酿酒红葡萄发酵后种子中酚类活性物研究_张健.pdf

第39卷第1期2023年2月山西大同大学学报（自然科学版）Journal of Shanxi Datong University(Natural Science Edition)Vol.39 No.1Feb.2023酿酒红葡萄发酵后种子中酚类活性物研究张健1，刘政海2，董志刚2*(1山西大同大学化学与化工学院，山西 大同 037009；2山西农业大学果树研究所山西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，山西 太谷 030800)摘要：目的目的 研究酿酒葡萄种子中的酚类物质和抗氧化物活性特点和价值。方法方法 以3个酿酒红葡萄品种种子为试验材料，测定比较葡萄发酵前后种子中酚类物质和各抗氧化物活性，为科学利用发酵后葡萄种子中功能物质提供理论依据。结果结果 不同品种葡萄种子大小及种子中酚类物质含量差异显著，其中马瑟兰葡萄种子中酚类物质含量最高，3个品种发酵后种子中总酚和单宁含量损失量小于其葡萄果实种子中含量的35.98%。赤霞珠葡萄发酵后种子中类黄酮含量为8.51 mg/g，显著高于其他两个品种。赤霞珠和马瑟兰种子中原花色素物质含量发酵前后差异不显著，品丽珠葡萄种子中原花色素物质发酵后仅降低了8.78%。3个酿酒品种发酵后种子DPPH自由基清除率和羟自由基清除率均保持在60.00%以上，表现为较高的抗氧化活性。酚类物质和抗氧化物质间呈正相关关系，其中单宁与DPHH清除率呈极显著正相关性，类黄酮与DPHH清除率呈显著正相关性。结论结论 酿酒葡萄发酵后种子中酚类物质损失量较少，其较高含量的抗氧化活性物质仍具有很好的利用价值。关键词：酿酒葡萄；种子；酚类；抗氧化活性中图分类号：O657.5文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-0874.2023.01.001我国是葡萄种植和葡萄酒生产大国，2021年我国葡萄酒生产量为2.68亿升1，葡萄籽作为葡萄酒生产的主要副产品，葡萄籽产出占葡萄酒生产量的10%以上2。葡萄种子中含有丰富的单宁、类黄酮、原花色素等酚类化合物，且葡萄种子中富含多种活性物质，具有很高的抗氧化功能，能够有效减少机体的活性氧3。相关研究表明4-5，葡萄籽提取物具有抗炎、抗衰老、抗辐射、抗癌等药用效果，具有多重显著的抗氧化功效。葡萄酒中含有大量的生物活性物质，红葡萄酒在发酵过程会从葡萄种子中提取相关酚类活性物质，以此丰富葡萄酒的风味提高葡萄酒的保健功能6-7。酿酒葡萄赤霞珠较鲜食葡萄巨峰种子中含有较高的原花青素，且DPPH自由基清除能力和还原性高于鲜食葡巨峰萄的种子8。葡萄种子籽含有丰富的黄酮类化合物，该物质在体内和体外均具有抗氧化活性，与各种抗癌、心血管疾病治疗等密切相关9。原花青素能够促进果实的抗氧化能力，增强抗氧化应激诱导抗衰老的能力，Shen Wanjun等通过原花青素处理荔枝，明显延缓了果皮的褐变，降低了荔枝果实的乙烯产量和呼吸速率，保持了荔枝较长时间的果皮新鲜10。王冬冬等研究发现葡萄种子发酵液可以有效抵御衰老并抑制黑色素生成，具有抗衰、美白效果，且具有良好的安全性11。目前酿酒葡萄发酵后葡萄种子的利用率不高，发酵后种子的处理方式过于单一，缺乏合理高效的利用发酵后种子的营养价值。本研究通过对3个酿酒葡萄品种发酵前后种子中酚类物质及抗氧化活性物质进行分析，比较酿酒葡萄种子在发酵后酚类物质的损失率及抗氧化活性物质的降低值，发掘了酿酒葡萄发酵后种子中可利用的功能物质，为发酵后种子有效再利用于食品、医药、化妆品等行业提供了理论依据，对提高葡萄酒副产品的利用价值提供了参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂试验材料所用的三个品种赤霞珠（Cabernet Sau-vignon，CS）、马瑟兰（Marselan，M）、品丽珠（CabernetFranc，CF）栽培于山西省怡园酒庄，葡萄栽培管理一致，在酒庄采收葡萄时取果实样用于测定品种种子中酚类物质和抗氧化活性物，在酒庄葡萄酒发酵结收稿日期：2022-12-15基金项目：财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系16CARS-29-yc-5作者简介：张健（1989-），女，山西应县人，硕士，助教，研究方向：生物制药及有机合成与利用。