余欣珂 明 建,2 支 玲 李葦舟 閆慧明 王啟明 趙吉春

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心〔西南大學(xué)〕，重慶 400715)

菊花是菊科植物菊(ChrysanthemummorifoliuinRamat.)的干燥頭狀花序，既是觀賞花卉，也是藥食同源植物[1-2]。菊花還含有大量抗氧化物質(zhì)，具有抗氧化[3]、抗衰老耐疲勞[4-5]、保護心血管[6]、調(diào)血脂[7]、抗腫瘤[8]等作用，其抗氧化物質(zhì)主要為酚類化合物及其衍生物[9-12]。王婷婷等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同品種菊花的抗氧化活性有一定差異。近年來，關(guān)于菊花黃酮的研究較多，而有關(guān)菊花多酚抗氧化活性的研究較少[14]。

新鮮菊花含水量高達80%以上，極難保存[15]。常用的干燥方法有陰涼干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空冷凍干燥等。陰涼干燥成本低，但干燥周期長，效率低；熱風(fēng)干燥過程中菊花中的熱敏性成分會因溫度過高而使含量降低甚至失活，降低菊花的藥用價值；微波干燥具有效率高、速度快等優(yōu)點，但微波功率的升高和加熱時間的延長可能導(dǎo)致某些熱敏性成分吸收大量微波而被破壞[16]。而真空冷凍干燥(簡稱凍干)過程在低溫以及真空狀態(tài)下進行，避免了熱敏反應(yīng)以及氧化作用，能有效保存新鮮食品的色、香、味以及營養(yǎng)成分[17]。作為一種新型干燥技術(shù)，真空冷凍干燥主要應(yīng)用于果蔬[18]、水產(chǎn)[19]、菌種[20]等加工方面。試驗擬選用4種市售菊花為原料，借助真空冷凍干燥技術(shù)，通過測定多酚含量、DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力、鐵還原能力以及氧自由基吸收能力(ORAC)，比較4種菊花凍干前、后多酚含量及抗氧化活性的差異，為菊花的綜合利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

金絲皇菊(Dendranthemamorifolium〔Ramat.〕Tzvel.)、貢菊(FloristsChrysanthemum)：采自重慶市渝北區(qū)；

雛菊(BellisperennisL.)：采自江蘇省蘇州市；

杭白菊(Chrysanthemummorifolium'Hangju')：采自浙江省桐鄉(xiāng)市；

丙酮、濃鹽酸、氫氧化鈉、正己烷、乙酸乙酯、碳酸氫鈉、鐵氰化鉀、三氯化鐵、抗壞血酸等：分析純，成都科龍化工試劑廠；

福林—酚試劑、水溶性VE(Trolox)、DPPH、ABTS、熒光素鈉鹽(FL)：分析純，美國Sigma公司；

2,2’-偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(ABAP)：分析純，日本W(wǎng)ako公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-52AA型，上海亞榮生化儀器廠；

循環(huán)水真空泵：SHZ-Ⅲ型，上海亞榮生化儀器廠；

中草藥粉碎機：FW177型，天津泰斯特儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9140A型，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；

分光光度計：JH722型，上海精科科學(xué)儀器廠；

多功能酶標儀：Spectra Max M2型，美國Molecular公司。

1.2 方法

1.2.1 原料預(yù)處理 將4種菊花置于-40 ℃冰箱內(nèi)貯藏，作為鮮樣備用。參照劉鴻雁等[21]的方法并適當調(diào)整。將4種菊花置于真空冷凍干燥機內(nèi)預(yù)凍2 h，升華干燥32 h，再以35 ℃的加熱擱板溫度進行解析干燥8 h，得凍干后的樣品(簡稱干樣)，粉碎，過60目篩，分袋真空包裝，置于干燥器中保存。

