牛鵬飛 石曉晴 李林強(qiáng)

(陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，西安 710119)

橡子是櫟屬植物橡樹的堅(jiān)果，形似蠶繭，外表棕紅色硬殼。橡樹又名櫟樹，是對(duì)殼斗科櫟屬植物的通稱。全世界共有7屬300多種，我國有5屬60種左右。我國橡樹資源豐富，分布范圍廣，有分布在大小興安嶺和長白山的遼東櫟、蒙古櫟，分布在秦嶺、大巴山、大別山等地的拴皮櫟、麻櫟、青岡櫟、高山櫟、刺葉櫟等數(shù)十種［1－3］。橡子食用歷史悠久，國內(nèi)外均有記載。我國早有食用橡子面可保健、祛病的記載。孫思邈中醫(yī)學(xué)典籍記載:橡子味苦澀、微溫、無毒;入大腸、脾、腎三經(jīng)，澀腸止痢固脫、止瀉、澀精、止血、止帶等作用，非常接近現(xiàn)代研究對(duì)多酚類物質(zhì)生理功效評(píng)價(jià)結(jié)果。李時(shí)珍《本草綱目》也有橡子藥用的記載。

橡子是我國一種重要的野生植物資源，作為食品除直接用作食用橡子面，橡子淀粉可做成橡子豆腐、橡子粉絲、橡子醬、橡子羹、橡凍等食品。此外，橡子淀粉還可用來釀酒和有機(jī)酸、做飼料、提取藥用成分和化工原料等。橡子味苦澀，多被認(rèn)為是單寧含量高的原因，使其食用受到很大程度的限制，現(xiàn)在一般通過脫除單寧類物質(zhì)制備橡子淀粉來增加橡子的食用性。

目前對(duì)橡子淀粉有一定程度的研究。謝碧霞等［4］報(bào)道橡仁中粗淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50% ～70%，其余為可溶性糖、蛋白質(zhì)、纖維素、脂肪，此外還含有大量的單寧和色素;敖特根等［5］研究報(bào)道橡子淀粉熱值均與玉米和高梁相近;楊靜等［6］表征了橡子淀粉顆粒形狀;王航等［7］通過X－射線衍射圖分析了橡子淀粉晶體結(jié)構(gòu)為C型;高立瓊等［8］研究認(rèn)為橡子果淀粉糊容易老化。

關(guān)于橡子淀粉基本理化特性的研究尚處初級(jí)階段，本研究通過橡子淀粉的制備及其碘液定性鑒定、橡子淀粉的潤脹能力、轉(zhuǎn)化葡萄糖能力、直鏈淀粉、支鏈淀粉、多酚類物質(zhì)的含量等指標(biāo)的測定，以及橡子淀粉特征官能團(tuán)傅里葉變換紅外光譜分析和橡子淀粉多酚類物質(zhì)組成HPLC分析，以進(jìn)一步豐富橡子淀粉的理論研究，為橡子淀粉進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 橡子果:采自秦嶺山脈西麓，自然風(fēng)干，超微粉碎，置棕色瓶陰涼處存放備用。

1.1.2 主要試劑

沒食子酸、原兒茶素、表沒食子兒茶素、兒茶素、原花青素B2、綠原酸、4－羥基苯甲酸、表兒茶素、咖啡酸、表兒茶素沒食子酸酯、蘆丁、金絲桃苷、鞣花酸、槲皮苷、槲皮素、根皮苷，純度≥98%，均購自中國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.1.3 主要儀器

722型可見分光光度計(jì);傅里葉變換紅外光譜儀;AR－G2流變儀;Motic BA200雙目生物顯微鏡;高效液相色譜儀;N4S紫外可見分光光度計(jì)。

1.2 方法

1.2.1 橡子淀粉的制備及其碘液定性鑒定

橡子淀粉的制備:參考文獻(xiàn)［9］的方法。橡子粉(≤120目)與水以1∶10的比例(m/V)混合，置于往復(fù)振蕩器振蕩30 min，2℃靜置30 min，過濾，收集濾液。濾渣加水至原體積，步驟重復(fù)5次，集合6次的濾液，Sevage法(氯仿∶戊醇/丁醇 =4∶1)除去蛋白，－18℃凍結(jié)，真空冷凍干燥，石油醚脫脂，即得橡子淀粉。

橡子淀粉碘液定性鑒定:稱取結(jié)晶碘11 g，碘化鉀22 g，混合后，先用少量純化水使碘完全溶解，再加純化水定容至500 mL，貯于棕色瓶內(nèi)。取0.1%(m/V)淀粉液5 mL，加入碘液2滴，搖勻后，觀察其顏色變化，以相同質(zhì)量濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對(duì)照。

