焦糖色抗氧化活性的研究
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焦糖色抗氧化活性的研究

李榮1 徐義2 劉明宣2 朱天明1 陳祥貴1*

(1.西華大學生物工程學院,食品生物技術省高校重點實驗室,四川成都 610039;

2.千禾味業食品股份有限公司,四川眉山市 620010)

摘要:本文采用四種體外抗氧化檢測方法研究了不同色率的三種焦糖色的抗氧活性。結果表明,焦糖色具有顯著的抗氧化活性,且起抗氧化能力與樣品色率呈正相關;焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·)和DPPH自由基的清除能力較強,并具有較強的還原能力,而對羥自由基·OH清除能力則相對較弱。在各類食品中正常添加的水平上,焦糖色可賦予食品顯著抗氧化的功能特性。

關鍵詞:焦糖色、抗氧化、自由基

焦糖色是一種我國及世界范圍內使用最廣泛、用量最大的食用色素,占食品色素銷量的80%以上[1],在食品添加劑中具有非常重要的地位。焦糖色由于其安全的特點和優良的性質,在世界大多數國家和地區都允許添加于各類食品中[2]。我國現行的《食品安全國家標準食品 食品添加劑使用標準》(GB 2760)中,焦糖色可用于餅干、醬油、飲料、配制酒等很多食品中,且在大多數食品中可按生產需要量適量使用。

盡管焦糖色在國內外的生產和使用歷史已有百余年,但對焦糖色的褐變機理、組分結構等尚未研究清楚,目前焦糖色生產工藝更多的地依賴經驗,只有將原料、時間、溫度等制備技術參數進行精確控制,才能保證高質量產品的可重復性[1,2]。由于焦糖色制備技術及焦糖化反應的復雜性,焦糖色中可能含有較多未知的活性成分。本文對不同色率的焦糖色素進行了體外抗氧化能力的研究,為探索焦糖色的功能特性奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

焦糖色:三種不同色率的焦糖色(ABC)由千禾味業食品股份有限公司提供;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)購自美國Sigma 公司;其余試劑為國產分析純。

1.2方法

1.2.1焦糖色固形物的檢測

焦糖色固形物含量的檢測參考焦糖色國標,GB8817-2001[3]

1.2.2焦糖色色率的檢測[4]

精確配制0.05%W/V)樣品液,用較準確的分光光度計在485nm測定吸光度。

色率(EBC單位)=91736×A485

1.2.3焦糖色吸光值參數[5]

檢測焦糖色(0.1%W/V)在610,560280nm處的吸光度。

1.2.4焦糖色還原力的測定[6]

配制1mg/mL3種(ABC)焦糖色溶液,分別稀釋成0.80.60.40.2mg/mL的焦糖色樣品溶液,然后取樣品溶液1mL于試管中,依次加入磷酸鹽緩沖溶液(0.2mol/mLpH6.62.5mL1%W/V)鐵氰化鉀2.5mL,混勻后在50℃水浴20min,迅速冷卻加入10%(W/V)三氯乙酸2.5mL,混勻后取2.5mL于試管中,加入去離子水2.5mL0.1%(W/V)三氯化鐵0.5mL,常溫下反應20min后在700nm波長處測定吸光度值。平行測定3次后取平均值。

1.2.5焦糖色對DPPH自由基清除能力的測定[7]

配制1mg/mL3種(ABC)焦糖色溶液,分別稀釋成0.80.60.40.2mg/mL的焦糖色樣品溶液,然后2mL于試管中,加入0.1mmol/LDPPH乙醇溶液2mL,混勻后常溫避光反應30min后在517nm波長處測定吸光值為Ai2mL乙醇代替DPPH乙醇溶液測定吸光值為Aj2mL去離子水代替樣品溶液測定吸光值為Ao。平行測定3次后取平均值。

1.2.6焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·)清除能力的測定[8]-[9]

配制1mg/mL3種(ABC)焦糖色溶液,分別稀釋成0.80.60.40.2mg/mL的焦糖色樣品溶液,然后取樣品溶液0.5mL于試管中,依次加入Tris-HCl緩沖液(50mmol/LpH8.22mmol/L EDTANa24.5mL50mmol/L鄰苯三酚溶液(10mmol/L HCL溶液配制)1mL,混勻后在25℃水浴10min,在299nm波長處測定吸光度值為Ai1mL去離子水代替樣品溶液測定吸光度值為Ao,用10mmol/L HCL代替鄰苯三酚溶液作空白對照。平行測定3次后取平均值。

1.2.7焦糖色對羥自由基(·OH)清除能力的測定[10]

