芳香中药纯露对鲜切双孢菇的抗氧化及保鲜作用.pdf
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1、包装贮运 食品科学 2023,Vol.44,No.15 227芳香中药纯露对鲜切双孢菇的抗氧化及保鲜作用吴克刚1,黄煜强1,*,余冰莹1,崔正祥1,段雪娟1,柴向华1,张志辉2,郑鹏飞2(1.广东工业大学轻工化工学院,广东 广州 510006;2.英德原野阳光生物科技发展有限公司,广东 清远 511500)摘 要:多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是鲜切果蔬产品产生褐变中的最重要因素之一。本实验研究芳香中药纯露对PPO活力的影响及其生物抗氧化作用。水蒸气蒸馏法提取的12 种芳香纯露对PPO活力均具有抑制作用,其中8 种芳香纯露对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、2,2-联
2、氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基和3-氧代-2-苯基-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基有较强的清除作用,总抗氧化能力实验表明芳香纯露具有较强的抗氧化活性。采用电子鼻和气相色谱-质谱联用分析芳香纯露中的挥发性成分,萜类化合物和芳香族化合物为其主要组分。将提取的芳香纯露应用于保鲜双孢菇并测试相关理化性质,结果显示,与对照组相比,芳香纯露处理的双孢菇体内PPO活力被抑制,褐变指数升高延缓。此外,总酚含量、硬度、质量损失和微生物菌落总数均得到有效控制。这些结果表明,使用芳香纯露处理对于保持鲜切双孢菇的品质有积极作用。关键词:芳香中药纯露;多酚氧化酶;抗氧化作用;双孢菇保鲜An
3、tioxidant and Perservation Effect of Aromatic Hydrosol and Its Application in Fresh-Cut Agaricus bisporus(Lange)Sing.PreservationWU Kegang1,HUANG Yuqiang1,*,YU Bingying1,CUI Zhengxiang1,DUAN Xuejuan1,CHAI Xianghua1,ZHANG Zhihui2,ZHENG Pengfei2(1.School of Chemical Engineering and Light Industry,Guan
4、gdong University of Technology,Guangzhou 510006,China;2.Yingde Harano Sunshine Biotechnology Development Co.,Ltd.,Qingyuan 511500,China)Abstract:Polyphenol oxidase(PPO)is one of the most important factors affecting the browning of fresh-cut fruit and vegetable products.In this research,the effect of
5、 aromatic hydrosol on the activity of PPO and its biological antioxidant effect were studied.Aromatic hydrosol extracted from 12 kinds of aromatic plants by steam distillation all inhibited the activity of PPO.Eight of the 12 aromatic hydrosols had a significant scavenging effect on 1,1-diphenyl-2-p
6、icrylhydrazyl(DPPH),2,2-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS)radical cation,and 2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl(PTIO)radicals.Total antioxidant capacity assay showed that they had strong antioxidant activity.Analysis by electronic nose and gas chromatography-m
7、ass spectrometry(GC-MS)showed that terpenoids and aromatic compounds were the major volatile components of aromatic hydrosol.The efficacy of aromatic hydrosol was evaluated in preserving the quality of fresh-cut mushrooms(Agaricus bisporus).The results showed that compared with the control group,the
8、 PPO activity in mushrooms treated with aromatic hydrosol was inhibited,and the increase in browning index(BI)was delayed.In addition,total phenol content,hardness,mass loss and total microbial load were effectively controlled.These results indicate that aromatic hydrosol treatment has a positive ef