1.2.2 橡子淀粉潤脹能力的測定

參考文獻(xiàn)［10］的方法。取約5 g橡子干淀粉(W0)，加水 5 mL，2 ℃攪拌 30 min，1 200 g離心 15 min，傾出上清液稱取沉淀物質(zhì)量(W)。按公式計(jì)算淀粉潤脹能力:

潤脹能力=Ws/W0

式中:Ws為沉淀物質(zhì)量，g;W0為干淀粉質(zhì)量，g。

1.2.3 橡子淀粉轉(zhuǎn)化葡萄糖能力測定

參考文獻(xiàn)［10－11］的方法，作部分修改。配制1%淀粉溶液30 mL，取其5 mL，加入2.5μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的ɑ－淀粉酶，再從其中取出2 mL，置入試管中，加鹽酸調(diào)整pH至2.8左右，37℃下靜置4 h。冷卻至室溫，吸取0.2 mL上清液于試管中，加入1.5 mL DNS和1 mL水，沸水浴5 min，用蒸餾水補(bǔ)至10 mL，可見分光光度計(jì)在波長550 nm測定吸光度。根據(jù)公式葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程(y=11.242x－0.023 5，R2=0.99)，計(jì)算出葡萄糖的濃度。

1.2.4 橡子直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定

參考文獻(xiàn)［12］的方法。稱取玉米高直鏈淀粉和糯米淀粉各50 g，分別置于50 mL容量瓶，加入幾滴無水乙醇潤濕，再加入0.5 M的NaOH溶液10 mL，在沸水浴中加熱溶解、冷卻。用蒸餾水定容，混勻，即得到1 mg/L的直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液。依次吸取玉米高直鏈淀粉溶液(0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80 mL)和糯米支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液(2.30、2.20、2.10、2.00、1.90、1.80、1.70 mL)于相應(yīng)的50 mL容量瓶，分別各加入10 mL蒸餾水，用0.1 mol/L的HCl溶液將 pH 調(diào)至3左右，加入0.5 mL碘試劑，定容后置1 min。可見分光光度計(jì)在620 nm波長處測定其吸光度。以混合液中直鏈和支鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，分別制作直鏈淀粉和支鏈淀粉含量測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線。橡子淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的測定同上。

1.2.5 橡子淀粉特征官能團(tuán)傅里葉變換紅外光譜分析

稱取約0.1 g橡子果淀粉，加入10～20 g干燥KBr，將兩者混勻，用研缽研磨，然后用藥勺小心將磨好混合粉末移入模具中，轉(zhuǎn)移過程中應(yīng)小心謹(jǐn)慎，防止粉末濺灑到模具周圍，引起粉末的損失，導(dǎo)致壓片不均勻。將模具蓋裝好，旋轉(zhuǎn)幾圈，使溴化鉀粉末在模具中均勻分布。隨后將模具放入手壓機(jī)，用約600 kg·f/cm2壓力在液壓機(jī)上壓制2 min左右。取出模具，用鑷子小心將壓好片的溴化鉀薄片放置一邊。其余操作同上。馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對(duì)照。

1.2.6 橡子淀粉流變特性的分析

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的橡子淀粉溶液，用20 mm HATCH不銹鋼粗面平行板夾具，板夾間距為1 000μm，流變儀分析隨溫度逐漸升高其黏度變化情況，并以相同濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉溶液為對(duì)照。

1.2.7 橡子淀粉形貌顯微觀察

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的橡子淀粉溶液，向載玻片中央滴入少許樣液，滴2滴碘液，蓋上蓋玻片，稍壓一下，趕走氣泡，進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察，并以相同濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對(duì)照。

1.2.8 橡子淀粉多酚類物質(zhì)含量的測定

采用酒石酸亞鐵分光光度比色法。取約1 g橡果子淀粉，以1∶10(g/mL)的料液比，用無水乙醇浸提12 h，過濾，400×g離心15 min，傾出上層清液即為多酚樣品液，避光2℃貯存。稱取1.0 g硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和5.0 g酒石酸鉀鈉(C4H4O6NaK·4H2O)，混合后加蒸餾水溶解，定容至1 000 mL;準(zhǔn)確吸取無水乙醇配制的1 mg/mL單寧酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別加入到裝有 5、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6 mL pH 7.5 磷酸氫二鈉－氫氧化鈉緩沖液的10 mL容量瓶中，加入酒石酸亞鐵5 mL，可見分光光度計(jì)在680 nm處測定吸收值，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(0.0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mg/mL)為橫坐標(biāo)(x)，吸光度值為縱坐標(biāo)(y)，作線性回歸分析，求得回歸方程 y=4.803x －0.006 1，R2=0.998 7。樣品測定同上，按公式計(jì)算多酚質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。以柿子多酚為對(duì)照，測定方法同上。

