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芦蒿叶中黄酮类化合物的纯化及其营养饼干的研制

2017-11-16卢永翎梁玉理朱潇仪郭红梅吕丽爽

食品与机械 2017年9期
关键词:芦蒿大孔白砂糖

卢永翎 - 王 晨 梁玉理 - 朱 坤 朱潇仪 - 郭红梅 - 吕丽爽 -

(南京师范大学金陵女子学院,江苏 南京 210097) (Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing, Jiangsu 210097, China)

芦蒿叶中黄酮类化合物的纯化及其营养饼干的研制

卢永翎LUYong-ling王 晨WANGChen梁玉理LIANGYu-li朱 坤ZHUKun朱潇仪ZHUXiao-yi郭红梅GUOHong-mei吕丽爽LULi-shuang

(南京师范大学金陵女子学院,江苏 南京 210097) (GinlingCollege,NanjingNormalUniversity,Nanjing,Jiangsu210097,China)

以吸附率和解吸附率为评价指标,从16种树脂里筛选出富集芦蒿叶中黄酮类化合物效果最佳的NKA-2型树脂,进而选择NKA-2型树脂柱对不同浓度乙醇的解吸液进行考察。结果表明,20%乙醇洗脱组分中黄酮类化合物得率和纯度最高,分别为38.56%和67.80%。将该组分芦蒿叶提取物加入面粉中制备出芦蒿营养饼干,通过探讨饼干配方及生产工艺确定2种不同口味饼干的最佳配方。

大孔吸附树脂;芦蒿;黄酮类化合物;饼干

芦蒿(ArtemisiaselengensisTurcz)为菊科蒿属多年生草本植物,学名萎蒿,又名狭叶艾、白蒿等。芦蒿风味独特,味道鲜美,《本草纲目》[1]中记为“主治五脏邪气,风寒湿脾,补中气,利膈开胃,可去东河豚毒”。芦蒿中富含氨基酸、维生素、微量元素[2-3]及黄酮类化合物[4-6],是典型的保健蔬菜。黄酮类物质具有抗氧化[7-8]、清除体内自由基[9]、降血糖[10]、降血脂[11]、抗肿瘤[12]等多种功能。南京八卦洲芦蒿种植面积超过1 300 hm2,产量4万t,产值近1.6亿元,但是人们主要食用芦蒿的嫩茎,对于含有更多黄酮类化合物的芦蒿叶缺乏进一步的开发利用,造成一定的浪费。

涂宗财等[5]和付庆权等[6]采用响应面法优化了芦蒿叶中总黄酮的提取工艺,但有关芦蒿叶黄酮的富集和纯化,特别是其在大孔树脂上的吸附动力学研究尚未见报道。大孔吸附树脂分离技术对黄酮类化合物的筛分有着广泛应用[13-16],树脂的吸附性能与其极性、空间结构有重要关系。本试验以芦蒿叶为原料,研究了HPD417、NKA-2、HPD950、AB-8等16种大孔树脂对芦蒿叶黄酮的吸附与解吸附性能,以期寻找对芦蒿叶总黄酮精制纯化的有效方法,并将其与易于进行营养强化处理的饼干相结合,通过优化产品配方研制出风味独特的芦蒿饼干,为芦蒿叶的开发利用以及健康食品的拓展提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

芦蒿:南京八卦洲野生蔬菜基地;

芦丁标准品:含量98%,上海源叶生物科技有限公司;

无水乙醇:分析纯,南京宁试化学试剂有限公司;

氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠、乙酸乙酯、甲醇、硫酸:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;

HPD100、HPD417、HPD450、HPD600、HPD722、HPD950、ADS17、DM130、APD500、APD750、D101树脂:河北沧州宝恩生化制剂厂;

NKA-2、NKA-9、AB-8、X-5、聚酰胺树脂:天津南开大学化工厂;

低筋粉、优级白砂糖、小苏打、食盐、奶香粉、抹茶粉、可可粉:市售。

1.1.2 仪器

紫外-可见分光光度计:UV-6100A型,上海元析仪器有限公司;

冷冻干燥机:FreeZone 2.5 Plus型,美国Labconco公司;

质构仪:QTS-25型,美国Brookfield CNSFarnell公司;

