超微粉碎对香菇多酚组成及抗氧化活性的影响

张小利1,夏春燕1,王慧清1,明 建1,2,*

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715;2.西南大学 国家食品科学与工程实验教学中心,重庆 400715)

 

摘 要:将鲜香菇分为伞、柄后进行适当干燥,利用超微粉碎得到不同粒径的香菇伞粉和香菇柄粉,比较气流超微粉碎和纳米超微粉碎与普通粉碎处理在香菇伞粉和柄粉多酚溶出率、组成及抗氧化活性之间的差异。结果表明:与普通粉碎相比,超微粉碎可以使香菇伞粉总酚溶出率提高13%;通过高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)检测分析,香菇多酚类物质主要为没食子酸、儿茶素、咖啡酸、芦丁、阿魏酸和槲皮素,其中游离酚以没食子酸和儿茶素为主,结合酚以没食子酸、儿茶素和槲皮素为主。抗氧化能力评价中,气流超微粉碎能明显改善香菇多酚的还原力、2,2-联氨-双-(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二氨盐(2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)自由基清除力和总氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC);纳米超微粉碎能够提高柄粉多酚的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除力。超微粉碎能够提高香菇多酚的溶出率及抗氧化活性,可以作为以香菇为原料开发功能性食品的一种前处理加工手段。

关键词:香菇;多酚;超微粉碎;抗氧化活性;高效液相色谱

 

Effect of Superfine Grinding on Compositions and Antioxidant Activity of Phenolic Compounds from
Shiitake Mushroom (Lentinus edodes)

 

ZHANG Xiaoli1, XIA Chunyan1, WANG Huiqing1, MING Jian1,2,*

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;

2. National Food Science and Engineering Experimental Teaching Center, Southwest University, Chongqing 400715, China)

 

Abstract: In the present study, the fresh fruiting bodies of shiitake mushroom (Lentinus edodes) were cut into caps and stipes and then either processed into powders with different sizes by coarse milling, jet milling and nano-grinding after drying. The differences in the dissolution rate and composition of phenols and antioxidant activity of dried mushroom powder after purification were evaluated in comparison with the ordinary powder. Compared with ordinary grinding, the super?ne grinding could increase the dissolution rate of total phenols by up to 13%. The pro?le and concentrations of individual phenolics were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The results showed that the main individual phenolics in mushroom powder were gallic acid, catechin, caffeic acid, rutin, ferulic acid and quercetin. In addition, the main compounds were gallic acid and catechin in free polyphenols, and gallic acid, catechin and quercetin in bound polyphenols. Our results also suggested that jet milling could obviously enhance the reducing power, 2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) free radical scavenging activity and oxygen radical absorbance capacity of polyphenols in the mushroom powder, while nano-grinding could improve 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) free radical scavenging activity of polyphenols in the stipe powder. In conclusion, super?ne grinding could increase both polyphenol content and antioxidant activity of mushroom products. Overall, jet milling could be used as a means of pretreatment to develop functional foods with mushrooms.

Key words: Lentinus edodes; phenolic; super?ne grinding; antioxidant activity; high performance liquid chromatography (HPLC)

中图分类号:TS201.2 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2015)11-0042-08

doi:10.7506/spkx1002-6630-201511009

香菇(Lentinus edodes(Berk.)sing)又名香覃、香菌、花菇,属于真菌门,担子菌纲,伞菌目,口蘑科,香菇属,是仅次于双孢菇的世界第二大食用菌[1-2]。香菇不仅味道鲜美,而且含有多糖、多酚、不饱和脂肪酸以及膳食纤维等功能活性成分[3],具有抗肿瘤、降血脂、抗氧化等重要的保健作用[4-5]。香菇抗氧化活性的研究多集中在香菇子实体[6],但鲜香菇水分含量高(一般高于85 g/100 g),质地细嫩,采收后易腐烂变质,贮运期间易发生菌盖破裂、菌体萎缩和菌褶褐变等现象,影响产品的营养、风味和商业价值[7]。干燥和制粉技术可以降低香菇水分含量,延长其货架期及填补淡季需求,且方便运输和贮藏;而且干制香蘑加工成粉体可以作为功能性食品添加剂加入各种食品中,从而提高香菇的应用价值和商业产业链。超微粉碎技术是食品原料和植物药材粉碎的方式之一,其原理是利用各种特殊的粉碎设备对物料进行挤压、碾磨、冲击、碰撞、剪切等,得到粒径达微米至纳米级的颗粒,有利于其中营养成分的释放和吸收,食品品质和加工性能得以改善,是一种理想的食品加工手段。

