不同浓缩方法枸杞膏美拉德反应产物及其体外活性对比

韩璐瑶1,王龙龙1,李清1,李铭1,程一凡1,牛思思2,余君伟3,徐波4,乔长晟1,2,3 *

(1.天津科技大学 生物工程学院,天津 300457; 2.天津北洋百川生物技术有限公司,天津 300457;3. 杞源堂(宁夏)生物科技有限公司,宁夏 中卫 755100;4.宁夏中农艾森检测有限公司,宁夏 中卫 755100)

摘 要: 该文以中宁枸杞为原料,对比分析真空浓缩、常压浓缩所制备枸杞膏的美拉德反应产物、活性物质、色差等指标,并对枸杞膏的多种功能特性进行综合评估。结果表明,常压浓缩法制备的枸杞膏色泽更深,其中5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethyl furfural,5-HMF)含量、类黑精含量、多酚含量、黄酮含量分别为(1 516.42±11.88) μg/mL、163.77±11.35、(28.23±3.40) mg/mL、(623.45±4.39) μg/mL,对比真空浓缩法分别提高351.64%、104.13%、12.69%、48.95%。同时,通过对功能特性的研究,发现枸杞膏具有良好的抗氧化、降血糖、降血脂、降尿酸、美白性能,其中常压浓缩法制备的枸杞膏功效更好。

关键词: 枸杞;膏剂;浓缩;美拉德反应;生物活性

枸杞(Lycium barbarum)系茄科枸杞属多年生落叶小灌木,别称有枸杞子、枸杞菜等,共有80 余个品种。我国是世界上枸杞生产和种植大国,主要分布在西北、华北等地,宁夏是最为著名的原产地。枸杞含有大量营养素,包括碳水化合物、蛋白质、微量元素(有机锗)等[1]。枸杞干果碳水化合物含量为68%,蛋白质含量为12%,纤维和脂肪含量共占比10%。枸杞可提供人体所需维生素A 及维生素C,也富含脂肪酸(棕榈酸、亚油酸和肉豆蔻酸)[2]和氨基酸(脯氨酸、甜菜碱和牛磺酸)[3]

膏剂作为八大主要剂型之一,不仅有效药物浓度高且方便快捷、易于保存。枸杞隶属药食同源,其膏方具有多种保健功效,市场开发前景十分广阔。在枸杞膏的浓缩过程中,可能发生物质分解或与其他物质发生反应,从而生成新的物质。受到时间、温度的作用,其化学组成会经历各种变化,特别是加热过程会导致多糖、还原糖、氨基酸等物质与其他物质进行美拉德反应或焦糖化反应,从而生成新的化合物[4]。美拉德反应是指在加热条件下,氨基酸或蛋白质中含有的氨基与还原糖中含有的羰基发生的复杂化学反应,因其引起的色泽和风味方面的变化被广泛应用于食品加工过程中。几乎所有醛、酮或还原糖中的羰基和氨基酸、蛋白质、胺或肽中的氨基在加热条件下均能产生美拉德反应[5]。真空浓缩法和常压浓缩法由于其温度、真空度的不同,美拉德反应历程也有所不同。其中,美拉德反应中间生成物 5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethyl furfural,5-HMF)的累积与美拉德反应的速率有着紧密的联系[6]。类黑精是美拉德反应的终产物,呈棕褐色,作为浓缩过程中产生的一类高分子聚合物,不仅能够赋予浓郁颜色,还具有显著的抗氧化活性[7]。因此,可以将5-HMF、类黑精的含量作为本试验中预测美拉德反应的重要指标。

多酚、黄酮等活性成分,具有滋补气血、抗癌、抗菌、预防治疗疾病等功效,广泛应用于食品、药品、保健品等领域[8-10]。枸杞多糖作为最主要的成分,具有调节血压、降血脂、治疗糖尿病等功效[11]。聂梅等[12]研究发现浓缩后的甘蔗汁具有更强的抗氧化活性。Wu 等[13]证实黑蒜类黑素对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的抑制活性呈量效关系。雷霞等[14]研究发现知母在长时间的浓缩过程中发生美拉德反应,许多其他中药在提取、浓缩等过程均伴随着气味和颜色的变化,生成了具有抗氧化作用的新物质。因此,研究不同美拉德反应产物对枸杞膏相关产品深加工和精准开发具有重要指导意义。

