程曉雯，于有偉，張晨星，張少穎，徐建國，崔美林

（山西師范大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，山西臨汾 041004）

紅棗具有豐富的營養(yǎng)成分和藥用價值[1]。與普通水果相比，雖然含水量少，但含有豐富的多糖、黃酮、多酚、維生素C 以及環(huán)核苷酸類等生物活性成分[2]，這些成分的存在使紅棗的抗氧化活性增強[3]。紅棗具有保健功效，可以抗癌、養(yǎng)肝護(hù)肝、養(yǎng)血補血等，被稱為“營養(yǎng)保健丸”[4]。多糖、維生素C、多酚和黃酮類物質(zhì)參與體內(nèi)氧化還原過程，可增強機體解毒功能[5]。環(huán)磷酸腺苷物質(zhì)則可防治心血管病[6]。這些物質(zhì)參與機體內(nèi)的各種反應(yīng)，可清除體內(nèi)自由基，延緩人體衰老。在紅棗汁提取過程中，品種、加工方式都可能造成棗果中營養(yǎng)組分的損失。

超聲和微波處理是紅棗基本的加工方式，超聲以及微波條件的不同均對紅棗中含有的活性成分造成不同程度的影響，使制備的棗汁具有不同程度的抗氧化活性。鄭炯等[7]發(fā)現(xiàn)超聲波處理與空白對照組相比，西瓜汁L-抗壞血酸含量稍有降低，多酚物質(zhì)含量變化不明顯。Muhammad Abid 等[8]通過研究證明了超聲處理能顯著提高蘋果汁中抗壞血酸、酚類化合物、抗氧化能力、DPPH自由基清除活性。Pérez-Grijalva 等[9]通過超聲和微波處理黑莓果汁，探究其活性物質(zhì)及微生物質(zhì)量，結(jié)果表明在微波處理60 s 和檸檬酸濃度為500 mg/kg 時，黑莓汁中多酚和單體花青素的含量最高；超聲和微波處理樣品中均檢出酚酸、黃酮醇和氰苷；在貯藏過程中，超聲處理的果汁保留了90%以上的單體花青素，并表現(xiàn)出顯著的微生物負(fù)荷降低。但是關(guān)于超聲和微波復(fù)合處理條件下對果汁營養(yǎng)成分和抗氧化性影響的研究相對較少，尤其是干紅棗汁切片提汁的前提條件再結(jié)合超聲波和微波技術(shù)的部分基本未涉及。鑒于此，本項目研究了自然浸出、超聲波、微波、超聲波和微波兩者的復(fù)合技術(shù)及所得棗汁的營養(yǎng)成分和抗氧化活性。通過不同浸出方式的比較，研究超聲波和微波對棗汁中的多酚、黃酮、維生素C、環(huán)核苷酸類以及總還原力、DPPH 自由基、Fe2+螯合力、超氧陰離子自由基、羥基自由基等清除力的變化，以此來說明抗氧化活性變化情況，進(jìn)一步體現(xiàn)超聲波和微波協(xié)同處理對于食品中營養(yǎng)成分和抗氧化活性的影響，以期為超聲波和微波兩種技術(shù)的復(fù)合使用提供新方向。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆駿棗，購自臨汾萬家福超市。2,6-二氯靛酚、抗壞血酸、碳酸氫鈉、3,5-二硝基水楊酸、福林酚試劑、碳酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、水楊酸、30%過氧化氫、無水乙醇、氯化亞鐵、鄰菲啰啉、硫酸亞鐵、三氯乙酸、氯化鐵、鐵氰化鉀均為分析純，購自天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司。環(huán)磷酸腺苷標(biāo)準(zhǔn)品（純度99%）、環(huán)磷酸鳥苷標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%），均購自山東西亞化學(xué)股份有限公司。DPPH 購自上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 1260 LC 高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；CP214 萬分之一電子天平，奧豪斯儀器（常州）有限公司；DZKE-D-2 電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；752N 紫外可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；JY92-IIDN 超聲波細(xì)胞粉碎機，寧波新芝生物科技股份有限公司；G70D20CN1P-D2 微波爐，廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；JZM-2506 料理機，中山市金正生活電器有限公司。

1.3 棗汁制備方法

將干紅棗用流動水洗凈（過程迅速），擦干，除去表面污垢和棗核，切片，厚度約為3 mm 左右，稱取一定量的棗片和水于燒杯中，使料水比為1:4（g/mL）。分別用不同的方法對此混合物進(jìn)行處理，平衡一段時間，直到棗汁的可溶性固形物含量不再發(fā)生變化，過濾，得到棗汁；置于合適的容器中，4 ℃低溫儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 試驗設(shè)計

