李雁琴,宋麗軍,2,張麗,侯旭杰,2,蒲云峰,2,*
(1.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,新疆阿拉爾843300;2.南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆阿拉爾843300)
棗(Ziziphus jujuba Mill.)是鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(Ziziphus)植物,在我國(guó)已有4 000多年的栽培歷史[1]。它不僅富含碳水化合物、游離氨基酸、有機(jī)酸、礦物質(zhì)及維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2-3],還含有多糖、環(huán)磷酸腺苷(adenosine cyclic 3,5-monophosphate,cAMP)、皂苷、生物堿、黃酮和三萜類(lèi)等功能成分[4-5],具有抗氧化、降血壓、鎮(zhèn)靜安神、防止心腦血管疾病、改善記憶和提高免疫力等功能[1,6],是集藥、食、補(bǔ)三大功能為一體的藥食兼顧的天然保健食品。但是,鮮棗水分含量高,不耐貯藏,采后極易出現(xiàn)失水、皺縮、腐爛變質(zhì)等問(wèn)題,導(dǎo)致商品價(jià)值降低。因此,干制是延長(zhǎng)紅棗貨架期的有效方法之一[7]。
傳統(tǒng)紅棗加工方式以自然晾曬為主,這類(lèi)方法簡(jiǎn)單易操作、成本低,但自然晾曬存在周期長(zhǎng)、衛(wèi)生質(zhì)量差、營(yíng)養(yǎng)損失大、受氣候因素影響大等缺點(diǎn)[8-9]。相對(duì)于自然晾曬,熱風(fēng)干制具有工藝參數(shù)可控、干制周期短、質(zhì)量穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)損失少等優(yōu)點(diǎn)[10],因而熱風(fēng)干制是目前應(yīng)用最廣的紅棗干制方式,但也存在果形皺縮嚴(yán)重、果肉色澤變暗、維生素C(vitamin C,VC)損失大等問(wèn)題[11]。近年來(lái),一些新型紅棗干制加工技術(shù)受到企業(yè)和研究人員關(guān)注,如微波干制[12]、遠(yuǎn)紅外輻射干制[13-14]、射頻干制以及聯(lián)合干等技術(shù)[9],這些技術(shù)能有效縮短干燥周期、節(jié)約能耗、減少營(yíng)養(yǎng)損失等優(yōu)點(diǎn),但這些技術(shù)屬于熱加工,仍會(huì)引起紅棗中熱敏性成分的損失和香氣成分的揮發(fā)。而真空冷凍干燥技術(shù)屬于非熱加工技術(shù),盡管其有加工周期長(zhǎng)、能耗高、成本高等缺點(diǎn),但由于真空冷凍干燥能最大程度保持原料色澤、營(yíng)養(yǎng)、形態(tài)和風(fēng)味,且含水量低[15],真空冷凍干燥食品屬于高檔產(chǎn)品,深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。
近年來(lái),紅棗的真空冷凍加工逐漸受到研究人員關(guān)注。曹有福[16]對(duì)果形和凍結(jié)溫度進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)5 mm的環(huán)形棗片經(jīng)-25℃預(yù)凍后,冷凍干燥可獲得品質(zhì)穩(wěn)定的紅棗凍干產(chǎn)品。郭秉印等[17]以VC為指標(biāo)優(yōu)化了冬棗凍干工藝,獲得優(yōu)化后的工藝參數(shù)為棗片厚度5.5 mm、升華溫度-22.1℃、解析溫度20.6℃。李翠麗等[18]比較了真空干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥的梨棗粉品質(zhì)特性,發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥的梨棗品質(zhì)最好,其VC、多酚含量最高,抗氧化能力最強(qiáng)。沈靜等[19]分析干制方式對(duì)冬棗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及香氣的影響,發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥技術(shù)能夠較好地保留冬棗的營(yíng)養(yǎng)及香氣成分??