本文以枸杞膏为研究对象,通过对比不同浓缩过程中发生的美拉德反应,探究化学成分和色泽的变化,最终从多方面评估其体外功能活性,旨在为基于枸杞膏美拉德反应产物多功能性产品的高效开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中宁枸杞干果:杞源堂(宁夏)生物科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl radical,DPPH)、抗坏血酸(vitamin C,VC)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]、α-淀粉酶(12 U/mg)、α-葡萄糖苷酶(33.7 U/mg)、黄嘌呤氧化酶(10.6 U/mg)、酪氨酸酶(1 000 U/mg)、甘氨胆酸钠、牛黄胆酸钠:上海源叶生物科技有限公司;胃蛋白酶(3 000 U/mg)、胰 蛋 白 酶(250 U/mg)、胰 脂 肪 酶(30 000 U/g):上海迈克斯生物科技有限公司;磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氯化钠、浓硫酸(均为分析纯):天津市赢达稀贵化学厂;3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)(化学纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-1200 型紫外分光光度计:日本岛津公司;HHUS-B 电热恒温水浴锅:上海赫田科学仪器有限公司;Agilent 1200 液相色谱仪:美国安捷伦公司;LH-80T 手持折光仪:上海精密科学仪器有限公司;ZDHW 调温电热夹套:北京中兴伟业世纪仪器有限公司;InfiniteM200Pro 多功能酶标仪:北京中科鸿祥净化科技有限公司;R205B 型旋转蒸发仪:郑州生化仪器有限公司;ML204 型电子分析天平:梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;C22-RT22E01 电磁炉:广东美的生活电器制造有限公司;Ultra Scan VIS 型全自动色差仪:美国Hunter Lab 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 枸杞水提液的制备

挑取完整无破损的枸杞干果,过2.5 mm 孔径网筛去除杂质后,按12 倍加水量(质量比)常温浸泡60 min,加热回流提取120 min,重复提取4 次,枸杞水提液200 目尼龙过滤并合并提取液,然后采用5 000 r/min的转速离心20 min,取上清液备用。

1.3.2 枸杞膏的制备

取1.3.1 中获得的枸杞水提液适量,采用真空浓缩与常压浓缩两种方式制备枸杞膏。真空浓缩组技术参数:真空度0.09~0.10 MPa,温度55 ℃,转速50 r/min;常压浓缩组技术参数:电磁炉(1 200 W),敞口浓缩。分别按以上条件将枸杞水提液浓缩至可溶性固形物为60° Brix 时停止,得到枸杞膏备用。

1.3.3 枸杞膏5-HMF、类黑精、多酚、黄酮含量的测定

5-HMF 含量测定方法参考GB/T 18932.18—2003《 蜂蜜中羟甲基糠醛含量的测定方法 液相色谱-紫外检测法》。类黑精含量测定参考Xia 等[15] 的方法。多酚、黄酮含量的测定参考李新[16] 的方法。

1.3.4 枸杞膏的色度测定

枸杞膏样品的色泽采用色差值进行表述,包括亮度值(L*值)、红绿值(a*值)、黄蓝值(b*值)。随机称取适量枸杞膏,采用色差仪测定各样品 L*值、a*值、b*值的变化情况,每个枸杞膏样品平行测定 5 次,取平均值。

1.3.5 体外抗氧化活性测定

总还原能力、羟基自由基清除能力的测定参考许志诚[17] 的方法。DPPH 自由基清除能力的测定参考Bartolomé 等[18] 的方法。ABTS 阳离子自由基清除能力的测定参考孙正霄[19] 的方法。超氧阴离子自由基清除能力的测定参考刘荣等[20] 的方法。