試驗采用6 種不同的方法處理棗片，包括自然浸出、超聲處理、微波處理、先超聲后微波處理、先微波后超聲處理、榨汁。通過預(yù)試驗得到相關(guān)參數(shù)，分別為超聲處理均為功率540 W，時間15 min；微波處理功率560 W，時間2 min；所有的處理過程料水比均為1:4。另外，微波處理時，因其作用過程中受熱而部分水分散失導(dǎo)致料水比變化，因此處理結(jié)束后應(yīng)該補足散失的水分使料水比恒定，便于比較不同處理各指標(biāo)的變化，進(jìn)而體現(xiàn)出差異。

1.5 測定指標(biāo)

多酚的測定參照邵佩等[10]的方法。黃酮的測定采用NaNO3-Al(NO3)3-NaOH 方法[11]。還原型維生素C 含量的測定采用2,6-二氯靛酚滴定法，且整個試驗步驟應(yīng)在避光條件下進(jìn)行[12]。環(huán)核苷酸類物質(zhì)的測定參照Thomas Van Damme 等[13]的方法，且色譜條件為流速0.2 mL/min，柱溫25 ℃，流動相比水:甲醇＝80:20，測定波長為254 nm。DPPH 自由基清除能力的測定根據(jù)熊雙麗等[14]的方法略作修改，在避光條件下進(jìn)行。總還原力的測定以沒食子酸（GA）標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并采用鐵氰化鉀-三氯乙酸-FeCl3方法于700 nm 下測定其吸光度，結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量（GAE）計算[15]。Fe2+螯合力的測定根據(jù)Chen 等[16]的方法。羥基自由基清除能力的測定采用水楊酸-乙醇法[17]。超氧陰離子自由基清除能力的測定采用鄰苯三酚氧化法，同時以鄰苯三酚的自氧化速率作為對照[18]。

1.6 統(tǒng)計說明

所得數(shù)據(jù)采用Excel 2007（Microsoft Corporation，USA）和SPSS 20.0（Chicago，USA）軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對紅棗汁多酚含量的影響

圖1 顯示了不同處理方式對紅棗汁多酚含量的影響。由圖可以看出，自然浸出狀態(tài)下總酚的含量最高，為0.046 1 mg/mL；其次是先超聲后微波組為0.042 9 mg/mL，而先微波后超聲組的含量為0.0352mg/mL，這兩組的總酚含量分別比自然組減少了6.94%、23.64%。由此說明先超聲后微波組比先微波后超聲組對多酚物質(zhì)的破壞能力小，前者可以更好地保留多酚物質(zhì)。而經(jīng)過先超聲后微波處理的棗汁中含有的總酚量均比超聲和微波單一處理下獲得的紅棗汁總酚量多，且均存在顯著性差異?？梢?，榨汁處理方式對紅棗汁中酚類物質(zhì)的破壞力是最大的。

2.2 不同處理方式對紅棗汁黃酮含量的影響

圖2 顯示了不同處理方式對紅棗汁中黃酮含量的影響。從圖中可以看出，超聲和自然浸出組間無顯著性差異，說明超聲波處理對黃酮的影響不大；微波處理使黃酮含量顯著減少；而超聲和微波復(fù)合處理組中，先超聲后微波組比先微波后超聲組的黃酮保留率高，約10%，而前者黃酮含量也比微波組高，說明微波雖然對黃酮的影響較大，但先經(jīng)過超聲處理的紅棗汁中溶出的某些物質(zhì)可能對黃酮起到了保護(hù)作用，使得紅棗汁再經(jīng)微波處理后比直接微波處理的黃酮含量高；而先微波后超聲組和微波組間黃酮含量并無顯著性差異，進(jìn)一步論證了超聲對黃酮并無明顯的破壞作用；榨汁得到的紅棗汁中黃酮的含量最高，為23.22 μg/mL，且與其他各組間均存在顯著性差異。可能是由于榨汁對紅棗果肉的破碎程度大，黃酮類物質(zhì)溶出較多。

2.3 不同處理方式對紅棗汁維生素C 含量的影響

維生素C 是紅棗中重要的營養(yǎng)成分之一，且在紅棗中的含量較高[19]。圖3 顯示了不同處理方式對紅棗汁中維生素C 含量的影響。由圖可知，自然浸出下，還原型維生素C 的含量最高，為7.02 mg/mL，而經(jīng)超聲、微波、先超聲后微波、先微波后超聲和榨汁處理后，還原型維生素C 的損失率分別達(dá)到了39.54%、30.11%、70.27%、63.88%和34.04%。超聲、微波和榨汁，超聲和微波兩復(fù)合處理，組間不存在顯著性差異，表明超聲和微波對還原型維生素C 的破壞作用是等同的，而榨汁對還原型維生素C 的破壞力同超聲和微波單一處理不存在差異。

