1、湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业论文剁辣椒发酵过程中抗氧化作用研究ANTIOXIDATIVE ACTIVITY OF CHOPPED PEPPER DURING THE FERMENTATION学生姓名:学 号:年级专业及班级: 食品质量与安全 指导老师及职称: 学 院:食品科学技术学院湖南 长沙 提交日期: 年 月目 录摘 要 .1关键词 .11 前言 .12 材料与方法 .22.1 实验材料 22.1.1 原料 .22.1.2 器具 .32.1.3 试剂 .32.2 仪器与设备 32.3 试验方法 32.3.1 剁辣椒制备工艺路线 .32.3.2 剁辣椒制备方法 .32.3.3
2、pH 测定前处理 42.3.4 pH 值测定方法 42.3.5 总酸的测定方法 .42.3.6 抗氧化性测定的前处理 .52.3.7 抗氧化性测定 .52.3.8 总酚含量测定的前处理 .52.3.9 总酚含量的测定 .63 结果与分析 .63.1 剁辣椒发酵过程中 PH 的变化 .63.2 剁辣椒发酵过程中总酸的变化 63.3 DPPH 自由基清除试验结果 73.4 还原力测定结果 83.5 没食子酸标准曲线 93.6 剁辣椒发酵过程中总酚含量的变化 94 结论 .10参考文献 .10致 谢 .111剁辣椒发酵过程中抗氧化作用研究摘 要:本研究以自然发酵剁辣椒为研究对象,取不同发酵时间点的剁
3、辣椒,测定其 pH、滴定酸,并初步探讨了剁辣椒乙醇提取物的抗氧化作用。结果表明:剁辣椒在发酵过程中,其 pH值呈现下降趋势,总酸度不断上升。剁辣椒乙醇提取物的 DPPH 自由基清除和还原力能力不断增强,剁辣椒的多酚含量也呈现逐渐增加的趋势,在发酵 12 d 后,总多酚的含量增加明显。关键词:剁辣椒,pH 总酸度,抗氧化性,总酚含量Antioxidative Activity of Chopped Pepper During the FermentationAbstract:In this study, the natural fermented pepper was used as the r
4、esearch object. The samples of the pepper were taken at different fermentation time points. The pH and titratable acidity were measured. The antioxidation of ethanol extract of the pepper was also determined. The results showed that the H value of chopped pepper during the fermentation process showe
5、d a downward trend, and the total acidity increased continuously. The DPPH free radical scavenging capacity of the ethanol extract of chopped pepper increased, and the polyphenol content of chopped pepper also showed a gradual increase. After 12 days of fermentation, the total polyphenol content inc
