保健食醋陈酿过程中功能成分、有机酸和抗氧化活性变化及其相关性分析

胡 坤,梁 楷*,郎繁繁,王 利,周景丽,闫裕峰

(山西紫林醋业股份有限公司,山西太原 030404)

摘 要:按照山西老陈醋传统酿造工艺,在醋酸发酵阶段加入党参、黄芪、苦荞、杜仲叶经6个月陈酿制备保健食醋-党参黄芪醋和苦荞杜仲叶醋,对其陈酿过程中体外抗氧化活性、功能成分与有机酸含量变化进行研究,分析功能成分、有机酸与抗氧化活性之间的相关性,并基于检测结果进行主成分分析(PCA)。结果表明,随着陈酿时间延长,食醋对1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)自由基清除率、2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)总抗氧化能力及铁离子还原/抗氧化能力(FRAP)均呈上升趋势,其功能成分与有机酸含量也逐渐提升。相关性分析结果显示,党参黄芪醋抗氧化活性与总黄酮、总多酚、总皂苷、草酸、丁二酸显著相关(P<0.05),其中总皂苷对其抗氧化性有较大贡献,与DPPH、ABTS及FRAP相关系数分别为0.752、0.711、0.775;苦荞杜仲叶醋抗氧化活性与总黄酮、总多酚、绿原酸、丁二酸显著相关(P<0.05),其中绿原酸对其抗氧化活性贡献较大,与DPPH、ABTS及FRAP相关系数分别为0.711、0.694、0.736。通过PCA可以有效区分两种保健食醋。

关键词:保健食醋;抗氧化活性;功能成分;有机酸;相关性

食醋是将含淀粉、糖、食用酒精的物料,经微生物发酵酿制而成的液体酸性调味品[1],含丰富营养和生物活性物质,其成分、种类和浓度与所使用的原辅材料、微生物菌群和生产工艺有关[2]。我国食药同源物质资源丰富[3],选择具有保健功能的植物性原料作为酿醋的辅料可以有效提高食醋的保健功能,党参、黄芪、苦荞、杜仲叶等被列入按照传统既是食品又是中药材的物质名单,其中富含皂苷、黄酮、多酚、绿原酸等[4],具有抗氧化、预防动脉粥样硬化、保护肝脏等功能。目前国内研究多集中于单种食药同源原料为发酵基质,如党参醋、苦荞醋的发酵及工艺优化,功效有抗氧化、解酒、降脂等,国外关于保健食醋的研究尚不多,尽管中药保健食醋已受广泛关注[5],但其开发产品种类、质量标准、保健功能研究等方面仍然不够深入[6]。因此,通过食药同源原料的选择与搭配、功能食醋生产工艺的优化并研究其在陈酿过程中抗氧化活性及功能成分、有机酸含量变化,对于食药同源物质在食醋酿造中的应用具有参考意义[7]

本研究以食药同源物质党参(Codonopsis pilosula)、黄芪(Astragali radix)、苦荞(Fagopyrum tataricum)、杜仲(Eucommia ulmoides)叶为原料,经优化生产工艺参数后,采用山西老陈醋非遗酿造技艺制备保健食醋—党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋,以1,1-二苯基-2-苦肼基(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率、2,2'-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2'-azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate,ABTS)总抗氧化能力和铁离子还原/抗氧化能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)为评价依据,分析比较保健食醋的体外抗氧化能力,并对功效成分、有机酸含量与抗氧化活性之间的相关性进行分析,为食药同源材料与食醋结合制备保健品提供理论和实践依据,拓展保健食醋品类并夯实其数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大曲、党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋、山西老陈醋:山西紫林醋业股份有限公司;酵母:安琪酵母股份有限公司;氢氧化钠、甲醇(均为色谱纯)、三氯甲烷、乙醇、乙酸(均为分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;福林酚(分析纯)、焦性没食子酸、绿原酸标准品(纯度均>98%)、草酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、乳酸、丁二酸标准品(纯度均>98%)、川芎嗪标准品(纯度>98%):麦克林生化科技有限公司;ABTS总抗氧化能力及FRAP测定试剂盒:上海酶联生物科技有限公司;Trolox:南京建成生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