偟膩?lái)看,紅棗凍干工藝研究已趨成熟,且采用凍干技術(shù)生產(chǎn)的紅棗產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)于其它技術(shù),但現(xiàn)有研究主要選取梨棗、冬棗為原料進(jìn)行凍干工藝研究,缺乏與其它常見(jiàn)紅棗品種的比較。此外,近年來(lái)出現(xiàn)了一些具有優(yōu)良栽培特性的品種,如七月鮮、駿優(yōu)2號(hào)等,而鮮有關(guān)于這些品種的理化品質(zhì)及抗氧化能力的研究報(bào)道。
因此,本文選取新疆常見(jiàn)7個(gè)品種(駿棗、灰棗、贊皇、梨棗、冬棗、七月鮮和駿優(yōu)2號(hào))的凍干棗片為原料,分析凍干棗片的總酸、糖、游離氨基酸、VC、cAMP、總酚、總黃酮及抗氧化能力,以期了解它們的理化品質(zhì)及抗氧化能力,為選擇適宜的品種用于凍干加工提供理論參考。
駿棗、灰棗、贊皇、梨棗、冬棗、七月鮮和駿優(yōu)2號(hào):于果實(shí)脆熟期采摘于新疆阿拉爾市附近棗園。
葡萄糖、果糖、蔗糖、沒(méi)食子酸、蘆丁、抗壞血酸、6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽:阿拉丁試劑(上海)有限公司;2N Folin-Ciocalteu試劑:上海荔達(dá)生物科技有限公司;亞硝酸鈉、硝酸鋁、碳酸鈉、氫氧化鈉、酚酞、草酸:均為分析純,山東西亞化學(xué)股份有限公司;碳酸鈉:分析純,上海生工生物工程股份有限公司。
FD-1-50冷凍干燥機(jī):北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;TGL-20M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī):湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;L-8900型全自動(dòng)氨基酸分析儀:日立高新技術(shù)公司;HE53水分分析儀:上海梅特勒-托利多;2695-2489Waters高效液相色譜儀:美國(guó)Waters;UV-2550分光光度計(jì)、LC-20A 液相色譜、RID20A檢測(cè)器:日本島津;1510酶標(biāo)儀、374酶標(biāo)儀:美國(guó)Thermo Fisher。
1.2.1 樣品處理
鮮棗樣品清洗瀝干,去核切成約3 mm厚的棗片,在-20℃下預(yù)凍1 h后,在冷阱溫度-50℃和真空度0.02 kPa下冷凍干燥30 h,獲得凍干鮮棗片,再將凍干棗片用組織破碎機(jī)粉碎,在-20℃貯藏備用。
1.2.2 總酸測(cè)定
總酸參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》測(cè)定,以蘋(píng)果酸計(jì)。
1.2.3 VC測(cè)定
稱(chēng)取一定量樣品,用2%草酸在室溫25℃下超聲提取30 min,再以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min,取上清液過(guò)0.22 μm濾膜備用。
色譜柱:Spuirsil C18(250 mm×4.6 mm)柱;流動(dòng)相為 0.5%甲酸,流速 0.6 mL/min;進(jìn)樣量 10 μL,柱溫30℃;檢測(cè)波長(zhǎng)243 nm。
1.2.4 cAMP測(cè)定
稱(chēng)取一定量樣品,然后用蒸餾水在室溫25℃下超聲提取30 min,再以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min,取上清液過(guò)0.22 μm濾膜備用。
色譜柱:Spuirsil C18;流動(dòng)相為甲醇∶水∶甲酸=10 ∶89.5∶0.5(體積比),流速 0.7 mL/min,進(jìn)樣量 10 μL,柱溫30℃,檢測(cè)波長(zhǎng)260 nm。
1.2.5 果糖、葡萄糖、蔗糖測(cè)定