超微粉碎作为一种新型食品加工技术,具有以下优势:粉碎粒度小、粒径分布均匀,可以将原料加工到微米甚至纳米级,有利于原料中营养成分的释放和吸收;粉碎速度快、时间短,可提高工作效率;低温干燥的环境有利于保留生物活性成分;节省原料,可提高利用率、降低成本;全封闭系统,可有效地避免粉尘污染[8-11]。同时,随颗粒微细程度不同,超微粉碎技术会对原料的食用特性、功能特性和理化特性产生多方面的影响[12-13]。高虹等[14]利用超微粉碎技术处理香菇柄,得到平均粒径为8.05 μm的香菇柄粉,多糖的溶出率提高1 倍多,膳食纤维的功能特性也明显得到改善。刘素稳等[15]将杏鲍菇伞和柄进行3 种不同粉碎方式处理后,粒径更小的粉体容积密度、流动性、水溶性指数、蛋白质、多糖溶出率均更大,而持水率、溶胀率和水分活度(aw)则相对较低。Zhang Min等[16]等研究发现超微粉碎能显著降低枸杞多糖的分子大小及颗粒大小,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2-联氨-双-(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二氨盐(2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)自由基清除能力也较未处理的样品明显增强。但超微粉碎技术对香菇多酚及其功能活性影响的报道甚少。

本实验将香菇分为伞和柄,分别进行气流超微粉碎、纳米超微粉碎与普通粉碎处理,探讨超微粉碎对香菇伞粉和柄粉中多酚溶出率、组成及抗氧化活性(DPPH自由基清除能力、ABTS+•清除能力、总氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC))的影响,为深入开发香菇功能性产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜香菇 重庆市北碚区天生农贸综合批发市场。

抗坏血酸、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)、ABTS(分析纯)、DPPH、没食子酸、儿茶素、表儿茶素、绿原酸、咖啡酸、芦丁、槲皮素(纯度≥98%)(色谱纯) 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司;JYL-C012型高速粉碎机 山东九阳股份有限公司;LNJ-120型气流粉碎机 绵阳流能粉体设备有限公司;CJM-SY-B型高能纳米冲击磨 秦皇岛市太极环纳米制品有限公司;XHF-D均质机 宁波新芝生物科技股份有限公司;VDRTEX-5漩涡振荡器 其林贝尔仪器制造有限公司;HH-6型数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司;JH-722型可见分光光度计 上海
菁华科技仪器有限公司;RE-52AA旋转蒸发仪、SHZ-III循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂;1-15PK离心机 美国Sigma公司;DF8517冰箱(-80℃) 韩国Ilshin公司;Milli-Qbiocel超纯水机 美国密理博公司;
SPD-M20A高效液相色谱仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 超微香菇伞粉和柄粉的制备

挑选无病虫害的大小均匀的鲜香菇个体,小心用水洗干净后,将香菇柄沿香菇伞1 cm处切分成伞和柄,在通风处摆放至表面干燥,然后参考实验室建立的香菇干燥方法[17]将其烘干,经高速粉碎机粉碎,过100 目筛,得到普通粉碎的香菇伞粗粉(coarse milled cap,CMC)和香菇柄粗粉(coarse milled stipe,CMS),密封干燥阴凉处保藏,备用。