AR124CN电子天平、ZL-002 pH计:奥豪斯仪器(中国)有限公司;T3202分光光度计:太原瑞佳科学器材有限公司;1260Ⅱ高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)仪:安捷伦科技(中国)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 保健食醋加工工艺流程

(1)党参黄芪醋

(2)苦荞杜仲叶醋

(3)山西老陈醋

1.3.2 保健食醋制备操作要点

粉碎及膨化:高粱、苦荞要求淀粉含量>65%,水分<13%,杂质<2%,不得有石块、铁块、沙子等。高粱、苦荞粉碎至40~50目后膨化,要求淀粉糊化度>85%,含水率<14%,容重<400 g/L。

糖化:粮水比1∶4.6(g∶mL),大曲添加量20%(以高粱计,下同),升温至60 ℃保温0.5 h,降温至25~28 ℃,加酵母0.2%,大曲20%,搅拌均匀。

酒精发酵:糖化液降温至25~28 ℃,加酵母(无需活化)0.2%,温度控制在32~34 ℃,酒精发酵结束时酒醪酒精度为7%vol~9%vol,发酵周期16 d。

醋酸发酵:酒精发酵结束后将酒醪与辅料等搅拌均匀,后接火醅,接火量为1/5,保证火醅温度在40 ℃以上;每日进行翻醅,醋酸发酵的第4~6天发酵温度达到45~46 ℃,醋醅温度降至30 ℃以下,醋酸发酵结束。

熏醅:温度保持在100~120 ℃,连续熏制20~22 h,罐内压力为0.2 MPa。

淋醋:将发酵结束的醋醅运送至白醅池中,浸泡4 h;从熏醅罐中运送至熏醅池中浸泡6 h,然后进行折清,折清2次后淋出的醋样即为半成品醋。

陈酿:淋出的半成品醋打入太阳能陈酿池,日光照射陈酿6个月,即得党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋成品。

1.3.3 体外抗氧化能力测定

DPPH自由基清除率、ABTS总抗氧化能力:按照国标GB/T 39100—2020《多肽抗氧化测定DPPH 和ABTS法》中方法测定;FRAP:采用分光光度法测定,结果以1.0 mmol/L FeSO4为一个FRAP值表示。

1.3.4 分析检测

总酸含量:按照国标GB 12456—2021《食品中总酸的测定》规定方法;不挥发酸:按照国标GB/T 18187—2000《酿造食醋》规定方法;川芎嗪、总黄酮含量:按照国标GB/T 19777—2013《地理标志保护产品山西老陈醋》规定方法;总多酚含量:按照粮食行业标准LS/T 6119—2017《粮油检测植物油中多酚的测定分光光度法》;总皂苷含量:按照团体标准T/AHFIA 004—2018《食品中总皂苷含量的测定分光光度法》;绿原酸含量:按照国标GB/T 22250—2008《保健食品中绿原酸测定》规定方法;有机酸含量:按照国标GB 5009.157—2016《食品安全国家标准食品中有机酸的测定》规定方法。

1.3.5 数据处理

实验数据结果均以“平均值±标准差”表示,应用Origin 2022统计软件进行相关性分析及主成分分析(principal component analysis,PCA),P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 功能食醋抗氧化性评价

2.1.1 保健食醋对DPPH·的清除率

DPPH是一种氮中心自由基,与抗氧化物质反应而退色,其退色程度与抗氧化能力呈正比[8]。陈酿过程中党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋DPPH自由基清除率的变化见图1。

图1 陈酿过程中党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋DPPH自由基清除率的变化
Fig.1 Changes of DPPH radicals scavenging rates of Dangshen+Huangqi vinegar, Kuqiao+Duzhongye vinegar and Shanxi aged vinegar during aging process

