左力旭 劉常金 畢金峰 呂 健 金 鑫 周 沫

(1. 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

光核桃[1](PrunusmiraKoehne)作為西藏地區(qū)的特色野生林果，每年產(chǎn)量在5 000 t以上[2]，大部分果實(shí)成熟后自然脫落，僅少部分用于鮮食，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

超聲、壓差閃蒸和蒸汽熱燙作為果蔬加工的常用技術(shù)，可鈍化物料內(nèi)源酶活性，抑制酶促反應(yīng)[3-4]，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，改變物料組織狀態(tài)[5-6]，有效提高產(chǎn)品加工效率及食用品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽熱燙處理能夠有效剝離獼猴桃[7]、番茄果皮[8]。豐水梨經(jīng)熱風(fēng)預(yù)干燥，利用壓差閃蒸技術(shù)制得的脆片，多酚保留量最高，食用品質(zhì)最佳[9]。超聲處理能夠有效去除番茄皮[10]，加快荷蘭芹干燥速率，提高葉綠素、葉黃素等物質(zhì)的保留率[11]。桃果實(shí)味道香甜，營養(yǎng)豐富，富含多酚、黃酮、果膠等功能因子[12]，但在加工過程中功能因子極易被破壞，降低了桃產(chǎn)品的食用價(jià)值。目前，關(guān)于光核桃中多酚、黃酮、果膠等功能因子的含量以及超聲、壓差閃蒸和蒸汽熱燙處理對(duì)光核桃功能因子的影響均尚未見報(bào)道。

多酚、黃酮、多糖、果膠等功能因子，具有清除人體自由基，減緩細(xì)胞氧化，抗炎、抗癌等功效[13-14]。為進(jìn)一步提升光核桃的價(jià)值空間，開發(fā)高附加值產(chǎn)品，提高其資源利用率，本研究擬采用超聲、壓差閃蒸、蒸汽熱燙3種處理方式對(duì)光核桃多酚、黃酮、多糖、果膠等功能因子含量及其抗氧化活性的影響，探究功能因子含量與抗氧活性之間的關(guān)系，旨在為光核桃的有效利用和新產(chǎn)品開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

光核桃：于2018年9月3日采自西藏林芝地區(qū)，冷鏈空運(yùn)至北京，4 ℃冷庫貯藏備用；

無水碳酸鈉、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、九水合硝酸鋁、無水乙醇、濃硫酸、甲醇、鹽酸、過硫酸鉀、三氯化鐵：分析純，國藥集團(tuán)化試劑有限公司；

沒食子酸、蘆丁、半乳糖醛酸等標(biāo)品、福林酚試劑、水溶性維生素E(Trolox)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2，2′-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、2，4，6-三吡啶基三嗪(TPTZ)：分析純，美國Sigma公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電子天平：CPA-125型，德國Sartortific公司；

數(shù)控超聲波反應(yīng)器：DT400型，北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司；

脈動(dòng)壓差閃蒸干燥設(shè)備：QDPH10-1型，天津市勤德新材料科技有限公司；

高效液相色譜：Waters-1525型，美國Waters公司；

離心機(jī)：5804R型，德國Eppendorf公司；

水分活度儀：WA-99163型，美國Decagong公司；

紫外—可見分光光度計(jì)：UV1800型，日本島津公司。

1.2 方法

1.2.1 處理方式

(1) 超聲處理：樣品置于超聲波反應(yīng)器內(nèi)，設(shè)定操作參數(shù)為：頻率40 kHz、功率0.48 kW，時(shí)間分別為10，20，30 min。

(2) 壓差閃蒸處理：樣品置于脈動(dòng)壓差閃蒸干燥設(shè)備的物料托盤中，設(shè)定操作參數(shù)為：閃蒸溫度 95 ℃，停滯時(shí)間10 min，閃蒸次數(shù)分別為 1，2，3。

(3) 蒸汽熱燙處理：樣品置于蒸鍋內(nèi)，蒸汽溫度設(shè)為100 ℃，處理時(shí)間分別為1，2，3 min。

1.2.2 水分含量的測(cè)定 參考GB 5009.3—2016的直接干燥法。

1.2.3 可溶性固形物的測(cè)定 參考NY/T 2637—2014的折射儀法。

1.2.4 水分活度的測(cè)定 將物料切成薄片，鋪滿檢測(cè)盒底部，放進(jìn)水分活度測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 功能因子含量的測(cè)定