參考Pu等的方法[3],稱(chēng)取一定量樣品,用蒸餾水超聲提取,離心后取上清液過(guò)濾膜備用。色譜條件:色譜柱 Platisil NH2(250 mm×4.6 mm)柱;柱溫 30℃;進(jìn)樣量10 μL;流速1 mL/min;流動(dòng)相乙腈∶水=75∶25(體積比)。
1.2.6 游離氨基酸測(cè)定
參照Pu等的方法[3],稱(chēng)取一定量樣品,用5%磺基水楊酸在室溫25℃下浸提12 h,再以9 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,取上清液過(guò)濾膜,然后采用全自動(dòng)氨基酸自動(dòng)分析測(cè)定。
1.2.7 總酚測(cè)定
參照Pu等的方法[3]略作修改,稱(chēng)一定量樣品,用80%的甲醇超聲提取30 min,然后以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min,取上清液備用。
取15 mL具塞試管,先加10 mL 80%甲醇,再加0.2 mL樣液和0.3 mL 2 mol/L Folin-Ciocalteu試劑,混勻放置5 min后,然后加1 mL 15%Na2CO3,混勻后在室溫25℃下避光反應(yīng)2 h,在746 nm比測(cè)定吸光值。以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品,結(jié)果以mg GAE/g DW表示。
1.2.8 總黃酮測(cè)定
參考Pu等[3]的方法,取15 mL具塞試管,先加5.0 mL樣液和0.5 mL 5%NaNO3,混勻后放置6 min,再加0.5 mL 10%Al(NO3)3,混勻后放置6 min,然后加4 mL 4%NaOH,混勻后放置20 min,最后在502 nm下測(cè)定吸光值。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),結(jié)果以mg RE/g DW表示。
1.2.9 DPPH自由基清除能力測(cè)定
參考Pu等的方法[3]略做修改,先在96孔板中加20 μL稀釋后的樣液,再加200 μL DPPH試劑,在300 r/min速度下振蕩30 min,然后在510 nm測(cè)定吸光值,用Trolox作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),結(jié)果以μmol TE/g DW表示。
1.2.10 ABTS+自由基清除能力測(cè)定
參考Pu等的方法[3]略做修改,先在96孔板中加 20 μL 稀釋后的樣液,再加 200 μL ABTS 試劑,在300 r/min速度下振蕩10 min,然后在734 nm測(cè)定吸光值,用Trolox作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),結(jié)果以μmol TE/g DW表示。
采用SPSS20.0進(jìn)行方差分析,Unscramble 10.1進(jìn)行PCA分析。每個(gè)處理重復(fù)3次,結(jié)果以±SD表示,并進(jìn)行Duncan’s多重比較(p<0.05)。
食品中可溶性糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)是果品的重要風(fēng)味成分和營(yíng)養(yǎng)成分,由糖酸組成的風(fēng)味物質(zhì)直接影響果品的口感及酸甜風(fēng)味。不同品種凍干棗片的總酸、果糖、葡萄糖及蔗糖含量見(jiàn)表1。
表1 不同品種凍干棗片的總酸、果糖、葡萄糖及蔗糖含量Table 1 The content of acidum,fructose,glucose and sucrose in different frozen jujube slices mg/g DW
從表1可以看出,不同品種凍干棗片的總酸、果糖、葡萄糖、蔗糖及總糖存在顯著差異(p<0.05)。凍干棗片的總酸由高到低依次為駿棗、駿優(yōu)2號(hào)、贊皇、梨棗、七月鮮、冬棗和灰棗,其中駿棗和駿優(yōu)2號(hào)總酸差異不顯著(p>0.05)。由表1可以看出,紅棗游離糖主要是果糖、葡糖糖和蔗糖,這與文獻(xiàn)中紅棗糖類(lèi)報(bào)道相似[20]。果糖含量為140.31 mg/g DW~250.31 mg/g DW,其中冬棗最高,梨棗最低;葡萄糖含量為126.35 mg/g DW~235.49 mg/g DW,其中冬棗最高,贊皇最低;蔗糖含量為248.26 mg/g DW~422.91 mg/g DW,其中灰棗最高,冬棗最低。除梨棗外,其余6個(gè)品種的總可溶性糖都在700 mg/g DW以上,尤其是灰棗中總游離糖高達(dá)786.75 mg/g DW。從糖酸比來(lái)看,灰棗最高,其次是冬棗和七月鮮,其余品種的糖酸比都在50左右,這說(shuō)明凍干棗片的糖酸比較高,此類(lèi)產(chǎn)品易收到消費(fèi)者青睞。