气流超微香菇伞粉和柄粉的制备:将普通粉碎制得的香菇伞粗粉和香菇柄粗粉分别置于气流粉碎机中粉碎2 h,制得气流超微香菇伞粉(jet milled cap,JMC)和气流超微香菇柄粉(jet milled stipe,JMS),经Mastersizer 2000激光粒度测定仪测得香菇伞粉和柄粉平均粒径分别为7.00 μm和7.05 μm,密封干燥阴凉处保藏,备用。

纳米超微香菇伞粉和柄粉的制备:将普通粉碎制得的香菇伞粗粉和香菇柄粗粉分别置于高能纳米冲击磨中,粉碎腔体为不锈钢材质,粉碎磨介为氧化锆球,5~35 ℃调频,粉碎时间6 h,最后制得纳米超微香菇伞粉(nano-micronized cap,NMC)和纳米超微香菇柄粉(nano-micronized stipe,NMS),经Mastersizer 2000激光粒度测定仪测得香菇伞粉和柄粉平均粒径分别为0.54 μm和0.46 μm,密封干燥阴凉处保藏,备用。

1.3.2 香菇多酚提取

1.3.2.1 游离酚提取

参照Sun Jie[18]和Okarter[19]等的方法,称取不同粉碎处理的香菇伞粉、柄粉样品各2.0 g,分别加入80%冷冻丙酮50 mL,冰浴下均质(12 000 r/min)3 min,2 500×g离心分离10 min,取上清液。滤渣重复以上操作,合并滤液,转移至圆底烧瓶,45 ℃真空浓缩至干。甲醇定容至25 mL,-80 ℃条件下贮存,备用。

1.3.2.2 结合酚提取

向提取游离酚后的过滤残渣中加入20 mL 2 mol/L氢氧化钠溶液,在氮气环境下消化90 min,用盐酸调至中性,然后使用正己烷除脂并弃去油脂层,加入30 mL乙酸乙酯,振荡10 min后4 000×g离心10 min,取上清液。乙酸乙酯重复提取5 次,合并所得上清液,滤液转移至圆底烧瓶,45 ℃真空浓缩至干。甲醇定容至25 mL,-80 ℃条件下贮存,备用。

1.3.3 香菇多酚含量的测定

参照Adom等[20]的方法并稍作修改。得线性回归方程为:y = 0.004 3x+0.016 8(R2 = 0.998 3)。测定结果以每克香菇粉样品中所含的没食子酸当量(mg gallic acid equivalent/g,mg GAE/g)表示。

1.3.4 香菇多酚组成分析[21-22]

1.3.4.1 标准及样品溶液的配制

标准溶液的配制:准确称取没食子酸、绿原酸、咖啡酸、芦丁、儿茶素、表儿茶素和槲皮苷标准品各5.0 mg,用色谱甲醇溶解并分别定容于5 mL棕色容量瓶中,配制成1 mg/mL标准贮备液,-18 ℃冰箱中保存,使用时稀释成所需浓度。

样品的制备:香菇多酚参照金莹等[23]的方法用AB-8大孔吸附树脂纯化。然后用色谱甲醇定容,0.45 μm有机膜过滤,备用。

1.3.4.2 色谱条件

色谱柱为Thermo C18柱(250 mm×4.6 mm,5 µm);流动相:A相VV乙腈V磷酸 = 97.820.2;B相V乙腈VV磷酸 = 97.820.2;采用梯度洗脱,洗脱程序:0~10 min,B相体积分数由10%增加到50%;10~20 min,B相体积分数由50%增加到65%;20~40 min,B相体积分数由65%增加到80%;40~50 min,B相体积分数由80%降低到10%;50~55 min,B相体积分数为10%。柱温30 ℃,进样量10 μL,流速1.0 mL/min,检测波长282 nm。

1.3.5 香菇多酚抗氧化活性研究

1.3.5.1 香菇多酚DPPH自由基清除率测定

参照Gursoy等[24]的方法,略做修改。以甲醇作空白,VC作对照,按下式计算DPPH自由基清除率。

960566.jpg (1)

