邢 穎,王瑞芳,鄧隨勝

(運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系,山西運(yùn)城 044000)

柑橘是世界上產(chǎn)量最大的水果,在中國(guó)的產(chǎn)量?jī)H次于蘋果[1]。在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥中柑橘的果皮經(jīng)過(guò)干燥之后又稱為陳皮,味苦、辛,性溫,歸肺脾經(jīng)[2],具有重要的藥用價(jià)值,主要用于治療消化系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)方面的疾病[3]。研究發(fā)現(xiàn)橘皮富含多種生物活性物質(zhì),如酚類、生物堿、黃酮類和精油等[46]。橘皮提取物中類黃酮物質(zhì)較多,包括多甲氧基化黃酮,C-或O糖基化黃酮,O糖基黃酮,黃酮醇以及其他衍生物。其類黃酮具有多種生物活性,包括抗氧化、抗炎、抗致癌及抗動(dòng)脈粥樣硬化等功效[7]。而橘皮中的精油具有抗菌、抑制脂質(zhì)氧化,延長(zhǎng)食物保質(zhì)期的作用[89]。另外,醫(yī)學(xué)研究表明橘皮精油對(duì)產(chǎn)后孕婦睡眠有一定的改善作用[10]。

新鮮橘皮不耐貯藏易腐敗,通過(guò)干燥方式處理，具有防止微生物生長(zhǎng)、降低酶活及延長(zhǎng)保質(zhì)期等作用[11]。不同干燥方式和工藝會(huì)使芳香植物在理化品質(zhì)及感官特性方面產(chǎn)生不同程度的熱損傷及不良的變化[12],因此干燥方法的選擇非常重要。常見(jiàn)的自然干燥方法包括曬干和陰干,人工干燥包括烘干、真空干燥、冷凍干燥、微波干燥及中短波紅外干燥。AG Pirbalouti等[13]采用40 ℃和60 ℃烘干、曬干、陰干、500 W微波干燥及冷凍干燥對(duì)紫色和綠色兩個(gè)品種的羅勒葉進(jìn)行干燥,并對(duì)揮發(fā)油進(jìn)行提取分析,發(fā)現(xiàn)陰干品得到的揮發(fā)油含量最高,其次是冷凍干燥。徐明月等[14]對(duì)比研究了真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、中短波紅外干燥對(duì)橘皮顏色(色澤、褐變度和類胡蘿卜素含量)和結(jié)構(gòu)性能(微觀結(jié)構(gòu)、粗纖維、質(zhì)構(gòu)、干燥速率和復(fù)水性)的影響,研究表明與真空冷凍和熱風(fēng)干燥相比,中短波紅外低溫干燥(60～70 ℃)對(duì)橘皮的顏色和結(jié)構(gòu)保持最好。然而,不同干燥方式對(duì)橘皮中活性物質(zhì),如黃酮及精油方面的研究還未有報(bào)道。

本文采用曬干、陰干、烘干和真空干燥4種干燥方式對(duì)橘皮進(jìn)行處理,研究不同干燥方式對(duì)其精油含量、精油組分及黃酮含量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮橘子 采摘于四川眉山,挑選新鮮、無(wú)斑點(diǎn)的橘子,清洗,去果肉,取橘皮切塊后于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?沒(méi)食子酸(純度≥95%)、蘆丁(純度≥95%) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;福林酚試劑 北京索萊寶科技有限公司;硝酸鋁、亞硝酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉、無(wú)水乙醇等 西隴化工有限公司;所有試劑均為分析純。

KQ300GDV型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;UV5500PC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海元析儀器有限公司;DHG9070A電熱烘干箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;DZF6050真空干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;KDM型電熱恒溫加熱套 山東鄄城華魯電熱儀器有限公司;Agilent7890A GC安捷倫氣相色譜儀 安捷倫科技(上海)有限公司;FAl604電子天平 上海舜宇恒平科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 橘皮的干燥處理 分別采用曬干、陰干、烘干和真空干燥4種干燥方式對(duì)橘皮進(jìn)行干燥至恒重。曬干:將橘皮平鋪在紗網(wǎng)上,置于陽(yáng)光直射下,溫度20～25 ℃之間;陰干:將橘皮平鋪在紗網(wǎng)上,在自然空氣流動(dòng)和自然環(huán)境溫度下的室內(nèi)進(jìn)行,室溫平均為20 ℃;烘干:在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行(溫度為50 ℃,風(fēng)速為2.0 m/s);真空干燥:在溫度為50 ℃,真空度為0.1 MPa的真空干燥箱中進(jìn)行[1516]。以新鮮橘皮為對(duì)照,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.2.2 水分含量的測(cè)定 采用直接干燥法[17]測(cè)定各個(gè)干燥方式橘皮的水分含量。橘皮的濕基含水量以X表示,每次測(cè)量重復(fù)3次,取平均值。

