篇名 : 水果維他命 C 及抗氧化性研究 作者 : 吳旻政 國立埔里高工 化三乙班童芊雯 國立埔里高工 化三乙班林子婷 國立埔里高工 化三乙班 指導老師 : 陳俞伶老師 趙孔德老師
壹 前言 常聽報章媒體說 : 水果是美白聖品 ; 生病了, 醫生告訴我 : 多吃水果, 它們富有維他命 C 水果具有抗老化 豐富的維他命 C, 這是大家都知道的事, 但是我問醫生, 什麼水果所含的維他命 C 最豐富, 醫生說 : 大概 有奇異果 葡萄 柳丁 等 這樣的回答真的引起我的好奇了 然而就醫學美容的觀點, 抗老化首先就得抗氧化, 在生物體內, 維生素 C 是一種抗氧化劑, 因為它能夠保護身體免於氧化劑的威脅 ( 註一 ) 其實人如同機械一般, 使用到後來都老 都會疲乏, 所以, 我們只能往延緩老化的方法進行補救, 藉由水果中的維他命 C 可以有效地抑制自由基並減緩老化 而市售的水果這麼多, 台灣又是水果王國, 到底哪種水果最有抗氧化的效果, 哪種水果的抗氧化最能持久? 這些都是我們頗感興趣的研究方向 在本研究中, 我們將分為實驗一 : 對常見的水果進行抗氧化分析, 並將果皮及籽列入分析項目 實驗二 : 對水果進行抗氧化的持續性進行研究, 了解水果的抗氧化有效時間之長短 然而, 為了美白 抗氧化 更為了方便, 最近的人總習慣喝已榨成汁的果汁, 雖然標榜著 現榨, 但是誰知道它製造的時間點為何? 老闆總是告訴我們喝不完得冰起來 ; 營養師會建議在最短時間喝完 這是不是表示除了抗氧化的能力值得注意外, 抗氧化的時間長短也是決定水果價值的另種因素 所以, 我們覺得了解水果抗氧化的持續時間也是値得研究的議題 台灣真的很棒! 一年四季都有豐富的水果等著我們享用, 如果下次再吃這些水果的同時, 你了解維他命 C 的相對含量, 或者維他命 C 還原的持續力, 也許, 你會覺得吃下去的水果更有口感 ; 而以美食聞名的台灣, 若能充分利用果皮或果肉的營養而開發出更具美味的餐點, 相信不僅對農民 甚至對一般民眾都直接受惠 貳 正文 首先利用碘酸根離子和過量的碘離子於酸性下反應所產生的碘, 和水果中的維他 命 C 進行氧化還原反應, 以定量水果中的維他命 C ( 註二 ) 挑選常見市售的 20 種水果, 以上述方法進行維他命 C 的測量, 並了解果皮 果肉及籽的維他命 C 含量之差異, 再以水果原液滴定碘液使碘 (I2) 還原成 I - 離子, 當溶液呈水果原色後, 加入 3.5% 的雙氧水, 透過攝影輔助器材, 觀察並紀錄水果抗氧化的持續時間 另外, 在我們準備的研究設備及器材上包含 : 1
以當季水果為主, 包括奇異果 柳丁 橘子 葡萄 草莓 水梨 蓮霧 20 種水 果為研究對象 藥品為碘酸鉀 碘化鉀 0.5% 澱粉溶液 3.0% 偏磷酸 3.5% 雙氧水 去離子水 器材則是果汁機 滴定管 滴定管架 燒杯 錐型瓶 天平 滴管 定量瓶 電 腦 網路攝影機 背景布幕 數位相機 洗瓶 刻度吸量管 安全吸球 一 我們的實驗分成兩項, 分別為 : 1. ( 實驗一 ) 水果中維他命 C 之定量 A. 碘溶液的配製 a. 精秤 0.08 g 乾燥之碘酸鉀 (KIO3), 放入 100mL 燒杯中, 並加入約 2 g 的碘化鉀 (KI) b. 以 50 ml 去離子水及 1 ml 濃鹽酸將其完全溶解, 並定量至 250 ml B. 維他命 C 的定量 a. 稱水果 10g( 視實驗設計將水果分成果肉 果肉含皮及果肉含籽 ), 加去離子水 200 ml 於果汁機中攪碎製成果汁原液 b. 取上述果汁原液 25 ml, 加入 1 ml 3% 偏磷酸, 再加入 1 ml 0.5% 澱粉溶液 c. 用碘溶液滴定至終點, 再重複二次, 求維他命 C 之平均值 ( 註二 ) 2. ( 實驗二 ) 水果抗氧化持續性之研究 A. 碘溶液的配製 取實驗一所配製的碘液 10mL, 加入 0.5 ml 3% 偏磷酸及 0.5 ml 0.5% 澱粉溶 液, 形成碘溶液 B. 抗氧化持續性測定 a. 以果汁原液滴定上述點溶液, 滴至水果原色時, 加入 0.5 ml 3.5% 的雙氧水, 直 至溶液顏色變回暗紫色, 記錄反應時間 ; 若遇到反應時間較長者, 則以攝影器 材輔助拍攝並計時, 如圖 5-1 每種水果是樣均做三次, 以求平均值 2