1.2.2 含水量測定 按GB 5009.3—2010執(zhí)行。

1.2.3 多酚的提取

(1) 游離酚：參照文獻[22]。

(2) 結(jié)合酚：參照文獻[23]。

1.2.4 多酚含量測定 采用Folin-Ciocalteau比色法[24]。以沒食子酸濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得回歸方程Y=0.003 9x+0.031 8(R2=0.997 6)，計算菊花樣品中多酚含量，并以每克樣品干物質(zhì)中所含的沒食子酸當量(mg GAE/g·DW)表示。按式(1)計算鮮樣和干樣多酚含量比值。

(1)

式中：

DW——干樣，g;

FW——鮮樣，g;

ω1——干樣含水量，%;

ω2——鮮樣含水量，%。

1.2.5 抗氧化活性測定

(1) DPPH·清除率：參照文獻[25]，按式(2)計算菊花DPPH·清除率。

(2)

式中：

K——自由基清除率，%;

Ai——樣液吸光度；

Aj——試劑空白吸光度。

(2) ABTS+·清除率：參照文獻[26]，按式(2)計算菊花ABTS+·清除率。

(3) 鐵還原力：參照文獻[27]。

(4) 氧自由基吸收能力：參照文獻[28]。按式(3)、(4)分別計算熒光衰減曲線下的面積(AUC)和ORAC值，ORAC值以每克樣品干物質(zhì)中所含Trolox當量(μmol TE/g·DW)表示。

AUC=

(3)

(4)

式中：

f1——第1次熒光讀數(shù)值；

fi——第i次熒光讀數(shù)值；

CT——間隔測定時間，4.5 min；

ρTrolox——Trolox質(zhì)量濃度，mg/mL；

ρ樣品——樣品質(zhì)量濃度，mg/mL；

AUC樣品——樣品熒光衰減下的面積；

AUC空白——空白液熒光衰減下的面積。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標準偏差。采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用SPSS 21.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，并采用單因素ANOVA分析、Duncan多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量變化

4種菊花凍干前后含水量變化顯著(P<0.05)，其中金絲皇菊的含水量變化最大，凍干后含水量最低(表1)。

表1 4種菊花真空冷凍干燥前后含水量?

2.2 多酚含量變化

由表2可知，4種菊花凍干前后多酚含量變化顯著(P<0.05)，與閆旭等[29-30]的研究結(jié)果相似。凍干后游離酚和總酚含量均顯著升高(P<0.05)，較凍干前分別提升了1.617～3.918倍和1.331～2.525倍，且游離酚為主要存在形式。其中，雛菊游離酚和總酚含量增幅最大(分別為3.918倍和2.525倍)。而凍干后結(jié)合酚含量均顯著降低(P<0.05)，較凍干前降低了1.470～2.517倍，其中杭白菊結(jié)合酚的降幅最大(2.517倍)，可能是因為真空和低溫條件抑制了植物細胞的呼吸作用，抑制了多酚氧化酶的活性，阻止了多酚向醌類物質(zhì)轉(zhuǎn)化[31-32]；且凍干時間適當，細胞內(nèi)的水分被凍結(jié)成大量細小冰晶，破壞了共價鍵和疏水鍵，使得與蛋白質(zhì)、糖類等高分子化合物結(jié)合的多酚釋放出來，結(jié)合酚向游離酚轉(zhuǎn)變，更好地與有機溶劑接觸[33]，從而提高了總酚和游離酚含量，降低了結(jié)合酚含量。

表2 4種菊花真空冷凍干燥前后多酚含量?

2.3 清除DPPH·能力比較

由圖1可知，菊花凍干后游離酚清除DPPH·的能力均顯著提高(P<0.05)，金絲皇菊、貢菊、雛菊、杭白菊4種菊花凍干后IC50值顯著下降(下降幅度依次為62.787%，31.341%，71.399%，50.304%)(P<0.05)，凍干后4種菊花之間的游離酚清除DPPH·能力差異不顯著，且清除力均高于抗壞血酸。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