2.4 不同處理方式對紅棗汁環(huán)核苷酸類含量的影響

環(huán)核苷酸類物質(zhì)是紅棗中特有的成分，包括有環(huán)磷酸腺苷和環(huán)磷酸鳥苷。圖4 中為處理后的環(huán)磷酸腺苷和環(huán)磷酸鳥苷含量的變化情況。6 種處理中cAMP 含量最高的是經(jīng)過先微波后超聲的紅棗汁，為181.45 mg/L，其次是先超聲后微波組，含量為161.48 mg/L，且兩組間無顯著差異，與自然浸出組相比，前者提高了22.00%，存在顯著差異，后者僅提高了12.35%，且無顯著差異。超聲、微波、榨汁與自然浸出組相比，cAMP 含量不存在差異。超聲和微波單一處理下cAMP 含量的變化說明微波作用對于cAMP 的溶出比超聲作用有極小的優(yōu)勢。但超聲波和微波單一處理對于cAMP 的影響等同于榨汁對紅棗果肉中cAMP 的溶出作用。超聲和微波復(fù)合處理下cAMP含量比自然浸出組和兩者的單一處理組都略有升高，說明其復(fù)合處理對果肉中cAMP 提取有一定的作用，其中以先微波后超聲更有利于cAMP 的提取?？赡苁怯捎谖⒉嶙饔檬沟霉庵衏AMP 較快速的溶出，而超聲過程中更多的作用于其他物質(zhì)，對cAMP 的作用較小。

自然浸出組的cGMP 含量為1 282.04 mg/L，超聲、微波、先超聲后微波、先微波后超聲和榨汁中cGMP 含量分別為1 494.83 mg/L、1 336.93、1 420.83、1 404.58 mg/L，分別比自然組高14.24%、4.11%、9.77%、8.72%。而榨汁組cGMP 為1 119.92 mg/L，且顯著低于自然浸出組，說明榨汁產(chǎn)生的機械作用可能對cGMP 的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞作用。而經(jīng)過其他微波和超聲的處理，無論是兩種技術(shù)的單一處理還是兩種技術(shù)的復(fù)合處理都使得棗果肉中的cGMP的含量高于自然浸出組，表明兩種技術(shù)均有利于cGMP 的提取。超聲和微波復(fù)合處理下，先超聲后微波組cGMP 的含量與先微波后超聲組兩者間不存在顯著差異。

2.5 不同處理方式對紅棗汁抗氧化活性的影響

抗氧化活性是用來評價低濃度存在的物質(zhì)能夠有效抑制自由基氧化反應(yīng)的重要指標(biāo)，其可以直接作用在自由基，或間接消耗掉容易生成自由基的物質(zhì)，防止發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。評價抗氧化活性的指標(biāo)有總還原力、自由基清除率以及螯合力等。表征棗汁的抗氧化活性變化的情況如圖5 所示。

2.5.1 不同處理方式對紅棗汁DPPH·清除率的影響

由圖5 可知，在6 種處理下，DPPH 自由基清除率較強的為微波組和榨汁組，分別為93.31%和94.96%，且兩組間不存在顯著差異。其他各組間兩兩相比較，DPPH 自由基清除率均不存在明顯差異?？梢哉f明超聲以及微波和超聲兩組復(fù)合處理間產(chǎn)生能與DPPH 自由基反應(yīng)的物質(zhì)的能力相當(dāng)。先微波后超聲的清除率達(dá)90.8%，與微波組和榨汁組間都不存在明顯差異。先超聲后微波組清除率為88.47%，與微波和榨汁組存在顯著性差異。由此可以說明先微波后超聲對于產(chǎn)生能與DPPH 自由基反應(yīng)的物質(zhì)的作用稍強于先超聲后微波組。

2.5.2 不同處理方式對紅棗汁總還原力的影響

總還原力中以自然浸出條件下最低，為0.016 2 GAE mg/mL，而經(jīng)過超聲、微波以及榨汁條件下均有升高，且各組與自然組相比均有顯著性差異。微波處理下棗汁的總還原力最高，為0.021 2 GAE mg/mL，超聲處理后棗汁總還原力為0.018 4 GAE mg/mL，分別比自然組高出23.58%、15.71%，顯然微波作用比超聲波作用使棗汁具有更高的還原力。超聲波和微波復(fù)合處理得到的棗汁的總還原力均高于自然浸出組，先超聲后微波總還原力為0.017 8 GAE mg/mL，先微波后超聲的總還原力為0.020 7 GAE mg/mL，兩者相差約14%，且存在顯著性差異。這一現(xiàn)象說明了微波和超聲復(fù)合處理下，微波和超聲處理順序?qū)椫傔€原力的影響不同，以先微波后超聲更有利于棗汁中具有較強還原力的物質(zhì)的溶出，從而使得總還原力得到提升。