式中:A样品为不同质量浓度样品液的吸光度;A空白为空白试剂的吸光度。

1.3.5.2 香菇多酚还原力测定

参照Oyaizu等[25]的方法,略作修改。以甲醇溶液作空白,VC作对照。

1.3.5.3 香菇多酚ABTS+•清除率测定

参照Soong等[26]的方法测定。以甲醇作空白,VC作对照,按下式计算ABTS+•清除率。

960583.jpg (2)

式中:A样品为样品提取液的吸光度;A空白为空白试剂的吸光度。

1.3.5.4 香菇多酚ORAC值测定

参照Wolfe等[27]的方法,将20 μL空白液、Trolox标准液和用工作液(即pH值为7.4的75 mmol/L磷酸盐缓冲液)适当稀释的样品液点样到底部透明的黑色96 孔酶标板上。在37 ℃孵育10 min,然后加入200 μL
0.96 μmol/L荧光素钠液,继续在37 ℃孵育≥20 min并间歇摇动,待酶标板温度达到37 ℃后,迅速加入刚配制的2,2-偶氮二异丁基脒二盐酸盐(2,2-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride,ABAP)溶液(119 mmol/L)20 μL以启动反应。在多功能荧光酶标仪中,以激发波长485 nm、发射波长538 nm测定并记录荧光值(fn),测定时间间隔为4.5 min,连续测定30 次,直至荧光衰减至基线。按下式计算荧光衰减曲线下面积(area under the curve,AUC)及保护面积(net area under the curve,net AUC);根据不同浓度Trolox标准液对应的net AUC得出相应的线性回归方程,根据该方程和所测得样品的net AUC计算出样品的Trolox当量质量摩尔浓度,ORAC值即以μmol Trolox/g干样品表示。

AUC =(0.5×f1/f1f2/f1f3/f1+…+fn/f1+…+f30/f1
0.5×f30/f1)×CT (3)

net AUC = AUCs-AUCb (4)

式中:f1为第1次荧光读数;fn为第n次荧光读数;循环时间(cycle time,CT)为间隔测定时间4.5 min;AUCs为样品荧光衰减曲线下面积;AUCb为空白试剂荧光衰减曲线下面积。

1.4 数据处理

每组实验重复3 次,数据采用Origin 8.0统计分析,结果以

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±s表示,并用SPSS软件进行处理,采用ANOVA进行Turkey多重比较分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 超微粉碎处理对香菇多酚含量的影响

不同方式粉碎后香菇伞粉、柄粉中游离酚和结合酚含量变化如表1所示。总体来看,香菇中总酚含量达4 mg/g左右,且以游离酚为主。相同粉碎方式处理组,香菇伞粉中多酚(游离酚、结合酚和总酚)含量高于柄粉(纳米超微粉碎组中结合酚例外)。

表 1 超微粉碎处理的香菇伞粉和柄粉中多酚含量

Table 1 Polyphenol contents of Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

mg/g

多酚

种类

香菇伞粉

 

香菇柄粉

普通粉碎

气流超微粉碎

纳米超微粉碎

 

普通粉碎

气流超微粉碎

纳米超微粉碎

游离酚

3.819±0.099c

4.457±0.076a

4.266±0. 036b

 

3.674±0.023c

3.958±0.037c

3.290±0.053d

结合酚

0.355±0.012a

0.274±0.018b

0.176±0.005c

 

0.275±0.019b

0.240±0.009b

0.195±0.007c

总酚

4.174±0.109c

4.730±0.092a

4.442±0.032b

 

3.949±0.020d

4.198±0.045c

3.484±0.048e

 

注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。

 