式中:Y為橡子多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%;C為樣液質(zhì)量濃度/mg/mL。

1.2.9 橡子淀粉多酚類物質(zhì)組成分析

HPLC分析條件:Waters 2478型紫外檢測器和示差折光檢測器，波長280 nm，色譜柱Agilent 5 TCC18(250 mm ×4.6 mm ×5 μm)，柱溫30 ℃，進(jìn)樣體積20μL，流動(dòng)相A為0.1%甲酸水溶液，流動(dòng)相B為甲醇。

梯度洗脫:流速為 0.5 mL/min，0 ～7 min(95%A液，5%C液);7～9 min(70%A液，30%C液);9～14 min(50%A液，50%C液);14～22 min(10%A液，90%C液);22～25 min(95%A液，5%C液)。所有樣品進(jìn)樣前用0.45μm的濾膜過濾。樣品用0.45μm的濾膜過濾。HPLC分析所得組分以其標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比對(duì)確認(rèn)，并對(duì)確認(rèn)成分以其標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行280 nm紫外波長掃描，以峰型特征進(jìn)一步確認(rèn)該成分。

標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:16種多酚標(biāo)準(zhǔn)品分別配成質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL 的甲醇溶液，按 1∶0、1∶2、1∶4 稀釋后分別進(jìn)樣20μL，以峰面積對(duì)濃度分別制作各種標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求回歸方程。橡子多酚純化物樣品用甲醇溶解后，進(jìn)樣檢測，用回歸方程計(jì)算各種成分的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均平行重復(fù)5次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析(One－Way ANOVA)，Turkey's檢驗(yàn)5%水平進(jìn)行多重比較，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(珔X±SD)表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 橡子淀粉碘復(fù)合物生色反應(yīng)結(jié)果

橡子淀粉－碘復(fù)合物生色反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)紫色，糯米淀粉、馬鈴薯淀粉－碘復(fù)合物生色反應(yīng)則分別呈現(xiàn)藍(lán)色和無色，生色反應(yīng)結(jié)果表明，橡子淀粉具有直鏈淀粉的基本特征，與幾乎全為支鏈淀粉的糯米淀粉差異明顯。依據(jù)文獻(xiàn)［12］可進(jìn)一步判斷橡子淀粉DPn約為42、螺旋數(shù)約為7。直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定結(jié)果表明，橡子淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19%和81%，與文獻(xiàn)［10］報(bào)道馬鈴薯淀粉直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的結(jié)果相近，結(jié)合二者淀粉碘復(fù)合物生色反應(yīng)結(jié)果，表明橡子淀粉具有類似馬鈴薯淀粉的性質(zhì)。

2.2 橡子淀粉潤脹能力和轉(zhuǎn)化葡萄糖能力的測定結(jié)果

淀粉潤脹能力表示其在水中的膨脹程度。表1結(jié)果表明，橡子淀粉的潤脹能力顯著高于馬鈴薯淀粉和糯米淀粉(P＜0.05)。結(jié)果提示橡子淀粉微晶束間非結(jié)晶部分或者無定形區(qū)可能較大，能容納較多水分子。ɑ－淀粉酶對(duì)橡子淀粉、馬鈴薯淀粉和糯米淀粉水解程度大小比較結(jié)果表明，1 g橡子淀粉葡萄糖轉(zhuǎn)化率為(0.23±0.025)g，顯著高于馬鈴薯淀粉和糯米淀粉(P＜0.05)。結(jié)果提示橡子淀粉可能更易于ɑ－淀粉酶水解。

