(jìn)一步加工提供理論基礎(chǔ)。
紫薯、紅肉火龍果、白砂糖：市售；α-淀粉酶、果膠酶、纖維素酶、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、黃原膠、無水檸檬酸：食品級。
ABTS(98%)、DPPH(98%)過硫酸鉀(99.5%)；抗壞血酸VC(99.7%)；硫酸亞鐵(98%)、水楊酸(AR)：鐵氰化鉀(AR)。
電子天平；榨汁機(jī)；均質(zhì)機(jī)；電熱恒溫水浴鍋；紫外/可見分光光度計(jì)；高速離心機(jī)。
紫薯分選→清洗→隔水蒸40分鐘→去皮切塊→加水打漿(料水比1∶5)→用α-淀粉酶酶解→90℃水浴5 min進(jìn)行滅酶→5000 r/min離心15 min→紫薯汁。
火龍果分選→清洗去皮→切塊打漿→用果膠酶和纖維素酶酶解并滅酶→離心過濾→火龍果汁。
按以下比例添加調(diào)配，紫薯汁50%、火龍果汁20%、白砂糖8%、檸檬酸0.15%、CMC-Na與黃原膠各0.10%。將調(diào)配好的果汁放入高速均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)，再灌裝進(jìn)耐高溫容器中封口滅菌。本實(shí)驗(yàn)采用巴氏殺菌法，將分裝好的紫薯火龍果復(fù)合飲料置于85℃水浴條件下滅菌15 min，最大程度保留果汁中的營養(yǎng)成分。
下述抗氧化能力測試方法的樣品處理一致，具體如下：根據(jù)復(fù)合飲料中紫薯汁和火龍果汁的含量與單一果汁含量比例相同的原則，將紫薯汁與火龍果汁參照復(fù)合飲料的工藝同等條件稀釋處理，選取等量的單一果汁與復(fù)合飲料進(jìn)行比較試驗(yàn)，分析各果汁的清除率變化，以及單一果汁清除率的簡單加和結(jié)果與復(fù)合飲料清除率之間的變化。下文所提到的“簡單加和結(jié)果”是指紫薯汁的抗氧化結(jié)果與火龍果汁的抗氧化結(jié)果之代數(shù)和。
參照張毅等的方法，并適當(dāng)修改。先配制0.2 mmol的DPPH溶液，VC標(biāo)準(zhǔn)系列濃度(μg/mL):2.0、4.0、6.0、8.0、10.0與20.0；單一果汁與復(fù)合飲料均稀釋100倍，備用。
按表1的方法加入各溶液，分別做樣品管、樣品對照管和空白管。用VC作陽性對照，蒸餾水為參比溶液，波長λ=517 nm處測定，平行測定3次。按公式(1)求出DPPH的清除率，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)樣品的清除率計(jì)算出樣品的VC相當(dāng)濃度，結(jié)果以VCEAC表示。
式中：A0為空白管的吸光度(Abs);A1為樣品管的吸光度(Abs);A2為樣品對照管的吸光度(Abs)。
操作參照Thaipong等方法，并適當(dāng)修改。先配制14 mmol/L ABTS溶液和4.9 mmol/L過硫酸鉀水溶液，等體積混勻，避光靜置12 h～16 h得到ABTS母液，低溫避光保存；在使用前用蒸餾水稀釋ABTS母液，使其A734值為0.070±0.02(一般稀釋35～55倍)，得到ABTS工作液。VC標(biāo)準(zhǔn)系列濃度(μg/mL):2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、15.0；單一果汁與復(fù)合飲料均稀釋100倍備用。
按表2的方法加入各溶液，分別做樣品管、樣品對照管和空白管，搖勻后在室溫下避光靜置6 min，用VC作陽性對照，以蒸餾水為參比溶液，波長λ=734 nm處測定，平行測定3次。清除率計(jì)算同3.3.1。
參照趙楠的方法，并稍作修改。先配制1.8 mmol/L的FeSO4、1.8 mmol/L的水楊酸與0.3%H2O2。單一果汁與復(fù)合飲料均稀釋100倍備用。
按表3的方法加入各溶液，分別做樣品管、樣品對照管和空白管，置于37℃避光反應(yīng)20 min，用VC作陽性對照，以蒸餾水作為參比，于λ=510 nm處測定吸光值，重復(fù)三次。清除率計(jì)算同3.3.1。