董志刚（1976-），山西平定人，博士，研究员，通信作者。E-mail:文章编号：1674-0874（2023）01-0001-05山西大同大学学报(自然科学版)2023年束后取发酵后种子，分别为发酵后赤霞珠（After fer-mentation Cabernet Sauvignon，AFCS）、发酵后马瑟兰（After fermentation Marselan，AFM）、发酵后品丽珠（After fermentation Cabernet Franc，AFCF），葡萄酒发酵工艺流程一致。试验试剂：试验用的试剂分别为福林酚、氢氧化钠、碳酸钠、亚硝酸钠、氯化铝、甲醇、无水乙醇、正丁醇、浓盐酸、过氧化氢、DPPH等药品均为分析纯，生产厂家为国药集团化学试剂有限公司；没食子酸、单宁酸、芦丁、原花色素为色谱醇，生产厂家为北京索莱宝科技有限公司。1.2 试验方法1.2.1 葡萄种子基本指标测定将果实中种子及酒后种子放置于干燥环境中自然阴干后，利用游标卡尺测定各种子长宽，用分析天平测定种子的百粒重，观测判定种子是否有种脐。1.2.2 葡萄酚类及抗氧化活性物测定参照酚类及抗氧化成分提取工艺12-13，取1g葡萄种子于研钵中，倒少许液氮充分研磨后，转入50 mL棕色容量瓶中，加部分 70%酒精在超声功率 100 W提取20 min，过滤后滤渣重复提取，共提取3次，每次料液比为1 16.2mL，合并滤液用70%酒精定容在50 mL棕色容量瓶中，用于酚类及抗氧化活性物测定。采用Folin-Ciocalteu法测定总酚和单宁含量，用儿茶素和单宁酸等价表示(mg/g)；通过氯化铝比色法测定类黄酮，结果以芦丁等价表示(mg/g)；采用正丁醇-盐酸比色法测定原花色素含量，结果以原花色素等价表示(mg/g)。参照Liu等14方法测定DPPH自由基清除率：将提取液加入含有DPPH的甲醇溶液中，得到3 mL的反应体系后振荡混匀，在25 下避光放置半个小时后于波长517 nm下测定其吸光度。参照Liu等14方法测定羟自由基清除率：将提取液与FeSO4溶液和水杨酸溶液混合后再加入H2O2溶液，得到6 mL的反应体系后振荡混匀，在37 下水浴1 h，于波长510 nm下测定其吸光度。通过SAS9.0软件进行显著性差异分析。2 结果与分析2.1 酿酒葡萄种子基本指标表1所示为3个酿酒品种发酵前后种子的基本指标，不同品种种子长宽、百粒重差异显著，其中赤霞珠葡萄的种子显著最大，其百粒重达3.34 g；同一酿酒品种葡萄种子的长宽、百粒重与发酵后其种子长宽、百粒重差异均不显著，表明葡萄酒发酵对种子大小无明显影响。表1 酿酒葡萄发酵前后种子基本指标种子名称CSMCFAFCSAFMAFCF种子长/mm6.330.18a5.920.06b6.310.12a6.350.10a5.870.13b6.300.08a种子宽/mm3.880.07a3.340.11b3.420.05b3.820.08a3.350.06b3.390.11b种脐有有有有有有百粒重/g3.340.14a2.390.08c3.180.11b3.350.09a2.390.10c3.170.05b注：同列不同小写字母为不同品种处理间差异显著（P0.05）2.2 酿酒葡萄种子中发酵前后的酚类物质2.2.1 总酚物质含量变化酿酒葡萄种子中发酵前后总酚物质含量如图1所示，不同酿酒葡萄种子中总酚物质含量差异显著，其中马瑟兰葡萄种子总酚物质含量显著最高；3个品种发酵后的种子总酚物质含量均显著低于其种子中含量，其中马瑟兰葡萄种子总酚物质含量发酵前后差异最明显，显著降低了35.98%（P0.05）；品丽珠葡萄总酚物质含量发酵后显著降低了32.94%（P0.05）。