牡丹籽酱油的制备及其抗氧化活性研究.pdf
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1、2023 年 8 月 第 38 卷 第 4 期 JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY Vol.38 No.4 Aug.2023收稿日期:2022-12-19;修回日期:2023-03-15;出版日期:2023-08-15基金项目:齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合试点工程重大创新专项项目(2022JBZ01-08);山东省重点研发计划项目(2020CXGC010604)作者简介:张明君(1997),男,山东省临沂市人,齐鲁工业大学硕士研究生,主要研究方向为食品生物技术。E-mail:1121497909 通信作者:李迎秋(1972),女,山东省菏泽市人,齐鲁工业大学教授,博士
2、,主要研究方向为食品生物技术。E-mail:lyq 张明君,李迎秋.牡丹籽酱油的制备及其抗氧化活性研究J.轻工学报,2023,38(4):53-60.ZHANG M J,LI Y Q.Study on the preparation and antioxidant properties of peony seed soy sauceJ.Journal of Light Industry,2023,38(4):53-60.DOI:10.12187/2023.04.007牡丹籽酱油的制备及其抗氧化活性研究 张明君,李迎秋齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东 济南 250353摘要:
3、分别采用高盐稀态发酵工艺和低盐固态发酵工艺制备牡丹籽酱油,并与采用相同发酵工艺制备的黄豆酱油进行对比,研究其感官特性、抗氧化活性物质含量及抗氧化活性。结果表明:发酵工艺相同的情况下,牡丹籽酱油具有比黄豆酱油更明显的甜味和更好的色泽;高盐稀态牡丹籽酱油和低盐固态牡丹籽酱油的总酚含量为 571.73 mg GAE/100 mL 和 516.77 mg GAE/100 mL、总黄酮含量为 87.78 mg RE/100 mL 和76.05 mg RE/100 mL,均显著高于高盐稀态黄豆酱油和低盐固态黄豆酱油(P0.05);高盐稀态牡丹籽酱油和低盐固态牡丹籽酱油的 DPPH 自由基清除率(75.57
4、%和 75.79%)、ABTS 自由基清除率(180.25 mmol Trolox/mL 和 169.17 mmol Trolox/mL)和还原力(6 577.60 g AAE/mL 和6 039.58 g AAE/mL)也均显著强于高盐稀态黄豆酱油和低盐固态黄豆酱油(P0.05)。综上可知,牡丹籽酱油具有更优良的抗氧化活性。关键词:酱油;抗氧化活性;牡丹籽粕;低盐固态发酵;高盐稀态发酵中图分类号:TS264.21 文献标识码:A 文章编号:2096-1553(2023)04-0053-080 引言酱油是我国传统的调味品,具有悠久的食用历史,低盐固态发酵和高盐稀态发酵是 2 种重要的酱油发酵工
5、艺。其中,低盐固态发酵时所添加盐水较少(为曲料质量的 1.11.5 倍)且盐的质量分数较低(11%15%),发酵温度较高(3555),发酵周期 1 个月以内,具有效率高、周期短、成本低、产品色泽深、发酵期间不易变质等特点。高盐稀态发酵时所添加盐水较多(为曲料质量的 2.02.5 倍)且盐的质量分数较高(18%20%),发酵温度 30 左右,发酵周期 35 个月,具有发酵周期较长、产品风味浓郁、品质好等特点1。这 2 种发酵工艺生产的酱油产品在市场上皆占有较大份额。酱油具有增香提香的作用,在丰富风味的同时也可赋予食物理想的色泽。此外,酱油具有一定的抗氧化能力,可延缓自由基引起的蛋白质变性、脂质过