操作參照何瑞的方法，并稍作修改。預(yù)先制備好試驗(yàn)用的試劑，滅菌前后的單一果汁與復(fù)合飲料均稀釋50倍，接著分別取上述稀釋過的待測樣品溶液2.5 mL樣品，磷酸緩沖液(0.2 mol/L)和鐵氰化鉀(1%)各加2.5 mL，混勻，50℃保溫30 min，快速冷卻，加入2.5 mL三氯乙酸(1%)，靜置5 min，然后加入2.5 mL三氯化鐵(0.1%)，避光靜置10 min。以蒸餾水為參比，以VC為對照，于λ=700 nm處測定吸光度，重復(fù)三次測定。
按照3.3.1的測定方法，VC對DPPH自由基的清除率標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程式為y=3.424148x-0.366230,R2=0.985228，根據(jù)擬合方程求出單一果汁和復(fù)合飲料的清除率及相對應(yīng)的VC相當(dāng)濃度VCEAC(μg/mL)如表4所示。
從表4中可以看出，火龍果汁、紫薯汁與復(fù)合飲料對DPPH自由基均有不同程度的清除能力，復(fù)合飲料的清除率53.82%，單一果汁清除率加和結(jié)果為52.87%，加工后，復(fù)合飲料的清除率提高了0.95%。VC相當(dāng)濃度與DPPH自由基的清除率呈正相關(guān)關(guān)系，復(fù)合飲料待測液的VCEAC為15.825μg/mL，比單一果汁簡單加和的結(jié)果(15.654μg/mL)高。研究表明，當(dāng)溶液中水溶性抗氧化物的比例更高時(shí)，整體可表現(xiàn)出明顯的抗氧化協(xié)同作用。紫薯汁與火龍果汁復(fù)合后，兩種果汁的抗氧化性物質(zhì)合在一起，總的濃度比例高于單一果汁的，產(chǎn)生了抗氧化協(xié)同作用，所以表現(xiàn)出復(fù)合飲料的清除率比單一果汁加和的高。
按照3.3.2的測定方法，VC對ABTS自由基的清除率標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程式為y=5.660558x-0.334186,R2=0.997417，根據(jù)擬合方程求出單一果汁和復(fù)合飲料的清除率及相對應(yīng)的VC相當(dāng)濃度VCEAC(μg/mL)如表5所示。
從表5中可以看出，火龍果汁、紫薯汁與復(fù)合飲料對DPPH自由基均有不同程度的清除能力。VC相當(dāng)濃度與清除率呈正相關(guān)關(guān)系，復(fù)合飲料滅菌后的VC相當(dāng)濃度為7.342μg/mL，乘以稀釋倍數(shù)，復(fù)合飲料的VCEAC高達(dá)734.2μg/mL，說明紫薯火龍果復(fù)合飲料有良好的抗氧化功效。
單一果汁清除率加和結(jié)果為47.77%，復(fù)合后清除率為40.82%，復(fù)合飲料清除率比簡單加和的降低6.95%。這可能與方法的時(shí)間設(shè)定有關(guān)，ABTS法規(guī)定一個(gè)較短的反應(yīng)時(shí)間，對于需要較長時(shí)間才能完成的反應(yīng)來說，這可能導(dǎo)致其抗氧化能力的檢測值偏低，而復(fù)合飲料的基底較單一果汁復(fù)雜，反應(yīng)可能更緩慢，導(dǎo)致復(fù)合飲料的結(jié)果比單一果汁簡單加和的低。
按照3.3.3的測定方法，VC對羥基自由基的清除率標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程式為y=0.593297x+0.001546,R2=0.997498，根據(jù)擬合方程求出單一果汁和復(fù)合飲料的清除率相對應(yīng)的VC相當(dāng)濃度如表6所示。
