烘焙条件对小粒黑豆中抗氧化组分及抗氧化活性的影响

乔丽华，王美霞，王艺静，杜双奎*

烘焙条件对小粒黑豆中抗氧化组分及抗氧化活性的影响

乔丽华，王美霞，王艺静，杜双奎*

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

小粒黑豆的抗氧化作用与其所含有的酚类、花色苷 的含量等密切相关，而这些物质在加工过程中会受温度和时间的影响而 发生变化。实验以盐池黑豆、府谷小黑豆两种小粒黑豆为材料，分析烘焙处理对其总酚、花色苷含量、总抗氧化能力及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、羟自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2－·）清除能力的影响。结果表明，烘焙对小粒黑豆的抗氧化活性有显著影响，200 ℃条件下烘焙后的总酚含量显著高于100、150 ℃，150 ℃的总酚含量最低；总花色苷含量随着烘焙温度的升高、处理时间的延长而显著减少；·OH清除作用随着烘焙温度的升高而显著降低；烘焙样品的O2－·清除作用显著低于未烘焙样品（P＜0.05）。盐池黑豆、府谷小黑豆的总酚含量、总抗氧化 能力以及DPPH自由基、O2－·的清除作用在150 ℃时最低。200 ℃条件下烘焙30 min，盐池黑豆的总酚含量、总抗氧化能力、DPPH自由基清除率最高；府谷小黑豆在200 ℃条件下烘焙40 min，其总酚含量最高，而100 ℃条件下烘焙20 min时的花色苷含量、总抗氧化能力、DPPH自由基清除率最高。

小粒黑大豆；烘焙；抗氧化性；总酚；花色苷

小粒黑豆是我国黄土高原地区种植的大豆品种，为豆科植物大豆（Glycine max L.）的种子。小粒黑豆有很强的抗逆性和适应性，是黄土高原地区的主要豆类资源，在当地农业生产发展中占有重要地位[1]。小粒黑豆具有很多有益于人体健康的生理功能。如抗癌、预防心血管疾病、治疗肥胖症和糖尿病、清除自由基、抑制低密度脂蛋白氧化等，这些都与小粒黑豆所含有的酚类和花色苷类物质密切相关[2-8]。但小粒黑豆中也存在一些抗营养因子，在食用时必须经过一定的加工处理使其营养品质得到改善，以更好地被人体吸收。

热加工处理不仅改变食物的物理特性和风味，还会改变其化学组成。烘焙是干热熟化加工的一种，常用于谷类食品的加工处理，它可以改善食物的风味，适口性以及营养素的生物利用率[9]。经过高温烘焙，维生素、不稳定的抗氧化物质会发生分解；同时，蛋白质与糖类会发生美拉德反应，使产品色泽、风味、质构均发生变化[10-11]。Acar等[12]研究发现对赤大豆和黄大豆在150 ℃条件下烘焙60 min，其抗氧化活性均高于未烘焙大豆。Lee等[13]对角豆荚粉在135、150、165 ℃条件下烘焙20～80 min，结果发现其总酚含量持续增加。高蛋白大豆经烘焙处理后，其总酚、总黄酮含量提高，清除自由基能力增强，200 ℃条件下烘焙15 min时抗氧化能力最强[14]。

目前国内关于烘焙对豆类抗氧化活性影响的研究鲜有报道。本研究以盐池黑豆，府谷小黑豆两种小粒黑豆为材料，以小粒黑豆提取液中总酚、花色苷含量、铁离子还原力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）值以及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、羟自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2－·）的清除效果为实验指标，分析烘焙温度、烘焙时间对小粒黑豆抗氧化活性的影响，为以小粒黑豆为原料的保健食品的开发提供理论依据，为小粒黑豆资源的综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

盐池黑豆、府谷小黑豆由西北农林科技大学农学院小杂粮育种实验室提供，收集于榆林神木地区。

Folin-酚试剂 上海荔达生物科技有限公司；DPPH、2,4,6-三吡啶基-s-三嗪（2,4,6-Tri(2-pyridyl)-striazine，TPTZ）、2,2’-联氮-双（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt，ABTS）、菲洛嗪 美国Sigma公司；芦丁、甲硫氨酸、氯化硝基四氮唑蓝（nitrotetrazolium blue chloride，NBT）、核黄素、一水没食子酸 国药集团化学试剂有限公司；其他试剂为国产分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