由圖2可知，菊花凍干后結(jié)合酚清除DPPH·的能力顯著改變，貢菊、雛菊、杭白菊的IC50值顯著上升(上升幅度依次為16.118%，62.579%，29.197%)(P<0.05)，表明這3種菊花凍干后結(jié)合酚清除DPPH·的能力顯著下降，金絲皇菊凍干后IC50值下降，表明其結(jié)合酚清除DPPH·的能力提高，但與凍干前差異不顯著。除金絲皇菊外，其余3種菊花凍干后結(jié)合酚清除DPPH·的能力均低于抗壞血酸。凍干后4種菊花間的結(jié)合酚清除DPPH·的能力差異顯著(P<0.05)，其清除能力順序為金絲皇菊>貢菊>杭白菊>雛菊。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

綜上，菊花凍干后游離酚清除DPPH·的能力均增強，結(jié)合酚清除DPPH·的能力變化略有差異，但普遍降低。其中，雛菊凍干后游離酚清除DPPH·能力最強(IC50值為22.388 μg/mL)，金絲皇菊凍干后結(jié)合酚清除DPPH·能力最強(IC50值為29.948 μg/mL)。

2.4 清除ABTS+·能力比較

由圖3可知，菊花凍干前后游離酚清除ABTS+·的能力差異不顯著，4種菊花之間的差異也不顯著，凍干前后清除ABTS+·能力均高于抗壞血酸。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

由圖4可知，雛菊凍干后IC50值顯著上升(上升幅度為20.547%)(P<0.05)，表明雛菊凍干后結(jié)合酚清除ABTS+·的能力顯著下降；貢菊凍干后IC50值顯著下降(下降幅度為35.536%)(P<0.05)，表明貢菊凍干后結(jié)合酚清除ABTS+·的能力顯著上升；金絲皇菊和杭白菊凍干前后結(jié)合酚清除ABTS+·的能力差異不顯著。4種菊花凍干前后結(jié)合酚清除ABTS+·的能力均強于抗壞血酸。凍干后金絲皇菊與杭白菊間結(jié)合酚清除ABTS+·的能力差異不顯著，但與另外兩種菊花的差異顯著(P<0.05)。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

綜上，菊花凍干后游離酚清除ABTS+·的能力變化不顯著，但均強于抗壞血酸。菊花凍干后結(jié)合酚清除ABTS+·的能力變化有差異，其中貢菊的清除能力顯著增強(IC50值為2.010 μg/mL)，雛菊的清除能力顯著降低(IC50值為3.391 μg/mL)，而金絲皇菊和杭白菊與凍干前的差異不顯著。

2.5 鐵還原能力比較

由圖5可知，菊花凍干后游離酚的鐵還原能力均顯著提高，金絲皇菊、貢菊、雛菊、杭白菊4種菊花凍干后IC50值顯著下降(下降幅度依次為31.003%，18.730%，29.420%，45.549%)(P<0.05)，但鐵還原能力均低于抗壞血酸。金絲皇菊凍干后游離酚的鐵還原能力與其他3種菊花的差異顯著(P<0.05)，貢菊、雛菊、杭白菊之間游離酚的鐵還原能力差異不顯著。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

由圖6可知，菊花凍干后結(jié)合酚鐵的還原能力變化顯著，貢菊、雛菊、杭白菊的IC50值顯著上升(上升幅度依次為28.181%，65.007%，19.744%)(P<0.05)，表明這3種菊花凍干后結(jié)合酚的鐵還原能力顯著下降，金絲皇菊凍干后IC50值下降，其結(jié)合酚的鐵還原能力提高，但與凍干前差異不顯著。金絲皇菊凍干后結(jié)合酚的鐵還原能力與其他3種菊花的差異顯著(P<0.05)。

綜上，菊花凍干后游離酚的鐵還原能力均增強，結(jié)合酚的鐵還原能力變化略有差異，除金絲皇菊外，其余3種菊花的鐵還原能力降低。其中，杭白菊凍干后游離酚的鐵還原能力最強(IC50值為61.158 μg/mL)，金絲皇菊凍干后結(jié)合酚的鐵還原能力最強(IC50值為52.492 μg/mL)。