(1) 多酚含量的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取樣品2.00 g，加入80%甲醇10 mL，超聲輔助提取1 h后于4 ℃、9 000 r/min離心15 min，取上清液。重復(fù)提取2次，合并上清液，定容至100 mL 即得多酚提取液。含量測(cè)定參照Folin-Ciocalteu法[15]，以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表示為每克干樣品中所含沒食子酸當(dāng)量(mg GAE/g DB)。

(2) 單酚含量的測(cè)定：參考Oliveira等[16]的方法并稍作修改。取1.2.5(1)中多酚提取液過0.45 μm有機(jī)系濾膜作為待測(cè)液。Agilent TC-C18 色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，柱溫30 ℃，流速1 mL/min，進(jìn)樣量10 μL。洗脫程序?yàn)椋篈相為2%甲酸水，B相為丙酮(0 min，A∶B=95∶5；20 min，A∶B=75∶25；40 min，A∶B=60∶40；45min，A∶B=75∶25；50 min，A∶B=95∶5；55 min，A∶B=95∶5)。采用外標(biāo)法計(jì)算樣品中單酚含量。

(3) 黃酮含量的測(cè)定：取1.2.5(1)中多酚提取液1 mL作為待測(cè)液，參照Mokrani等[17]的方法進(jìn)行測(cè)定。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表示為每克干樣品中所含蘆丁當(dāng)量(mg RE/g DB)。

(4) 多糖含量的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取樣品2.00 g，加入40 mL蒸餾水，90 ℃水浴浸提1 h，超聲輔助提取1 h，抽濾，濾液加入其體積4倍的無水乙醇，4 ℃醇沉24 h后抽濾，濾渣溶解定容至100 mL，3 500 D透析袋透析72 h得多糖待測(cè)液。采用苯酚—硫酸法[18]進(jìn)行測(cè)定，以葡萄為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表示為每克干樣品中所含葡萄糖當(dāng)量(mg GE/g DB)。

(5) 果膠含量的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取樣品30.00 g，加入95%乙醇150 mL，醇沉14 h后過濾，濾渣用95%乙醇洗滌至無色后于40 ℃烘箱烘干，得到醇不溶性物質(zhì)(AIR)。準(zhǔn)確稱取0.50 g AIR，加入90 mL蒸餾水，沸水浴5 min，冷卻后過濾，濾液定容至100 mL，3 500 D透析袋透析72 h 得果膠待測(cè)液。參考 Mccready等[19]的方法進(jìn)行含量測(cè)定，以半乳糖醛酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表示為每克醇不溶性物質(zhì)中半乳糖醛酸當(dāng)量(mg GalA/g AIR)。

1.2.6 功能因子抗氧化活性的測(cè)定

(1) DPPH自由基清除能力：參考Si等[20]的方法并稍作修改。將2 mL樣品或Trolox標(biāo)準(zhǔn)液與4 mL 100 μmol/L DPPH混勻，暗處靜置30 min，517 nm處測(cè)吸光值，結(jié)果表示為每克干樣品中所含Trolox當(dāng)量(μmol Trolox/g)。

(2) ABTS自由基清除能力：參Yeoh等[21]的方法并稍作修改。將0.4 mL樣品或Trolox標(biāo)準(zhǔn)液與3.6 mL 100 μmol/L ABTS混勻，734 nm處測(cè)吸光值，結(jié)果表示為μmol Trolox/g。

(3) FRAP鐵離子還原能力：參考Jayasekera等[22]的方法并稍作修改。將0.2 mL樣品或Trolox標(biāo)準(zhǔn)液與6 mL FRAP混勻，37 ℃條件下保溫30 min，593 nm處測(cè)吸光值，結(jié)果表示為μmol Trolox/g。

1.2.7 統(tǒng)計(jì)方法 采用Excel、SPSS 20對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，Origin 8.5進(jìn)行作圖。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理方式對(duì)光核桃水分含量、可溶性固形物、水分活度的影響

由表1可知，超聲處理破壞了光核桃的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，部分內(nèi)容物流失[23]，可溶性固形物減少；自由水增加，水分含量和水分活度升高。壓差閃蒸處理使光核桃內(nèi)部水分瞬間蒸發(fā)，水分含量和水分活度降低；細(xì)胞在壓差作用下脹裂，物料孔隙度增加[24]，促進(jìn)內(nèi)容物溶出，可溶性固形物增加。蒸汽熱燙處理在光核桃表面形成薄水層，水分含量增加，水分活度升高；部分細(xì)胞在熱力作用下坍塌[5]，內(nèi)容物流失，可溶性固形物略有降低。

表1 處理方式對(duì)光核桃水分含量、可溶性固形物、水分活度的影響?