不同品種凍干棗片的游離氨基酸含量見(jiàn)表2。
表2 不同品種凍干棗片的游離氨基酸含量Table 2 The content of free amino acid in different frozen jujube slices μg/g DW
從表2中可以看出,7個(gè)紅棗品種均含有17種氨基酸,包括7種必需氨基酸(蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴(lài)氨酸)。不同品種凍干棗片的氨基酸、必需氨基酸和總游離氨基酸的含量存在顯著差異(p<0.05)。從總游離氨基酸來(lái)看,駿棗含量最高(24 079.88 μg/g DW),而梨棗最低(12 314.50 μg/g DW),從必需氨基酸來(lái)看,也是駿棗含量最高(4 326.56 μg/g DW),而冬棗最低(1 228.49 μg/g DW)。在分析的17種游離氨基酸中,脯氨酸(Pro)含量最高,而甲硫氨酸(Met)最低。在環(huán)境脅迫條件下,植物組織中脯氨酸(Pro)積累能增強(qiáng)植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力[21]。南疆地區(qū)氣候具有干旱少雨、晝夜溫差大等特點(diǎn),要求植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力高,這或許可以解釋凍干棗片中脯氨酸(Pro)含量高的原因。
紅棗中含有豐富的VC,鮮棗中VC含量高達(dá)200 mg/100 g FW~400 mg/100 g FW[22-23]。其含量比絕大多數(shù)水果都高,有“天然維生素丸”的美譽(yù)。本試驗(yàn)測(cè)得不同品種凍干棗片VC含量見(jiàn)圖1。
圖1 不同品種凍干棗片的VC含量Fig.1 The content of vitamin C in different frozen jujube slices
由圖1可以看出,不同品種凍干棗片的VC含量在6.44 mg/g DW~10.42 mg/g DW范圍內(nèi),這與文獻(xiàn)研究結(jié)果相似[15],說(shuō)明凍干過(guò)程中VC損失小。7個(gè)品種VC含量差異顯著(p<0.05),其中冬棗VC含量最高,而梨棗最低。
不同品種凍干棗片cAMP含量見(jiàn)圖2。
圖2 不同品種凍干棗片的cAMP含量Fig.2 The content of cAMP in different frozen jujube slices
由圖2可以看出,7種凍干棗片cAMP含量差異顯著(p<0.05)。不同品種凍干棗片cAMP含量在85.33 μg/g DW~600.92 μg/g DW 范圍內(nèi),其中駿優(yōu) 2 號(hào)cAMP含量最高,冬棗最低。趙愛(ài)鈴等[24]分析了26個(gè)品種紅棗的 cAMP,其含量在 46 μg/g DW~553 μg/g DW范圍內(nèi)。此次分析的7種凍干棗片的cAMP與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果相似。
類(lèi)黃酮和酚酸都屬于酚類(lèi)物質(zhì),酚類(lèi)是廣泛存在于植物組織中的一類(lèi)植物次生代謝化合物,它具有抗氧化、抗菌、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫等多種生理活性,同時(shí)也是果蔬的感官質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的決定因素[25]。不同品種凍干棗片的總酚、總黃酮含量及抗氧化活性分析見(jiàn)表3。