由表1可知,对于香菇伞粉,气流超微粉碎和纳米超微粉碎处理组游离酚、总酚溶出率均高于普通粉碎处理组,而结合酚含量则低于普通粉碎处理组
P<0.05)。这与研究报道超微粉碎可以促进生物活性物质及各种营养物质溶出,并提高溶出率是一致的[12,14]。超微粉碎处理有助于植物类原料中有效成分溶出的主要机制体现在[28]:一方面超微粉碎能达到细胞级粉碎,物料颗粒的细胞壁被破坏后细胞内部的成分溶出阻力减小,从而有效成分的溶出率提高;同时,香菇中有部分多酚与蛋白质、纤维素等成分结合在一起,在检测和提取过程中这类结合态的多酚不易溶出,从而造成损失。经过超微粉碎处理后,香菇粉体的蛋白质、纤维素的结构发生改变、细化,促进了这部分结合态多酚的释放[29]。另一方面超微粉碎使香菇粉碎后的颗粒微细化,粉体颗粒表面积和孔隙率的增加,而具备了异于一般粉碎颗粒的理化性能,如良好的分散性、吸附性、溶解性和化学反应活性等。因此,通过超微粉碎工艺可以显著地增加香菇多酚溶出率。对于香菇柄粉,气流超微粉碎处理组的游离酚、结合酚及总酚含量变化趋势与伞粉相同,总酚含量变化明显;但纳米超微粉碎处理组中各种多酚组分含量均低于普通粉碎处理组(P<0.05)。纳米超微粉碎处理在香菇伞粉和柄粉中产生不同的效果,可能是香菇伞和柄的组织结构不同或纳米超微粉碎香菇柄粉粒径过小造成的。因为有研究报道[30],当粉碎后颗粒达到一定粒径时,有效成分的溶出率趋于稳定,此粒径即为超微粉碎的临界粒径,当小于临界粒径时,粉体颗粒过细会团聚或由于吸附空气中的水分子等其他物质而使粉体颗粒表面钝化,可能会抑制某些成分在溶剂中的溶解,因此会产生溶出率下降的现象。

综上所述,气流超微粉碎能显著增加香菇伞粉、柄粉中总酚的提取率。气流超微粉碎处理组效果优于纳米超微粉碎组,其原因与微粉碎机的工作原理及工作条件密切相关,如气流超微粉碎机的压缩气体在喷嘴处膨胀时可降温,粉碎过程不伴随热量的生成,该处理在较低温度下既能完成,然而纳米超微粉碎是机械的研磨过程,可能会导致局部升温,对酚类物质可能产生一定的破坏[10,31-32]。

2.2 超微粉碎处理对香菇多酚组成的影响

图1为6 种混合标准品的HPLC图。将每种标准品稀释为不同质量浓度,通过分析得到的HPLC图(未给出)中各标准品峰面积与样品质量浓度之间的关系,可得到二者间的回归方程(表2)。

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1. 没食子酸;2. 儿茶素;3. 咖啡酸;4. 芦丁;5. 阿魏酸;6. 槲皮素。

图 1 多酚混合标准品的HPLC图

Fig.1 HPLC chromatogram of standard mixture

表 2 6 种标准品的回归方程

Table 2 Regression equations of standard substances

标准品

线性方程

R2

没食子酸

y=1 387x+3 896.6

0.999 7

儿茶素

y=860.67x-3 108.6

0.999 7

咖啡酸

y=25 251x+4 504.5

0.999 7

芦丁

y=5 815x+1 051.3

0.999 7

阿魏酸

y=20 000x+5 927

0.999 9

槲皮素

y=1 002.55x-130.6

0.999 9

 

注:方程中x表示标准品质量浓度/(μg/mL),y表示峰面积。

表 3 超微粉碎处理的香菇粉中多酚组分及含量

Table 3 Polyphenol composition and contents of Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