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 處理方式對(duì)光核桃功能因子含量的影響

2.2.1 多酚和單酚含量 酚類物質(zhì)主要分布在植物細(xì)胞的液泡中，處理方式對(duì)液泡破壞程度不同，對(duì)酚類物質(zhì)的影響也不同[25]。相比對(duì)照組，超聲和壓差閃蒸處理均不利于光核桃多酚的保留，蒸汽熱燙處理可顯著提高光核桃多酚的含量(圖1)，其中，光核桃經(jīng)蒸汽熱燙1 min，多酚含量增加了20%。由圖2可知，蒸汽熱燙處理能夠較好地保留光核桃的主要單酚(新綠原酸、兒茶素和綠原酸)物質(zhì)。與新綠原酸相比，綠原酸和兒茶素相對(duì)穩(wěn)定，保留率較高。相比較對(duì)照組，蒸汽熱燙對(duì)綠原酸、兒茶素含量基本無影響，而超聲處理和壓差閃蒸處理降低綠原酸和兒茶素含量；而3種處理方式對(duì)新綠原酸均有破壞作用。

研究發(fā)現(xiàn)超聲通過破壞植物細(xì)胞可高效輔助提取多酚[6]、多糖[26]、果膠[27]等功能性物質(zhì)。同樣，超聲處理可促進(jìn)光核桃中酚類物質(zhì)溶出，但超聲引起的局部高溫(5 000 K)導(dǎo)致水分子分解，產(chǎn)生·OH，酚類物質(zhì)因猝滅自由基造成檢測(cè)量降低[28]。壓差閃蒸通過高溫和壓力差推動(dòng)光核桃內(nèi)部水分快速蒸發(fā)，液泡和細(xì)胞膜破裂，形成多孔通道[29]，引起酚類物質(zhì)與氧氣發(fā)生氧化降解。蒸汽熱燙過程中，光核桃表面形成隔氧薄水層，高溫鈍化多酚氧化酶，二者有效阻止酚類物質(zhì)被氧化[30]，但過長(zhǎng)時(shí)間的熱處理會(huì)導(dǎo)致多酚降解。

2.2.2 黃酮含量 黃酮是2個(gè)帶有酚羥基的苯環(huán)經(jīng)由中心三碳鏈相互連接而形成的一系列化合物[31]，屬于酚類物質(zhì)。由圖3可知，蒸汽熱燙處理對(duì)光核桃中黃酮的保留率顯著高于超聲和壓差閃蒸處理。其中，超聲處理30 min，黃酮含量?jī)H為對(duì)照組的1/3。壓差閃蒸1次，黃酮含量約為對(duì)照組的70%。蒸汽熱燙3 min時(shí)，黃酮含量高出對(duì)照組5 mg RE/g DB左右。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

圖2 處理方式對(duì)光核桃單酚含量的影響

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.2.3 多糖含量 相比較對(duì)照組，光核桃經(jīng)超聲處理后多糖含量顯著降低，且隨處理時(shí)間延長(zhǎng)不斷減少(圖4)。光核桃多糖含量隨壓差閃蒸次數(shù)的增加呈升高趨勢(shì)，壓差閃蒸3次時(shí)，多糖含量比對(duì)照組高出11.84%。蒸汽熱燙顯著提高光核桃多糖的含量，且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，與張霽[32]的研究結(jié)果一致。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

多糖是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子聚合物，在較強(qiáng)外力作用下易發(fā)生降解。研究[33-34]發(fā)現(xiàn)超聲可打斷C—O—C和C—O—H鍵，使多糖主鏈斷裂，降解為寡糖甚至單糖，導(dǎo)致多糖含量降低。壓差閃蒸產(chǎn)生的壓力差可破壞光核桃完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，高濕高熱水蒸氣帶動(dòng)組織中高分子物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，形成疏松的多孔通道，促進(jìn)多糖物質(zhì)溶出[35]。在蒸汽熱燙處理過程中，纖維素、半纖維素、果膠等細(xì)胞壁物質(zhì)受熱發(fā)生解聚重排，引起光核桃組織松弛坍塌，促進(jìn)可溶性多糖溶出[36]。