不同小写字母表示不同类型相同食醋陈酿时长指标差异显著(P<0.05);不同大写字母表示同一类型醋不同陈酿时长指标差异显著(P<0.05)。下同。

由图1可知,苦荞杜仲叶醋、党参黄芪醋、山西老陈醋(添加量为10 μL)对DPPH·清除率均随陈酿时长增加而增加,陈酿6个月时,DPPH·清除率分别为75.36%、80.15%、57.47%,这可能与其中苦荞和杜仲叶功能成分含量有关,苦荞中的总黄酮含量为2.09%~4.02%[3],杜仲叶黄酮类种类丰富、含量高,靶点连接度值较高[9],是杜仲叶发挥营养价值的潜在关键物质[10-11],这些黄酮类物质对DPPH·的清除具有较强作用[12]。食醋的陈酿有利于其抗氧化性能的提升,因为随着陈酿时长增加,食醋中抗氧化功能成分得到进一步富集,从而增强其对于DPPH·清除能力。其中苦荞杜仲叶醋DPPH清除率显著低于党参黄芪醋和山西老陈醋(P<0.05),说明其抗氧化能力较强;党参黄芪醋新醋与山西老陈醋相近[13],但随着陈酿时间增加,党参黄芪醋的抗氧化优势逐渐显现,可能是因为在陈酿过程中党参黄芪醋中不同于山西老陈醋的抗氧化物质得到进一步积累[14],与DPPH·结合效率提升[15],从而提升抗氧化能力[16]

2.1.2 保健食醋的ABTS总抗氧化能力

党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋、山西老陈醋陈酿过程中ABTS总抗氧化能力测定结果见图2。

图2 陈酿过程中党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋ABTS总抗氧化能力的变化
Fig.2 Changes of ABTS total antioxidant capacities of Dangshen+Huangqi vinegar, Kuqiao+Duzhongye vinegar and Shanxi aged vinegar during aging process

由图2可知,随着陈酿时长增加,食醋清除ABTS+能力缓慢提升,陈酿6个月时ABTS总抗氧化能力分别达到了1.632 μmol Trolox/mL、1.769 μmol Trolox/mL、1.691 μmol Trolox/mL,而ABTS法可测定亲水性和亲脂性物质,可能是因为苦荞杜仲叶醋中亲水和亲脂性抗氧化物质含量高于山西老陈醋[16],而党参黄芪醋中低于山西老陈醋。

2.1.3 保健食醋的铁离子还原/抗氧化能力

党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋、山西老陈醋陈酿过程中铁离子还原/抗氧化能力测定结果见图3。

图3 陈酿过程中党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋铁离子还原/抗氧化能力的变化
Fig.3 Changes of Ferric ion reducing antioxidant power of Dangshen+Huangqi vinegar, Kuqiao+Duzhongye vinegar and Shanxi aged vinegar during aging process

由图3可知,随着陈酿时长增加,食醋的抗氧化能力均得到了提升,经6个月陈酿的党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋、山西老陈醋铁离子还原/抗氧化能力分别达到了3.303 μmol Trolox/mL、3.281 μmol Trolox/mL、3.089 μmol Trolox/mL,而在陈酿初期苦荞杜仲叶醋铁离子还原/抗氧化能力与山西老陈醋接近,可能是党参黄芪醋中能与Fe3+螯合的抗氧化物质含量高于山西老陈醋,在陈酿过程中,苦荞杜仲叶中的该类物质得到积累,进而提升了铁离子还原/抗氧化能力[17]

2.2 保健食醋的功能成分和有机酸含量

党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋中功能成分和有机酸含量测定结果见表1,党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋陈酿过程中功能成分和有机酸含量的变化分别见表2和表3。

表1 党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋及山西老陈醋功能成分及有机酸含量测定结果
Table 1 Determination results of functional components and organic acids contents in Dangshen+Huangqi vinegar, Kuqiao+Duzhongye vinegar and Shanxi aged vinegar

