全 文 :234
发芽苦荞花生复合营养粉的研制
朱云辉,晏 晖,段元锋,郭元新*
(安徽科技学院食品药品学院,安徽凤阳 233100)
收稿日期:2015-03-16
作者简介:朱云辉(1991-) ,男,硕士研究生,研究方向:食品功能性成分的富集及品质控制,E-mail:zyh172926966@ 163.com。
* 通讯作者:郭元新(1970-) ,男,博士,教授,研究方向:农产品加工及品质控制,E-mail:guoyuanxiner@ 163.com 。
基金项目:安徽省自然科学基金项目(1308085MC32)。
摘 要:为丰富苦荞食品的种类,以发芽苦荞粉和花生蛋白粉为主要原料,添加水溶性大豆多糖(SSPS)及其它辅料,研
制发芽苦荞花生复合营养粉。通过感官评价方法,结合结块率、保水力等物性指标,采用单因素实验确定烘烤温度和
时间、苦荞粉细度及各原辅料的添加比例,并在该基础上通过正交实验确定了最佳配比。结果表明,制备发芽苦荞花
生复合营养粉的最佳条件为:发芽苦荞粉在 130 ℃下烘烤 45 min,发芽苦荞粉粒径大小在 80~100 目;原辅料最佳配比
为:发芽苦荞粉 37.48%,花生蛋白粉 9.37%,SSPS 3%,奶粉 25%,木糖醇 25%,β环糊精 0.15%。在此条件下,发芽苦
荞花生复合营养粉风味好,营养高,GABA含量高达 24.62 mg /100 g DW,具有广泛的开发价值。
关键词:发芽苦荞,花生蛋白,营养粉,正交实验
Development of composite nutrition powder of
germinated tartary buckwheat and peanut protein
ZHU Yun-hui,YAN Hui,DUAN Yuan-feng,GUO Yuan-xin*
(College of Food and Drug,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China)
Abstract:In order to enrich the kinds of tartary buckwheat food,the composite nutrition powder of germinated
tartary buckwheat and peanut protein was developed,using germinated tartary buckwheat flour and peanut protein
flour as the main raw material,where soluble soybean polysaccharides(SSPS)and other auxiliary material were
added.The baking temperature and time,particle size of tartary buckwheat flour and the ratio of raw and
supplemental materials were studied by single factor experiments and sensory evaluations,caking rate and
moisture holding capacity were evaluated,on the basis of which,the ratio of raw and supplemental materials were
optimized by orthogonal design.The results indicated that the optimal formula of composite nutrition powder was
obtained:baking parameter of germinated tartary buckwheat flour with temperature 130 ℃ and time 45 min,
germinated tartary buckwheat flour with size of 80~100 mesh,the optimal formulation of composite nutrition powder
with germinated tartary buckwheat flour,peanut protein flour,SSPS,milk powder,xylitol and β cyclodextrin of
37.48%,9.37%,3%,25%,25% and 0.15%,respectively.The composite nutrition powder had better flavor and high
nourishment with 24.62 mg /100 g DW of GABA content for this formula.