配制10mg/mL3種(ABC)焦糖色溶液,分別稀釋成108642mg/mL的焦糖色樣品溶液,然后取樣品溶液0.5mL于試管中,依次加入6mmol/L FeSO4 1mL6mol/L水楊酸乙醇溶液1mL8mol/L H2O2溶液1mL,去離子水1mL,混勻后在37℃水浴30min,在510nm波長處測定吸光度值為Ai1mL去離子水代替 H2O2溶液測定吸光度值為Aj,0.5mL去離子水代替樣品溶液測定吸光度值為Ao。平行測定3次后取平均值。

1.2.7IC50值計算方法

采用IC50表示焦糖色對上述三種自由基清除能力。通過測定5個點的曲線擬合得到函數,計算50%抑制濃度時所對應的濃度。IC50值越低,抗氧化活性越強。

2結果與分析

2.1焦糖色供試樣品的基本參數

1表明,3種焦糖色具有相近的固形物含量(63%-67%),但由于配方和工藝的差異,供試樣品的具有各自的色率(EBC)及光吸收特征參數。3個樣品(ABC)色率依次為120002500043000EBC值表示呈色能力,焦糖色CEBC值最高,呈色力最強;隨樣品色率的增加,A560A610也相應地顯著增加,而A280增加趨勢相對不顯著,但R280/A560顯著增加。這些檢測指標從不同的方面反映了樣品性質特征的差異。

表1 焦糖色樣品的固形物和光吸收值特征參數

Table 1 Solid content and spectrophotometric parameters of the caramel samples

樣品

固形物(%)

EBC值

A560

A280

R280/560

A610

焦糖色A

67

12000

0.157

0.316

2.013

0.076

焦糖色B

67

25000

0.318

0.328

1.032

0.163

焦糖色C

63

43000

0.465

0.366

0.787

0.255

2.2焦糖色還原力

1焦糖色的還原能力

Fig.1 Reducing power of caramel

1可知,在供試質量濃度范圍內,三種焦糖色的還原力值隨著濃度增加而升高,呈現顯著地劑量依賴,其中焦糖色C還原力最強,在1mg/ml時還原力OD值可達到近1.0,三種焦糖色還原能力與色素的EBC值成正相關。

2 焦糖色對DPPH自由基的清除能力

Fig.2 Scavenging effect of caramel against DPPH radicals

2可知,在供試濃度范圍內,3種焦糖色對DPPH自由基具有明顯的清除作用,且呈現濃度依賴,其中焦糖色C清除自由基能力最強,在1mg/ml時對自由基的清除可達到近70%。三種焦糖色(ABC)清除自由基IC50 值分別為0.95,0.730.46mg/mL,可見其清除自由基能力與色素的EBC值成正相關。

2.5焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·)清除能力

3可知,在供試濃度范圍內,3種焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·具有較強的清除能力,且呈現濃度依賴,其中焦糖色C清除自由基能力最強,在1mg/ml時對自由基的清除可達到近65%。三種焦糖色(ABC)清除自由基IC50 值分別為1.210.790.70 mg/mL,可見其清除自由基能力與色素的EBC值成正相關。

3焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·)的清除能力

Fig.3 Scavenging effect of caramel against superoxide anionradicals

2.6焦糖色對羥自由基(·OH)清除能力

4 焦糖色對羥自由基(·OH)的清除能力

Fig.4 Scavenging effect of caramel against hydroxyl free radicals

4可知,在供試濃度范圍內,3種焦糖色對羥自由基(·OH)具有很好的清除能力,且呈現濃度依賴,其中焦糖色C清除自由基能力最強,在10mg/ml時對自由基的清除可達到近61%。三種焦糖色(ABC)清除自由基IC50 值分別為26.57,9.317.1 mg/mL。可見其清除自由基能力與色素的EBC值成正相關

3討論和結論

本研究通過對3種焦糖色進行體外抗氧化分析,結果表明焦糖色具有較強的、濃度依賴的抗氧化能力,并與焦糖色的色率存在一定的正相關,這與Oreste等研究結果基本一致[5]焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-·)清除能力效果最好,其還原力和對DPPH自由基清除能力也較強,而對羥自由基(·OH)清除能力則相對較弱。但綜合來看,焦糖色的與既往文獻報道的食品中活性成分的抗氧化能力相當甚至更好。綜上所述,焦糖色具有明顯的抗氧化能力,應用前景可觀,可為焦糖色的開發和利用提供潛在的力量。

焦糖色廣泛用于各類食品,國外其用量較大的食品主要是飲料如可口可樂,其在飲料中的添加量約0.1%;國內用量較大的食品是醬油、醋等調味品,其添加量一般在1%以上,甚至有時高達10%以上。本研究表明,焦糖色在1mg/ml(即0.1%)的以上濃度即可發揮顯著的體外抗氧化活性。因此,作為一種廣泛使用的食品色素,焦糖色能賦予食品顯著抗氧化的功能特性。

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