μg/g

多酚

样品

没食子酸

儿茶素

咖啡酸

芦丁

阿魏酸

槲皮素

游离酚

CMC

397.79±16.50f

345.54±10.70e

15.28±2.56e

33.89±1.78e

48.93±3.43e

28.29±2.77e

CMS

439.76±18.58e

312.11±10.32f

22.81±3.25d

23.80±0.95f

50.45±4.01d

36.95±5.56d

JMC

835.24±20.74b

551.61±17.25a

25.27±3.31c

67.80±4.25b

66.04±5.57b

39.481±5.04c

JMS

904.46±16.59a

539.61±19.12b

29.88±4.47a

39.48±2.27d

53.68±5.10c

41.61±6.02b

NMC

702.85±16.20d

424.06±13.68d

13.76±2.49f

42.04±3.88c

45.02±2.77f

51.41±4.19a

NMS

786.13±16.94c

489.72±10.32c

26.73±4.47b

71.83±4.75a

68.92±4.02a

51.88±6.86a

 

 

 

 

 

 

 

 

结合酚

CMC

117.45±8.12A

81.00±6.02B

5.35±0.55E

0.04±0.002D

2.05±0.03E

26.20±3.60C

CMS

106.66±9.61A

86.58±3.31A

20.06±1.35A

4.12±0.10C

4.62±0.07C

36.85±2.68C

JMC

99.95±8.26B

80.76±3.41B

10.90±0.85D

7.46±0.22B

6.00±0.37A

34.46±5.52D

JMS

76.47±7.66C

62.33±1.76C

16.45±1.12B

7.15±0.25B

5.38±0.13B

39.91±2.33B

NMC

44.61±6.64E

42.22±4.31D

5.89±0.02E

18.32±1.33A

1.20±0.05F

30.86±2.87E

NMS

51.82±6.62D

31.98±2.55E

11.34±1.55C

17.85±2.01A

3.33±0.02D

42.99±4.59A

 

注:同列小写字母不同表示游离酚含量差异显著(P<0.05);同列大写字母不同表示结合酚含量差异显著(P<0.05)。

 

表3显示了不同方式粉碎后香菇中酚类物质(游离酚、结合酚)的主要成分以及含量的比较。HPLC检测结果表明,本实验中3 种粉碎方式获得的6 种香菇粉提取物中酚类物质主要为没食子酸、儿茶素、咖啡酸、芦丁、阿魏酸和槲皮素,其中游离酚以没食子酸和儿茶素为主,结合酚以没食子酸、儿茶素和槲皮素为主。游离酚、结合酚中除槲皮素含量相当外,其他几种成分均在游离酚中分布较多。另外,不同粉碎方式对香菇提取物中多酚组分有一定影响,超微粉碎处理后游离酚中没食子酸、儿茶素、芦丁和槲皮素含量明显增加,结合酚中芦丁和槲皮素的含量明显增加。由于实验中选用的标准品种类有限以及检测条件受限,香菇多酚提取物中可能还存在未检出的多酚组分。如Ashagrie等[22]从香菇提取物中除检出没食子酸、阿魏酸、咖啡酸,还检出对羟基苯甲酸和杨梅素。Reis等[33]在香菇甲醇提取物中检出原儿茶酸、对羟基苯甲酸和肉桂酸。当然,香菇中多酚组分种类及含量因生长环境、栽培条件、预处理方式、提取试剂等因素不同而存在差异。

2.3 超微粉碎处理对香菇多酚DPPH自由基清除率的影响

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小写字母不同代表同一质量浓度不同粉碎处理的香菇粉多酚DPPH自由基清除率差异显著(P<0.05);未标字母的点表示无差异显著性。图3同。

图 2 超微粉碎处理香菇粉中游离酚的DPPH自由基清除能力

Fig.2 DPPH radical scavenging capacity of free polyphenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

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图 3 超微粉碎后香菇中结合酚的DPPH自由基清除能力

Fig.3 DPPH radical scavenging capacity of bound polyphenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