6、reased significantly.Key words:chopped pepper; pH; antioxidant activity; total phenolic content1 前言辣椒,拉丁学名 Capsicum annuum,别名:辣子、牛角椒、辣角、红海椒、朝天椒属于茄科;是一年生或有限多年生植物 1 。辣椒多为灌木、半灌木、多分枝、单页互生、多生,浆果不含汁液,其果皮肉质类似革质,种子呈盘形状,扁圆,胚呈弯曲状物 2 。原产国是墨西哥,现在属于世界性植物。辣椒在明朝末年传入我国,在中国主要分布在四川、贵州、湖南、陕西、河南、河北以及内蒙古等地 3。目前我国已经有几十种辣
7、椒品种,如朝天椒,小米椒,且种植面积广大 4。仅 2003 年,我国辣椒的种植面积就有 130 万公顷面。到 2005 年,我国辣椒总产量已居世界第一。2006 年,我国辣椒全球贸易额约为 980 亿元 5全球辣椒贸易额逐年增加,超越茶叶和咖啡,我2国成为第一大辣椒出口国 6。 辣椒营养成分丰富,富含辣椒碱、二氢辣椒碱、辣椒红素、碳水化合物、大量的维生素 C 以及钙、磷等,含有一定量的铁、硫胺素、尼克酸、苹果酸、柠檬酸、脂肪油、树脂等 7,辣椒中还含有龙葵碱、龙葵胺、澳洲茄碱等生物碱类物质 8 。从 1g 辣椒中 2mgVC,曾是匈牙利科学家吉奥尔吉的杰出成就,因此在 1937 年他获得了诺贝
8、尔奖,辣椒被他誉为红色药材 9。辣椒所含有的这些物质使其自身具有药理作用,对一些列如坏血病、高血压、血管硬化脑溢血、肠胃功能障碍的疑难杂症有防治作用 10 。剁辣椒,又名发酵辣椒,是中国传统的风味调味品,其味道鲜美,且具有促进食欲,解腻助消化等保健功效 11 。剁辣椒咸香共有,风味独特,其中剁辣椒的酸味来自发酵过程中产生的乳酸,辣味来自辣椒本身的辣椒素类物质,甜味来之辣椒中的糖类物质,咸味则来自制作剁辣椒时加入的食盐,因此剁辣椒既可以作为调味料,也可以作为主菜肴物 12 。因此,剁辣椒成为湖南省最常见,销量最大的辣椒制品。抗氧化物质是具有能延缓和抑制体内氧化过程的物质,广泛的存在于日程食品蔬菜
9、水果中物 13 。抗氧化剂的存在,就是清除体内过多自由基,或者当机体处于不良环境下,产生大量自由基而抗氧化剂不足,就会导致机体受损 14。抗氧化性剂的抗氧化性主要是抑制体内物质的氧化降解,清除体内过多自由基和表还原力 15 。多酚是一种氧化还原电位很低的还原剂,提供氢离子与羟基自由基结合,生成惰性化合物或者稳定的自由基,清除体内过多的有害自由基,因此多酚具有预防白内障、关节炎等疾病的作用 16 。N.Deepa 17 使用福林酚分光光度法测定辣椒中多酚的含量,结果显示辣椒中总酚含量很高,具有良好的抗氧化性。本文采取 DPPH 法 18 ,和还原力测定来研究剁辣椒在发酵过程中抗氧化性的变化规律,
10、并测定剁辣椒发酵过程中多酚含量的变化,探讨两者之间联系。2 材料与方法2.1 实验材料2.1.1 原料红辣椒、碘盐、大蒜籽(选用完好无腐败,机械损伤的) 、生姜(新鲜仔姜) 、白酒(老白干) ,均购自湘桦连锁超市(农大店)和东之源超市(滨湖店) 。2.1.2 器具制作剁辣椒器具:菜刀、砧板、不锈钢盆、泡菜坛,实验器具:烧杯、锥形瓶、容量瓶、量筒。32.1.3 试剂DPPH、没食子酸、福林酚(均由湖南农业大学实验室提供) 。2.2 仪器与设备表 1 仪器与设备Table 1 Instruments and equipment仪器 型号 生产厂家电子天平 YP-B5902 型 上海光正医疗仪器有限
11、公司pH 计 S20 型 梅特勒-托利多仪器有限公司生化培养箱 GZ-400-S 型 韶关市广智科技设备有限公司电热鼓风干燥箱 DHG-9246A 型 上海精宏实验设备有限公司冰箱 BCD-215KALM 型 青岛海尔股份有限公司微量分析超纯水机 WP-UP-WF-20 型 沃特尔水处理设备有限公司数控超声波清洗器 KQ-700DE 型 昆山市超声仪器有限公司电热恒温水浴锅 DK-98-锅有型 天津市泰斯特仪器有限公司高速离心机 Avanti J-26XP 型 美国贝克曼库尔特公司紫外分光光度计 TU-1901 北京普析通用有限责任公司打浆机 MB-1001 苏泊尔公司2.3 试验方法2.3.