2.6 氧自由基吸收能力比較

由圖7可知，菊花凍干后游離酚的ORAC顯著提高，貢菊、雛菊、杭白菊的ORAC值顯著升高(上升幅度依次為88.198%，326.283%，256.306%)(P<0.05)。金絲皇菊凍干后游離酚的ORAC雖提高，但與凍干前差異不顯著。貢菊凍干后游離酚的ORAC與其他3種菊花的差異顯著(P<0.05)。

由圖8可知，菊花凍干后結(jié)合酚的ORAC顯著下降，貢菊、雛菊、杭白菊的ORAC值顯著下降(下降幅度依次為43.958%，60.494%，86.117%)(P<0.05)。金絲皇菊凍干后結(jié)合酚的ORAC雖下降，但與凍干前差異不顯著。金絲皇菊凍干后與雛菊、杭白菊之間結(jié)合酚的ORAC差異顯著(P<0.05)。

綜上，菊花凍干后游離酚的ORAC呈上升趨勢，其中杭白菊的ORAC最高(870.876 μmol TE/g·DW)。菊花凍干后結(jié)合酚的ORAC呈下降趨勢，其中杭白菊的ORAC最低(27.872 μmol TE/g·DW)。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.7 多酚含量與抗氧化能力的相關(guān)性分析

由表3可知，ORAC與凍干前游離酚含量呈極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與凍干前結(jié)合酚含量呈顯著相關(guān)性(P<0.05)，與Zheng等[34]的結(jié)論相似。而其他3種抗氧化能力與多酚含量的相關(guān)性不顯著，但發(fā)現(xiàn)多酚含量的變化與抗氧化性的強弱是相關(guān)的[35]。這是因為測量抗氧化能力的方法、反應(yīng)機制不同可能導(dǎo)致不同的觀察結(jié)果[36]。此外，菊花中的各種天然抗氧化成分往往具有協(xié)同作用，使得多酚含量相似的樣品抗氧化能力不同，4種菊花在凍干前后具有抗氧化活性的酚類的種類和含量也不同。這些因素都影響著多酚含量與抗氧化能力的相關(guān)性。所以凍干后游離酚含量增加，且真空低溫條件抑制了多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)等的活性，使得凍干后游離酚清除DPPH·能力、鐵還原能力、ORAC普遍增強。而凍干后結(jié)合酚含量降低，導(dǎo)致其清除DPPH·能力、鐵還原能力、ORAC變化普遍降低。而清除ABTS+·能力差異不顯著，可能是因為影響清除ABTS+·能力的單體酚在凍干前后含量基本沒有變化。后續(xù)還需進一步研究多酚的組成對抗氧化活性的影響。

表3 多酚含量與抗氧化能力的相關(guān)性分析?

3 結(jié)論

以4種市售菊花為原料，借助真空冷凍干燥技術(shù)，分析了菊花凍干前后多酚含量、組分及抗氧化活性的變化。結(jié)果表明，4種菊花凍干前總酚含量為8.479～16.571 mg GAE/g·DW，凍干后總酚含量為16.340～32.717 mg GAE/g·DW，游離酚是菊花凍干前后多酚的主要存在形式(占53.690%～90.681%)。4種菊花凍干前后均具有一定的抗氧化活性，凍干后游離酚的抗氧化性普遍增強，結(jié)合酚的抗氧化性普遍降低。清除DPPH·能力的IC50值為24.292～79.829 μg/mL，清除ABTS+·能力的IC50值為2.010～3.391 μg/mL，鐵還原能力的IC50值為44.138～125.570 μg/mL，ORAC值為27.872～870.876 μmol TE/g·DW。菊花富含多酚且具有較強的抗氧化活性，是植源性多酚的優(yōu)良來源之一，真空冷凍干燥后的總酚含量增加。后續(xù)可進一步探索真空冷凍干燥的參數(shù)，減少能耗，研究多酚組分對抗氧化活性的影響，以及對其細胞和體內(nèi)抗氧化能力進行研究并探討其作用機制。