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椰棗果醋的制備及抗氧化作用研究

  • 來源:酒旗網 http://www.ffpbooth.com 發布人:旗旗 新聞分類:行業資訊
    • 椰棗(date palm),又名海棗、伊拉克棗、波斯棗,是椰棗樹的果實,含有對人體有用的多種維生素和天然糖分,具有較高的營養價值[1]。椰棗對阿拉伯人的生活至關重要,是沙特阿拉伯等中東地區的主要糧食作物,年產量超過450萬噸,在確保阿拉伯國家糧食安全和生態安全中發揮著重要作用。但是,椰棗加工產業起步晚,現有產品種類單一,且技術含量不高,嚴重影響了椰棗產業的可持續性發展。

      果醋是利用水果及水果下腳料通過微生物發酵得到的一類新型飲品,多項研究[2]指出:因果醋發酵條件比較溫和,能夠有效保留果品中的營養成分和多酚類活性物質,同時,微生物在發酵過程中產生了多種活性物質,如琥珀酸等有機酸,這些物質都具有一定的抗氧化能力,這使得果醋的抗氧化潛力值得開發研究。

      本研究以椰棗果實為原料,研究了果醋發酵過程中的物質變化及終產品的主要化學物質含量,并對其抗氧化活性進行研究,以期為椰棗產品的深加工提供數據支撐。

      1 材料與方法


      1.1 材料及試劑

      椰棗 阿聯酋,Faud;菌種 酵母菌(安琪酵母)、醋酸菌(安琪酵母);無水乙醇、3,5-二硝基水楊酸、ABTS、水楊酸、沒食子酸、DPPH、重鉻酸鉀 分析純,阿拉丁試劑;鐵氰化鉀、硫酸鐵銨 分析純,國藥集團化學試劑股份有限公司;Folin-Ciocalteu 分析純,廣州市生物技術有限公司。

      1.2 主要儀器設備

      X1R臺式離心機 Themo Scientific Heraeus Multifuge;DK98-Ⅱ恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司; N25紫外可見分光光度儀 上海精科儀器有限公司;XFB-400粉碎機 吉首市中誠制藥機械廠;SPX-250B-Z型培養箱 上海博訊試液有限公司醫療設備廠。

      1.3 方法

      1.3.1 椰棗果醋釀造

      椰棗果實→去核→加水打漿→用0.2%酶酶解→過濾→100 ℃滅菌15 min→自然冷卻至室溫→添加釀酒酵母(添加量為0.02%)→20 ℃發酵→還原糖完全消耗時,添加醋酸菌(添加量為0.02%),20 ℃發酵→以酸度不再變化為發酵終點。

      1.3.2 還原糖測定[3]

      采用DNS法。

      1.3.3 乙醇含量

      采用重鉻酸鉀比色法[4]。

      1.3.4 可溶性固形物

      采用手持折光儀測定。

      1.3.5 總酚測定

      Folin-Ciocalteu 酚法[5]。

      1.3.5.1 沒食子酸標準曲線繪制

      Folin-Ciocalteu 試劑:取2 mol/L Folin-Ciocalteu 試劑10 mL,加蒸餾水 90 mL,充分混勻,得0.2 mol/L的Folin-Ciocalteu試劑,共100 mL。

      質量分數10%的Na2CO3溶液:精密稱取10.0 g無水Na2CO3,用蒸餾水溶解后,定容至100 mL。

      沒食子酸標準液:稱取0.0050 g,用蒸餾水溶解并定容至50 mL,得到濃度為0.10 mg/mL的標準液。

      操作方法:分別精密吸取0,1,2,3,4,5 mL于10 mL比色管中,加入2.0 mL Folin-Ciocalteu 試劑,混勻,5 min后加入1 mL 1.0%的碳酸鈉溶液,加水補足至10 mL,充分混勻后,室溫反應1 h,在700 nm下測定吸光度,以蒸管水做空白調零。

      1.3.5.2 樣品測定

      分別配制濃度為0.01%,0.1%,1%,10%,40%,60%,100%的樣品各5 mL。取2 mL待測液于10 mL比色管中,再加入2 mL Folin-Ciocalteu 試劑,搖勻,5 min后加入1 mL 1.0%的碳酸鈉溶液,加水補足至10 mL,充分混勻后,室溫反應1 h,在700 nm下測定吸光度,并通過標準曲線計算其總酚含量。

      1.3.6 總酸測定[6,7]

      1.3.7 羥自由基清除率[8-10]

      本體系利用Fenton反應產生羥基自由,即H2O2與Fe2+混合后產生·OH,當體系存在水楊酸時,能有效俘獲·OH當體并生成紅色產物,此物質在510 nm處有最大吸收。根據文獻[8-11],修改如下:依次向試管中加入0.5 mL FeSO4溶液(0.15 mol/L),2 mL水楊酸鈉溶液(2 mmol/L),2.5 mL蒸餾水和1 mL不同體積分數(0,2%,4%,6%,8%,10%,20%,40%,60%,80%,100%)的椰棗醋,最后加入1 mL H2O2 (6 mmol/L)啟動反應,37 ℃下反應1 h,離心取上清液于510 nm處測吸光度。按下式計算清除率:



      式中:E為羥自由基清除率,%;A0為空白對照液的吸光度;Ai為對照-加入樣品后的吸光度;Aj為樣品溶液的本底吸光度。

      1.3.8 DPPH自由基清除率:

      根據文獻[11]和[13],修改如下:準確移取5 mL DPPH溶液(DPPH 6.0 mol/L),加入0.6 mL不同質量分數(0,2%,4%,6%,8%,10%,20%,40%,60%,80%,100%)的樣液,混勻,黑暗中放置30 min后,離心取上清液,517 nm處測吸光度。按下式計算DPPH自由基的清除率:



      式中:E為DPPH自由基清除率,%;A0為蒸餾水加DPPH溶液的吸光度;Ai為樣液加DPPH溶液的吸光度;Aj為樣液加乙醇溶劑的吸光度。

      1.3.9 Fe3+還原力測定[14]

      操作方法:在試管中分別加入0.5 mL不同濃度的樣品。同時加入1.0 mL的磷酸緩沖液(0.2 mol/L,pH 6.8)和2.0 mL 1%的鐵氰化鉀溶液。混合物于50 ℃水浴20 min后加入1.0 mL 10%的三氯乙酸,室溫靜置10 min。取2.5 mL反應液,加入2.5 mL蒸餾水和0.5 mL 0.1%的氯化鐵溶液。反應10 min后測定700 nm處的吸光值,該值越高說明樣品的還原性越強,以Vc為陽性對照。

      1.3.10 ABTS+法測定總抗氧化能力[15-18]

      將5 mL 7 mmol/L ABTS鹽溶液和88 μL 140 mmol/L過硫酸鉀混勻于試管中,在室溫、避光的條件下靜置過夜,形成ABTS+自由基儲備。按1∶50的比例用超純水稀釋,使其在30 ℃,734 nm波長處的吸光度為0.74±0.02。在樣品管中加入200 μL樣品液和3 mL ABTS溶液,對照管用超純水代替ABTS溶液,空白管用蒸餾水代替樣品溶液。以上3組在室溫、避光條件下放置1 h,于734 nm處測定其吸光值。

      計算公式如下:

      ABTS+清除率

      2 結果與討論


      2.1 酒精發酵過程中還原糖含量變化

      圖1 酒精發酵過程中還原糖含量變化

      由圖1可知,發酵過程中還原糖含量不斷呈下降趨勢,發酵開始時含量為135 g/L,在發酵進行12天時本次發酵還原糖消耗完畢。釀酒酵母通過糖酵解等途徑的代謝作用將還原糖轉化為酒精以及一些有機酸等發酵產物,還原糖含量曲線可以一定程度上反映發酵活動的活躍程度。

      2.2 酒精發酵過程中乙醇含量變化

      圖2 酒精發酵過程中乙醇含量變化

      由圖2可知,酒精發酵過程中乙醇含量不斷呈上升趨勢,在發酵進行12天左右達到10%左右。果醋的乙醇含量在10%左右酵母菌仍然能夠生長繁殖,如果發酵原料未消耗完畢,乙醇含量有可能會繼續上升。

      2.3 酒精發酵過程中可溶性固形物含量變化

      在20 ℃下發酵的椰棗醋的可溶性固形物含量見圖3。

      圖3 酒精發酵過程中可溶性固形物含量變化

      由圖3可知,可溶性固形物含量呈下降趨勢,并且在發酵跟蹤檢測的12天中可溶性固形物從22 °Brix下降到12.1 °Brix。可溶性固形物伴隨著發酵進行而消耗,但到發酵結束時仍具有較高的可溶性固形物含量。

      2.4 總酚含量

      椰棗醋發酵完成后總酚含量通過Folin-Ciocalteu 酚法測定為1.437 mg/mL。果醋經歷二次發酵會導致多酚類物質有一定損失,但仍具有較高的多酚含量。

      2.5 椰棗總酸含量

      總酸經過GB/T 12456-2008酸堿滴定法測定為7.727 g/dL(換算乙酸系數0.060),符合ZBX 66004-86《液態法食醋質量標準》(≥3.5 g/dL,以醋酸計)。與之相比,各種果醋的總酸含量沙棘果醋為12.6 g/dL,柿子醋為4.4 g/dL,蘋果醋為5.58 g/dL,陳醋為9.75 g/dL。

      2.6 椰棗體外抗氧化能力

      2.6.1 清除羥自由基(·OH)能力

      圖4 椰棗醋清除羥自由基(·OH)能力

      由圖4可知,椰棗果醋對羥自由基具有極其優良的清除能力,在試驗濃度范圍內,其清除能力隨濃度增加而增強。當果醋體積分數在0.8%左右時,清除率約為50%。隨著濃度增大至2%時,果醋對羥自由基的清除率高達90%。 當濃度大于4%時,椰棗醋對羥自由基的清除率達到100%。與之相對應的Vc在40 μg/mL時已達到50%左右的羥自由基清除率,并在100 μg/mL時對羥自由基的清除率達到87%。因此對于羥自由基的清除能力,每1 mL果醋中約相當于含有5 mg/mL的Vc。