由图2、3可知,对比发现随香菇多酚质量浓度的增大,其DPPH自由基清除能力逐渐增强;同等质量浓度下,结合酚的DPPH自由基清除能力比游离酚强。对比不同粉碎组香菇多酚的DPPH自由基清除能力发现,纳米超微粉碎处理的香菇多酚清除力相对强些。可能是因为纳米组单位质量的粉体中多酚溶出率减少,而在同等多酚质量浓度下比较清除力,纳米组需要更多的香菇粉原料,再结合表2中单位质量粉体中各多酚组分的含量折算后纳米组的单酚含量高,故清除力相对强些。图2显示香菇柄粉中游离酚的DPPH自由基清除能力比伞粉中的强,这可能与香菇伞、柄中的酚类物质组成不同有关,如柄粉游离酚中抗氧化性较强的酚单体——没食子酸、阿魏酸和槲皮素比伞粉游离酚中含量高,具体原因尚待研究确定。

2.4 超微粉碎处理对香菇多酚还原力的影响

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小写字母不同代表同一质量浓度下不同粉碎处理的香菇粉多酚还原力差异显著(P<0.05);未标字母的点表示无差异显著性。图5同。

图 4 超微粉碎处理后香菇粉中游离酚的还原力

Fig.4 Reducing power of free phenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

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图 5 超微粉碎处理后香菇粉中结合酚的还原力

Fig.5 Reducing power of bound phenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

图4、5显示了不同方式粉碎后香菇伞粉、柄粉中游离酚和结合酚的还原力大小。对比不同质量浓度下香菇多酚提取物的还原力发现,随游离酚、结合酚质量浓度升高,其还原力也不断升高。同等质量浓度下,游离酚的还原力大于结合酚,但低于对照品抗坏血酸的还原力。对比不同粉碎处理组香菇多酚的还原力发现:除柄粉结合酚外,气流超微粉碎组香菇多酚显示出更高的还原力,可能是因为气流超微粉碎的香菇粉粒径大小合适,在溶剂中分散性好便于多酚组分的溶出;同时压缩空气在喷嘴处绝热膨胀,使系统温度降低,颗粒的粉碎在低温条件下瞬间完成,避免了酚类物质在粉碎过程中因温度过高而损失。伞粉游离酚还原力高于柄粉游离酚,这与Ferreira等[34]的报道一致,研究松乳菇和灰口蘑甲醇提取物的抗氧化活性时发现,蘑菇伞粉提取物的还原力优于柄粉提取物。对比不同部位的结合酚,气流超微粉碎组也是伞粉结合酚的还原力高于柄粉结合酚,普通粉碎组和纳米超微粉碎组的结果则相反。

2.5 超微粉碎处理对香菇多酚ABTS+•清除率的影响

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小写字母不同代表同一质量浓度下不同粉碎处理的香菇粉多酚ABTS+•清除率差异显著(P<0.05);未标字母的点表示无差异显著性。图7同。

图 6 超微粉碎处理香菇粉中游离酚的ABTS•清除能力

Fig.6 ABTS radical scavenging capacity of free phenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

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图 7 超微粉碎处理香菇粉中结合酚的ABTS•清除能力

Fig.7 ABTS radical scavenging capacity of bound phenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

由图6、7可知,香菇多酚的ABTS+•清除能力与多酚质量浓度呈正相关,总体而言相同质量浓度的香菇多酚中结合酚的ABTS+•清除能力略高于游离酚。与普通粉碎组对比,超微粉碎能提高香菇(伞和柄)游离酚和结合酚的ABTS+•清除能力,其中纳米超微粉碎对柄粉中多酚的ABTS+•清除能力改善效果较好,而气流超微粉碎对伞粉中多酚的ABTS+•清除能力改善效果较好。推测可能是因为香菇粉和柄的组织结构不同,香菇柄因含较多纤维素等而组织致密,纳米超微粉碎破坏其组织结构,获得的颗粒粒径小利于有效成分溶出;而以同样粉碎粒度获得的纳米超微伞粉,可能因粉体过细造成粉体凝聚而妨碍有效组分的溶出。

2.6 超微粉碎处理对香菇多酚ORAC值的影响

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不同小写字母代表不同处理组游离酚的ORAC值差异显著(P<0.05);不同大写字母代表不同处理组结合酚的ORAC值差异显著(P<0.05)。