2.2.4 果膠含量 光核桃經(jīng)不同處理后的果膠含量如圖5 所示，其變化趨勢(shì)與多糖含量的變化趨勢(shì)一致，推測(cè)果膠可能是光核桃多糖的主要成分。此外，除超聲處理30 min外，其他處理組果膠含量均高于對(duì)照組，其中蒸汽熱燙3 min時(shí)果膠含量高達(dá)(57.00±2.74) mg GalA/g AIR。由此可見，3種處理方式均能促進(jìn)光核桃果膠的溶出。研究發(fā)現(xiàn)超聲可通過破壞細(xì)胞壁促進(jìn)果膠的溶出[37]，壓差閃蒸使大分子物質(zhì)發(fā)生分離重排，促使纖維素表面結(jié)合不緊密的果膠脫離，引起果膠含量增加[38]，蒸汽熱燙使細(xì)胞壁果膠發(fā)生脫甲酯化和β-解聚，降低果膠與纖維素等物質(zhì)的結(jié)合，促進(jìn)果膠溶出[39]。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.3 處理方式對(duì)光核桃功能因子抗氧化活性的影響

DPPH自由基清除能力、FRAP鐵離子還原能力和ABTS自由基清除能力是功能因子體外抗氧化活性最常用的評(píng)價(jià)方法。其中，DPPH自由基通過單電子氧化酚羥基和中間產(chǎn)物歧化反應(yīng)2個(gè)過程將酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，自身還原為DPPH2[40]。FRAP鐵原子還原試驗(yàn)是在低pH條件下，酚類、維生素C等抗氧化活性物質(zhì)通過提供氫原子終止自由基鏈反應(yīng)，將Fe3+-TPTZ還原為Fe2+[41]。不同試樣與ABTS自由基反應(yīng)機(jī)制不同，電子轉(zhuǎn)移和氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移2種途徑均可清除ABTS自由基，優(yōu)勢(shì)途徑與試樣的組成、結(jié)構(gòu)相關(guān)[42]。

2.3.1 多酚和黃酮的抗氧化活性 由表2可知，相比較對(duì)照組，光核桃經(jīng)蒸汽熱燙處理后，多酚和黃酮含量顯著升高，羥基數(shù)目隨之增加，多酚和黃酮DPPH自由基清除能力、FRAP鐵離子還原能力和ABTS自由基清除能力均顯著提高。光核桃多酚和黃酮的含量及其抗氧化活性隨超聲、壓差閃蒸處理呈顯著降低趨勢(shì)。光核桃多酚和黃酮的DPPH自由基清除能力和FRAP鐵原子還原能力隨超聲處理時(shí)間延長(zhǎng)、閃蒸次數(shù)增加、蒸汽熱燙時(shí)間延長(zhǎng)呈增加或減少趨勢(shì)，而ABTS自由基清除能力無明顯趨勢(shì)，這是由于ABTS自由基的清除因試樣結(jié)構(gòu)及組成不同達(dá)到的反應(yīng)終點(diǎn)不同造成的[43]。

2.3.2 多糖的抗氧化活性 相比較超聲處理，壓差閃蒸和蒸汽熱燙處理可顯著提高光核桃多糖的抗氧化活性(表3)。相比較對(duì)照組，只有蒸汽熱燙處理能顯著提高光核桃多糖的DPPH自由基清除能力和FRAP鐵原子還原能力。光核桃受熱后多糖鏈斷裂，分子量降低，構(gòu)象改變，大量羥基基團(tuán)暴露，抗氧化活性升高[26,44]。

2.3.3 果膠的抗氧化活性 超聲、壓差閃蒸和蒸汽熱燙處理均可顯著提高光核桃果膠的抗氧化活性(表4)，其中，壓差閃蒸處理對(duì)果膠抗氧化活性的提高最為顯著。由圖5可知，光核桃經(jīng)蒸汽熱燙處理后果膠含量高于壓差閃蒸處理，但其抗氧化活性顯著低于壓差閃蒸處理(表4)，可能是壓差閃蒸處理使果膠鏈斷裂，抗氧化基團(tuán)暴露，構(gòu)象發(fā)生改變，抗氧化活性加強(qiáng)[44]。

表2處理方式對(duì)光核桃多酚和黃酮抗氧化活性的影響?