從表6可以看出，火龍果汁、紫薯汁與復(fù)合飲料對羥基自由基均有不同程度的清除能力，紫薯汁的清除率與火龍果汁的較為相近，復(fù)合飲料的清除率明顯高于單一果汁的。VC相當(dāng)濃度與羥基自由基的清除率呈正相關(guān)變化，算上稀釋倍數(shù)后，火龍果汁的VCEAC為915.5μg/mL，紫薯汁的VCEAC為875.0μg/mL，復(fù)合飲料的VCEAC高達(dá)2447.6μg/mL，說明紫薯火龍果復(fù)合飲料的抗氧化能力比單一果汁更強(qiáng)。復(fù)合加工后，單一果汁清除率加和結(jié)果為10.62%，復(fù)合后清除率升至14.52%，復(fù)合飲料清除率比簡單加和的高3.90%。說明本次研究的復(fù)合飲料在清除羥基自由基能力上也表現(xiàn)出抗氧化協(xié)同作用。
按照3.3.4的測定方法，VC還原力標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合方程式為y=0.029811x+0.012649,R2=0.999412，根據(jù)單一果汁和復(fù)合飲料的吸光度，經(jīng)擬合方程可求出相對應(yīng)的VC相當(dāng)濃度如表7所示。
從表7中可知，在同等含量的前提下，火龍果汁、紫薯汁與復(fù)合飲料都有一定的還原力，其中復(fù)合飲料的還原力高于紫薯的，火龍果汁的最低。VCEAC與吸光度值呈正相關(guān)的關(guān)系，乘上稀釋倍數(shù)后，火龍果汁的VCEAC為233.7μg/m L，紫薯汁的VCEAC為361.2μg/mL，復(fù)合飲料的VCEAC高達(dá)673.15μg/mL，說明紫薯火龍果復(fù)合飲料的還原能力比單一果汁強(qiáng)。還原力的大小可間接反映該試樣的抗氧化性，結(jié)果表明復(fù)合飲料的抗氧化性強(qiáng)于單一果汁的簡單加和。
綜合4.1至4.4的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，從復(fù)合飲料和單一果汁的簡單相加結(jié)果來看，無論是DPPH自由基清除率、羥基自由基清除率還是還原力，復(fù)合飲料的抗氧化值都高于簡單相加后的果汁。某些具有抗氧化活性的物質(zhì)進(jìn)過復(fù)合后其抗氧化性能優(yōu)于單獨(dú)使用時(shí)的活性，說明復(fù)合后的組分間發(fā)生了復(fù)雜的反應(yīng)，表現(xiàn)出抗氧化協(xié)同效應(yīng)，從而提高總體的抗氧化能力。例如多酚類與多糖、多酚類與維生素、類胡蘿卜素與多酚類、番薯提取液與茶多酚等，這些物質(zhì)相互復(fù)合后都具有明顯的抗氧化協(xié)同作用抗氧化的協(xié)調(diào)機(jī)制比較復(fù)雜，只要有以下三種：構(gòu)成了氧化還原系統(tǒng)的互補(bǔ)；改變氧化酶活性；損失分子的修復(fù)與替代。紫薯汁與火龍果汁均富含抗氧化活性物質(zhì)，花青素、類胡蘿卜素、多糖、酚類、維生素等復(fù)合之后，可能會發(fā)生多重協(xié)同效應(yīng)，從而呈現(xiàn)出復(fù)合飲料的抗氧化性比單一果汁之和高的結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩者經(jīng)復(fù)合加工后制成的復(fù)合飲料，抗氧化性能更強(qiáng)，具有可開發(fā)的意義。
通過四種測定方法，分析加工過程對飲料的抗氧化性能影響，可得下列結(jié)論：DPPH自由基清除率的測定結(jié)果顯示，經(jīng)過加工后，復(fù)合飲料清除率比簡單加和的結(jié)果高出0.95%。ABTS自由基清除率的測定結(jié)果顯示，復(fù)合飲料對ABTS自由基的清除能力在加工后，比單一果汁簡單加和結(jié)果稍低，降幅為6.95%，但復(fù)合飲料清除ABTS自由基的VCEAC仍高達(dá)734.2μg/mL。羥基自由基清除率的測定結(jié)果顯示，加工后，復(fù)合飲料的清除率高于單一果汁加和后的結(jié)果，提高幅度為3.90%。還原力分析結(jié)果表明，加工后，復(fù)合飲料的還原力強(qiáng)于單一果汁的簡單加和結(jié)果，復(fù)合飲料VC相當(dāng)濃度比簡單加和的結(jié)果高78.25μg/mL。由此可見，紫薯和火龍果復(fù)合加工后的復(fù)合飲料具有抗氧化性能，且加工后的復(fù)合飲料抗氧化性強(qiáng)于同等濃度的單一果汁。