MF-904型热风烤炉 河北现代食品机械有限公司；UV-1200型紫外-可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；PB-10型pH计 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；SHA-C型水浴恒温振荡器 常州国华电器有限公司；L-530型离心机 湘仪离心机仪器有限 公司。

1.3 方法

1.3.1 烘焙处理

称取小粒黑豆25.0 g，平铺在大小一致的烘焙盘中，在100、150、200 ℃条件下分别处理20、30、40 mi n，自然冷却后备用。

1.3.2 抗氧化物质的提取

将烘焙和未烘焙样品用高速粉碎机粉碎，过40 目筛，收集筛下物装袋密封，4 ℃条件下保存。参考Nithiyanantham等[8]方法稍作改动制备提取液。称取0.5 g豆粉，用20 mL 80%甲醇（含0.16 mol/L HCl），在25 ℃条件下以150 r/min的振荡频率提取2 h，3 800×g离心10 min，收集上清液。残留物用70%丙酮在25 ℃条件下再次振荡提取2 h，并离心10 min，合并两次提取液，定容至50 mL，－18 ℃条件下保存备用。

1.3.3 总酚含量测定

采用Folin-酚法测定。参考Xu Baojun等[15]方法并略有改动。取0.3 mL提取液，使其与1 mL Folin-酚试剂反应，混匀，加入3 mL Na2CO3，加蒸馏水至10 mL，室温静置2 h，在765 nm波长处测定吸光度。没食子酸浓度与A765nm之间具有高度显著的线性关系，线性关系为y=122.77x－0.003（R2=0.996 1）。样品中总酚含量（以没食子酸计）计算公式如下：

式中：ρ为总酚质量浓度/（mg/mL）；V1为反应液的总体积/mL；V2为提取液的总体积/mL；V3为测定时所取提取液的体积/mL；m为样品质量/g。

1.3.4 总花色苷含量测定

参考Jeng等[16]方法略有改动。取两份豆样提取液3.0 mL，分别用pH 1.0的0.025 mol/L KCl和pH 4.5的0.4 mol/L醋酸钠缓冲溶液定容至10 mL。待静置1 h后，分别在530、700 nm波长处测吸光度，计算花色苷含量。总花色苷含量（以矢车菊素-3-葡萄糖苷计）的计算公式如下：

式中：Aλmax为最大吸收波长处的吸光度；Mw为矢车菊-3-葡萄糖苷的摩尔质量（449.2 g/mol）；DF为待测液稀释倍数；ε为摩尔消光系数（29 600 L/（mol·cm））；l为光路长度/cm；ρ为花色苷质量浓度/（mg/L）；V为待测液的体积/mL；m为样品质量/g。

1.3.5 总抗氧化能力测定

采用铁离子还原力（ferric reducing antiox idant power，FRAP）法测定。参考Xu Baojun等[15]方法略有改动。FRAP工作液现用现配，即将300 mmol/L、pH 3.6的乙酸钠缓冲液、10 mmol/L TPTZ溶液（用40 mmol/L HCl溶液配制）、20 mmol/L FeCl3·6H2O溶液按10∶1∶1（V/V）比例混合得到。FRAP工作液5 mL，加入50 μL提取液或蒸馏水，37 ℃条件下水浴30 min，于593 nm波长处测定吸光度。同样，按照上述方法，以FeSO4·7H2O标准溶液代替样品绘制标准曲线，FeSO4·7H2O浓度与吸光度之间具有高度显著的线性关系，线性关系为y= 0.000 2x－0.015 7，决定系数R2=0.997 1。

样品总抗氧化能力（以FeSO4·7H2O计）的计算公式：

式中：c为FeSO4·7H2O浓度/（μmol/L）；V为提取液的总体积/mL；m为样品质量/g。

1.3.6 DPPH自由基清除率测定

参考Xu Baojun等[15]方法略有改动。取提取液0.5 mL，加入2 mL，2×10－4mol/L DPPH自由基，再加入2.5 mL甲醇，充分混合，避光静置30 min，于517 nm波长处测定其吸光度（A样品）。同时测定2 mL 2×10－4mol/L DPPH自由基溶液与3 mL无水甲醇混合液的吸光度（A空白），0.5 mL提取液与4.5 mL无水甲醇混合液的吸光度（A背景），按下列公式计算提取液对DPPH自由基的清除率。