2.5.3 不同處理方式對紅棗汁Fe2+螯合力的影響

Fe2+螯合力表示的是物質(zhì)通過提供孤對電子與該離子形成配位鍵的能力。圖5 中Fe2+螯合力分別為超聲20.21%、微波29.13%、先超聲后微波25.46%、先微波后超聲25.20%、榨汁29.40%，與自然浸出組16.01%相比較均有顯著差異；經(jīng)過處理的棗汁的螯合力分別提升了20.78%、45.04%、37.11%、36.47%、45.54%，其中微波和榨汁組、兩組超聲和微波復(fù)合處理組間各無顯著差異。超聲處理下的棗汁Fe2+螯合力優(yōu)于自然浸出組。該結(jié)果反映出超聲、微波以及榨汁均可以提高棗果肉中可以提供配位電子與Fe2+形成配位鍵的物質(zhì)含量，且該物質(zhì)的生成與微波的熱作用有很大的關(guān)系，超聲的作用存在但不及微波作用，超聲和微波的復(fù)合作用比微波作用下棗汁螯合物質(zhì)的產(chǎn)生能力相對較弱。

2.5.4 不同處理方式對紅棗汁·OH 清除率的影響

羥基自由基（·OH）是一種氧化能力很強的自由基，通過得到電子的方式，能使多糖和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解。羥基自由基清除率表明了棗汁中容易與羥基自由基反應(yīng)的物質(zhì)的多少。從圖5 中可以觀察到，榨汁中得到的棗汁的羥基自由基清除率最高達(dá)83.10%，與自然浸出組的68.60%相比較存在顯著性差異。與自然浸出組相比，微波和超聲處理中以超聲、先超聲后微波得到的棗汁的清除率較低，且存在顯著性差異；以微波、先微波后超聲的清除率較高，且不存在顯著性差異。說明超聲可以破壞與羥基自由基反應(yīng)的物質(zhì)，從而減弱棗汁失去電子的能力，且作用顯著；而微波對于該類物質(zhì)的破壞作用不顯著。

2.5.5 不同處理方式對紅棗汁O2·-清除率的影響

超氧陰離子自由基是通過分子氧還原而得到的，可衍生為其他自由基的形式，與蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。該自由基通過失去本身多出的電子而與其他物質(zhì)反應(yīng)。圖5 中自然浸出組和榨汁組的超氧陰離子自由基清除率較其他處理組高，分別為33.27%、31.94%。而經(jīng)超聲和微波處理得到的棗汁中超氧陰離子自由基清除率均有所下降，且與自然浸出組相比有顯著性差異，各組的清除率分別為超聲21.10%、微波25.10%、先超聲后微波23.76%、先微波后超聲29.47%，各下降了36.57%、24.56%、28.58%、11.42%。超聲處理下清除率最低，微波和先超聲后微波兩組間的清除率未有顯著差異，以先微波后超聲棗汁中該自由基的保留率最弱，說明該處理下得到的物質(zhì)更易于與超氧陰離子反應(yīng)。與另一組復(fù)合處理相比，先微波后超聲得到的紅棗汁中含有的能與超氧陰離子反應(yīng)的物質(zhì)較高，而使得該自由基清除率升高。