圖 5-1. 此為攝影輔助器材, 包括電腦及攝影機, 軟體為免費下載之 Pryme 軟體 此設備作為長時期監控反應的設備 C. 經實驗後得知 : a. 水果中維他命 C 定量在市售的水果中, 我們以 22 種常見的水果為實驗試樣, 如圖 6-1, 除了鳳梨 柿子 蓮霧 木瓜 西瓜 小番茄及楊桃等水果因為處理不易或者因為不具實用價值而不進行果肉含籽及果皮分析外, 其他的水果均以果肉 果肉含籽及果皮等三組進行分析 圖 6-1. 為大部分的水果試樣, 其中鳳梨為請攤販代為削皮處理 碘酸鉀 (IO3 - ) 與過量的碘化鉀 (KI - ) 在強酸下會生成碘 (I2) 將澱粉指示劑加入果汁溶液中, 剛開始滴入碘溶液, 溶液中會產生藍色, 但藍色隨即消失, 當達到終點時, 多出的碘 (I2) 會與澱粉指示劑作用而變為藍色 其反應為 :C6H8O6+I2 C6H6O6 +2I - +2H + 在水果維他命 C 的定量部份, 我們將結果製成表 6-1 依照維他命 C 含量 =[ 碘液 濃度 (M) 碘液體積 (L) 維他命 C 分子量 (gmol -1 ) (200/25) / 水果試樣重 (g)] 之公式加以換算求出每克水果中維他命 C 的含量 ( 註三 ) 3
下表 6-1. 所選取水果中維他命 C 之含量, 其中, 大多數水果均分為肉 皮及肉加 籽等組進行實驗 但有少數水果因不易區分或者無法食用果皮而不做處理 名稱 類別 維他命 C(%) 平均值 水梨 果肉 3.55 10-2 果皮 9.83 10-2 香蕉 果肉 3.11 10-1 果皮 1.22 10-1 檸檬 果肉 1.02 10-1 果皮 1.97 10-1 柳丁 果肉 3.66 10-2 果皮 8.14 10-2 金桔 果肉 ( 籽 ) 7.46 10-2 果皮 1.69 10-1 橘子 果肉 4.54 10-2 果皮 7.12 10-2 蘋果 果肉 2.62 10-2 果皮 6.59 10-2 大蕃茄 無籽 6.56 10-2 有籽 6.65 10-2 4
果肉 9.34 10-2 葡萄 果肉 ( 籽 ) 1.56 10-1 果皮 3.67 10-1 葡萄柚 果肉 8.04 10-2 果皮 1.10 10-1 果皮 果肉 籽 3.87 10-2 香瓜 果皮 果肉 3.68 10-2 果肉 4.42 10-2 奇異果果肉 ( 籽 ) 1.32 10-1 柿子 -- 1.06 10-1 蓮霧 -- 5.30 10-2 小蕃茄 -- 1.06 10-1 草莓 -- 1.46 10-1 楊桃 -- 6.74 10-2 西瓜 -- 2.58 10-2 鳳梨 -- 4.66 10-2 木瓜 -- 1.19 10-1 在其中發現以葡萄 香蕉 奇異果 檸檬 草莓等水果的維他命 C 含量最豐富, 這些都是大家頗能接受的知識 ; 其中, 葡萄皮 葡萄含籽的維他命 C 含量甚豐, 這些不僅廣為報章雜誌報導, 更是多種美白 健康食品的主要成分 然而在實驗 5
中最令人驚喜的是葡萄皮的維他命 C 含量竟然高於葡萄肉含籽 ; 不僅如此, 檸檬 皮 葡萄柚皮 金桔皮等的維他命 C 含量也都比果肉來的高 在強調原物料高漲 的現在, 看來得好好思考這些果皮在食材上的用途了 二 水果抗氧化持續性 加入 1 ml 3% 偏磷酸及 1 ml 0.5% 澱粉溶液於碘液中, 再以現搾的果汁原液滴入碘液, 利用水果中的維他命 C 使之進行還原反應 在反應過程中, 碘液會逐漸變淡, 甚至會退成水果原色 在此, 我們將以草莓及橘子皮等試樣進行示範, 如圖 6-2 及 6-3 透過實驗的圖示, 了解實驗的經過及所謂 退成水果原色 的觀察標準為何 (a) (b) (c) 圖 6-2. 碘液經由草莓原汁中維他命 C 抗氧化力而逐漸退色的過程 (a) 現榨草莓 果汁和碘液 (b) 開始將草莓原汁加入碘液中 (c) 碘液最後變回草莓果汁的顏色 (a) (b) 圖 6-3. 