注:同行不同字母表示结果差异显著(P<0.05);“-”表示未检出。下同。

功能成分党参黄芪醋苦荞杜仲叶醋山西老陈醋有机酸党参黄芪醋苦荞杜仲叶醋山西老陈醋总酸/(g·100 mL-1)不挥发酸/(g·100 mL-1)总皂苷/(g·100 mL-1)总黄酮/(mg·100 mL-1)总多酚/(g/100 mL-1)绿原酸/(g·L-1)川芎嗪/(mg·-1)5.89±0.17a 2.64±0.12a 2.92±0.07b 144.00±2.59b 29.27±0.03a-36.63±0.59b 5.77±0.21a 2.26±0.09b 1.76±0.02b 262.00±3.12a 29.65±0.02a 61.35±0.08 30.77±0.48b 6.15±0.18a 2.91±0.16a 5.23±0.11a 142.00±1.33b 25.91±0.02a-49.46±0.52a草酸/(g·100 mL-1)酒石酸/(g·100 mL-1)苹果酸/(g·100 mL-1)乙酸/(g·100 mL-1)乳酸/(g·100 mL-1)丁二酸/(g·100 mL-1)0.04±0.01a 0.14±0.00b 0.24±0.02a 3.56±0.12b 1.83±0.08a 0.23±0.06b 0.05±0.07b 0.13±0.03b 0.20±0.02b 3.37±0.14b 1.91±0.09a 0.14±0.02b 0.04±0.05a 0.19±0.04a 0.16±0.04b 4.10±0.14a 1.82±0.08a 0.63±0.12a

表2 党参黄芪醋陈酿过程中功能成分和有机酸含量的变化
Table 2 Changes of functional components and organic acids contents in Dangshen+Huangqi vinegar during aging process g/100 mL

项目总酸不挥发酸总黄酮总多酚总皂苷川芎嗪草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸陈酿时间/月1 2 3 4 5 6 3.60±0.18a 1.51±0.11a 0.12±0.01a 11.03±1.03a 2.48±0.14a 1.81±0.18a 40.32±5.24a 50.35±3.58a 62.68±5.35a 3.43±1.07a 0.98±0.07a 43.52±5.37a 3.85±0.25a 1.54±0.14a 0.13±0.00a 13.15±0.11a 2.55±0.11a 2.15±0.15a 42.41±2.47a 62.36±5.44a 72.56±9.88a 3.46±1.42a 1.02±0.11a 73.41±5.35a 4.46±0.44b 1.77±0.09b 0.13±0.02a 17.82±1.25b 2.64±0.08a 2.33±0.07a 43.23±3.24a 90.24±7.62b 84.34±11.42a 3.48±1.22a 1.13±0.08a 95.28±6.79a 4.53±0.38b 1.82±0.15b 0.14±0.01a 22.63±3.58b 2.76±0.24a 3.05±0.17b 45.78±5.89a 106.33±4.98b 93.29±10.33a 3.50±0.56a 1.45±0.21b 178.44±7.22b 4.99±0.52b 2.03±0.07b 0.14±0.030a 24.35±2.44b 2.85±0.05a 3.28±0.23b 47.69±5.44a 129.18±8.26b 141.28±9.23b 3.53±1.47a 1.63±0.17b 203.62±5.58b 5.89±0.48b 2.64±0.14b 0.14±0.00a 29.77±3.79b 2.92±0.22a 3.65±0.11b 49.98±4.78a 144.38±6.73b 249.32±15.64c 3.55±0.88a 1.82±0.23b 231.61±6.24b

表3 苦荞杜仲叶醋陈酿过程中功能成分及有机酸含量的变化
Table 3 Changes of functional components and organic acids contents in Kuqiao+Duzhongye vinegar during aging process g/100 mL