12、1 剁辣椒制备工艺路线红线椒等原辅料洗净晾干剁碎称重拌料装坛密封发酵成品2.3.2 剁辣椒制备方法(1)分别将所有器具(砧板、菜刀、不锈钢盆、汤匙、筷子和玻璃瓶以及玻璃瓶盖)放入电热恒温水浴锅沸水浴 15 min 杀毒消菌,烘干备用。(2)将红线椒去蒂洗净晾干切碎(0.5 cm 左右宽度) ;生姜洗净去皮晾干切碎成姜沫;大蒜籽去皮切碎成蒜沫。(3)按表 2 称取相应质量的各原辅料,先将食盐、大蒜籽、生姜、白酒和氯化钙粉末在不锈钢盆中混合均匀,再将上述混合物拌入已切碎的辣椒碎中拌匀。4表 2 剁辣椒配料比Table 2 The ingredient ratio of chopped pepper
13、原辅料 辅料用量剁碎新鲜辣椒(以辣椒量为基数) 100%食盐 10%大蒜籽 5%生姜 3%白酒 0.5%氯化钙 0.1%(4)根据表配料做出混匀产物后装坛,装坛后置于 30恒温培养箱发酵。2.3.3 pH 测定前处理(1)配制 0.1 mol/LNaOH 溶液,1% 酚酞乙醇溶液。(2)将蒸馏水煮沸 510 min,冷水浴快速降温备用(煮沸后 30 min 内使用) 。(3)取 30 g 样品,加入上述蒸馏水 30 mL,用打浆机将上述混合物打磨成匀浆。2.3.4 pH 值测定方法参照 GB 10468 - 1989 水果和蔬菜产品 pH 值的测定方法 19 。分别在第 0 d、第 6 d、第
14、 12 d、第 18 d、第 24 d、第 27 d、第 30 d 取坛中剁辣椒样品,按照 2.3.3 中方法制成匀浆,用 pH 计测定匀浆的 pH 值。2.3.5 总酸的测定方法参照 GB/T 12456 - 2008 食品中总酸的测定方法 20 。(1)准确称取 0.400 g 烘干的邻苯二甲酸氢钾标定 NaOH。(2)分别在第 0 d,第 6 d,第 12 d,第 18 d,第 24 d,第 30 d 称剁辣椒样品15.000 g 制成匀浆,加入 40 mL 煮沸后冷却至 80 冷左右的蒸馏水,置于沸水浴中煮沸 30 min(摇匀 23 次,使试样中的有机酸全部溶于溶液中, )取出后冷却
15、至室温,再用煮沸后冷却的蒸馏水定容至 250 mL。然后将上一步溶液过滤,除去初滤液,收集剩余滤液。(3)准确称取(2)中滤液 50.000 mL,加 50 mL 冷却后煮沸的蒸馏水以及 4 滴1%酚酞指示剂,用 NaOH(0.1 mol/L)滴定至微红色且 30 s 不褪色,并记录消耗NaOH (0.1 mol/L)标准滴定溶液体积的数 ,平行测定两次,两次平行测定的平均 NaOH消耗量记作 V1。(4)空白试验:做以煮沸后冷却的蒸馏水做空白对照,且平行测定 2 次。两次平行测定的平均 NaOH 消耗量记作 V2。5(5)食品中总酸含量以质量分数 X 计,数值以每千克( g/kg)表示,按以
16、下公式计算结果:F:样品稀释倍数;K:酸的换算系数,本试验用 K 乳酸=0.090;C:NaOH 浓度,单位:mol/L,具体数值用邻苯二甲酸氢钾滴定结果表示;V1、V 2:V 1 平行测定的平均 NaOH 消耗量,V 2 对照的空白 NaOH 消耗量,单位 mL。2.3.6 抗氧化性测定的前处理(1)在剁辣椒发酵过程中的第 0 d、第 6 d、第 12 d、第 18 d、第 24 d、第 30 d称取 100 g 剁辣椒样品冷冻干燥。(2)准确称取冷冻干燥后的剁辣椒 2 g,粉碎后置于三角瓶中,加入 40 mL 无水乙醇,超声波提取 20 min,过滤,滤渣再用 40 mL 无水乙醇超声波提
17、取 20 min,过滤,合并两次滤液,3000 r/min 离心取 10 min,取上清液用无水乙醇定容至 100 mL,以待备用。2.3.7 抗氧化性测定DPPH 自由基清除率测定:(1)分别取 2 mL 用 0.1 mol/LNaOH 溶液调至 pH=5.0 的样液于两支试管中,并分别加入 2 mL 浓度为 0.2 mmol/L 的 DPPH 乙醇溶液和 2 mL 乙醇溶液,空白对照为 2 mL 乙醇溶液加 DPPH 溶液,不断震荡摇匀,30 min 后用紫外分光光度计在 517 nm 处测定其吸光度 Ai,A 0,A j,平行测定两次。(2)计算结果:自由基清除率()=1-(A i-Aj