1.3.6 体外降血糖活性测定

α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶活性抑制能力测定参考李金婷等[21] 的方法。

1.3.7 体外降血脂活性测定

胆酸盐结合能力测定参考钱雅雯等[22]的方法。脂肪酶抑制能力测定参考陈永丽等[23] 的方法。胆固醇胶团破坏作用能力测定参考廖坤梅等[24] 的方法。

1.3.8 体外降尿酸活性测定

黄嘌呤氧化酶活性抑制能力测定参考邹琳[25] 的方法。

1.3.9 体外美白活性测定

酪氨酸酶活性抑制能力测定参考T/SHRH 015—2018《化妆品-酪氨酸酶活性抑制实验方法》。

1.4 数据处理

所有测定指标均作 3 次平行处理,结果以平均值±标准差表示。使用Microsoft Office 2016 对数据进行分析处理,使用 Origin 2021 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同浓缩方法制备枸杞膏美拉德反应产物与功能成分的测定

枸杞膏物质含量对比见表1。

表1 枸杞膏物质含量对比
Table 1 Comparison of substance content of Lycium barbarum paste

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

项目枸杞水提液常压浓缩法枸杞膏真空浓缩法枸杞膏5-HMF 含量/(μg/mL )1.19±0.04c 1 516.42±11.88a 335.76±2.20b类黑精含量2.14±0.40c 163.77±11.35 a 80.23±0.31b多酚含量/(mg/mL)0.56±0.07b 28.23±3.40a 25.05±0.54a黄酮含量/(μg/mL)8.41±0.34c 623.45±4.39a 418.57±1.71b

枸杞膏在浓缩过程中会发生美拉德反应,体系中的氨基酸和还原糖经过一系列重排、脱水缩合及聚合最终生成类黑素物质,从而使枸杞发生非酶促褐变,影响其品质。由表1 可知,常压浓缩法枸杞膏5-HMF 含量、类黑精含量均高于真空浓缩法枸杞膏。对比枸杞水提液,浓缩过程中有效物质不断积累,其中常压浓缩法枸杞膏中的多酚、黄酮含量更高,这可能得益于常压浓缩法时间短、效率高,更有利于物质保留。一方面,浓缩过程中各物质不断积累,最终导致枸杞膏中各物质含量大幅度升高。另一方面,各物质在浓缩过程中可能发生结构改变或受热分解等情况,影响其相关活性[26]

2.2 不同浓缩方法制备枸杞膏色泽分析

美拉德反应的研究过程中,色值是一个重要的评价指标,直接影响产品的感官。枸杞膏色度的分析如表2 所示。

表2 枸杞膏色泽分析
Table 2 Color analysis of Lycium barbarum paste

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

项目枸杞水提液真空浓缩法枸杞膏常压浓缩法枸杞膏L*值45.10±3.52a 21.42±0.21b 20.03±0.33b a*值32.40±1.47a 11.84±0.45b 10.11±0.17b b*值54.22±0.79a 14.98±0.15b 11.84±0.06c

关于CIE-Lab 颜色体系中,L*值为明度指数,表示明度,其中 L*=100 代表白色,L*=0 代表黑色。垂直于立轴的平面为象限(4 个),分别由红绿线和黄蓝线来划分,a*值为红绿轴色度指数,正值越大,颜色越偏向红色,负值越大,颜色越偏向绿色;b*值为黄蓝轴色度指数,正值越大,颜色越偏向黄色,负值越大,颜色越偏向蓝色。枸杞最突出的颜色特征为红色,由表2 可知,对比枸杞水提液,枸杞膏的L*值大大降低,表明其颜色变暗、变深。而a*值、b*值的降低表明其颜色偏离正红、正黄,颜色更加浑浊,整体呈现出黑褐色。而常压浓缩法枸杞膏由于其黑褐色产物更多,呈现出更低的色度值。有研究发现,枸杞原浆、苹果汁等都在浓缩过程中颜色加深,最终表现为低明度、低纯度。高温引起非酶促美拉德反应的发生,直接导致其颜色发生变化[27-28]