6、氧化、DNA 结构断裂等危害,降低机体老化速率及自身免疫系统疾病、炎症甚至癌变的发生几率2-3。随着自由基生物学的迅速发展,人们对自由基与疾病关系的了解日益加深,对增强机体抗氧化能力的需求也与日俱增。因此,研发新型酱油、增强酱35 2023 年 8 月 第 38 卷 第 4 期油抗氧化活性成为近年来酱油研发领域的热点。牡丹籽粕是牡丹籽榨油后的副产物,一般被当作饲料和肥料使用,附加值很低4。研究5-6表明,牡丹籽粕中的营养物质较丰富,其蛋白质含量达20%30%,必需氨基酸含量达 39.62%,是一种优质的植物蛋白原料。牡丹籽粕中还含有丰富的维生素 E、植物甾醇、黄酮类化合物等抗氧化活性物质7,其
7、中酚类化合物的含量远高于豆粕,且抗氧化能力也更强8。此外,J.J.Shi 等9研究发现,采用 4 种溶剂提取得到的牡丹籽粕多糖具有良好的抗氧化活性;L.L.Gao 等6研究发现,采用 5 种蛋白酶水解牡丹籽蛋白得到的水解产物均具有较理想的抗氧化活性。上述研究结果表明,牡丹籽粕是一种理想的天然抗氧化活性物质资源,也是潜在的功能性食品、药品原料。将牡丹籽粕用作制备酱油的主要蛋白原料,有望对酱油产品的抗氧化活性产生积极影响。近年来已有利用牡丹籽粕发酵酱油的研究,例如,赵贵红等10利用正交试验优化了牡丹籽粕酱油的发酵条件,制备的牡丹籽酱油氨基氮含量为0.79 g/100 mL,但未对其抗氧化活性进行探
8、究;胡伊等11通过响应面法优化了牡丹籽酱油的发酵工艺,得到氨基氮含量为 0.616 g/100 mL 的牡丹籽酱油产品,并测得其 DPPH、ABTS 自由基清除能力和还原力分别为94.19%和79.72 mol Trolox/mL(样品稀释 10 倍)。但上述研究仅探究了低盐固态发酵牡丹籽酱油产品的抗氧化活性,未对高盐稀态发酵牡丹籽酱油的抗氧化活性进行研究,且未与相同发酵工艺制备的黄豆酱油进行对比,尚无法证明牡丹籽酱油在抗氧化活性方面的优越性。基于此,本研究拟以牡丹籽粕为原料,分别采用低盐固态发酵和高盐稀态发酵工艺制备牡丹籽酱油,探究其感官特性、抗氧化活性物质含量及抗氧化活性,并与采用相同发酵
9、工艺制备的黄豆酱油进行对比,以期为制备高抗氧化活性的牡丹籽酱油提供数据支撑及参考。1 材料和方法1.1 主要材料与试剂牡丹籽粕(蛋白质含量约 28%,淀粉含量约15%)、豆 粕(蛋 白 质 含 量 约 38%,淀 粉 含 量 约20%)、麦麸,菏泽华瑞科技发展有限公司;米曲霉孢子粉,济宁玉园科技有限公司;食用盐、面粉,济南当地超市。其他常规试剂均为分析纯。1.2 主要仪器与设备BMJ-250 型恒温培养箱、YXQ-LS-50SII 型立式压力蒸汽灭菌器,上海博迅医疗生物仪器股份有限公司;UV-9000 型紫外分光光度计,上海元析仪器有限公司。1.3 实验方法1.3.1 酱油样品制备1)制曲。将
10、牡丹籽粕、豆粕、麦麸、面粉和水按照 m(牡丹籽粕/g)m(豆粕/g)m(麦麸/g)m(面粉/g)V(水/mL)=4 2 3 1 4 的比例充分混合,得到牡丹籽酱油曲料。将曲料在 120 条件下蒸料 20 min 后,室温冷却至30 左右,接种质量分数为0.06%的米曲霉孢子粉,于 32 条件下通风培养约 48 h,其间每 12 h翻曲料 1 次,待曲料表面均匀布满绿色的菌丝,即制得牡丹籽酱油曲。制备黄豆酱油曲时将牡丹籽粕更换为豆粕,其余步骤同上。2)低盐固态牡丹籽酱油制备。将牡丹籽酱油曲和质量分数为 11%的盐水按照 m(牡丹籽酱油曲/g)V(盐水/mL)=1 1.3 的比例混合均匀后,于 4