18、)/A0100Ai:2 mL 样品提取液+2 mLDPPH 乙醇溶液A0:2 mL 乙醇溶液+2 mLDPPH 溶液Aj:2 mL 样品提取液+2 mL 乙醇溶液还原力测定:用移液枪吸取 1 mL 样品提取液于 10 mL 离心管,并用移液枪加入 1 mL 的 pH 6.6 的磷酸缓冲溶液和 1 mL 的 1%铁氰化钾溶液,振荡混匀后放入 50 恒温水浴锅,保持 20 min 后取出加入 1 mL 的 10%三氯乙酸溶液,振荡混匀后迅速冷却,再于混合液中加入 1 mL 蒸馏水和 0.2 mL0.1 三氯化铁溶液,混匀后于 700 nm 处测定其吸光值。62.3.8 总酚含量测定的前处理(1)准
19、确称取冷冻干燥剁辣椒 0.500 g,剪碎置于研钵中 ,捣碎,加入 15 mL 无水乙醇溶液,超声波提取 20 min,3000 r/min 离心 10 min 后过滤,滤液澄清为止,滤渣用同样方法提取一次,合并滤液,无水乙醇定容至 50 mL。(2)没食子酸贮备液精确称取没食子酸 0.250 g,蒸馏水溶解后定容至 250 mL,配成没食子酸母液。2.3.9 总酚含量的测定(1)标准曲线的绘制:分别用移液管移取没食子酸母液 0、5、10、15、20、25 mL 置于 250 mL 容量瓶,加蒸馏水定容。分别用移液枪吸取 0.5 mL 置于试管中,再加入 2.5 mL10%福林酚溶液振荡摇匀使
20、其反应 5 min,然后加 2 mL 7.5%碳酸钠溶液,摇匀避光 1 h 后,在 765 nm 处测定其吸光度。以没食子酸浓度梯度溶液的没食子酸浓度为横坐标,以吸光值为纵坐标,绘制没食子酸标准曲线。(2)样品中总酚的测定:取样品提取液 0.5mL 置于试管中,加入 2.5 mL10%福林酚溶液振荡摇匀使其反应 5 min,然后加入 2 mL 7.5%碳酸钠溶液,摇匀后避光 1 h后,于 765 nm 处测定其吸光度,由没食子酸标准曲线,确定总酚含量。3 结果与分析3.1 剁辣椒发酵过程中 pH 的变化将剁辣椒放置于 30 辣恒温培养箱里进行发酵,以剁辣椒发酵天数做为横坐标,以 pH 值作为纵
21、坐标,绘制剁辣椒发酵过程中 pH 的变化曲线图,见图 1。图 1 剁辣椒发酵过程中 pH 值的变化Figure 1 Changes in pH during the fermentation of chopped pepper由图 1 可知,在剁辣椒的发酵过程中,pH 值随着发酵天数的增加而有不同趋势的降低,从 0 到 12 d 之间,pH 值缓慢降低。从 12 d 到 18 d,测得 pH 值下降到4.944.844.674.424.28 4.244.14.24.34.44.54.64.74.84.950 6 12 18 24 30pH值发 酵 天 数 ( d)74.42,共下降了 0.25
22、。可以得出剁辣椒装坛后的第 12 d 到第 18 d 是发酵的“ 高峰期”,而在第 24 d 后,pH 值又开始了缓慢的下降,最终维持在 4.2。3.2 剁辣椒发酵过程中总酸的变化将剁辣椒放入 30恒温培养箱中进行发酵,以剁辣椒发酵天数作为横坐标,以总酸值作为纵坐标,绘制剁辣椒发酵过程中总酸的变化曲线图,见图 2。图 2 剁辣椒发酵过程中总酸度的变化Figure 2 Change in total acidity during fermentation of chopped pepper在剁辣椒的发酵过程中选取了 6 个点测定其总酸度,由图 2 可以看出,在剁辣椒的发酵过程中,剁辣椒的总酸度变
23、化总体呈现一个上升的趋势,说明在辣椒在发酵过程中,产生了大量的酸。而在本实验测定的发酵第 24 d 的总酸含量小于第 18 d 测定的值,而后在第 30 d 测定时,总酸含量又上升了,使总酸的变化有了一个折线的变化,在查阅文献,分析试验操作,试验记录结果后,是第 24 d 试验中滴定操作失误,使滴定用的 NaOH 量比正常数据小,计算出结果偏小,试验数据错误。3.3 DPPH 自由基清除试验结果取第 0,6,12,18,24,30 d 剁辣椒冷冻干燥样品,用无水乙醇进行提取,测定提取物的 DPPH 自由基清除率,以剁辣椒发酵天数作为横坐标,DPPH 自由基清除率作为纵坐标,绘制剁辣椒发酵过程