项目总酸不挥发酸总黄酮总多酚绿原酸/(g·L-1)川芎嗪草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸陈酿时间/月1 2 3 4 5 6 3.62±0.23a 1.74±0.31a 0.23±0.04a 25.34±5.11a 56.46±5.52a 1.44±0.11a 26.03±5.35a 69.34±6.53a 96.33±8.53a 3.29±0.05a 0.69±0.24a 107.32±11.42a 4.02±0.21a 1.85±0.15a 0.23±0.02a 26.57±4.37a 57.47±5.78a 1.72±0.16a 26.38±6.42a 82.55±6.33a 122.47±7.64a 3.31±0.18a 0.97±0.21a 125.88±9.88a 4.43±0.17a 1.95±0.22a 0.23±0.03a 27.33±3.52a 58.54±6.39a 2.04±0.13a 26.34±5.11a 90.57±7.88a 137.38±7.99a 3.32±0.07a 1.19±0.09a 131.43±12.39a 4.88±0.25a 2.03±0.16b 0.24±0.02a 27.65±4.76a 59.74±6.54a 2.36±0.11a 27.35±5.49a 105.66±7.49a 167.42±6.50b 3.32±0.01a 1.49±0.11b 183.26±9.48b 5.23±0.22a 2.15±0.11b 0.26±0.01b 28.05±6.11a 60.48±6.77a 2.68±0.11a 28.52±5.33a 123.37±3.22b 189.62±7.42b 3.34±0.05a 1.71±0.23b 202.83±11.25b 5.77±0.11a 2.26±0.23b 0.27±0.03b 29.11±5.48a 61.32±7.21a 3.29±0.12b 35.44±5.48b 138.46±7.69b 208.57±8.52b 3.37±0.03a 1.91±0.08b 231.19±10.44b

由表1可知,党参黄芪、苦荞杜仲叶醋总酸含量与山西老陈醋无显著差异(P>0.05)。党参和黄芪中黄酮类、皂苷类物质含量丰富,对产品的抗氧化性能有较大贡献[16-17];苦荞中黄酮类、多酚类物质含量高、种类多,有明显抗氧化与提升免疫力作用。谢亚欣等[18]研究表明,杜仲叶中绿原酸含量丰富,且在生产过程中有较高的迁移率,绿原酸在动物对抗细胞炎症及抗氧化等方面有良好表现[19]。党参黄芪醋和苦荞杜仲叶醋中川芎嗪含量均显著低于山西老陈醋(P<0.05),川芎嗪的积累一般发生在熏醅阶段,山西老陈醋在发酵过程中川芎嗪积累得更多,可能是其中前体物质如α-乙酰乳酸、乙偶姻、铵根含量更丰富。

由表1亦可知,苦荞杜仲叶醋总黄酮含量达到267 mg/100 mL,显著高于山西老陈醋(P<0.05),其原材料苦荞中黄酮含量达2%以上,并在食醋中得到充分的保留,为其抗氧化性的提升奠定良好的基础;苦荞杜仲叶醋绿原酸含量达61.35 g/L,主要来源于杜仲叶,而山西老陈醋未检测到,在发酵过程中大量的绿原酸被迁移入食醋[20];党参黄芪醋总皂苷含量达2.92 g/100 mL,主要来源于党参(党参总皂苷含量10.16%),而山西老陈醋中总皂苷含量达到5.23 mg/100 mL,因此皂苷除了从党参中迁移入食醋以外,在发酵以及陈酿过程中都有可能得到积累;党参黄芪醋中苹果酸含量显著高于山西老陈醋(P<0.05),苹果酸有助于人体新陈代谢及体内三羧酸循环,对抗氧化性也有一定的促进作用[21]