Key words:germinated tartary buckwheat;peanut protein;nutrition powder;orthogonal design
中图分类号:TS201.1 文献标识码:B 文 章 编 号:1002-0306(2015)23-0234-06
doi:10. 13386 / j. issn1002 - 0306. 2015. 23. 040
苦荞(Fagopyrum Tataricum)又称鞑靼荞麦,是我
国重要的小宗粮食作物,广泛分布在我国的西南和
西北地区。苦荞营养丰富,富含蛋白质、维生素、矿
物质及多酚类物质,尤其含有其它禾谷类作物没有
的芦丁等黄酮类物质。传统医学和现代医学均证实
苦荞具有降血糖、降血脂、降血压等功效。作为食药
两用的粮食珍品,苦荞日益受到人们的青睐,具有广
阔的开发前景[1-3]。苦荞虽然营养丰富,但含有蛋白
酶抑制剂等抗营养因子,其营养价值还有待改善[4]。
研究表明,发芽处理可有效降低或消除苦荞中的抗
营养成分,通过控制发芽条件还能更大限度地富集
γ-氨基丁酸(γ- aminobutyric acid,GABA)和黄酮等
功能性物质[4-7]。因此,发芽苦荞食品的开发研究引
起了广泛的关注[8-11]。
花生蛋白粉一般由脱脂或部分脱脂的饼粕作为
原料直接制备,或以花生仁为原料直接生产全脂花
生粉或采用水剂法同时分离出油脂和蛋白,属于花
生蛋白的粗制品[12]。花生蛋白粉富含由 8 种氨基酸
组成的蛋白质,属完全蛋白[13],与大豆蛋白相比,其
更易消化且含有更少的抗营养因子[14],可作为富含
蛋白质的辅料添加到其它食品中,提高食品的营养
价值。
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本研究通过将低氧联合盐胁迫处理的发芽苦荞
粉与花生蛋白粉有机结合起来,添加一些有益的配
料,研制出口感细腻、营养丰富的新型复合营养粉,
能够满足不同人群的需求,丰富了苦荞即食产品的
品种,深化了苦荞产业的发展。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
苦荞(榆 6-21) 内蒙古自治区乌兰察布市,购
买后置于-20 ℃冰箱贮存备用;花生蛋白粉 由市售
的脱脂花生粕粉碎过 80~100 目筛制得;水溶性大豆
多糖(SSPS)、奶粉、木糖醇、β-环糊精等 均为市售
食品级;GABA标品(纯度≥99.9%) 美国 Sigma 公
司;柠檬酸、柠檬酸钠及 NaCl 等其它化学试剂 均
为分析纯。
LHP-160 型智能恒温恒湿培养箱 上海三发科
学仪器有限公司;RHP-600 型高速多功能粉碎机浙
江荣浩工贸有限公司;OA-10 型远红外线烘箱 广
州冶金机械厂;GZX - 9076MBE 型数显鼓风干燥
箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂;LZB-3 型
空气流量计 江苏余姚工业自动化仪表厂;Agilent
1200 液相色谱仪 安捷伦公司。
1.2 工艺流程
苦荞的选种和清理去杂→浸泡→发芽(低氧联合盐胁
迫)→烘箱干燥→去壳、粉碎过筛→烘箱烘烤→原辅料混合
(配方筛选与优化)→成品包装
1.3 操作要点
1.3.1 清理去杂 取 80 g 左右的苦荞种子,经筛选
剔除土块、石头等杂质,除去不饱满、种壳破裂、霉变
的种子,用自来水清洗干净。
1.3.2 浸泡 用体积分数 1% 的次氯酸钠浸泡
15 min消毒后,用去离子水清洗 3 次,稍晾干后置于
30 ℃水浴中浸泡 4 h。
1.3.3 发芽处理 采用先在普通的培养箱内正常培
养、再置于通气的培养液内低氧胁迫培养的方式。
具体操作如下:在消毒后的育苗盘内铺上双层纱布,
浇透水后铺上一层已浸泡后的苦荞种子,密度以不
见纱布、不重叠为宜,于 30 ℃恒温箱中暗培养 2 d,
每 8 h左右喷洒去离子水一次,以保持其湿润,注意
要使苗盘内湿润不积水。然后,将发芽苦荞置于带
盖的培养瓶中,加入 pH 为 4.2 的缓冲液(10 mmol /L
的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、10 mmol /L 的 NaCl 及
3 mmol /L的 CaCl2)。培养液中通入适量空气,通气
量为 1.0 L /min 左右,由空气流量计控制,培养温度