11、5 条件下发酵 20 d,期间每 48 h 补水并搅拌 1次,保持酱醪水分恒定。发酵完成后向酱醪中加入质量分数为 70%的盐水,混匀后过滤,即制得低盐固态牡丹籽酱油,记为 S1。3)高盐稀态牡丹籽酱油制备。将牡丹籽酱油曲和质量分数为 18%的盐水按照 m(牡丹籽酱油曲/g)V(盐水/mL)=1 2 的比例混合均匀后,于30 条件下发酵 120 d,每周补水并搅拌 1 次。发酵完毕后,过滤酱醪,即制得高盐稀态牡丹籽酱油,记为 S2。4)低盐固态黄豆酱油和高盐稀态黄豆酱油制备。使用黄豆酱油曲发酵,发酵步骤和条件与上述牡丹籽酱油相同,分别记为 S3 和 S4。1.3.2 感官品评选择 8 名经过训练
12、的感官分析评价员(4 名女性和 4 名男性,年龄 2035 岁),在(232)的感官评价室内,按照魏永义等12的方45 张明君,等:牡丹籽酱油的制备及其抗氧化活性研究法对酱油样品的感官特性进行评估,并参考 GB 18186200013对样品香气、体态、色泽及滋味进行描述。各项指标处于最佳状态时为满分(5 分),其他情况相应扣分。1.3.3总酚含量测定根据 X.L.Gao 等14的方法,将 1 mL 酱油样品稀释液(稀释 50 倍)、5 mL 去离子水和 1 mL 福林酚试剂混合,在 25 条件下静置 10 min 后,加入 4 mL 质量分数为 70%的 Na2CO3溶液,并于 25 条件下反
13、应 2 h,在 765 nm 处测其吸光度。使用没食子酸作为标准物,结果以每100 mL 酱油所含毫克没食子酸当量表示,即 mg GAE/100 mL。1.3.4总黄酮含量测定根据 X.L.Gao 等14的方法,将 1 mL 酱油样品与 2 mL 甲醇混合后,于8000 r/min 条件下离心 15 min;收集 1 mL 上清液,依次加入 0.5 mL 质量分数为 5%的 NaNO2溶液和0.5 mL 质量分数为 10%的 Al(NO3)3溶液,每加入1 种试剂均要在 25 条件下反应 6 min;加入 4 mL质量分数为 4%的 NaOH 溶液和 4 mL 体积分数为60%的乙醇溶液,于
14、25 条件下反应 15 min,在510 nm 处测其吸光度。使用芦丁作为标准物,结果以每 100 mL 酱油所含毫克芦丁当量表示,即 mg RE/100 mL。1.3.5 色深物质含量测定 根据冯拓等15的方法,将酱油样品稀释后,用 0.45 m 滤膜过滤,在 425 nm处测其吸光度。色深物质含量通过下式计算:色深物质含量=A425 K式中,A425为酱油样品吸光度,K 为稀释倍数。1.3.6 自由基清除率测定 1)DPPH 自由基清除率测定。根据 C.H.Tang 等16的方法,将 2 mL 酱油样品稀释液(稀释 100 倍)与 2 mL 0.1 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液混匀,
15、并于 25 条件下暗反应30 min,在 517 nm 处测其吸光度。DPPH 自由基清除率通过下式计算:DPPH 自由基清除率=(A1-As+A0)A1 100%式中,As为样品反应后的吸光度,A1为等体积无水乙醇代替样品后的吸光度,A0为等体积无水乙醇代替 DPPH 乙醇溶液后的吸光度。2)ABTS 自由基清除率测定。根据张山佳等17的方法,并稍作修改。将 7 mmol/L 的 ABTS 溶液与2.45 mmol/L 的过硫酸钾溶液等体积混合,制备ABTS 储备液,避光过夜备用。将该 ABTS 储备液用无水乙醇稀释至其在 734 nm 处的吸光度为 0.70.05 为止,即得 ABTS 工