      2.6.2 清除DPPH自由基能力

      DPPH自由基是一種很穩定的自由基,是以氮為中心,特點是可以捕獲“清除”其他的自由基。如果受試物能將其清除,則意味著受試物具有降低烷自由基或過氧化自由基的能力,同時能打斷脂質過氧化鏈反應的作用。

      圖5 椰棗醋清除DPPH自由基能力

      由圖5可知,椰棗醋在濃度為2%時對于DPPH自由基清除率約為50%,在8%時達到97%的清除率。與之相比,Vc在6 μg/mL時清除率約為50%左右,而在80 μg/mL時達到95%的清除率。因此,對于DPPH自由基清除能力,每1 mL果醋中約相當于含有1 mg/mL的Vc。

      2.6.3 Fe3+還原力

      當一種物質具有較強的還原能力時,相應地也具有較強的抗氧化能力。若樣液在700 nm處吸光值越大,則其將Fe3+轉化Fe2+的量及生成的普魯士藍的量越多,表明其還原能力越強,即抗氧化能力越好。

      圖6 椰棗醋Fe3+還原力

      由圖6可知,椰棗醋的還原能力相對較高。椰棗醋在20%濃度時吸光值為2.5,應是此次試驗體系飽和值。Vc在100 μg/mL時吸光值為1.2。

      2.6.4 ABTS+法測定總抗氧化能力

      ABTS+自由基清除法被廣泛用于生物樣品的總抗氧化能力測定。在反應體系中,經氧化后生成相對穩定的藍綠色的水溶性自由基。抗氧化劑與自由基反應后使其溶液褪色,特征吸光度降低,吸光度越低表明所檢測物質的總抗氧化能力越強。

      圖7 椰棗醋和Vc的ABTS+總抗氧化能力

      由圖7可知,椰棗醋的清除率在濃度為10%時達到50%左右,在濃度為40%時趨于穩定并達到92%。同比,Vc清除率在40 μg/mL左右達到56%,在80 μg/mL時達到穩定,并達到93%左右。因此,對于ABTS+自由基清除能力,每1 mL果醋中約相當于含有200 μg/mL的Vc。

      3 結論


      本實驗制備的椰棗醋總酚含量為1.437 mg/mL,總酸含量為8.628 g/100 g。此外,在發酵過程中還原糖和可溶性固形物含量不斷降低,乙醇含量不斷增多。清除羥基自由基、ABTS+自由基法測定總抗氧化能力、Fe3+還原力測定以及清除DPPH自由基能力的測定結果表明:椰棗果醋原醋抗氧化活性極好,并具有良好的調配潛力,很有開發價值。

      后續試驗擬進行椰棗醋發酵條件優化來保護原椰棗汁中的有效成分,或通過淺度發酵果酒并制備醋酸含量相對較低的椰棗果醋來縮短發酵時間以保護楊梅汁中的酚類成分,使椰棗果醋抗氧活性進一步提高。


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      Research on Preparation and Antioxidant Activities of Date Palm Fruit Vinegar


      WANG Zhi-huang1,TANG Min-min2,3,CHEN Wei-jun1*,SONG Yan-bo1,WANG Fu-you2,3

      (1.Hainan University, Haikou 570228, China;2.Coconut Research Institute of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wenchang 571339,China;3.National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Haikou 571101, China)


      Abstract:Discuss the changes of soluble solids, reducing sugar and alcohol in the process of liquid fermentation of date palm fruit vinegar. The fruit vinegar is researched using four different methods: hydroxyl radical scavenging,1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging, ABTS+ radical scavenging and reducing capacity assay. The results show that soluble solids and reducing sugar are decreased with the increase of fermentation time in the fermentation process of date palm fruit vinegar under 20 ℃.In addition, reducing sugar runs out after 12 days. However, alcohol concentration increases with time. After the fermentation, the total polyphenols content is 1.437 mg/mL; the total acid content is 8.628 g/100 g. The antioxidant capacity of date palm fruit vinegar is significant. The hydroxyl radical scavenging rate is 90% when the testing concentration is 2%.The DPPH radical scavenging rate is 97% when the testing concentration is 8%, and the ABTS+ radical scavenging power is 92% when the testing concentration is 40%. Strategically, the date palm fruit vinegar has potential application value because of its favorable antioxidant power.


      Key words:date palm fruit vinegar;liquid fermentation; material changes; antioxidant


      收稿日期:2016-08-11 *通訊作者


      基金項目:寧夏自治區科技特派員項目


      作者簡介:王志煌(1991-),男,福建泉州人,碩士,研究方向:食品工程。


      中圖分類號:TS264.22


      文獻標志碼:A


      doi:10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.012


      文章編號:1000-9973(2017)01-0052-05
      文章地址:http://www.ffpbooth.com/news/899.html

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