为 31.3 ℃,在此条件下继续培养 2 d。
1.3.4 消毒烘干 待苦荞萌发完成,用清水洗净,然
后用浓度 2% ~4%的 H2O2 溶液浸泡、消毒 15 min,再
经纯水淋洗干净后,沥干水份,将其放于鼓风干燥箱
中在 70~80 ℃下干燥 10~12 h。
1.3.5 去壳、粉碎过筛 将干燥后的发芽苦荞进行
去壳,然后粉碎至实验设定目数待用。
1.3.6 烘烤 将发芽苦荞粉用远红外烤箱按照实验
设定的烘烤温度和时间进行烘烤,烘烤过程中定时
观察,防止烤糊。
1.3.7 辅料的准备 将木糖醇粉碎过 80 目筛,待用。
将花生蛋白粉于 100 ℃烘箱内烘烤 10 min 左右,
待用。
1.3.8 混匀 按照实验设计将各种原辅料粉充分搅
拌,混合均匀,保证营养和口感达到最佳状态。
1.4 单因素实验
1.4.1 烘烤温度和时间的确定 将 100~120 目的发
芽苦荞粉放在烤箱中采用不同的温度和时间组合进
行烘烤:分别在 100、130 和 160 ℃下烘烤 15、30、
45 min,将实验制得的 9 组产品进行感官评价,确定
最佳的烘烤参数。
1.4.2 发芽苦荞粉粒径大小 分别将原料粉碎至不
同的粒径大小(20~40、40~60、60~80、80~100、100~
120、120~140 目),烘烤后与花生蛋白粉按 4 ∶1 的配
比,以发芽苦荞花生复合营养粉按 100%计,再辅以
3%的 SSPS、20%的奶粉、20%的木糖醇和 0.15%的 β
-环糊精,混合均匀并冲调,对其结块率进行测定,结
合感官评价,选取合适的苦荞颗粒大小。
1.4.3 发芽苦荞粉与花生蛋白粉复合配比 在预实
验的基础上,将烘烤后的发芽苦荞粉与花生蛋白粉
分别按 5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2 的比例混合,以发芽
苦荞花生复合营养粉按 100% 计,再辅以 3% 的
SSPS、20%的奶粉、20%的木糖醇和 0.15%的 β-环糊
精,混合均匀并冲调,对其保水力进行测定,结合感
官评价,选取较佳的复合配比。
1.4.4 SSPS添加量的确定 在预实验的基础上,分
别选取 SSPS的添加量为 1%、2%、3%、4%和 5%,固
定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为 4∶1,奶粉添加
比例为 20%,木糖醇添加比例为 20%,β-环糊精的
添加比例为 0.15%,制成复合粉并冲调后,通过感官
评定确定最佳的 SSPS添加量。
1.4.5 奶粉添加量的确定 在预实验的基础上,分
别选取奶粉的添加量为 10%、15%、20%、25% 和
30%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为 4 ∶1,
SSPS的添加量为 3%,木糖醇添加比例为 20%,β-环
糊精的添加比例为 0.15%,制成复合粉并冲调后,通
过感官评定确定最佳的奶粉添加量。
1.4.6 木糖醇添加量的确定 在预实验的基础上,
分别选取木糖醇的添加量为 5%、10%、15%、20%、
25%和 30%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例
为 4∶ 1,SSPS 的添加量为 3%,奶粉的添加比例为
20%,β-环糊精的添加比例为 0.15%,制成复合粉并
冲调后,通过感官评定确定最佳的木糖醇添加量。
1.4.7 β-环糊精添加量的确定 在预实验的基础
上,分别选取 β-环糊精的添加量为 0.05%、0.10%、
0.15%、0.20%和 0.25%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白
粉的比例为 4 ∶1,SSPS 的添加量为 3%,奶粉的添加
量为 20%,木糖醇添加比例为 20%,制成复合粉并冲
调后,通过感官评定确定最佳的 β-环糊精添加量。
1.5 正交实验设计
为确定发芽苦荞花生复合营养粉的最优工艺条
件,根据单因素实验结果,以发芽苦荞粉在 130 ℃烘
烤 45 min、发芽苦荞粉粒径大小 80~100 目、发芽苦
236
表 2 感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards
项目 评分标准 得分(分)
气味(20)