式(1)

式中:M0為樣品初始的質(zhì)量,g;M1為樣品干制后的質(zhì)量,g。

1.2.3 精油的提取與測(cè)定 準(zhǔn)確稱量20.000 g橘皮碎塊于500 mL圓底燒瓶中,加玻璃珠數(shù)粒(10～20粒),加入3%的氯化鈉,加入140 mL的蒸餾水,混勻,連接揮發(fā)油提取器和冷凝管,加熱5 h,經(jīng)電熱套加熱回流至揮發(fā)油含量不再增加,停止加熱,收集精油[18]。橘皮中的精油含量公式如下:

式(2)

式中:m0為精油的質(zhì)量,g;m1為橘皮的質(zhì)量,g;X為樣品含水率,%。

1.2.4 精油組分的GCMS分析 移取橘皮精油100 μL,用正己烷稀釋100倍,搖勻上樣。氣相色譜條件:色譜柱為DBFFAP氣相毛細(xì)管色譜柱(30 mm×0.25 mm,0.25 μm),載氣為高純氦氣,流速為1 mL/min,升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?0 ℃保持8 min,以3 ℃/min升至110 ℃保持2 min,再以3 ℃/min升至140 ℃保持2 min,然后再以8 ℃/min升至250 ℃,保持10 min,進(jìn)樣量為1 μL,分流比為10∶1,進(jìn)樣口溫度為250 ℃。

質(zhì)譜條件:接口溫度為280 ℃,離子源溫度為230 ℃,四級(jí)桿溫度150 ℃,測(cè)定方式采用SIM模式,電離方式采用EI源,電壓70 eV,質(zhì)量掃描范圍為50～450 amu/s,溶劑切除時(shí)間為3 min。以峰面積對(duì)精油組分進(jìn)行定量分析。

1.2.5 黃酮的提取與測(cè)定 準(zhǔn)確稱取橘皮碎塊2.000 g于三角瓶中,加入40 mL濃度為70%的乙醇溶液,超聲波(頻率40 kHz、功率150 W、溫度50 ℃)處理40 min,抽濾,重復(fù)提取一次,合并提取液,用蒸餾水定容至100 mL。采用亞硝酸鈉硝酸鋁比色法[19]對(duì)橘皮中黃酮的含量進(jìn)行測(cè)定,以蘆丁含量為橫坐標(biāo),吸光度值為縱坐標(biāo),得出蘆丁含量(x)與吸光度值(y)之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到回歸方程為:y=11.415x+0.0218,R2=0.999。橘皮中黃酮的含量以mg(蘆丁當(dāng)量)/g(橘皮干質(zhì)量)表示。公式如下:

式(3)

式中:c為通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線查的黃酮濃度,mg/mL;m1為橘皮的質(zhì)量,g;X為樣品的水分含量,%;V為移取提取液的體積,mL;10為測(cè)定體積,mL；100為定容體積,mL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 19統(tǒng)計(jì)分析軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。用ANOVA進(jìn)行差異顯著性分析(p<0.05)。橘皮精油組分的定性分析采用GCMS工作站軟件自帶NIST標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)自動(dòng)檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù),結(jié)合質(zhì)譜裂解規(guī)律確定其化學(xué)組分,對(duì)SI和RSI大于800的物質(zhì)進(jìn)行探討。對(duì)應(yīng)化合物的含量以峰面積表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式所需時(shí)間及最終含水量