1.3.7 ·OH清除率测定

用水杨酸捕捉羟自由基法测定。参考Li Hui等[17]方法，略有改动。取提取液4 mL，加入2 mL 6 mmol/L FeSO4，2 mL 8 mmol/L水杨酸，最后加入2 mL 24 mmol/L H2O2启动反应，37 ℃水浴20 min后，在510 nm波长处测定吸光度。以蒸馏水代替H2O2作为空白，蒸馏水代替豆样提取液作为背景。

参考Beauchamp等[18]方法略有改动。取提取液0.2 mL，加入3 mL 50 mmol/L pH 7.8的磷酸盐缓冲液，0.6 mL 130 mmol/L甲硫氨酸溶液，0.6 mL 750 μmol/L NBT，0.6 mL 100 μmol/L乙二胺四乙酸二钠，0.6 mL 20 μmol/L核黄素。放入灯箱中反应30 min，温度25～35 ℃，反应结束立即用黑纸遮光终止反应，在560 nm波长处测定吸光度（A样品），同时测定未加豆样提取液光照作用后的吸光度（A空白）及避光时豆样提取液的吸光度（A背景）。

1.4 数据统计与处理

采用DPS 7. 05进行处理和分析，实验结果表示为x±s，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 烘焙对总酚含量的影响

表1 烘焙对小粒黑豆总酚含量的影响（x±s ＝3）Table 1 Effect of roasting on the content of total phenols in small black soybean varieties (x±s , = 3)

由表1可知，未烘焙的盐池黑豆、府谷小黑豆的总酚含量分别为13.09、14.38 mg/g。烘焙温度与时间对小粒黑大豆的总酚含量有显著影响。100 ℃条件下烘焙20、30、40 min时，两种小粒黑豆的总酚含量与未烘焙相当或显著高于未烘焙，盐池黑豆焙烤40 min的总酚含量显著低于20、30 min；府谷小黑豆随着烘焙时间的延长，其总酚含量呈下降趋势。150 ℃条件下烘焙不同时间的府谷小黑豆的总酚含量明显低于未烘焙样品，而盐池黑豆烘焙20、40 min的总酚含量均低于未烘焙样品。200 ℃条件下烘焙处理使得小粒黑豆的总酚含量显著增高。烘焙温度对小粒黑豆总酚含量的影响大于烘焙时间的影响。

Nithiyanantham等[8]研究发现150 ℃条件下干热处理会降低豆类的总酚含量，这与加工过程中酚类物质的降解有关。Kim等[19]研究发现，烘焙后的小粒黑豆，其抗氧化活性提高，特别在250 ℃条件下烘焙30 min时，小粒黑豆的总酚含量最高。酚类物质主要有绿原酸、阿魏酸和咖啡酸，拥有很强的抗氧化性[20]。Saulnier等[21]研究发现当热加工温度达到180 ℃以上时，细胞膜和细胞壁的通透性增强，使得一些可溶性酚类物质被释放，增强了抗氧化活性；玉蓉等[22]研究发现随着加工温度升高，小粒黑豆脆性增加，粒度细，粉体比表面积增加，具有良好的溶解性、化学活性和生物活性，有助于可溶性酚类物质的溶出。因此推测本实验中在200 ℃条件下烘焙时总酚的含量增加可能与烘焙促进了可溶性酚酸的溶出有关。

2.2 烘焙对花色苷含量的影响

表2 烘焙对小粒黑豆花色苷含量的影响Table 2 Effect of roasting on the content of total anthocyanins in small black soybean varieties

由表2可知，未烘焙的盐池黑豆、府谷小黑豆花色苷含量分别为189.45、212.44 mg/100 g。烘焙后的小粒黑豆花色苷含量明显降低，这与花色苷在高温下不稳定，发生分解有关[23]。烘焙温度对花色苷含量有显著影响，随着处理温度的升高，花色苷含量明显下降。在100 ℃条件下烘焙处理时小粒黑豆的花色苷含量有较高的保留。