由表2可知,在陈酿过程中党参黄芪醋中功能性成分含量均呈升高趋势,其总酸及不挥发酸含量经6个月陈酿分别提升63.61%、74.83%,非挥发性有机酸中乳酸含量提升最明显为85.71%,草酸、酒石酸及丁二酸缓慢提升,苹果酸含量变化不明显,乳酸具有良好的亲水性和对病变组织的敏感性,常用作药物的载体,乳酸盐由抑制病原菌生长的作用,能够促进体内健康循环并辅助抗氧化,维持机体的酸碱平衡,间接促进体内抗氧化[22],陈酿过程中抗氧化活性与丁二酸等相关化合物浓度显著增加,可能是由水分蒸发导致。陈酿过程中总黄酮、总皂苷、总多酚均呈增多趋势,其中总多酚含量快速提升,达到了新醋2倍以上,多酚类化合物有较强的生物活性,具有抗氧化、抗菌、调节免疫等作用,能够有效提升食醋的抗氧化性。

由表3可知,陈酿过程中苦荞杜仲叶醋总酸含量持续上升,提升了59.39%,不挥发酸在前3个月变化不明显,第4个月开始显著增多(P<0.05),非挥发性有机酸中乳酸提升176%,草酸、酒石酸、苹果酸变化不明显(P>0.05),丁二酸缓慢提升,可能是陈酿过程中水分蒸发的同时发生了复杂的化学反应,乳酸的提升能够促进病变组织愈合的同时提升抗氧化性能;绿原酸是一种天然抗氧化剂,在食醋酿造过程中及发酵原材料中都会产生、迁移,进而提升食醋的抗氧化性[23],经6个月陈酿的苦荞杜仲叶醋绿原酸含量达到61.35 g/L,能够为食醋抗氧化性能的提升提供良好的基础;而苦荞杜仲叶醋中总黄酮、总多酚也逐步提升,进一步提升抗氧化活性。

2.3 保健食醋功能成分和有机酸与体外抗氧化活性相关性分析

2.3.1 党参黄芪醋功能成分和有机酸与抗氧化活性相关性

党参黄芪醋功能成分和有机酸与抗氧化活性相关性分析结果见表4。

表4 党参黄芪醋功能成分、有机酸与抗氧化活性相关性分析结果
Table 4 Correlation analysis results between functional components, organic acids and antioxidant activity of Dangshen+Huangqi vinegar

注:“*”表示显著相关(P<0.05);“**”表示极显著相关(P<0.01),下同。

DPPHABTSFRAP总黄酮总多酚总皂苷草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸川芎嗪DPPH ABTS FRAP总黄酮总多酚总皂苷草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸川芎嗪1.000——————0.913**1.000————---0.939**0.948**1.000————---0.949**0.878**0.688*1.000————--0.876**0.820**0.730*0.959**1.000————-0.752*0.711*0.775*0.779*0.782*1.000————0.774*0.274 0.384 0.760*0.752*0.217 1.000——---0.645 0.562 0.332 0.477 0.387 0.118 0.665*1.000——--0.681*-0.175-0.239 0.478 0.457-0.172 0.512 0.489 1.000——-0.611 0.459 0.665 0.646*0.394 0.653 0.722*0.675*0.529 1.000——0.289-0.608-0.549 0.355 0.758*0.332 0.649*0.513 0.409 0.697*1.000---0.782*-0.115-0.128 0.669*0.726*0.250-0.231-0.212 0.351 0.760*0.275 1.000-0.116 0.223 0.184 0.111 0.232 0.334-0.321-0.153 0.262 0.172 0.250 0.351 1.000

由表4可知,DPPH·清除率与总黄酮、总多酚含量呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.949、-0.976,与总皂苷、草酸、丁二酸、苹果酸含量呈显著负相关(P<0.05);ABTS总抗氧化能力与总黄酮、总多酚含量呈极显著相关(P<0.01),与总皂苷含量呈显著相关(P<0.05);FRAP与总黄酮、总多酚、总皂苷含量呈显著负相关(P<0.05),说明党参黄芪醋中黄酮类、多酚类物质、总皂苷、草酸、丁二酸对于其抗氧化性有较大贡献率。党参黄芪醋中黄酮、多酚类物质与山西老陈醋差异不显著(P>0.05),而苹果酸显著高于山西老陈醋(P<0.05)。