由表3可以看出,7種凍干棗片的總酚從高到低依次為駿棗、駿優(yōu)2號(hào)、贊皇、梨棗、七月鮮、灰棗和冬棗,其含量在6.75 mg GAE/g DW~11.94 mg GAE/g DW范圍內(nèi),其中駿棗和駿優(yōu)2號(hào)總酚含量最高,而冬棗最低。7種凍干棗片的黃酮含量在0.88 mg RE/g DW~2.51 mg RE/g DW范圍內(nèi),其中冬棗含量最高,而七月鮮最低。
表3 不同品種凍干棗片的總酚、總黃酮含量及抗氧化活性分析Table 3 The content of total flavonoids,total phenolic compounds,antioxidant activity analysis in different frozen jujube slices
由表3可以看出,7種凍干棗片的抗氧化能力差異較大,DPPH自由基清除力和ABTS+自由基清除力的變化范圍分別為 11.83 μmol TE/g DW~25.09 μmol TE/g DW 和 34.72 μmol TE/g DW~63.69 μmol TE/g DW。盡管DPPH自由基清除力和ABTS+自由基清除力的數(shù)值不一樣,但不同品種凍干棗片抗氧化能力的強(qiáng)弱關(guān)系基本一致,它們抗氧化能力由強(qiáng)到弱依次為駿棗、冬棗、駿優(yōu)2號(hào)、七月鮮、贊皇、灰棗和梨棗。駿棗和駿優(yōu)2號(hào)的總酚和總黃酮差異不顯著(p>0.05),但駿棗的DPPH自由基清除力和ABTS+自由基清除力均比駿優(yōu)2號(hào)高(p<0.05),而駿棗的總酚顯著高于冬棗(p<0.05),但駿棗和冬棗的抗氧化能力差異不顯著(p>0.05)。這可能是由于不同品種凍干棗片中VC含量差異造成的,因?yàn)閂C是新鮮棗果中最重要的抗氧化活性物質(zhì)之一[26]。
為了更好地比較7種凍干鮮棗片的營(yíng)養(yǎng)及抗氧化特性,采用Unscramble 10.1對(duì)7種凍干鮮棗片的總酸、果糖、葡萄糖、蔗糖、游離氨基酸、VC、cAMP、總酚、總黃酮、DPPH自由基清除力、ABTS+自由基清除力進(jìn)行主成分分析,結(jié)果見(jiàn)圖3。
圖3 主成分分析的相關(guān)載荷圖Fig.3 Correlation load diagram of principal component analysis
在主成分分析的相關(guān)載荷圖中,PC-1和PC-2的累積百分率達(dá)到了100%,說(shuō)明這兩個(gè)主成分能夠很好地解釋原有數(shù)據(jù)的變化。采用主成分分析,可將7個(gè)樣品及指標(biāo)間的關(guān)系直觀地展示出來(lái)。在圖3中,駿棗和駿優(yōu)2號(hào)位于圖形的右側(cè),與總酸、蔗糖、cAMP、總酚、DPPH自由基清除力、ABTS+自由基清除力和游離氨基酸的位置較近,說(shuō)明駿棗和駿優(yōu)2號(hào)富含這類(lèi)物質(zhì),同時(shí)具有較強(qiáng)的抗氧化能力;冬棗、灰棗、七月鮮、贊皇位于圖形的中上部,與果糖、葡萄糖、糖酸比、總黃酮的距離近,說(shuō)明這些品種富含這類(lèi)物質(zhì),同時(shí)糖酸比高意味著這些品種的口感可能更好,而梨棗位于圖形的左下角,遠(yuǎn)離所有指標(biāo),這說(shuō)明與其它品種相比,梨棗中這些指標(biāo)均較低,其理化品質(zhì)和抗氧化能力相對(duì)較差。
本研究分析了常見(jiàn)的7個(gè)品種的凍干棗片的總酸、糖、VC、cAMP、游離氨基酸、總酚、總黃酮、DPPH 自由基清除力、ABTS+自由基清除力等指標(biāo),發(fā)現(xiàn)不同品種凍干棗片的理化品質(zhì)和抗氧化能力差異顯著。其中,駿棗的總酸、總酚、總游離氨基酸、必需氨基酸含量,DPPH自由基清除力和ABTS+自由基清除力最高,冬棗果糖、葡萄糖、VC和總黃酮含量最高,灰棗的蔗糖和總糖含量最高,駿優(yōu)2號(hào)的cAMP含量最高。除梨棗外,其余品種凍干棗片的理化品質(zhì)和抗氧化能力均較高,尤其是糖酸比均在50以上,容易獲得消費(fèi)者青睞,具有較好的市場(chǎng)前景。
此外,本研究中樣品和指標(biāo)多,難以用單一指標(biāo)來(lái)判斷它們優(yōu)劣,而當(dāng)采用主成分分析獲得樣品及指標(biāo)的相關(guān)載荷圖,直觀地將眾多樣品與指標(biāo)間的關(guān)系反應(yīng)出來(lái),簡(jiǎn)化了樣品間比較。