具有浓郁的烘烤后苦荞麦、花生香味,无异味 16~20
具有较淡的烘烤后苦荞麦、花生香味,无异味 12~15
具有很淡的烘烤后苦荞麦、花生香味,有异味 < 12
色泽(20)
颜色明亮,呈淡黄色,色泽浓淡适宜 16~20
颜色较亮,色泽较适宜 12~15
颜色暗淡,无亮感,色泽过浓或过淡 < 12
组织形态(30)
溶解快,冲调性好,粘稠度适中,没有分层及结块 25~30
溶解较快,冲调性较好,有不明显的分层或少量结块 18~24
溶解慢,冲调性差,过粘或过稀,分层严重或有大量结块 < 18
口感(30)
甜度适口,口感细腻光滑,入口香味浓郁持久 25~30
较甜或较淡,口感欠柔和,入口香味不够浓郁持久 18~24
过甜或过淡,口感粗糙,入口香味不明显 < 18
荞花生蛋白粉的配比 4∶1 作为复合粉的基本工艺参
数,选择 SSPS(A)、奶粉(B)、木糖醇(C)和 β-环糊
精(D)4 个因素,采用 L9(3
4)正交实验进行优化,按
成品的感官指标综合评分,筛选出最佳配方。其因
素水平见下表 1。
表 1 正交实验因素与水平表
Table 1 Factors and levels in orthogonal array design
水平
因素
A SSPS
(%)
B奶粉
添加量
(%)
C木糖醇
添加量
(%)
D β-环糊精
(%)
1 2 20 15 0.05
2 3 25 20 0.10
3 4 30 25 0.15
1.6 检验方法
1.6.1 结块率的测定 参照许亚翠等的[15]方法并加
以调整,精确称取样品 20 g 于小烧杯中,加入 80 ℃
的热水 80 mL,充分搅拌 10 min,然后观察结块、分层
现象;取 20 目筛网,对营养粉溶液进行过滤,用清水
冲洗结块物,放入干燥箱中烘至恒重,带筛网称重。
待烘干后,减去筛网重量即为结块物的重量,结块率
的计算公式如下:
结块率(%)=(结块物的重量/营养粉干重)×100
1.6.2 保水力的测定 参照汝医等[16]的方法并加以
调整,称取 1 g 样品置入事先称好的离心管中,加入
25 mL 蒸馏水,在 25 ℃ 摇床里振荡 1 h 以后,以
5000 r /min离心 20 min,倾去上清液后称重,保水力
表示每克样品所吸附的水量。
1.6.3 感官评定 称取发芽苦荞花生复合营养粉
20 g置于透明容器中,先加入少量温开水搅拌成糊
状,再取一定量 80 ℃以上的开水倒入容器中搅拌均
匀,3 min后由 10 名经过感官评价培训的品尝者就
其气味、色泽、组织形态和口感等指标进行评判,给出
一个综合评分,感官评定标准见下表 2。在评定时,每
品尝一个样品后均用清水漱口,休息 10~15 min 后再
品尝下一个样品,综合所有评委的评分,取其平均值
作为总评分。
1.6.4 GABA 含量的测定 GABA 测定采用高效液
相色谱 HPLC,条件参照 Guo等[17]的方法。
1.7 数据统计分析
实验设 3 次重复,采用 Excel2003 软件计算平均
值、标准差及绘图,利用 SPSS(version 16.0,Inc.,
Chicago,IL,USA)软件对数据进行处理。
2 结果与分析
2.1 单因素实验
2.1.1 烘烤温度及时间的确定 不同的烘烤温度和
烘烤时间对苦荞粉感官品质的影响见表 3。当温度
控制在 130 ℃时,30 min 后苦荞粉即由淡黄色变成
黄色,继续烘烤 15 min,颜色变为金黄色,且麦香浓
郁,再接着烘烤 15 min不会出现烤糊现象,工艺操作
的稳健性好,所以,130 ℃ 下烘烤 45 min 为最适
条件。
表 3 烘烤的温度和时间对复合粉的影响
Table 3 Effect of baking temperature and
time on composite powder
时间
(min)
温度(℃)
100 130 160
15 没明显变化 淡黄色、微香 金黄色、很香
30 黄色、微香 黄色、较香 烤焦、焦苦味
45 黄色、微香 金黄色、很香 烤焦、焦苦味
2.1.2 发芽苦荞粉粒径的确定 将不同粒径的苦荞
粉制成产品后分别进行冲调实验,其结块率和感官
评分见表 4。结块率随颗粒粒径的减小而不断增加,
在粒径大于 100 目时,结块率明显提高。当粒度目
数小于 80 时,颗粒过大,在冲调过程中结构粗糙,均
匀性差,颗粒变软糊化困难,造成“硬芯”现象,在口
感上也比较粗糙,有砂粒感,不够细腻;当粒径大于