2.3 烘焙对总抗氧化能力的影响

由表3可知，烘焙处理后小粒黑豆的总抗氧化能力均有显著增加（P＜0.05），其原因可能是在加热处理过程中产生了一些新的抗氧化活性成分[24]。盐池黑豆在100、200 ℃条件下烘焙的总抗氧化能力相近，150 ℃条件下烘焙时的总抗氧化能力则略低于100、200 ℃烘焙的总抗氧化能力。府谷小黑豆在100 ℃条件下烘焙时的总抗氧化能力随着烘焙时间的延长呈降低趋势；在150、 200 ℃条件下烘焙时，随着烘焙时间的延长，总抗氧化能力呈增大趋势，其原因可能是在150、200 ℃条件下烘焙时发生了美拉德反应，生成了具有抗氧化活性的聚合物[25]。200 ℃条件下烘焙40 min的总抗氧化能力（365.30 μmol/g）与100 ℃条件下烘焙20 min（373.66 μmol/g）无显著差异。

表3 烘焙对小粒黑豆总抗氧化能力的影响Table 3 Effect of roasting on the total antioxidant capacity of small black soybean varieties

2.4 烘焙对DPPH自由基清除作用的影响

表4 烘焙对小粒黑豆DPPH自由基清除作用的影响Table 4 Effect of roasting on the DPPH radical scavenging capacity of small black soybean varieties

由表4可知，未烘焙的两种小粒黑豆DPPH自由基清除率在70%以上，这与 Siddhuraju等[26]报道的结果一致。小粒 黑豆经100、200 ℃烘焙后，盐池黑豆DPPH自由基清除作用显著高于未烘焙（P＜0.05），府谷小黑豆的DPPH自由基清除作用和未烘焙相当；而150 ℃条件下烘焙后的清除作用明显下降。Kumar等[27]研究发现黑粒色大豆DPPH自由基清除作用和总酚含量成显著正相关。小粒黑豆在100 ℃条件下烘焙处理时，多酚含量和未烘焙相当或显著高于未烘焙，因此DPPH自由基清除率和未烘焙相当或显著高于未烘焙；150 ℃条件下进行烘焙处理时，总多酚含量明显减少，使得DPPH自由基清除率下降；200 ℃条件下烘焙处理后，其总多酚含量显著高于未烘焙的，同时大豆组织蛋白、β-大豆球蛋白会水解成氨基酸，而这些氨基酸具有清除DPPH自由基的能力[28]，且美拉德反应占主导作用，产生具有抗氧化活性的聚合物[23]，因而使得提取物的DPPH自由基清除作用显著增强。

2.5 烘焙对·OH清除作用的影响由表5可知，与未烘焙小粒黑豆相比，烘焙处理后小粒黑豆的·OH清除作用均显著降低（P＜0.05）。其中200 ℃条件下烘焙30 min的小粒黑豆的·OH清除率最低。Nithiyanantham等[8]研究发现，未经加工处理的杂豆具有最高的·OH清除率。

表5 烘焙对小粒黑豆OH清除作用的影响Table 5 Effect of roasting on the hydroxyl radical scavenging capacity of small black soybean varieties

表6 烘焙对小粒黑清除作用的影响Table 6 Effect of roasting on the superoxide anion scavenging capacity of small black soybean varieties

表6 烘焙对小粒黑清除作用的影响Table 6 Effect of roasting on the superoxide anion scavenging capacity of small black soybean varieties

温度/℃时间/minO2－·清除率/%盐池黑豆府谷小黑豆未烘焙67.94±1.62a72.74±0.92a100 2061.23±0.87b55.71±2.82b3058.50±0.41b49.02±3.27c4050.90±3.22cd55.46±1.01b150 2043.18±2.89e43.88±0.88d3051.21±2.16cd52.05±2.55bc4050.51±1.41d50.02±1.75c200 2054.23±1.73c55.13±2.26b3059.50±1.27b54.20±1.08b4053.29±1.68cd52.24±1.14bc