分析天平:AUY220型,日本岛津公司;

高速万能粉碎机:FM177型,天津泰斯特仪器有限公司;

电热恒温鼓风干燥箱:DHG-9140型,上海精宏试验设备有限公司;

旋转蒸发器:RE-52A型,上海亚荣生化仪器厂;

电烤炉:YXD101-2型,早苗食品机械有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 芦蒿叶黄酮的提取及测定

(1) 芦蒿叶粗提液的制备: 新鲜芦蒿洗净、去除老、黄叶子后烘干,粉碎,按料液比1∶50 (g/mL)加入75%乙醇溶液,90 ℃加热回流90 min,冷却,抽滤。残渣重复提取1次。合并两次提取液旋转蒸发,冷冻干燥,得芦蒿叶总黄酮粗提物[5-6]。

(2) 黄酮类化合物标准曲线的建立:参考文献[6],以芦丁为对照,采用Al(NO3)3显色法,在波长510 nm处测定,以不同浓度的芦丁为横坐标,吸光值为纵坐标,绘制标准曲线。

1.2.2 大孔树脂纯化芦蒿叶粗提物

(1) 大孔树脂的预处理:取16种树脂适量,蒸馏水洗去杂质及破碎树脂,于70 ℃干燥至质量恒定,备用。分别精密称取1.0 g于250 mL锥形瓶中,95%乙醇浸泡24 h后,用蒸馏水洗至无醇味。

(2) 大孔吸附树脂对黄酮类化合物的静态吸附和解吸附:将预处理好的大孔树脂置于250 mL锥形瓶内,加入50 mL 芦蒿叶总黄酮粗提物的稀释样液(0. 536 mg/mL),振荡吸附24 h(25 ℃,150 r/min),测定吸附平衡后样液中黄酮类化合物的浓度;用蒸馏水冲洗树脂中残余黄酮类化合物后吸干水分,加入70%乙醇振荡解吸附24 h(25 ℃,150 r/min),过滤,测定滤液中黄酮类化合物的浓度,并按式(1)~(4)计算树脂的吸附量、吸附率、解吸附率和回收率。

(1)

(2)

(3)

R=A×D×100%,

(4)

式中:

Qa——干树脂的吸附量,mg/g;

A——吸附率,%;

D——解吸率,%;

R——回收率,%;

C0——吸附液起始浓度,mg/mL;

Cr——吸附后溶液浓度,mg/mL;

Cd——解吸液浓度,mg/mL;

Va——吸附液体积,mL;

W——树脂(干)重量,g;

Vd——解吸液体积,mL。

(3) 大孔树脂层析柱分离芦蒿叶提取物:参考文献[13~15]方法,取经预处理的NKA-2树脂100 mL湿法装柱(Ф 4.0 cm×30 cm),一定浓度的芦蒿叶粗提液上样,先用水洗脱3 BV,再依次用不同体积分数的乙醇解吸液(20%,40%,60%,80%)以1.5 BV/h的流速进行洗脱,收集流出液并用薄层色谱板检测(展开剂为20∶15∶2∶1的甲苯∶乙酸乙酯∶甲酸∶水,显色剂为10%硫酸乙醇溶液,在105 ℃加热下检视),合并,减压浓缩并冷冻干燥保存,测定各洗脱组分中黄酮的含量。

1.2.3 芦蒿饼干的制作

(1) 基本配方及工艺流程:低筋粉100%(以面粉为基准,其他辅料以占面粉质量比例计算)、鸡蛋(全蛋)90%、蛋黄10%、白砂糖40%、小苏打1%、食盐0.9%、奶香粉0.9%、水适量。

原辅料挑选→称量→原辅料预混、打发→加入20%乙醇洗脱得到的芦蒿叶提取物、面粉、小苏打、奶香粉进行调粉(可添加可可粉或抹茶粉)→成型→烘烤(上火温度控制为200 ℃,底火温度控制为180 ℃,时间约为15 min)→冷却→检验→成品

(2) 饼干中黄酮含量的测定:将饼干样用粉碎机粉粹,加入70%乙醇水溶液磁力搅拌1 h,过滤膜取续滤液按1.2.1项下芦丁标准曲线制备方法配置溶液并测定吸光度值。