100 目时,即粒径过小,颗粒比表面积过大,水与粉的
接触面会形成一个包裹着干粉的“糊化层”,阻碍水
分向内渗透,继而形成不易分散的结块,产生“夹心”
现象[18]。因此,使苦荞粉粒径大小保持在 80~100 目
比较适宜。
237
表 4 粒径大小对复合粉结块率及感官品质的影响
Table 4 Effect of particle size on caking rate and sensory quality of composite powder
颗粒度(目) 结块率(%) 冲调性 感官评分(分)
20~40 1.1 不结块,组织内部有硬芯,有分层 54.9
40~60 2.3 无结块,组织结构均匀性差,内部有硬芯,有分层 66.8
60~80 3.1 几乎无结块,结构均匀性稍差,内部少量硬芯,有少量分层 84
80~100 3.5 稍有结块,组织结构均一,无分层 90
100~120 5.7 有结块,块内无干粉,分层现象不明显, 83.5
120~140 9.3 严重结块,块内部有干粉 75.9
2.1.3 发芽苦荞粉与花生蛋白粉复合配比的确
定 保水力是表示发芽苦荞花生复合营养粉中淀粉
与水结合的程度,对复合营养粉制作食品时的商品
性、成品的成型性等有重要影响[19]。由图 1 可知,当
发芽苦荞粉与花生蛋白粉的配比为 4∶1 或 5∶1 时,其
保水力较高,但就口感等感官品质而言,以 4∶1 配比
的复合粉口感更加香甜,而后者则稍带有苦味。综
合考虑,选取发芽苦荞粉与花生蛋白粉的复配比为
4∶1。
图 1 发芽苦荞粉与花生蛋白粉配比对
复合粉保水力和感官品质影响
Fig.1 Effect of ratio for germinated tartary buckwheat flour and
peanut protein flour on moisture holding capacity and
sensory quality of composite powder
2.1.4 水溶性大豆多糖(SSPS)添加量对复合粉的影
响 SSPS 对复合营养粉感官得分的影响如图 2 所
示。发芽苦荞花生复合营养粉的感官评分随着 SSPS
含量的增加呈现先增加后减少的趋势。SSPS 是一种
结构类似果胶的酸性多糖,由半乳糖醛酸组成的酸
性糖主链和阿拉伯糖基组成的中性糖侧链构成,可
从大豆子叶和豆渣中获得[20-21]。SSPS 常用来提高乳
饮料的稳定性和抗结性[21-22],并可作为膳食纤维强化
剂添加到产品当中[20]。SSPS 添加量为 3%时产品感
官评分最高,故选择 SSPS添加比例为 2%、3%和 4%
进行下一步的正交实验。
2.1.5 奶粉添加量对复合粉的影响 奶粉添加量对
复合营养粉感官得分的影响如图 3 所示。从图 3 中
可以看出,随着奶粉添加比例的改变,感官评价得分
先上升而后下降。当添加奶粉比例为 20%时,感官
得分最高,之后再增加奶粉后,感官得分缓慢下降。
奶粉含量过多,产品吸水能力加强,产品奶香味过于
浓郁,奶粉与复合营养粉其它成分不能很好的互溶,
冲调后产品过于黏稠,结块较多,影响口感与冲调
图 2 SSPS添加量对复合粉的影响
Fig.2 Effect of the addition level of
SSPS on composite powder
性。因此,根据最终评分情况,实验选择奶粉添加比
例为 20%、25%和 30%进行正交实验。
图 3 奶粉添加量对复合粉的影响
Fig.3 Effect of the addition level of
milk powder on composite powder
2.1.6 木糖醇添加量对复合粉的影响 从图 4 中可
以看出,感官评价得分先随着木糖醇添加比例的递
增而呈上升趋势,当添加比例达到 20%时,感官得分
最高,当添加比例超过 20%时,感官评分开始呈下降
趋势。较少的木糖醇不足以掩盖苦荞粉本身带有的
苦味,而添加比例过高又会因为过于甜腻影响口感。
因此,根据最终评分情况,实验选择木糖醇添加比例
为 15%、20%和 25%进一步进行正交实验。
2.1.7 β-环糊精添加量对复合粉的影响 β-环糊精
添加量对复合粉感官品质的影响如图 5 所示,β-环
糊精是使用广泛的增稠剂[22],当 β-环糊精的添加量
为 0.15%时,感官得分最高,实验选取 β-环糊精添加
比例为 0.10%、0.15%和 0.20%进行正交实验。