2.3.2 党参黄芪醋功能成分和有机酸与抗氧化活性相关性分析

由表5可知,DPPH·清除率与总黄酮、总多酚含量呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.917和-0.963,与绿原酸、丁二酸含量呈显著负相关(P<0.05);ABTS+清除率与总黄酮、总多酚呈极显著负相关(P<0.01),与绿原酸呈显著负相关(P<0.05);FRAP与绿原酸、总黄酮、总多酚含量呈显著负相关(P<0.05),说明苦荞杜仲叶醋中黄酮类、多酚类物质对于其抗氧化性贡献率较大,绿原酸、丁二酸对抗氧化性的增强亦有贡献[24]。由表1可知,苦荞杜仲叶醋多酚类物质与山西老陈醋差异不显著(P>0.05),而总黄酮显著高于山西老陈醋(P<0.05),绿原酸含量达到61.35 g/L,且在山西老陈醋中未检出,可作为苦荞杜仲叶醋特征性物质[25-26]

表5 苦荞杜仲叶醋功能成分、有机酸与抗氧化活性相关性分析结果
Table 5 Correlation analysis results between functional components, organic acids and antioxidant activity of Kuqiao+Duzhongye vinegar

DPPHABTSFRAP总黄酮总多酚绿原酸草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸川芎嗪DPPH ABTS FRAP总黄酮总多酚绿原酸草酸酒石酸苹果酸乙酸乳酸丁二酸川芎嗪1.000——————0.922**1.000————---0.741*0.832**1.000————---0.917**0.816**0.721*1.000————--0.963**0.849**0.683*0.968**1.000————-0.711*0.694*0.736*0.754*0.776*1.000————0.374-0.088 0.384 0.771*0.749*0.318 1.000——---0.335 0.475 0.328 0.438 0.427 0.237 0.539 1.000——-0.574-0.078-0.245 0.369 0.397-0.186 0.528 0.377 1.000——-0.331 0.371 0.648 0.593 0.454 0.587 0.696*0.686*0.537 1.000——0.169 0.100-0.439 0.328 0.732*0.422 0.525 0.473 0.411 0.546 1.000---0.797*-0.120-0.107 0.693*0.714*0.310-0.244-0.166 0.326 0.722*0.325 1.000--0.089 0.177 0.216 0.221 0.125 0.231 0.243 0.186-0.192-0.185 0.177 0.182 1.000

2.3.3 主成分分析

主成分分析法(PCA)把多指标的复杂数据简化为几个综合指标,即主成分。经分析得到主成分方差贡献率,第一主成分与第二主成分累计方差贡献率越接近1,表明数据信息量越大,说明该指标之间具有较强的相关性。

由图4a可知,第一主成分PC1的方差贡献率为96.0%,第二主成分PC2的方差贡献率为3.1%,PC1和PC2的累计方差贡献率达到99.1%。

图4 基于抗氧化活性、功能成分及有机酸含量党参黄芪醋(a)及苦荞杜仲叶醋(b)的主成分分析结果
Fig.4 Principal component analysis results of Dangshen+Huangqi vinegar (a) and Kuqiao+Duzhongye vinegar (b) based on antioxidant activity,functional components and organic acids content

由图4b可知,第一主成分PC1方差贡献率为96.1%,第二主成分PC2方差贡献率为2.8%,PC1和PC2累计方差贡献率达到98.9%,表明该模型可以解释原变量信息中的大部分变异。两种保健食醋中的功能成分和有机酸含量对产品品质有显著贡献,两种保健食醋陈酿过程中样品差异显著,可以通过PCA进行有效区分。