(3) 影响饼干感官品质的因素分析:通过探讨芦蒿叶提取物用量、白砂糖用量、可可粉和抹茶粉加入量对饼干品质的影响,以感官评定为标准,确定芦蒿饼干的最佳配方。芦蒿叶提取物用量对饼干质量的影响:面粉用量183 g,分别添加550,800,1 050,1 300 μg/g的黄酮类化合物,其他辅料用量与基本配方相同。白砂糖用量对饼干品质的影响:面粉用量183 g,黄酮类化合物添加量800 μg/g,白砂糖添加量分别为55,73,91,110 g。可可粉用量对饼干品质的影响:面粉用量为183 g,黄酮类化合物的添加量为800 μg/g,白砂糖添加量为73 g,分别加入可可粉18.3,27.5,36.6 g。抹茶粉用量对饼干品质的影响:面粉用量183 g,黄酮类化合物添加量800 μg/g,白砂糖添加量73 g,分别加入抹茶粉3.7,9.2,14.7 g。

(4) 模糊评判方法:参考文献[17~19]方法,由10位食品专业人员组成评定小组,从饼干色泽、形状、结构、风味和口感5个方面评定产品品质,评定标准见表1。

(5) 饼干质构分析:用QTS-25型质构仪对饼干硬度、内聚性、弹性、咀嚼性进行测定分析,评价饼干的品质。测定条件:压缩模式,选用TA5探头,压缩距离1.5 mm,等待时间3 s,触发力5 g,测试前速度1.0 mm/s,测试速度0.5 mm/s,测试后速度0.5 mm/s。

2 结果与分析

2.1 芦蒿中黄酮类化合物的提取优化

2.1.1 黄酮类化合物标准曲线的建立 标准曲线方程为:y=0.09x+0.000 2,R2=0.999 9,根据回归方程计算芦蒿叶及饼干中黄酮类化合物的含量。

表1 芦蒿饼干感官评分标准Table 1 Sensory estimate standard of healthy biscuits with flavonoids

2.1.2 树脂吸附及解吸附能力的比较 16种树脂对芦蒿中黄酮类化合物的静态吸附及解吸附结果见表2。经Spss 17.0 数据处理软件进行显著性分析,表明各树脂对黄酮类化合物的吸附率和解吸附率均存在显著性差异(P<0.05)。大孔树脂是一种高分子聚合物,具有吸附性和筛选性相结合的特点,可以根据吸附力(范德华力或氢键吸附)和分子量的大小选择性地吸附有机物[20]。由表2可知,吸附能力较好的树脂有HPD417、NKA-2、HPD950、AB-8,其中NKA-2型树脂对芦蒿叶中黄酮类化合物的解吸附率和回收率分别达到88.89%和74.42%,优于其他3种树脂。综合考虑,NKA-2型树脂适用于芦蒿叶中黄酮的纯化。

2.1.3 解吸剂浓度对黄酮洗脱效果的影响 考虑到提取的黄酮类物质用于添加到食品中,本试验采用乙醇作为解吸剂。由表3可知,20%乙醇洗脱得率与效果最佳,得率达到38.56%,纯度达到67.80%。经Spss 17.0显著性分析表明:各浓度乙醇洗脱组分中黄酮的得率与纯度均具有显著性差异(P<0.05)。由此可见以NKA-2型树脂柱分离时,可用20%乙醇来纯化黄酮类化合物。

2.2 饼干制作工艺优化

2.2.1 芦蒿饼干中黄酮类化合物的含量 将未加芦蒿叶提取物的饼干与加入F1的饼干分别按1.2.3的方法进行黄酮类化合物的提取和含量测定,由表4可知,加入芦蒿提取物后,每克饼干中的黄酮类化合物含量可以提高200 μg左右,效果比较显著。

2.2.2 辅料添加量对产品质量的影响 由表5可知,芦蒿叶中黄酮纯化物F1的添加量对产品结构与形状几乎无影响,但在>1 050 μg/g时,饼干出现不愉悦的苦味;而添加量<800 μg/g时,则无黄酮类物质特有的风味。经过对比,当添加量为800 μg/g时,饼干具有较好的风味和口感。在色泽上,当添加量>1 050 μg/g时,较多的黄酮被氧化呈现黄色,影响饼干色泽;而当添加量<800 μg/g时,不显绿色。因此确定黄酮类化合物的最佳添加量为800 μg/g。