9、fect on maintaining the quality of fresh-cut mushrooms.Keywords:aromatic hydrosol;polyphenol oxidase;antioxidant effect;Agaricus bisporus(Lange)Sing.preservationDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220926-276中图分类号:TS255.3 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)15-0227-12引文格式:吴克刚,黄煜强,余冰莹,等.芳香中药纯露对鲜切双孢菇的抗氧化及保鲜作用J.食品科学,20
10、23,44(15):227-238.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220926-276.http:/收稿日期:2022-09-26基金项目:广州市科技计划项目(202103000078;202206010181);广东省林业科技创新重点项目(2020KJCX010);广东省农村科技特派员重点项目(19ZK0364)第一作者简介:吴克刚(1969)(ORCID:0000-0002-0346-6768),男,教授,博士,研究方向为芳香植物天然产物。E-mail:*通信作者简介:黄煜强(1998)(ORCID:0000-0003-0694-5796),男,硕士研究生,研究方
11、向为芳香植物天然产物。E-mail:228 2023,Vol.44,No.15 食品科学 包装贮运WU Kegang,HUANG Yuqiang,YU Bingying,et al.Antioxidant and perservation effect of aromatic hydrosol and its application in fresh-cut Agaricus bisporus(Lange)Sing.preservationJ.Food Science,2023,44(15):227-238.(in Chinese with English abstract)DOI:10.75
12、06/spkx1002-6630-20220926-276.http:/芳香中药纯露是指在芳香中药精油提取过程中,芳香植物材料经水蒸馏后分离出的馏液,含有微量能与水通过氢键作用结合的极性成分,是精油的水饱和溶液1。芳香纯露成分天然纯净、香味清淡怡人、精油浓度低、对人体刺激小,是芳香产业的主要研究方向。多项研究表明,芳香纯露具有多种生理活性。Cid-Prez等2报道一种墨西哥牛至属迷迭香薄荷纯露具有抗氧化活性和抑菌活性,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基的半抑制浓度为83.70 g/mL,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单核
13、细胞增生李斯特氏菌、蜡状芽孢杆菌和鼠伤寒沙门氏菌均有抗菌活性。Matulyte等3在模拟体外炎症模型中,发现肉豆蔻纯露处理的细胞中白细胞介素6释放量约为空白组的1/4,表明肉豆蔻纯露具有较高的抗炎活性。研究报道,洋葱、菠萝等食品成分以及各种膳食成分具有抗褐变特性4-7,表明天然提取物在抗褐变方面的巨大潜力。Weerawardana等8报道生姜提取物和肉桂皮精油能抑制番荔枝中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活力,延缓水果和蔬菜的褐变,提高营养价值。Zhang Guangjie等9使用八角茴香精油包合物食用涂料用于保鲜鲜切山药,结果表明鲜切山药的PPO活力及褐变颜色得到有
14、效控制。精油对鲜切果蔬的保鲜作用,为天然提取物控制酶促褐变提供新的思路。因此,Politi等10提出要重新考虑将中药纯露作为芳香植物制造厂的主要产品,而不是副产品。在食品加工、销售等过程中,褐变是蔬菜、水果质量下降的主要原因之一,表面褐变导致特征颜色丧失,最终导致果蔬的市场潜力和视觉质量显著降低11。PPO是果蔬发生酶促褐变的关键酶,其将酚类化合物氧化成醌类化合物,这些醌类化合物及其衍生物通过反应聚合形成黑色素12,从而影响果蔬外观、风味和价值。通过控制PPO活力可以最大限度减少酶促褐变引起的品质损失。在新鲜农产品中,普遍使用化学抑制剂控制PPO活力,随着鲜切果蔬市场的快速增长,越来越多消费者
15、对鲜切食品提出更安全、更健康、更环保的要求,更愿意购买含有天然添加剂的产品而不是合成添加剂。因此,研究抑制PPO活力的天然制剂以替代合成添加剂,对鲜切果蔬市场具有重要意义。芳香纯露与植物精油同源,有相似的作用和功效,且产量大、成本低,但目前对芳香纯露与PPO活性控制关系方面的研究还较为缺乏,尤其芳香纯露对鲜切双孢菇保鲜效果还鲜见报道。因此,本研究提取多种 芳香纯露,探究其对PPO活力的抑制作用,并采用电子鼻和气相色谱和质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析芳香纯露挥发性成分,比较芳香纯露对鲜切双孢菇的保鲜效果,为提高芳香纯露在食
16、品、农业中应用价值,开发有高附加值的芳香产品提供参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂双孢菇(Agaricus bisporus)由广州市香思馨情健康科技有限公司提供;柠檬香茅(广东)、肉桂叶(广东)、佛手(广东)、大马士革玫瑰(陕西)、墨红玫瑰(广东)、丰花玫瑰(山东)、桂花(福建)、丁香(广西)、沉香(广东)、蛇床子(广西)、丹参(河北)、艾叶(河北)由广州市香思馨情健康科技有限公司提供。PPO(25 kU,EC 1.14.18.1)北京索莱宝科技有限公司;左旋多巴(分析纯)、2,2-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2-azinobis(3-ethylbenzothiazoli