不同干燥方式所需時(shí)間及最終含水量見(jiàn)表1。由表1可知,4種干燥方式所需時(shí)間排序?yàn)?陰干>曬干>真空干燥>烘干,這主要是由于溫度的影響所致,陰干干燥溫度最低為20 ℃左右,所需干燥時(shí)間長(zhǎng),烘干溫度為50 ℃,有利于干燥的進(jìn)行,能在較短時(shí)間內(nèi)水分含量達(dá)到平衡。真空干燥同樣在50 ℃條件下進(jìn)行,而干燥時(shí)間長(zhǎng)于烘干,這可能是由于真空干燥的橘皮其濕度保持時(shí)間較長(zhǎng),樣品表面水分蒸發(fā)速度大于內(nèi)部水分遷移速度,過(guò)度的表面干燥會(huì)影響水分的遷移與擴(kuò)散,從而減緩干燥速率[20]。新鮮橘皮中的水分含量為74.24%,4種不同的干燥方式得到的產(chǎn)品水分含量差異顯著(p<0.05)。其中陰干的水分含量最高為7.17%,真空干燥的橘皮水分含量最低為5.83%,這是由于橘皮內(nèi)的水分在負(fù)壓狀態(tài)下溶點(diǎn)沸點(diǎn)降低,同時(shí)真空泵抽濕降低水汽含量,使得橘皮內(nèi)的水分有足夠的動(dòng)能脫離達(dá)到干燥的目的。

表1 不同干燥方式所需時(shí)間及最終含水量Table 1 Effects of different drying methods on drying time and final moisture content of orange peels

2.2 不同干燥方式對(duì)橘皮中精油含量的影響

由圖1可知,不同干燥方式對(duì)橘皮精油含量影響顯著(p<0.05)。新鮮橘皮的精油含量為2.07%,烘干所得到的橘皮精油含量最高為2.11%,與新鮮橘皮精油含量差異不顯著。真空干燥與曬干得到的精油含量之間差異不顯著,分別為1.95%和1.91%。陰干所得到的精油含量最低,為1.65%。研究表明,不同干燥條件對(duì)植物中的活性成分影響顯著,其中干燥溫度與干燥時(shí)間是較為顯著的影響因素[21]。陰干處理過(guò)程中橘皮暴露在空氣中長(zhǎng)達(dá)96 h,精油組分在干燥的環(huán)境中擴(kuò)散時(shí)間最長(zhǎng),損失量最大,這與百里香葉的研究結(jié)果類似[18]。相比于曬干和陰干而言,烘干和真空干燥所需干燥時(shí)間較短,能較好地保留橘皮中的精油,因此得到的含量較高。新鮮橘皮精油含量最高,但是因其含水量較高導(dǎo)致它很難長(zhǎng)期保存或者貯藏。因此,橘皮干燥時(shí),宜采用50 ℃烘干,干燥時(shí)間以2.5 h為宜。

圖1 不同干燥方式對(duì)橘皮精油含量的影響Fig.1 Effects of different drying methods on the essential oils yield of orange peels

2.3 不同干燥方式對(duì)橘皮精油組成成分及相對(duì)含量的影響

對(duì)新鮮及4種不同干燥方式的橘皮精油組分進(jìn)行分析,四種干燥方式的精油指紋圖譜與新鮮橘皮精油的基本保持一致，所以在此僅呈現(xiàn)新鮮橘皮精油，總離子流圖見(jiàn)圖2。從表2可以看出,采用GCMS監(jiān)測(cè)出來(lái)的不同干燥方式下的橘皮精油主要組分共有23種。新鮮橘皮中的主要組分為D檸檬烯(峰面積為2.91×109AU,占總峰面積的83.63%)、萜品烯(2.96×108AU,8.49%)、月桂烯(6.68×107AU,1.92%)及α蒎烯(3.83×107AU,1.10%)。以往研究也有相似報(bào)道,Zhang等[22]對(duì)不同種質(zhì)的橘皮中的精油組分進(jìn)行了鑒定,大多數(shù)種質(zhì)橘皮中的主要組分為D檸檬烯、α蒎烯及月桂烯等。D檸檬烯是柑橘類中重要的精油組分,有助于咳痰和抗癌的活性[23],月桂烯是第二大豐富的萜烯,使柑橘類具有令人愉快的、清淡的檸檬香脂氣味[24]。

圖2 新鮮橘皮精油總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram of essential oils of fresh orange peels

新鮮及4種不同干燥方式所得到的精油組分種類及含量之間有一定的差異。不同精油組分的化學(xué)組成及特性各不相同,因此不同干燥方式對(duì)原料的不同精油組分的影響也各不相同[25]。新鮮橘皮中,精油組分的總峰面積為3.48×109AU,經(jīng)過(guò)曬干和陰干之后含量升高,分別為5.17×109AU及4.41×109AU;橘皮烘干之后精油中的精油組分含量變化不大,總面積為3.89×109AU;在真空干燥之后,精油中的精油組分含量降低,總面積為3.34×109AU。植物在干燥過(guò)程中,由于酶、氧氣及其他相關(guān)因素的影響,精油各組分發(fā)生不同的變化,由此構(gòu)成了干燥后特有的風(fēng)味[26]。