表2大孔树脂对芦蒿叶中黄酮类化合物静态吸附性能比较

Table 2 Comparison on static adsorption and desorption capabilities of different types of macro-porous resins (n=3) %

表3 乙醇浓度对黄酮类物质洗脱效果的影响Table 3 The effect of ethanol concentration on desorption performance (n=3) %

白砂糖添加量对饼干色泽、风味及口感有重要的影响。当白砂糖低于73 g时,饼干口感较硬且粘牙;添加量为73 g

表4芦蒿提取物对产品中黄酮类化合物含量的影响

Table 4 Effects ofArtemisiaSelengensisExtract on content of flavonoids in products (n=3)

产品不加芦蒿提取物黄酮类化合物含量/(mg·g-1)RSD/%加入芦蒿提取物黄酮类化合物含量/(mg·g-1)RSD/%原味饼干 0.8311.471.0792.75巧克力饼干1.7912.242.0030.71抹茶饼干 2.2442.722.4252.23

表5 辅料添加量对产品质量的影响Table 5 Effects of the amount of materials on product quality

时,焦糖化反应轻微,能够很好地体现芦蒿的淡绿色,并且口感酥松,味道纯正;添加量>91 g时,焦糖化反应明显,焙烤的金黄色与芦蒿提取物的绿色,形成了棕黄色甚至深褐色,影响产品品质。因此确定最佳白砂糖添加量为73 g。

可可粉的添加量对饼干的风味与结构有较大影响,而对色泽影响较小。当可可粉为27.5 g时,饼干具有疏松质地,同时在风味和色泽上的评分都较高。而抹茶粉对饼干的色泽、风味和结构均有较明显的影响,综合三者的结果,发现当抹茶粉添加量为9.2 g时,饼干的整体评分较高。因此确定最佳可可粉和抹茶粉添加量分别为27.5 g和9.2 g。

2.2.3 饼干产品的质构特性 为验证产品的质量(按2.2.2中最佳配方制作),分别对添加黄酮纯化物F1的原味饼干、巧克力味饼干及抹茶味饼干进行了质构分析。由表6可知,3种饼干的硬度均在4 000 g左右,硬度适中,内聚性、弹性、咀嚼性均无显著性差异,内部疏松程度较好。

表6 3种饼干的质构特性分析Table 6 Texture properties of three kinds of biscuits (n=10)

3 结论

从16种大孔树脂中筛选出NKA-2型树脂对芦蒿叶黄酮粗提物进行精制纯化,其有良好的吸附和解吸附性能。当以3 BV水冲洗后,再用3 BV、20%乙醇以1.5 BV/h的流速进行洗脱,所得组分F1中黄酮类化合物有较好的得率和纯度,分别为38.56%和67.80%。当F1添加量为800 μg/g,糖占比40%时,饼干具有芦蒿独特的风味、口感酥脆。通过进一步优化可可粉(15%)和抹茶粉(5%)的添加量,确定2种不同口味的饼干配方。芦蒿饼干的营养价值高于普通饼干,是一种很好的日常健康食品,同时也为芦蒿叶的开发利用提供了一定的参考。

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PurificationofflavonoidsfromArtemisiaselengensisleavesandprepareationbakehealthybiscuitswiththeflavonoids

Flavonoids fromArtemisiaselengensisleaves were enriched by macro-porous resin NKA-2 that was chosen by comparing the static adsorption and desorption properties among 16 kinds of resins. As a result, the peak yield and purity of flavonoids can reach 38.56% and 67.80% respectively, when using 20% ethanol as eluent.Those natural extractions gained fromArtemisiaselengensisleaves were added into flour to produce a kind of healthy biscuits, and this study would further determine the optimal formula of those healthy biscuits with two different flavors by exploring biscuit recipes and producing processes.

macro-porous resin;Artemisiaselengensis; flavonoids; biscuit

国家自然科学基金资助项目(编号:31571783)

卢永翎,女,南京师范大学实验师,硕士。

吕丽爽(1969—),女,南京师范大学教授,博士。

E-mail: lishuanglv@126.com

2017—06—09

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.037

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