2.3 枸杞膏体外抗氧化活性分析

2.3.1 枸杞膏总还原能力测定结果

枸杞膏总还原能力测定结果如图1 所示。

图1 枸杞膏总还原能力
Fig.1 Total reducing capacity of Lycium barbarum paste

由图1 可知,两种浓缩方法得到的枸杞膏有一定的还原力,均弱于VC。枸杞膏具有一定的还原能力,但VC 的还原效果更明显。本次试验中,样品浓度在0.4~2.0 mg/mL 范围内,随着溶液浓度的增加,常压浓缩法枸杞膏及真空浓缩法枸杞膏的总还原力不断增强。当最大浓度为2.0 mg/mL,VC 对应的总还原力为1.157,常压浓缩法枸杞膏总还原力为0.685,真空浓缩法枸杞膏总还原力为0.669。说明枸杞膏在一定浓度范围内具有较好的呈剂量依赖性的总还原能力。其中,常压浓缩法和真空浓缩法枸杞膏总还原能力十分接近。

2.3.2 枸杞膏DPPH 自由基清除能力测定结果

枸杞膏DPPH 自由基清除能力测定结果如图2所示。

图2 枸杞膏DPPH 自由基清除能力
Fig.2 DPPH radical scavenging capacity of Lycium barbarum paste

由图 2 可知,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏清除DPPH 自由基的能力较强,但均弱于VC。在浓度0.4~2.0 mg/mL 范围内,随着溶液浓度的增加,常压浓缩法枸杞膏及真空浓缩法枸杞膏对DPPH 自由基的清除能力逐步增加,而VC 清除能力稳定在95.88%~95.97%,效果明显。当浓度为2.0 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏及真空浓缩法枸杞膏对DPPH 自由基的清除能力分别达到84.03%、69.51%,原因推测为常压浓缩法枸杞膏中活性物质含量较高,在多种活性物质的作用下可能导致对DPPH 自由基清除效果更好,在本试验浓度范围内有明显差别。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为0.86、1.27 mg/mL。

2.3.3 枸杞膏ABTS 阳离子自由基清除能力测定结果

枸杞膏ABTS 阳离子自由基清除能力测定结果如图3 所示。

图3 枸杞膏ABTS 阳离子自由基清除能力
Fig.3 ABTS+ radical scavenging capacity of Lycium barbarum paste

由图3 可知,当两种枸杞膏浓度由0.5 mg/mL 提高至25 mg/mL 时,对 ABTS 阳离子自由基清除率明显增加,且与其具有一定的量效关系。而VC 在初始浓度(0.4 mg/mL)时其清除率就已高达99.07%,效果远优于枸杞膏。当枸杞膏浓度增至25 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏清除率为98.79%,真空浓缩法枸杞膏清除率为98.04%,达到较好清除率效果。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为3.42、3.95 mg/mL。整体而言,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏均具有较高的ABTS 阳离子自由基清除率,效果与VC接近。

2.3.4 枸杞膏超氧阴离子自由基清除能力测定结果

枸杞膏超氧阴离子自由基清除能力测定结果如图4 所示。

图4 枸杞膏超氧阴离子自由基清除能力
Fig.4 Superoxide anion radical scavenging capacity of Lycium barbarum paste

由图 4 可知,在浓度 1~5 mg/mL 范围内,随着浓度的增加,常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏对超氧阴离子自由基的清除能力先增强后趋于稳定。VC 浓度在1 mg/mL 时,清除率高达97.34%,后基本维持此清除率水平。当浓度为5 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏对超氧阴离子自由基的清除能力达到 98.01%、97.38%;IC50 值分别为1.93、2.20 mg/mL。清除超氧阴离子自由基的机理可能与O—H 键的解离能有关,即电子基团越多,O—H 键的能量越弱,O2-·清除能力越强。

2.3.5 枸杞膏羟基自由基清除能力测定结果

枸杞膏羟基自由基清除能力测定结果如图5 所示。

图5 枸杞膏OH 自由基清除能力
Fig.5 OH radical scavenging capacity of Lycium barbarum paste

由图5 可知,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏清除·OH 的能力较好,但均弱于 VC。在浓度0.4~8.0 mg/mL 范围内,随着浓度的增加,枸杞膏 ·OH 的清除能力逐渐增强,VC 的 ·OH 清除率保持在99.82%~100.00%。浓度为8.0 mg/mL 时,真空浓缩法枸杞膏及常压法枸杞膏对·OH 的清除能力达到90.24%、89.23%;IC50 值分别为3.16、3.50 mg/mL。枸杞膏中含有大量多糖、黄酮、多酚等物质,对·OH 的清除机理可能是其作为氢供体结合了·OH,或其作为电子结合了·OH 上的离子,使·OH 不能继续发生其他氧化反应。