3 结论

本研究按照山西老陈醋传统酿造工艺,在醋酸发酵阶段加入党参、黄芪、苦荞、杜仲叶经6个月陈酿制备保健食醋—党参黄芪醋和苦荞杜仲叶醋,对其陈酿过程中体外抗氧化活性、功能成分与有机酸含量变化进行研究,分析功能成分、有机酸与氧化活性之间的相关性,并对检测结果进行主成分分析(PCA)。结果表明,随着陈酿时间的延长,党参黄芪醋、苦荞杜仲叶醋的抗氧化能力、功能成分及有机酸含量呈上升趋势,因此延长陈酿时间能够提升食醋产品的总体抗氧化活性。党参黄芪醋的功能活性成分主要是总皂苷、总黄酮、总多酚,苦荞杜仲叶醋的功能活性成分主要是绿原酸、总黄酮、总多酚,相关性分析结果表明,总皂苷、绿原酸等功能成分与其抗氧化性有较强的相关性。通过PCA可以有效区分两种保健食醋。本研究在拓宽保健食醋功能活性物质范围等方面深入挖掘功能活性物质,可为大健康背景下新型保健食醋的研制与开发提供参考依据。

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Changes of functional components,organic acid,antioxidant activity of heathy vinegar during the aging and its correlation analysis

HU Kun,LIANG Kai*,LANG Fanfan,WANG Li,ZHOU Jingli,YAN Yufeng
(Shanxi Zilin Vinegar Co.,Ltd.,Taiyuan 030404,China)

Abstract:According to the traditional brewing process of Shanxi aged vinegar,the health vinegars,Dangshen+Huangqi vinegar and Kuqiao+Duzhongye vinegar were prepared by adding Codonopsis pilosula,Astragali radix,Fagopyrum tataricum,Eucommia ulmoides leaves in the acetic acid fermentation stage and then aging for 6 months.The changes of antioxidant activity in vitro, functional components and organic acids contents during aging process were studied,the correlation between functional components,organic acids and antioxidant activity were analyzed,and principal component analysis(PCA)was performed based on the detection results.The results showed that the scavenging rates of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)radicals,2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid(ABTS)total antioxidant capacity and Ferric ion reducing antioxidant power(FRAP)of vinegars increased with the aging time,and the contents of functional components and organic acids increased with aging gradually,and the contents of functional components and organic acids also increased gradually.The correlation analysis results showed that the antioxidant activity of Dangshen+Huangqi vinegar was significantly correlated with total flavonoids, total polyphenols, total saponins, oxalic acid and succinic acid (P<0.05),and the total saponins contributed significantly to the antioxidant activity,and the correlation coefficients with DPPH,ABTS and FRAP were 0.752,0.711 and 0.775,respectively.The antioxidant activity of Kuqiao+Duzhongye vinegar was significantly correlated with total flavonoids,total polyphenols,chlorogenic acid and succinic acid(P<0.05),among them,chlorogenic acid contributed the most to the antioxidant activity,and the correlation coefficients with DPPH,ABTS and FRAP were 0.711,0.694 and 0.736,respectively.PCA could effectively distinguish the two kinds of healthy vinegar.

Key words:health vinegar;antioxidant activity;functional ingredient;organic acid;correlation

中图分类号:TS264.2

文章编号:0254-5071(2024)12-0071-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2024.12.011

引文格式:胡坤,梁楷,郎繁繁,等.保健食醋陈酿过程中功能成分、有机酸和抗氧化活性变化及其相关性分析[J].中国酿造,2024,43(12):71-77.

收稿日期:2024-04-01

修回日期:2024-06-05

基金项目:山西省重点研发计划(202202140601018);山西省科技厅山西省重点实验室建设项目(202204010931002);山西省农业关键核心技术攻关项目(NYGG15-4);太原市关键核心技术攻关“揭榜挂帅”项目(2024TYJB0146)

作者简介:胡 坤(1996-),女,助理工程师,硕士,研究方向为食品新工艺与功能食品。

*通讯作者:梁 楷(1988-)男,高级工程师,硕士,研究方向为食品新工艺与功能食品。