依據(jù)精油組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將其分為:萜烯類、醇類、醛類、酚類、醚類、苯類,其中萜類化合物是橘皮中最主要的化合物。分別統(tǒng)計(jì)不同類別精油組分的含量,分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。萜烯類化合物具有濃郁的甜香、花香和木香[27]。新鮮橘皮中精油組分的含量為3.39×109AU,曬干處理之后其含量升高幅度最大,為5.03×109AU;真空干燥處理之后含量反而有所下降為3.24×109AU。醇類物質(zhì)主要可以呈現(xiàn)清香、果香、花香和柑橘香[2829]。新鮮橘皮精油醇類組分的含量為5.68×107AU,經(jīng)過(guò)干燥處理之后,醇類物質(zhì)的總量均有所升高,其中陰干中的含量最高,為1.36×108AU。

表3 不同干燥方式下橘皮精油組分含量及種類數(shù)量的比較Table 3 Comparison of the contents and types of essential oil from orange peel by different drying methods

2.4 不同干燥方式對(duì)橘皮中黃酮含量的影響

由圖3可知,新鮮橘皮中黃酮的含量為16.24 mg/g,經(jīng)過(guò)干燥之后橘皮中的黃酮含量均顯著下降(p<0.05)。閆旭等[30]在不同干燥方法對(duì)番石榴的影響中發(fā)現(xiàn)干燥之后樣品中黃酮的含量低于新鮮樣品,這是由于干燥對(duì)黃酮和高聚合度的黃酮類化合物具有破壞作用。不同干燥方式之間黃酮含量差異顯著(p<0.05),其中陰干所得到的黃酮含量最高為15.73 mg/g,烘干得到的橘皮黃酮含量次之為15.49 mg/g,曬干為15.33 mg/g,含量最低的是真空干燥,為14.63 mg/g。王紅等[31]研究了干燥方式對(duì)芡實(shí)功能性成分含量及抗氧化活性的影響,結(jié)果顯示傳統(tǒng)的干燥方式如曬干、陰干所需干燥時(shí)間較長(zhǎng),使得植物中的黃酮與氧氣接觸充分,各類氧化酶(過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶和多酚氧化酶等)對(duì)活性成分的氧化也起到了催化的作用,隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng),氧化作用時(shí)間延長(zhǎng),導(dǎo)致植物中活性成分的降低。這與本結(jié)論相反,可能是由于干燥過(guò)程活性成分含量的升高或者降低取決于其在植物材料中的類型和在細(xì)胞中的位置[24]。

圖3 不同干燥方式對(duì)橘皮中黃酮含量的影響Fig.3 Effects of different drying methods on the content of flavonoids of orange peels

3 結(jié)論

新鮮橘皮經(jīng)過(guò)曬干、陰干、烘干及真空干燥之后,精油含量、精油組分及黃酮含量均有顯著差異(p<0.05)。新鮮橘皮的精油及黃酮含量分別為2.07%和16.24 mg/g,烘干所得到的橘皮精油含量最高為2.11%,黃酮含量為15.49 mg/g,陰干所得到的精油含量最低為1.65%,黃酮含量最高為15.73 mg/g。采用GCMS共鑒定出23種主要精油組分,其中主要精油組分為D檸檬烯、萜品烯、月桂烯及α蒎烯。橘皮精油組分共分為6類,分別是萜烯類、醇類、醛類、酚類、醚類及苯類,其中萜烯類是橘皮中最主要的揮發(fā)性化合物。綜合比較,50 ℃烘干干燥時(shí)間短,得到的精油及黃酮含量較高,因此可采用50 ℃烘干對(duì)橘皮進(jìn)行處理。

本實(shí)驗(yàn)是研究不同干燥條件對(duì)橘皮中精油及黃酮影響的初步分析,橘皮中黃酮及精油的單組分的分析及變化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,有關(guān)不同干燥方式對(duì)橘皮精油、黃酮單組分影響的機(jī)理及不同干燥方式的聯(lián)合使用有待進(jìn)一步深入研究,為橘皮干燥探尋更為合適的方式。

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