Table2EffectofdifferenttreatmentsonantioxidantcapacityofpolyphenolandflavoneofPrunusmiraKoehne μmolTrolox/g

處理方式DPPHFRAPABTS對(duì)照組185.35±2.61c207.50±0.29d67.85±0.70a超聲處理10min104.46±1.72g128.16±0.72h30.19±1.17f超聲處理20min80.46±0.30h117.92±1.98i21.11±1.80g超聲處理30min76.98±1.54h102.20±0.45j38.35±0.86e壓差閃蒸1次147.45±2.88f161.66±1.73g45.90±0.46d壓差閃蒸2次151.95±1.11e183.23±1.06f46.22±0.66d壓差閃蒸3次157.36±2.41d187.44±2.64e49.92±1.02c蒸汽熱燙1min203.87±1.33b261.39±0.45c68.04±2.37a蒸汽熱燙2min205.46±0.75b264.29±0.63b60.37±1.21b蒸汽熱燙3min210.47±2.41a273.93±0.32a66.90±1.43a

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表3處理方式對(duì)光核桃多糖抗氧化活性的影響?

Table3EffectofdifferenttreatmentsonantioxidantcapacityofpolysaccharidesofPrunusmiraKoehne μmolTrolox/g

處理方式DPPHFRAPABTS對(duì)照組3.97±0.01c6.67±0.18a6.15±0.18c超聲處理10min1.31±0.18d2.13±0.09g1.53±0.13h超聲處理20min1.35±0.28d1.65±0.30h1.57±0.11gh超聲處理30min1.36±0.12d1.24±0.23i1.76±0.11g壓差閃蒸1次4.35±0.05b4.17±0.18d6.50±0.04b壓差閃蒸2次4.01±0.02c6.27±0.16b6.44±0.10b壓差閃蒸3次4.09±0.09c5.84±0.11c5.56±0.08e蒸汽熱燙1min5.16±0.11a6.72±0.18a6.98±0.11a蒸汽熱燙2min4.20±0.14bc3.67±0.11e5.89±0.12d蒸汽熱燙3min4.14±0.17bc3.33±0.07f5.16±0.02f

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.4 不同處理?xiàng)l件下光核桃功能因子含量與其抗氧化活性的關(guān)系

光核桃多酚含量與DPPH自由基清除能力、FRAP鐵原子還原能力、ABTS自由基清除能力的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.794，0.756，0.573[圖6(a)]，黃酮分別為0.991，0.885，0.945[圖6(b)]，多糖分別為0.857，0.802，0.572[圖6(c)]，果膠分別為0.057，0.069，0.047[圖6(d)]。綜合而言，DPPH自由基清除能力與多酚、黃酮、多糖含量均呈顯著線性相關(guān)，量效關(guān)系明顯，因此可用DPPH自由基清除能力表征光核桃中功能性物質(zhì)含量與其抗氧化活性之間的關(guān)系。

表4處理方式對(duì)光核桃果膠抗氧化活性的影響?

Table4EffectofdifferenttreatmentsonantioxidantcapacityofpectinofPrunusmiraKoehneμmolTrolox/gAIR

處理方式DPPHFRAPABTS對(duì)照組132.67±1.09e125.03±4.07g169.15±4.66e超聲處理10min163.84±4.83bcd156.05±2.10f197.67±2.42cd超聲處理20min165.71±4.92bc155.71±5.18de198.41±2.10cd超聲處理30min170.62±2.78b171.78±3.10d203.96±2.85c壓差閃蒸1次209.58±4.36a225.37±3.98ab243.41±7.58b壓差閃蒸2次216.36±6.38a231.01±3.74a269.15±7.14a壓差閃蒸3次217.09±8.13a220.67±5.77b246.93±9.33b蒸汽熱燙1min165.86±5.16bc192.97±1.68c196.00±7.88cd蒸汽熱燙2min157.78±7.12cd161.95±4.89ef193.41±0.64d蒸汽熱燙3min163.26±7.33d156.74±4.27f191.37±0.64d

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論

① 超聲處理和壓差閃蒸處理均不利于光核桃多酚、黃酮、多糖含量及抗氧化活性的保留，但超聲處理可提高果膠的抗氧化活性，壓差閃蒸處理可提高多糖、果膠的抗氧化活性；② 蒸汽熱燙能夠顯著提高光核桃多酚、黃酮、多糖、果膠的含量及其抗氧化活力；③ 光核桃經(jīng)不同處理后，其多酚、黃酮、多糖含量與DPPH自由基清除能力呈正相關(guān)，量效關(guān)系顯著，因此DPPH法能穩(wěn)定表征功能因子含量與抗氧化活性之間的關(guān)系。綜上所述，蒸汽熱燙處理可作為保留光核桃功效因子的有效預(yù)處理技術(shù)，后續(xù)研究將圍繞蒸汽熱燙處理對(duì)光核桃系列產(chǎn)品品質(zhì)的影響展開。

圖6 光核桃功能因子含量與其抗氧化活性之間的擬合關(guān)系