17、ne-6-sulfonic acid),ABTS)、2-苯基-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧代-1-氧(2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl,PTIO)上海阿拉丁生化科技股份有限公司;曲酸(99%)、邻苯二酚(分析纯)上海麦克林生化科技股份有限公司;DPPH 美国西格玛公司;总抗氧化能力(铁离子还原法)试剂盒 苏州格锐思生物科技有限公司;其余所用溶剂均为分析纯。1.2 仪器与设备Labserv K3型酶标仪 美国赛默飞世尔公司;UV-2450 紫外-可见分光光度计 日本岛津公司;PEN3电子鼻 德国Airsense公
18、司;7890A-5977B GC-MS仪 美国安捷伦公司;NS800分光测色仪 深圳市三恩驰科技有限公司;TA.XT.C-18型质构仪 上海保圣实业发展有限公司。1.3 方法1.3.1 纯露提取称取100 g原料,以料液比1 10(m/V)加入去离子水,浸泡30 min,水蒸气蒸馏提取2 h,制得纯露原液。1.3.2 PPO抑制剂筛选参照Ho13和Bae14等的方法并作修改。在125 L 0.01 mol/L左旋多巴溶液中添加50 L不同体积分数纯露样品与25 L磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS),常温下预孵育5 min,加入50 L 200 U/mL 包装
19、贮运 食品科学 2023,Vol.44,No.15 229PPO溶液孵育25 min,使用酶标仪于492 nm波长处测定吸光度。以曲酸溶液作为阳性对照组,以不加入纯露样品为空白组,以不加入纯露样品和PPO溶液为空白对照组,以加入纯露样品为实验组,以不加入PPO溶液为实验对照组。PPO活力抑制率按式(1)计算。PPO?/%?100?A1?A2?A3?A4?A1?A2(1)式中:A1为空白组A492 nm;A2为空白对照组A492 nm;A3为实验组A492 nm;A4为实验对照组A492 nm。1.3.3 生物抗氧化活性测定1.3.3.1 DPPH自由基清除能力的测定参考Zeljkovi等15的
20、方法并作修改。将1.0 mL 5 mmol/L DPPH溶液与2.0 mL纯露混合,以去离子水为空白组,以乙醇为对照组,室温避光放置反应10 min后测定517 nm波长处的吸光度。DPPH自由基清除率按 式(2)计算。DPPH?/%?1?A1?A2A0?100(2)式中:A1为DPPH溶液与纯露反应的A517 nm;A2为纯露与乙醇反应的A517 nm;A0为DPPH溶液与去离子水反应的A517 nm。1.3.3.2 ABTS阳离子自由基清除能力的测定参考Zeljkovi等15的方法并作修改。取2.0 mL 7 mmol/L ABTS溶液,分别加入1.0 mL不同纯露样品溶液,以去离子水为空
21、白组,以PBS为对照组,室温避光放置反应5 min后测定734 nm波长处吸光度。ABTS阳离子自由基清除率按式(3)计算。ABTS?/%?1?A1?A2A0?100(3)式中:A1为ABTS溶液与纯露反应的A734 nm;A2为PBS缓冲液与纯露反应的A734 nm;A0为样品溶液与去离子水反 应的A734 nm。1.3.3.3 PTIO自由基清除能力的测定参考Li Xican等16的方法并作修改。将1.0 mL PTIO溶液分别与3.0 mL不同纯露混合,密封避光放置反应48 h后测定557 nm波长处吸光度。PTIO自由基清除率按 式(4)计算。PTIO?/%?1?A1A0?100(4)
22、式中:A1为PTIO溶液与纯露反应的吸光度;A0为PTIO溶液与去离子水反应的吸光度。1.3.3.4 总抗氧化能力的测定参考Ferrza等17的铁离子还原法并作修改。取2.0 mL不同纯露与850 L显色液混匀,以离子水为空白,室温下反应10 min后测定595 nm波长处OD值。绘制铁离子标准曲线为y0.037 5x0.026 2(R20.998 5),其中x为标准品Trolox物质的量/nmol,y为OD590 nm(OD590 nmOD测定OD空白)。按式(5)计算总抗氧化能力,结果以Trolox物质的量计。?/?nmol/mL?0.037 5?2OD590 nm?0.026 2?103
23、(5)1.3.4 香气特征组分分析1.3.4.1 电子鼻测定参考Chen Xiaoai等18的方法并作修改。分别取2 mL不同纯露样品放入顶空瓶中,在20 下平衡50 min,插入进样针,将样品上层空气泵入传感器阵列进行分析。电子鼻参数:冲洗时间80 s;测定时间100 s;预采样时间5 s;腔室流量450 mL/min;初始注入流量 300 mL/min。电子鼻传感器所对应的敏感物质及灵敏度如表1所示。表 1 电子鼻传感器性能描述Table 1 Performance description of electronic nose sensors编号传感器敏感物质检测限/(mL/m3)S1W1
24、C芳烃化合物10S2W5S氮氧化合物1S3W3C氨,对芳香成分敏感10S4W6S氢化物100S5W5C短链烯烃,芳香族化合物1S6W1S烷类100S7W1W硫化合物和萜类化合物1S8W2S醇、醛、酮100S9W2W芳烃化合物、硫的有机化合物1S10W3S长链烷烃1001.3.4.2 纯露成分GC-MS分析参考Tomi19和Tavares20等的方法并作修改。GC-MS条件:HP-5MS弹性石英毛细管柱(60 m0.25 mm,0.25 m);升温程序:50 保持3 min,2/min升至180,再以20/min升至300,保持10 min;进样体积1 L;进样口温度250;分流进样(120 1
25、);载气模式:流速1 mL/min;传输线温度300;电子电离源;离子源温度230;四极杆温度150;扫描范围29550 amu;溶剂延迟5.5 min。按式(6)计算化合物保留指数(retention index,RI),并与文献RI值进行对比进而定性。RI?100z?100tR?x?tR?z?tR?z?1?tR?z?(6)式中:z与z1分别为目标化合物x在同等仪器条件下保留时间前后的正构烷烃碳原子数;tR(z)、tR(z1)和 tR(x)分别为碳原子数为z和z1的正构烷烃以及目标化合物x的保留时间/min。1.3.5 纯露对鲜切双孢菇的保鲜处理选择成熟度和果实大小一致的双孢菇,并切成23
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