24、DPPH 自由基清除率变化曲线图,见图 3。2.909 2.9523.1273.4713.2313.7632.52.72.93.13.33.53.73.90 6 12 18 24 30总酸度(g/Kg)发 酵 天 数 ( d)80.14 83.0290.4895.11 96.3497.14808284868890929496980 6 12 18 24 30DPPH自由基清除率()发 酵 天 数 ( d)8图 3 剁辣椒发酵过程中 DPPH 自由基清除率的变化Figure 3 Change in DPPH free radical scavenging rate during fermenta
25、tion of chopped pepper由图 3 可知,在剁辣椒的发酵过程中以无水乙醇提取的剁辣椒提取物(0.02 g/mL)测定剁辣椒的 DPPH 自由基清除率,其总体呈现一个上升的趋势。第 0 d 测定显示剁辣椒的 DPPH 自由基清除率初始即有 80%,说明剁辣椒发酵初始就有较强的抗氧化性。而后在第 6 d 到第 18 d 的曲线可以看出,在这 12 d 中剁辣椒的 DPPH 自由基清除率以较大速度上升,在第 18 d 达到 95%,可以说明剁辣椒的发酵在这个阶段其抗氧化性大大提升。而后在第 18 d 到第 30 d,剁辣椒的 DPPH 自由基清除率虽然也有提高,但提高的速率较前 1
26、8 d 而言很低。可以看出剁辣椒发酵到第 18 d 时,其 DPPH自由基清除率以较大速度提升到较为饱和状态,而后其 DPPH 自由基清除率以缓慢速度增长。发酵到 30 d 后,其 DPPH 清除率达到 97%。3.4 还原力测定结果取第 0,6,12,18,24,30 d 剁辣椒冷冻干燥样品测定剁辣椒的还原力,以剁辣椒发酵天数做为横坐标,以吸光度做为纵坐标,绘制剁辣椒发酵过程中其吸光度变化曲线图,见图 4。图 4 剁辣椒发酵过程中还原力的变化Figure 4 Change in reducing power during the fermentation of chopped pepper由
27、图 4 可以看出,以 0.02 g/mL 的剁辣椒无水乙醇提取物测定的吸光度,并以吸光度大小表示还原力,可以看出随着发酵天数的增加而上升,其还原力的上升有着不同的趋势。从图中可以看出,从第 0 d 到第 6 d,剁辣椒的还原力上升的并不多,而从发酵的第 6 d 开始到发酵的第 18 d 这 12 d 中,剁辣椒的还原力有较大提高,这其中又以发酵第 12 d 到 18 d 中间提升最多,说明剁辣椒发酵的这个阶段还原性得到了很大的提高。而发酵 18 d 之后,剁辣椒的还原力则以很缓慢的速度上升,从第 18 d 到第30 d 这 12 d 中,剁辣椒的还原力的提升很小。还原力的测定结果和 DPPH
28、自由基清除0.223 0.2480.2940.4380.459 0.4710.20.250.30.350.40.450.50 6 12 18 24 30吸光度(A)发 酵 天 数 ( d)9实验结果相契合,说明了剁辣椒发酵过程中其抗氧化性的变化规律。3.5 没食子酸标准曲线将没食子酸母液用蒸馏水稀释成系列浓度梯度溶液,在 765 nm 处测定其吸光值,以系列浓度梯度溶液中没食子酸的浓度为横坐标,以其在 765 nm 处吸光值为纵坐标,绘制成标准曲线图,见图 5。图 5 没食子酸标准曲线Figure 5 Gallic acid standard curve3.6 剁辣椒发酵过程中总酚含量的变化以
29、标准曲线中的回归方程,计算出不同发酵天数时剁辣椒的总酚含量,列出表3,如下。表 3 发酵过程总酚含量Table 3. Total phenol content during fermentation发酵天数(d) 0 6 12 18 24 30总酚含量(g/g ) 2731 2934 3161 3858 4460 5352以剁辣椒发酵天数为横坐标,总酚含量(没食子酸当量表示)为纵坐标,绘制总酚含量变化曲线图,见图 6。图 6 剁辣椒发酵过程中总酚含量变化曲线图Figure 6 Graph of changes in total phenolic content during the ferme