图 8 超微粉碎处理的香菇粉中游离酚、结合酚的ORAC值

Fig.8 ORAC values of free and bound phenols in Lentinus edodes cap powder and stipe powder prepared by superfine grinding

由图8可知,游离酚的ORAC值大于结合酚。与普通粉碎组对比,超微粉碎处理后,香菇(伞或柄)游离酚的ORAC值显著增加;气流超微粉碎组香菇结合酚的ORAC值显著增加,纳米超微粉碎组香菇结合酚的ORAC值略有降低。综合对比,相同部位、相同类型的香菇多酚中,气流超微粉碎组的多酚表现出更高的抗氧化活性。ORAC方法与人类生物学更接近,具有一定生物相关性,与其他化学抗氧化方法相比,利用该方法评价抗氧化活性更具有实际意义[35]。

3 结 论

本实验将香菇分为伞和柄,分别进行普通粉碎、气流超微粉碎、纳米超微粉碎,探讨超微粉碎对香菇酚类物质(包括游离酚和结合酚)含量、组成及抗氧化活性的影响。

香菇中总酚含量达4 mg/g左右,且以游离酚为主。香菇伞粉中的多酚(游离酚、结合酚和总酚)含量均高于柄粉(纳米超微粉碎香菇粉的结合酚例外)。与普通粉碎方式相比,超微粉碎处理能显著改善香菇多酚的溶出率。其中,气流超微粉碎使香菇伞粉中的总酚含量从普通粉碎处理组的(4.174±0.109) mg/g增加到(4.730±0.092) mg/g,使柄粉中的总酚含量从(3.949±0.020) mg/g增加到(4.198±0.045) mg/g。纳米超微粉碎处理在香菇伞粉和柄粉多酚提取过程中产生了不同的结果,这可能是香菇伞和柄的组织结构的不同所引起。

通过HPLC检测结果表明,香菇中的酚类物质主要有没食子酸、儿茶素、咖啡酸、芦丁、阿魏酸和槲皮素,其中游离酚以没食子酸和儿茶素为主,结合酚以没食子酸、儿茶素和槲皮素为主。游离酚、结合酚中除槲皮素含量相当外,其他几种成分均在游离酚中分布较多。另外,不同粉碎方式对香菇组成成分有一定影响,超微粉碎处理后游离酚中没食子酸、儿茶素、芦丁和槲皮素明显增加,结合酚中芦丁和槲皮素的含量明显增加。由于本实验选用的对照标准品及检测条件有限,香菇提取物中还存在部分未检出的多酚组分。

采用DPPH法、还原力、ABTS法和ORAC法评价香菇多酚的抗氧化活性,得出不同方式粉碎的香菇粉多酚体外抗氧化能力。结果显示:抗氧化能力与多酚质量浓度存在剂量依赖关系,多酚质量浓度越高,其抗氧化活性越大。超微粉碎一定程度上可以提高香菇多酚的抗氧化能力,可能是由于超微粉碎增加了香菇粉体的表面积,有利于多酚物质的溶出。其中,气流超微粉碎能明显改善香菇多酚的还原力、ABTS+•清除力和ORAC值;纳米超微粉碎能够提高柄粉的DPPH自由基清除力。这种结果可能是由香菇伞、柄的组织结构及物质种类、含量不同,或是不同自由基清除反应机理不同造成的。

总之,粉碎方式引起香菇中多酚含量、组成的变化,超微粉碎一定程度上可以提高多酚的溶出率及抗氧化活性,气流超微粉碎处理对香菇多酚及其抗氧化活性相对较好。气流超微粉碎组可以作为新型保健食品开发的一种重要途径。

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收稿日期:2014-12-10

基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100805-2);国家自然科学基金面上项目(31471576)

作者简介:张小利(1989—),女,硕士研究生,研究方向为食品化学与营养学。E-mail:zhangxiaoli0912@163.com

*通信作者:明建(1972—),男,教授,博士,研究方向为食品化学与营养学。E-mail:mingjian1972@163.com