16、作液。将0.8 mL 酱油样品稀释液(稀释 200 倍)与 3.2 mL ABTS 工作液混合后,避光反应 6 min,在 734 nm 处测其吸光度。ABTS 自由基清除率通过下式计算:ABTS 自由基清除率=(A2-As+A3)A2 100%式中,A2为等体积去离子水代替样品后的吸光度,A3为等体积去离子水代替 ABTS 工作液后的吸光度。以 Trolox 溶液作为阳性对照,测定其 ABTS 自由基清除率。酱油样品的 ABTS 自由基清除率以每毫升酱油所含毫摩尔 Trolox 当量表示,即 mmol Trolox/mL。1.3.8还原力测定根据敖珍等18的方法,将1 mL 酱油样品稀释液(
17、稀释 100 倍)与 2.5 mL 磷酸缓冲液(0.2 mol/L,pH 值为 6.6)和 2.5 mL 质量分数为 1%的铁氰化钾溶液混匀后,于 50 条件下水浴 20 min;冷却至室温后,加入 2.5 mL 体积分数为10%的三氯乙酸溶液,并于 10 000 r/min 条件下离心 10 min;取 2.5 mL 上清液,加入 0.5 mL 质量分数为 1%的 FeCl3溶液和 2.5 mL 去离子水,混匀后反应 6 min,在 700 nm 处测其吸光度。以抗坏血酸为阳性对照,测定其吸光度。酱油样品的还原力以每毫升酱油所含微克抗坏血酸当量表示,即 g AAE/mL。1.3.9 铁离子还
18、原能力测定 根据王颖颖等19的方法,将 1 mL 酱油样品稀释液(稀释 100 倍)与2 mL 0.05 mmol/L 的 FeCl2溶液和 2 mL 0.5 mmol/L 的菲啰嗪溶液涡旋混匀后,在室温下反应 15 min,于 562 nm 处测其吸光度。铁离子还原率通过下式计算:铁离子还原率=(A2-As+A4)A2 100%式中,A4为等体积去离子水代替 FeCl2溶液后的吸光度。55 2023 年 8 月 第 38 卷 第 4 期以 FeSO4 7H2O 为标准品,测定其铁离子还原率。酱油样品的铁离子还原能力以每毫升酱油所含毫摩尔亚铁离子当量表示,即 mmol FE/mL。1.4 统计
19、方法每个实验均重复 3 次,记录其平均值及标准差。使用Excel 2013 和SPSS 13.0 软件对数据进行处理和分析,P0.05 被定义为样本之间存在显著性差异。2 结果与分析2.1 感官品评结果分析酱油样品的感官指标分析结果见表 1。由表 1可知,在滋味方面,S2 和 S4 的鲜味、甜味和咸味评分分别显著高于 S1 和 S3(P0.05),这表明相较于低盐固态酱油,高盐稀态酱油的滋味更鲜甜,咸味更明显。在发酵工艺相同的情况下,S2 的鲜味评分与S4 较相近,但甜味更明显。在香气方面,S4 的评分显著高于 S3(P0.05),这表明高盐稀态酱油的香气更好,接受度更高;而在发酵工艺相同的情
20、况下,S1 和 S2 的香气得分皆显著低于 S3 和 S4(P 0.05),这表明以牡丹籽粕为主要蛋白原料发酵酱油可能会对酱油产品的香气产生一些负面影响。在体态方面,4 种酱油均较为澄澈透明,无明显不溶性杂质,得分较接近。在色泽方面,S1 和 S2 的色泽评分分别显著高于 S3 和 S4(P0.05),表明 2 种牡丹籽酱油的颜色更鲜艳且更有光泽。2.2 抗氧化活性物质含量分析2.2.1 总酚、总黄酮含量分析 酚类化合物和黄酮 表 1 酱油样品的感官指标分析结果Table 1 The result of the sensory evaluation of the soy sauces样品鲜味甜