2.4 枸杞膏体外降血糖活性分析

2.4.1 枸杞膏α-淀粉酶活性抑制率测定结果

枸杞膏α-淀粉酶活性抑制率测定结果如图6 所示。

图6 枸杞膏α-淀粉酶活性抑制率
Fig.6 α-Amylase activity inhibition rate of Lycium barbarum paste

由图6 可知,两种浓缩方式得到的枸杞膏对 α-淀粉酶均具有一定的抑制作用,且抑制效果与抑制剂浓度存在量效关系,随着浓度的增大,抑制率也呈逐渐增大趋势。在初始最低浓度(1 mg/mL)时,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏的抑制率相近,分别为15.11%、10.32%。随着浓度增大,两者的抑制效果逐渐增加,且差值变化不大。浓度增大到20 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏对α-淀粉酶活性的抑制率增加至61.35%,而阿卡波糖的抑制率为85.29%。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为14.22、17.10 mg/mL。此次试验浓度范围内样品的α-淀粉酶活性抑制率始终未超过阳性对照物阿卡波糖,但结果表明枸杞膏具有一定的抑制效果。

2.4.2 枸杞膏α-葡萄糖苷酶活性抑制率测定结果

枸杞膏α-葡萄糖苷酶活性抑制率测定结果如图7所示。

图7 枸杞膏α-葡萄糖苷酶活性抑制率
Fig.7 α-Glucosidase activity inhibition rate of Lycium barbarum paste

由图7 可知,枸杞膏对α-葡萄糖苷酶活性的抑制率随着其浓度的增加而增大且呈剂量依赖性。当浓度大于 10 mg/mL 后抑制作用趋于平缓,进入平台期。当浓度增大到50 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏α-葡萄糖苷酶活性的抑制率分别达到76.78%、72.11%。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为5.92、12.40 mg/mL。结果说明采用不同浓缩方法制备的枸杞膏对抑制α-葡萄糖苷酶活性存在差异,常压浓缩法枸杞膏效果更佳。在此次试验浓度范围内,阿卡波糖的抑制率高达99.95%,表明枸杞膏效果低于阳性对照。

2.5 枸杞膏体外降血脂活性分析

2.5.1 枸杞膏胆酸盐结合能力测定结果

枸杞膏甘氨胆酸钠结合能力测定结果如图8 所示。

图8 枸杞膏甘氨胆酸钠结合能力
Fig.8 Binding capacity of sodium glycocholate in Lycium barbarum paste

由图8 可知,辛伐他汀是降血脂药物的主要成分,用作此次试验的阳性对照。在1 mg/mL 时,其对于甘氨胆酸钠结合率高达90.21%,基本达到饱和,明显高于样品。在一定的样品浓度范围内,甘氨胆酸钠结合率均与其枸杞膏浓度呈一定的量效关系,其浓度越大,甘氨胆酸钠结合率越高。两种枸杞膏的甘氨胆酸钠结合率增长趋势接近,差异性较小。当枸杞膏浓度为30 mg/mL 时,结合率分别为70.78%、69.11%。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为7.96、11.53 mg/mL。

两种枸杞膏的牛磺胆酸钠结合率随其浓度的变化如图9 所示。

图9 枸杞膏牛磺胆酸钠结合能力
Fig.9 Binding capacity of sodium taurocholate in Lycium barbarum paste

由图9 可知,在一定的枸杞膏浓度范围内,牛磺胆酸钠结合率均与其枸杞膏浓度呈一定的量效关系,其浓度越大,牛磺胆酸钠结合率越高。其中,辛伐他汀结合率远高于样品,随着浓度的增加差值增大。在此次试验浓度范围内,两种枸杞膏的牛磺胆酸钠结合率增长速度相接近。低浓度范围(0.1~10 mg/mL),枸杞膏结合率增长速率较快,而当在25~50 mg/mL 范围内,枸杞膏结合率增长速率减缓。在样品浓度为50 mg/mL时,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏结合率分别为 54.29%、51.22%,数据表明,两者均对牛黄胆酸钠有较高的结合率。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为33.96、38.96 mg/mL。