注:不同小写字母为不同品种处理间差异显著P0.05图1 酿酒葡萄发酵前后种子中总酚物质含量2.2.2 单宁物质含量变化单宁在酿酒葡萄种子中的含量较高，图2所示为酿酒葡萄发酵前后种子中的单宁物质含量，比较后可见，赤霞珠和马瑟兰种子中单宁物质含量差异不显著，且发酵后两品种间种子单宁物质含量的差异同样不显著（P0.05），在发酵过程中对3个酿酒葡萄种子中单宁提取量为27.65 30.08 mg/g，结果表明其单宁含量在葡萄种子中的的占比为27.58%以下。图2 酿酒葡萄发酵前后种子中单宁物质含量22023年2.2.3 类黄酮物质含量变化3个酿酒品种种子中发酵前后类黄酮含量如图3所示，图中 3个酿酒品种种子中类黄酮含量差异显著，含量分别为 10.49 mg/g13.77 mg/g15.88 mg/g（P0.05），且发酵后3个酿酒葡萄种子中类黄酮含量差异显著（P0.05），含量介于5.77 8.50 mg/g，马瑟兰葡萄种子中类黄酮含量显著最高（P0.05），发酵后种子中类黄酮含量显著最低（P0.05）。图3 酿酒葡萄发酵前后种子中类黄酮物质含量2.2.3 原花色素物质含量变化酿酒葡萄发酵前后种子中原花色素物质含量如图4所示，赤霞珠和马瑟兰葡萄种子中原花色素含量较高，分别为 5.24 mg/g和 4.80 mg/g，但发酵后种子原花色素含量与其葡萄中种子原花色素含量差异均不显著（P0.05）。品丽珠葡萄种子中原花色素含量在发酵后显著降低了8.78%（P0.05）。图4 酿酒葡萄发酵前后种子中原花色素物质含量2.3 酿酒葡萄种子发酵前后抗氧化活性比较2.3.1 DPPH自由基清除率变化DPPH自由基清除率能够反映种子的抗氧化性能，3个酿酒葡萄种子中发酵前后DPPH自由基清除率如图5所示，3个酿酒葡萄种子DPPH自由基清除率均在 78.00%以上，其中赤霞珠与马瑟兰种子DPPH自由基清除率差异不显著（P0.05），发酵后3个酿酒葡萄种子DPPH自由基清除率显著下降（P0.05），该3个酿酒葡萄发酵后种子 DPPH自由基清除率介于66.06%75.56%。图5 酿酒葡萄发酵前后种子DPPH自由基清除率2.3.2 发酵前后羟自由基清除率比较图6 酿酒葡萄发酵前后种子羟自由基清除率图6所示为酿酒葡萄发酵前后种子羟自由基清除率，羟自由基是一种活性氧，具有极强的氧化能力，种子中清除羟自由基能力越强，说明种子抗氧化能力越强。3 个酿酒品种种子羟自由基清除率为84.36%90.50%，发酵后的种子自由基清除率相比其发酵前显著下降（P0.05），但种子发酵后之间差异不显著（P0.05）。2.4 酚类活性物相关性分析对酿酒葡萄发酵前后种子中酚类物质及抗氧化活性物相关性分析如表2所示，酚类物质和抗氧化活性间呈正相关，其中单宁与 DPHH清除率呈极显著正相关性，类黄酮与DPHH清除率呈显著正相关性，总酚、单宁和类黄酮之间呈显著正相关性。表2 酚类及抗氧化活性物相关性变化酚类及抗氧化活性物种类总酚单宁类黄酮原花色素DPHH羟自由基总酚10.911(1)0.875(1)0.4220.7750.756单宁10.900(1)0.6890.950(2)0.723类黄酮10.5710.942(1)0.793原花色素10.7800.083DPHH10.687羟自由基1注:(1)为0.05水平相关性显著,(2)为0.01水平相关性极显著。张健等：酿酒红葡萄发酵后种子中酚类活性物研究3山西大同大学学报(自然科学版)2023年3 结论与展望酿酒葡萄发酵后种子作为葡萄酒厂的主要副产品，常被随意堆放或者倾倒田间地头。研究发现，发酵后的葡萄种子中仍含有大量活性物质，不同品种的酿酒葡萄种子大小及种子中酚类物质含量差异明显。发酵后种子中总酚含量均在92.67 mg/g以上，发酵后损失在种子中总酚占比小于35.98%，且发酵后葡萄种子中总酚含量是富士苹果果皮中总酚含量的10倍以上15，具有很高的抗氧化功效。单宁物质作为葡萄果实与葡萄酒中重要的酚类，其含量较高并表现为一定程度的涩感16，研究中赤霞珠和马瑟兰葡萄种子中单宁物质含量较高，发