21、味咸味S13.970.032c3.350.038c3.270.049bS24.230.052a4.120.064a4.180.032aS34.010.029b3.110.033d3.250.011bS44.220.023a3.980.024b4.160.042a样品香气体态色泽S13.870.043c3.920.022a4.320.023aS23.890.041c3.890.039b4.120.301bS34.090.057b3.860.030c3.930.043cS44.120.044a3.810.026d3.810.051d 注:同列不同肩标小写字母表示组间差异显著(P0.05)。类化合物
22、是酱油重要的抗氧化活性物质,其含量显著影响酱油的抗氧化能力20。酱油样品的总酚和总黄酮含量如图 1 所示,其中,不同上标小写字母表示组间差异显著(P0.05),下同。由图 1 可知,S1和 S2 的总酚含量(516.77 mg GAE/100 mL 和571.73 mg GAE/100 mL)分别显著高于 S3 和 S4(427.48 mg GAE/100 mL 和 478.99 mg GAE/100 mL)(P 0.05);S1 和 S2 的 总 黄 酮 含 量(76.05 mg RE/100 mL 和 87.78 mg RE/100 mL)也分别显著高于 S3 和 S4(54.28 mg
23、RE/100 mL 和65.52 mg RE/100 mL)(P0.05)。这表明以牡丹籽粕为主要原料发酵酱油可有效提高酚类化合物和黄酮类化合物的含量,从而对酱油的抗氧化能力产生积极影响。在发酵原料相同的情况下,S1 的总酚和总黄酮含量均显著低于 S2,S3 和 S4 之间也存在相似的现象。这可能一方面是因为酱油中的酚类化合物和黄酮类化合物主要来源于酱醪中纤维素酶、果胶酶和蛋白酶对原料中纤维素、果胶和酚肽复合物的水解21,而高盐稀态发酵工艺的发酵周期较长,有利于酚类化合物与黄酮类化合物彻底释放;另一方面,一些酚类化合物和黄酮类化合物在高温下易降解,造成低盐固态发酵酱油的酚类化合物和黄酮类化合物
24、含量均较低14。S2 的总酚和总黄酮含量均显著高于张欢欢等22报道的高盐稀态黄豆酱油(344.22 mg GAE/100 mL 和 38.21 mg RE/100 mL)和黑豆酱油(550.75 mg GAE/100 mL 和 57.32 mg RE/100 mL)(P0.05),这表明牡丹籽酱油的总酚和总黄酮含量较高,可能具有更强的抗氧化活性。图 1 酱油样品的总酚和总黄酮含量Fig.1 Total phenolic and total flavonoids content of soy sauce samples2.2.2色深物质含量分析除酚类化合物和黄酮65 张明君,等:牡丹籽酱油的制备
25、及其抗氧化活性研究类化合物外,酱油中的色深物质(焦糖色素、类黑素、天然色素等)也被认为具有抗氧化活性15。酱油样品的色深物质含量如图 2 所示。由图 2 可知,在发酵原料相同的情况下,S1 的色深物质含量(9.27)显著高于 S2(7.08),S3 的色深物质含量(11.43)也显著高于 S4(9.10)(P0.05),这表明低盐固态发酵的酱油色深物质含量更高,颜色更深。这可能是因为低盐固态发酵的温度更高,导致酱醪中的美拉德反应和焦糖化反应更活跃,产生的类黑素、焦糖色素等物质更多23。在发酵工艺相同的情况下,S1 的色深物质含量显著低于 S3,S2 的色深物质含量显著低于 S4(P0.05)。
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