综合以上结果,枸杞膏具有一定的甘氨胆酸钠和牛磺胆酸钠结合作用;相比而言,牛磺胆酸钠作为一类结合型胆酸盐较难被吸附,因此样品结合牛磺胆酸钠的作用弱于甘氨胆酸钠。

2.5.2 枸杞膏脂肪酶活性抑制率测定结果

枸杞膏脂肪酶活性抑制能力测定结果如图 10所示。

图10 枸杞膏脂肪酶活性抑制率
Fig.10 Pancreatic lipase enzyme activity inhibition rate of Lycium barbarum paste

由图10 可知,两种枸杞膏对脂肪酶活性均具有一定的抑制作用,且随着其样品浓度的增加,脂肪酶活性抑制率也随之升高。在终浓度50 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏、辛伐他汀抑制率分别为57.63%、51.07%、99.96%。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为40.85、56.83 mg/mL。在此次试验浓度范围内常压浓缩法枸杞膏的脂肪酶活性抑制率始终高于真空浓缩法枸杞膏。

2.5.3 枸杞膏对胆固醇胶团破坏作用测定结果

枸杞膏对胆固醇胶团破坏作用测定结果如图11所示。

图11 枸杞膏胆固醇胶团破坏作用
Fig.11 Cholesterol cluster destroying effect of Lycium barbarum paste

由图11 可知,枸杞膏对胆固醇胶团的破坏作用随着浓度的升高而逐渐增大,终浓度为50 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏对胆固醇胶团的破坏率达到最大,为71.78%,对比真空浓缩法破坏率(65.11%)效果更好。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为18.47、25.84 mg/mL。而阳性对照浓度仅为 10 mg/mL,破坏率高达 98.17%。

2.6 枸杞膏体外降尿酸活性分析

枸杞膏黄嘌呤氧化酶活性抑制率测定结果如图12 所示。

图12 枸杞膏黄嘌呤氧化酶活性抑制率
Fig.12 Xanthine oxidase activity inhibition rate of Lycium barbarum paste

由图 12 可知,在 5.0~15.0 mg/mL 的浓度范围内,随着样品浓度的增加,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏对黄嘌呤氧化酶活性的抑制率呈现增加的趋势。在 15.0 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏抑制率为57.13%,高于真空浓缩法的抑制率(50.22%)。可能由于常压浓缩法枸杞膏活性物质含量更高,效果优于真空浓缩法。常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为12.52、15.88 mg/mL。此外,别嘌醇在低浓度5 mg/mL 时抑制率就已高达99.75%,远远高于样品,因此枸杞膏仅具有一定的黄嘌呤氧化酶抑制活性。

2.7 枸杞膏体外美白活性分析

枸杞膏对酪氨酸酶活性的抑制效果见图13。

图13 枸杞膏酪氨酸酶活性抑制率
Fig.13 Tyrosinase activity inhibition rate of Lycium barbarum paste

由图13 可知,浓度为1 mg/mL 时,常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏对酪氨酸酶活性抑制率分别为19.30%、18.91%,阳性对照为98.68%。随着浓度的增加,对于酪氨酸酶活性的抑制率逐渐增大;浓度为50 mg/mL 常压浓缩法枸杞膏和真空浓缩法枸杞膏对其抑制率增加至74.12%、70.37%。其中,常压浓缩法枸杞膏、真空浓缩法枸杞膏的IC50 值分别为16.84、20.23 mg/mL,常压浓缩法枸杞膏美白效果略好。