表1 橡子果淀粉與馬鈴薯淀粉、糯米淀粉潤脹能力和葡萄糖轉(zhuǎn)化率比較

2.3 橡子果淀粉特征官能團(tuán)傅里葉變換紅外光譜分析

圖1 橡子淀粉主要基團(tuán)紅外特征吸收峰傅里葉變換紅外光譜分析

橡子淀粉基團(tuán)特征吸收傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果表明(圖1)，橡子淀粉、馬鈴薯淀粉和糯米淀粉紅外光譜峰型特征基本相似，3 420～3 320 cm－1吸收帶為—OH伸縮振動(dòng)吸收，2 958～2 912 cm－1吸收帶為C—H的伸縮振動(dòng)吸收，2 100～2 000 cm－1吸收帶為C—H面外變形振動(dòng)吸收，1 656～1 593 cm－1吸收帶為—OH彎曲振動(dòng)吸收，1421～1311cm－1吸收帶為C—H彎曲振動(dòng)吸收，1 149 cm－1吸收帶為環(huán)上C—O伸縮振動(dòng)吸收，1 049～1 004 cm－1吸收帶為—OH變角振動(dòng)吸收，904～846 cm－1的吸收帶為糖苷鍵振動(dòng)吸收，570～500 cm－1為吸收帶為CCC和CCO變形振動(dòng)吸收，這特征吸收峰與標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖的紅外光譜分析結(jié)果吻合，表明橡子淀粉基本組成單位為葡萄糖。

2.4 橡子淀粉流變特性分析

由圖2可見，隨著溫度的升高，在30～60℃的范圍內(nèi)橡子淀粉液黏度無明顯變化，在65～85℃的范圍內(nèi)其黏度明顯增高，可能發(fā)生糊化;60～100℃的范圍內(nèi)其黏度明顯高于馬鈴薯和糯米淀粉，馬鈴薯淀粉黏度一直未發(fā)生明顯變化，而糯米淀粉黏度隨著溫度的升高其黏度迅速下降，這是由于膨脹的淀粉顆粒破裂的緣故，結(jié)果表明橡子淀粉熱穩(wěn)定性良好，類似馬鈴薯淀粉，二者流變特性相似，明顯異于糯米淀粉。結(jié)果表明橡子淀粉液黏度較小，與馬鈴薯淀粉液黏度相近，也與玉米淀粉液黏度接近［13］。

圖2 溫度對(duì)橡子淀粉溶液黏度的影響

2.5 橡子果淀粉形貌顯微觀察

淀粉顆粒一般呈圓形、多角形、橢圓形、球形等形狀，橡子淀粉顆粒形貌光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果多呈球形，馬鈴薯淀粉顆粒和糯米淀粉顆粒分別呈現(xiàn)橢圓形和多角形，橡子淀粉顆粒和糯米淀粉顆粒大小接近，二者均遠(yuǎn)小于馬鈴薯淀粉顆粒(圖3)。綜上研究結(jié)果表明，橡子淀粉具有普通淀粉的共同特性。

圖3 橡子淀粉顆粒形貌光學(xué)顯微鏡觀察(40×)

2.6 橡子果淀粉多酚類物質(zhì)組成分析

酒石酸亞鐵分光光度比色法測定橡子淀粉多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1.60±0.11)%。橡子淀粉多酚樣品HPLC分析圖譜主要有1個(gè)大峰和1個(gè)小峰(圖4)，與多酚標(biāo)準(zhǔn)品保表留時(shí)間比對(duì)和回歸方程解析結(jié)果表明，橡子淀粉多酚主要組分為鞣花酸和槲皮素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.54%和0.064%。鞣花酸標(biāo)準(zhǔn)品紫外波長掃描所得峰型和橡子淀粉多酚HPLC分析確定的鞣花酸峰型相同(圖4插圖)，進(jìn)一步確認(rèn)橡子淀粉多酚主要組分為鞣花酸。

圖4 橡子果淀粉多酚組成HPLC分析

大量研究結(jié)果表明，植物多酚類物質(zhì)具有抗氧化［15］、抗癌［15－16］、抑菌［17］、抗病毒［18－19］、抑制心血管疾病等［20－21］多種生物活性，這也為古代中醫(yī)典籍關(guān)于橡子有藥用價(jià)值提供了有力的證據(jù)。同時(shí)，多酚類物質(zhì)具有較強(qiáng)的收斂性，可以結(jié)合進(jìn)入體內(nèi)的鉛離子，防止鉛離子中毒，對(duì)人體造成傷害。曹輝等［22］利用橡子粉通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)找到了單寧吸附鉛的主要條件，并模擬人體內(nèi)的環(huán)境，找出了單寧對(duì)鉛的吸附率。另外，多酚可以與蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸發(fā)生化學(xué)結(jié)合［23］，此原理也常被應(yīng)用于酒的澄清。因此，橡子多酚類物質(zhì)的研究開發(fā)，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

3 結(jié)論

研究橡子淀粉基本理化特征，結(jié)果表明橡子淀粉具有普通淀粉的基本特性，直鏈和支鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19%和81%;橡子淀粉中含有一定量的多酚類物質(zhì)，分別為鞣花酸和槲皮素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.54%和0.064%。