碘液經由橘子皮原汁中維他命 C 抗氧化力而逐漸退色的過程 (a) 現榨橘 子皮汁和碘液, 再將橘子皮原汁加入碘液中,(b) 碘液最後變回橘子皮果汁的顏 色 原本希望當碘液被水果的維他命 C 還原後, 利用空氣中氧的氧化力使其產生氧化反應而退成水果原色, 並藉以了解何種水果的抗氧化力能有效持久 但是空氣中的氧氣, 其氧化力不足以使得碘液在短時間內變色, 所以, 便加入 0.5 ml 3.5 % 雙氧水以加強氧化效果, 加速反應 在加入雙氧水後, 水果中維他命 C 的抗氧化力便會消失, 碘液則會慢慢變深, 甚 6
至變回暗紫色, 如圖 6-4 及圖 6-5 所示 只是碘液從水果原色至暗紫色所需的時間則因水果種類而有所不同, 因此藉由變色時間的長短來了解不同水果的抗氧化之持續效果為何 (a) (b) (c) (d) 圖 6-4. 當加入 0.5mL 3.5% 雙氧水後, 碘液則開始變色 (a) 尚未加入雙氧水的碘 液, (b) (c ) 加入雙氧水後隨即變色,(d) 至最後碘液又變回暗紫色 (a) (c ) (b) (d) 圖 6-5. 當加入 0.5mL 3.5% 雙氧水後, 碘液則開始變色 (a) 尚未加入雙氧水的碘 液, (b) (c ) 加入雙氧水後隨即變色,(d) 至最後碘液又變回暗紫色 7
將所有水果的抗氧化力時間進行整理, 得到的結果如下圖 6-6 所示 圖 6-6. 水果抗氧化力持續性之比較 在其中我們發現柿子的抗氧化力時間最長, 香蕉皮和香蕉幾乎有相當好的維持力, 而葡萄肉含籽的維持效果也比葡萄皮或葡萄肉來的佳 ; 但是就柳丁汁 檸檬 葡萄柚或奇異果等維他命 C 含量較高的水果而言, 則似乎無法持續較長的抗氧化力而不應久放, 因此建議儘可能在 30 分鐘內食用完畢 最後統整發現, 所選取的 20 種水果中, 其維他命 C 的含量依序為葡萄皮 香蕉肉 葡萄肉含籽 奇異果 檸檬皮 金桔皮等 ; 而維他命 C 含量最少者為蘋果, 其他較少含量則為西瓜 水梨肉 香瓜等 且其中頗多水果的果皮所含維他命 C 之含量超過果肉, 如葡萄柚 橘子 檸檬及香蕉等, 而籽的貢獻則以葡萄籽最為 8
明顯 在實驗二中以 3.5 %雙氧水加強了空氣的氧化力, 所以, 碘液的變色時間可以明顯的縮短 就水果抗氧化力的持續性而言, 令人意外的是加入柿子可以使碘液被雙氧水氧化而變色的時間增長, 香蕉皮 香蕉肉 葡萄含籽 葡萄皮及水梨皮等也有不錯的表現 其中, 葡萄含籽的反應時間可以超過葡萄皮及葡萄皮, 可見, 葡萄籽確實有延長抗氧化持續性的功能 但是就柳丁 葡萄柚 檸檬等常於夏天作成 現榨 果汁來販售的水果而言, 因 為抗氧化的持續性較弱, 所以, 一旦製成飲料, 強烈建議立即使用, 否則美白不 成, 還可能因為喝了太多糖水而使身材走樣 我們發現許多果皮的價值不比果肉差, 如香蕉皮 水梨皮等, 因為不論是維他命 C 的含量或抗氧化力的效用, 都有不錯的表現 所以, 期望未來在食品或生醫上, 這些長期被忽略的原物料資源能有更大的發展空間 參 結論 一 選取的 20 種水果, 以葡萄皮所含的維他命 C 最多 所以, 葡萄含皮 籽一 同食用, 維他命 C 的攝取量最多 二 香蕉 草莓 檸檬等的維他命 C 含量也頗為豐富 三 葡萄柚皮 香蕉皮及檸檬皮等維他命 C 含量較果肉來得多, 極有開發價值 四 抗氧化力能持續較長的水果比較能久放, 如葡萄 柿子等 而不能久放的水 果為柳丁 葡萄柚 木瓜等, 建議立即食用 五 積極開發長期被忽略的果皮及籽, 將其應用於美容 食品或醫學上, 對社會 的貢獻應該頗大 肆 引註資料 註一 維基百科, 自由的百科全書 2009 年 10 月 12 日, 取材自 http://zh.wikipedia.org/wiki/%e7%b6%ad%e7%94%9f%e7%b4%a0c 註二 楊寶旺 (1988) 分析化學計算 (78) 臺北市 : 東華書局 9
註三 王丹雲 蔡永昌 (2008) 乙級化學學術科必勝寶典 (3-74) 臺北縣 : 台科 大 10