30、ntation of chili peppery = 3.4834x + 0.0982R = 0.998100.20.40.60.810 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25吸光度(A)没 食 子 酸 浓 度 ( g/L)2731 2934316138584460535225003000350040004500500055000 6 12 18 24 30总酚含量(g/g)发 酵 天 数 ( d)10图 6 中可以看出剁辣椒发酵过程中总酚含量的变化趋势。总体上看,剁辣椒发酵过程中,总酚含量是上升的。从发酵 0 d 开始,即新鲜辣椒本身就有多酚物质,到发酵 12 d,剁辣椒的总酚含量虽有
31、提升,但多酚物质产生的并不多。而发酵的第 12 d 开始到第 30 d,其总酚含量高速增加,这中间 18 d 产生的多酚物质几乎是前 12 d 产生的量的多倍。4 结论(1)剁辣椒在自然发酵过程中,pH 值总体下降,在发酵 30 d 后保持在 4.2 左右,而总酸度在保持上升,在发酵 30 d 后维持在 3.7 g/Kg。(2)剁辣椒发酵过程中抗氧化性的测定,本文采取 DPPH 自由基清除实验,还原力测定。两种抗氧化试验结果说明了剁辣椒发酵过程中抗氧化性的变化规律,即在剁辣椒发酵过程中,抗氧化性能力呈增加趋势,在发酵 6 d 时,抗氧化性小幅增加,发酵 6 d 到发酵 18 d 之中,剁辣椒的
32、抗氧化性大幅增加,发酵 18 d 到发酵 30 d 之中,剁辣椒的抗氧化性又呈现缓速增加状态,并有维持在一定水平的趋势。(3)剁辣椒发酵过程中总酚含量总体增加,在发酵 12 d 时,总酚含量提升的并不多,而在发酵 12 d 以后,总酚含量增加量较大。(4)经查阅文献得知,姜、蒜中多酚物质含量较低,且本试验中姜、蒜所用量极少,应对试验结果无影响。从本试验结果可以得出,剁辣椒发酵过程中抗氧化作用的增加,可能与剁辣椒中多酚物质含量增加有关。参考文献1 中国科学院中国植物志编辑委员会,中国植物志M. 北京:科学出版社,1978: 622 钱崇澎,陈焕镛.中国植物志M. 北京: 科学出版社, 2004,
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37、谢本论文是在老师的悉心指导和热情关怀下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严于律己、宽以待人的崇高风范,朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法,还使本人明白了许多为人处事的道理。从论文选题、试验设计、开题报告到论文完结,导师都给予了我很多指导性的建议。老师严肃的科学态度,严谨的治学精神和精益求精的工作作风,这些都是让我受益匪浅。导师的悉心指导和细心修改是此文能顺利完成的重要保证。时间匆匆,转眼便是大学毕业时节,离校日期已日趋渐进,毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完
38、成,一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!在此我向湖南农业大学食品科学技术专业的所有老师表示衷心的感谢,谢谢你们四年的辛勤栽培,此外,在学习生活中与我共同前行、共同进步的同学们也必须感谢。感谢王晶晶学姐在试验过程中给予的指导和帮助。感谢我的室友与同学在大学生活中对我的照顾与帮助。感谢有你们一路相12伴,也希望未来我们可以不忘初心,继续前行。最后,我要感谢我的家人给我的鼓励与支持。家是我勇敢向前的坚实后盾。试验过程中虽然遇到了不少波折坎坷,但是我们依然不抛弃、不放弃。再次感谢在本科生涯中所有给予过我关心与帮助的人,感谢生命中有你们,所有教我成长的你们,祝你们事事顺利,幸福安康!