2.7 小粒黑豆粉抗氧化物质与抗氧化能力的关系

对小粒黑豆粉的总酚、总花色苷、总抗氧化能力、·OH清除率、·清除率、DPPH自由基清除率进行相关性分析，结果见表7。小粒黑豆总酚含量与总抗氧化能力、·OH清除率成极显著正相关；总花色苷含量与DPPH自由基清除率、·清除率成显著或极显著正相关。

表7 小粒黑豆抗氧化物质与抗氧化能力的相关性（ ＝20）Table 7 Correlation between antioxidant substances and antioxidant activity of small black soybean ( = 20)

3 结 论

烘焙对小粒黑豆的抗氧化活性有显著影响。盐池黑豆、府谷小黑豆的总酚含量、总抗氧化能力FRAP值以及DPPH自由基、·清除率在150 ℃时最低。200 ℃条件下烘焙30 min，盐池黑豆的总酚含量、总抗氧化能力、DPPH自由基清除率最高；而府谷小黑豆在200 ℃条件下烘焙40 min，总酚含量最高；在100 ℃条件下烘焙20 min后具有高的总抗氧化能力、DPPH自由基清除率。烘焙处理降低了小粒黑豆的花色苷含量、·OH和·清除作用，但在100 ℃条件下烘焙20 min可保留较高含量的花色苷，使其有较高·OH和·清除率。

200 ℃条件下高温烘焙的小粒黑豆有焦糊味，可能会产生对人体有害的物质，而且高温烘焙会增加加工成本，因此在实际生产中选择100 ℃烘焙20 min较好。

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Influence of Roasting on Antioxidant Substances and Antioxidant Activity of Small Black Soybean

QIAO Lihua, WANG Meixia, WANG Yijing, DU Shuangkui*
(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

The antioxidant activity of small black soybean is closely related to its contents of phenolic compounds and anthocyanins; however, these substances are easily affected by different thermal processing conditions. Roasting condition has a significant effect on the antioxidant activity of small black soybean. In this study, the effect of roasting temperature and time on the total phenolic, anthocyanins contents and antioxidant activity of small black soybean from Yanchi and Fugu was investigated. Our results indicate d that the small soybean roasted at 150 ℃ showed the lowest content of total phenols, while that roasted at 200 ℃ had the highest content of total phenols. The content of total anthocyanins markedly declined with increasing roasting temperature and time. The hydroxyl radical scavenging activity of small black soybean became lower with increasing roasting temperature, and the roasted sample had superoxide anion radical scavenging activity significant ly lower than that of the unroasted one (P ＜ 0.05). The roasted small soybean at 150 ℃ irrespective of the geographical origin exhibited the lowest content of total phenols, total antioxidant capacity (ferric-reducing ability of plasma, FRAP), and radical scavenging activity against DPPH and superoxide anion radicals. Moreover, the Yanchi small soybean roasted at 200 ℃ for 30 min showed the highest total phenol content and DPPH radical scavenging activity, while the small black soybean from Fugu roasted at 200 ℃ for 40 min exhibited the highest total phenol content and had the highest anthocyanint content, FRAP value and DPPH radical scavenging activity when roasted at 100 ℃ for 20 min.

small black soybean; roasting; antioxidant activity; total phenols; anthocyanins

10.7506/spkx1002-6630-201601016

TS210

A

1002-6630（2016）01-0088-06

乔丽华, 王美霞, 王艺静, 等. 烘焙条件对小粒黑豆中抗氧化组分及抗氧化活性的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(1): 88-93.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601016. http://www.spkx.net.cn

QIAO Lihua, WANG Meixia, WANG Yijing, et al. Influence of roasting on antioxidant substances and antioxidant activity of small black soybean[J]. Food Science, 2016, 37(1): 88-93. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601016. http://www.spkx.net.cn

2015-04-02

陕西省农业科技攻关项目（2012K02-14）；陕西省科技厅战略性新兴产业重大产品（群）项目（2015KTCQ02-21）

乔丽华（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食用豆类抗氧化性。E-mail：15877394720@163.com

*通信作者：杜双奎（1972—），男，副教授，博士，研究方向为杂粮资源开发与利用。E-mail：dushuangkui@126.com