3 讨论与结论

本文对比真空浓缩法和常压浓缩法得到的2 种枸杞膏的有效物质含量,并对它们的抗氧化能力、降血糖能力、降血脂能力、降尿酸能力和美白能力进行评估。

研究结果显示,枸杞膏在浓缩中发生美拉德反应。常压浓缩法枸杞膏5-HMF 含量、类黑精含量、多酚含量、黄酮含量分别为(1 516.42±11.88) μg/mL、163.77±11.35、(28.23±3.40) mg/mL、(623.45±4.39 )μg/mL,均高于真空浓缩法枸杞膏。影响非酶促褐变的因素有很多,比如温度、真空度等;不同浓缩方法得到的枸杞膏的物质含量存在差异,这可能是物质内部结构发生变化导致浓缩结果不同。常压浓缩法枸杞膏L*值、a*值、b*值分别为20.03±0.33、10.11±0.17、11.84±0.06,均低于真空浓缩法枸杞膏。表明其发生的美拉德反应更剧烈,导致其颜色加深程度更大。游离氨基酸和还原糖作为美拉德反应的重要底物,在枸杞膏的加工过程中两者脱水缩合使其含量大大降低,真空浓缩法枸杞膏因其美拉德反应程度低而含量较高。

枸杞膏作为一种典型的药食同源产品,与传统药品相比,其成分天然、作用温和。这种药食同源的特性使其在安全性和可接受性方面具有独特的优势。体外活性研究结果表明,枸杞膏均具有良好的抗氧化、降血糖、降血脂、降尿酸、美白能力。其中,常压浓缩法枸杞膏对于多种自由基清除率、胆酸盐结合率、酶活性抑制率的IC50 值更低,综合表现出更强的活性能力。针对阳性对照而言,枸杞膏各项功能指标偏低,但这并不意味着其缺乏实用价值。在实际应用中,枸杞膏的温和性质和综合调理效果往往更符合长期保健和日常养生的需求。

综上所述,本研究揭示了不同浓缩方法对枸杞膏的物质含量和生物活性的影响。探讨枸杞膏制备过程中发生的美拉德反应和生物活性的关系,有助于枸杞深加工产品的精准开发和有效利用。

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Comparison of Maillard Reaction Products and in vitro Activities of Lycium barbarum Paste Prepared by Different Concentration Methods

HAN Luyao1,WANG Longlong1,LI Qing1,LI Ming1,CHENG Yifan1,NIU Sisi2,YU Junwei3,XU Bo4,QIAO Changsheng1,2,3 *
(1. College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China;2. Tianjin Beiyang Baichuan Biotechnology Co.,Ltd.,Tianjin 300457,China;3. Qiyuantang (Ningxia) Biotechnology Co.,Ltd.,Zhongwei 755100,Ningxia,China;4. Ningxia Zhongnong Essen Detection Co.,Ltd.,Zhongwei 755100,Ningxia,China)

Abstract: Zhongning Lycium barbarum was taken as the raw material,and the Maillard reaction products of Lycium barbarum paste prepared by vacuum concentration and atmospheric pressure concentration,active substances,color difference,and other indicators were compared. In addition,the multiple functional properties of Lycium barbarum paste were comprehensively assessed. The results showed that the Lycium barbarum paste prepared by the atmospheric pressure method was darker in color,and the contents of the 5-HMF,melanoidins,polyphenols,and flavonoids were (1 516.42±11.88) μg/mL,(163.77±11.35),(28.23±3.40) mg/mL,and (623.45±4.39) μg/mL,respectively,which were 351.64%,104.13%,12.69%,and 48.95% higher than those by the vacuum concentration method. Meanwhile,through the study of functional properties,it was found that the Lycium barbarum paste had good antioxidant,hypoglycemic,hypolipidemic,uric acid lowering,and whitening properties,among which the efficacy of the Lycium barbarum paste prepared by the atmospheric pressure method was better.

Key words: Lycium barbarum;paste;concentration;Maillard reaction;biological activity

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.16.004

基金项目:宁夏中宁枸杞产业创新研究院开放课题

作者简介:韩璐瑶(1998—),女(汉),硕士研究生,研究方向:生物工程。

*通信作者:乔长晟(1969—),男(汉),教授,研究方向:生物工程。

引文格式:

韩璐瑶,王龙龙,李清,等. 不同浓缩方法枸杞膏美拉德反应产物及其体外活性对比[J]. 食品研究与开发,2024,45(16):27-34,48.

HAN Luyao,WANG Longlong,LI Qing,et al. Comparison of Maillard Reaction Products and in vitro Activities of Lycium barbarum Paste Prepared by Different Concentration Methods[J]. Food Research and Development,2024,45(16):27-34,48.

加工编辑:王雪

收稿日期:2024-02-09