2.2 正交实验
在上述单因素实验的基础上,以 SSPS 添加比例
(A)、奶粉添加比例(B)、木糖醇添加比例(C)、β-环
238
图 4 木糖醇添加量对复合营养粉感官品质的影响
Fig.4 Effect of the addition level of
xylitol on composite powder
图 5 β-环糊精添加量对复合营养粉感官品质的影响
Fig.5 Effect of the addition level of
β cyclodextrin on composite powder
糊精添比例(D)作为 4 个因素,采用 L9(3
4)正交表
进行实验。结果见表 5。
表 5 正交实验设计及结果
Table 5 Arrangement and experimental results of
orthogonal array design
实验号
因素
A SSPS B奶粉 C木糖醇 D β-环糊精 感官评分
1 1 1 1 1 74.3
2 1 2 2 2 81.0
3 1 3 3 3 77.7
4 2 1 2 3 91.4
5 2 2 3 1 94.0
6 2 3 1 2 85.7
7 3 1 3 2 84.6
8 3 2 1 3 82.4
9 3 3 2 1 78.9
K1 233.0 250.3 242.4 247.2
K2 271.1 257.4 251.3 251.3
K3 245.9 242.3 256.3 251.5
k1 77.7 83.4 80.8 82.4
k2 90.4 85.8 83.8 83.8
k3 82.0 80.8 85.4 83.8
R 12.7 5.0 4.6 1.4
由表 5 的极差分析可知,各因素对复合营养粉
感官评定得分影响的主次顺序为 A > B > C > D,即
SSPS >奶粉 >木糖醇 > β-环糊精,最优添加比例为
A2B2C3D3,即 SSPS添加比例为 3%,奶粉添加比例为
25%,木糖醇添加比例为 25%,β-环糊精为 0.15%。
此组合在正交实验中没有出现,需进行验证。根据
最优配方进行验证实验,结果见表 6。由验证实验得
出最优组合为 A2B2C3D3,即最优配方为(以混合后的
发芽苦荞花生复合营养粉 100% 计) :发芽苦荞粉
37.48%,花生蛋白粉 9.37%,SSPS 3%,奶粉 25%,木
糖醇 25%,β-环糊精 0.15%。经检测,发芽苦荞花生
复合营养粉的 GABA含量为 24.62 mg /100 g DW,含
量很高。
表 6 较优方案的验证实验
Table 6 The verify experiment of optimum scheme
编号 水平组合 感官评分
5 A2B2C3D1 93.8
10 A2B2C3D3 95.6
3 结论
本研究表明,发芽苦荞花生复合营养粉的最优
工艺参数为:将原料粉碎至 80~100 目,在 130 ℃烤
箱内烘烤 45 min,按发芽苦荞粉与花生蛋白粉配比
4∶1,SSPS 3%,奶粉 25%,木糖醇 25%,β -环糊精
0.15%进行组合。制得的发芽苦荞花生复合营养粉用
热水冲调后成糊状,可直接食用,口感细腻、感官俱佳、
营养丰富,GABA含量高,具有广泛的开发价值。
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244
图9 对 O -2·的清除效果
Fig.9 Scavenging capacity of VC,
total flavonoids,BHT for O -2·
3 结论
通过单因素实验和 Box-Behnken 中心组合实验
以及响应面分析对微波辅助提取白鹃梅中黄酮类化
合物提取工艺进行优化,得出最佳工艺条件为:微波
功率 357 W,提取时间 63 min,料液比 1∶26 g /mL,提
取温度 47 ℃,总黄酮的提取量为 14.59 mg /g,并得到
影响提取量主要因素变量的二次多元回归模型,该
模型的回归极为显著,对实验拟和性好。
白鹃梅总黄酮清除三种自由基的强弱顺序为:
DPPH·>·OH > O -2·,对 DPPH 以及 OH 自由基有很
好的清除效果,对过氧化自由基的清除能力则较低;
并且,在一定的范围内,对三种自由基的清除效果与
总黄酮浓度呈良好的线性关系。
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