2.6 相關(guān)性分析

表1 顯示了不同抗氧化性間的相關(guān)性。由表1 相關(guān)性分析可知，黃酮與多酚、cAMP、cGMP、總還原力、Fe2+螯合力呈負(fù)相關(guān)，與cAMP、cGMP 相關(guān)性略高。多酚與·OH清除率、O2·-清除率呈負(fù)相關(guān)，而多酚與總還原力、DPPH·清除率、Fe2+螯合力呈現(xiàn)較強的負(fù)相關(guān)性（P＜0.05），說明總酚的含量與棗汁中的總還原力、DPPH 自由基清除率、Fe2+螯合力息息相關(guān)，且總酚含量越大，這三個值越小。維生素C 與cAMP、cGMP、總還原力、Fe2+螯合力呈負(fù)相關(guān)。維生素C 與cAMP、多酚和·OH 清除率的相關(guān)性均在0.6 左右。cAMP 與DPPH 清除率、·OH 清除率、O2·－清除率呈負(fù)相關(guān)。cGMP 與其他各抗氧化活性指標(biāo)均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，其中與·OH 清除率呈極強的負(fù)相關(guān)性（P＜0.01）。cGMP 與DPPH 清除率、cGMP 和O2·－清除率、DPPH 清除率和總還原力、DPPH 清除率和Fe2+螯合力、·OH清除率和O2·－清除率等相關(guān)性均約為0.7，存在一定的相關(guān)性，但相關(guān)性不高，其具體在棗汁中的作用的相互性有待于進(jìn)一步研究。總還原力與O2·－清除率、O2·－清除率和Fe2+螯合力也呈負(fù)相關(guān)。除此之外，其他各指標(biāo)間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，其中總還原能力和Fe2+螯合力、DPPH 清除率和·OH 自由基清除率具有較高的正相關(guān)度（P＜0.05），說明總還原力可以較好地反應(yīng)棗汁中Fe2+螯合力、DPPH 清除率和·OH 清除率等抗氧化活性。

表1 相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis

3 討論

與自然浸出組相比，超聲波和微波復(fù)合處理中，多酚、黃酮、還原型維生素C 的含量均有所降低，且存在顯著性差異，而cAMP 和cGMP 含量則略有升高，且先微波后超聲對于多酚和黃酮以及cAMP 的保留率比先超聲后微波高，而還原型維生素C 的含量反而低，且cGMP 含量不存在明顯差異。經(jīng)過先超聲后微波處理的紅棗汁中含有的總酚量均比超聲和微波單一處理下獲得的紅棗汁總酚量多，造成該現(xiàn)象的原因可能是，榨汁過程中的機械作用使多酚物質(zhì)與更多與之相關(guān)的反應(yīng)物充分接觸，如可能活化了的多酚氧化酶促使多酚發(fā)生酶促反應(yīng)，從而降低了酚類物質(zhì)的含量[20]。還可以得出紅棗汁中多酚含量經(jīng)過機械處理會發(fā)生不同程度的損失。經(jīng)過處理的紅棗汁由于處理方式不同呈現(xiàn)出不同的抗氧化活性。榨汁組除超氧陰離子自由基清除率等同于自然浸出組外，其總還原力、DPPH 清除率、·OH 清除率、Fe2+螯合力均比自然浸出組高。而超聲和微波中，總還原力中微波＞先微波后超聲組＞超聲＞先超聲后微波＞自然浸出組；DPPH 清除率中微波組最高；·OH 清除率中與自然浸出組相比較受到影響而導(dǎo)致清除率降低的是超聲和先超聲后微波組；O2·－清除率比自然浸出組低，但以先微波后超聲受到的影響??；Fe2+螯合力均高于自然浸出組，以微波作用最為顯著，兩復(fù)合處理組螯合力低于微波組。綜上所述，先微波后超聲組中除維生素C 的含量比先超聲后微波組的低外，該組的多酚、黃酮、cAMP、cGMP 以及其抗氧化活性等均優(yōu)于先超聲后微波組。

通過相關(guān)性數(shù)據(jù)分析得出，總酚可以較好地反映部分抗氧化活性，除cGMP 的多少可以明確的表達(dá)紅棗汁中·OH 清除率的大小外，黃酮、維生素C、cAMP、cGMP與抗氧化活性相關(guān)度不高，其具體的作用機理尚不明確，同時總還原力可以較好地反映棗汁所具有的抗氧化活性。

4 結(jié)論

對超聲和微波等不同處理方式下得到紅棗汁的部分主要成分及抗氧化能力的綜合分析,能夠為紅棗的綜合利用提供依據(jù)。紅棗處理方式不同，得到的紅棗汁的理化性質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)與抗氧化能力也會有差別。微波組總酚的含量最低，自然浸出組總酚含量最高，而超聲和微波復(fù)合處理組中以先微波后超聲的總還原力、DPPH 清除率、Fe2+螯合力較強?？傔€原力幾乎可以表達(dá)所有的抗氧化活性指標(biāo)。以微波的棗汁總抗氧化活性高，其次是先微波后超聲抗氧化活性和榨汁組較高。O2·－清除率中，先微波后超聲組所具有的清除率較適宜，榨汁組高于微波組。榨汁組中黃酮含量最高，維生素C 含量保留較多，cAMP、cGMP 含量最低。微波組中維生素C、黃酮保留也較好，但cAMP、cGMP 含量次于先微波后超聲組而高于榨汁組。先微波后超聲組中的黃酮含量為15.17 μg/mL，維生素C 含量較少，為2.54 mg/mL，cAMP、cGMP 含量較高，分別為181.45 mg/L 和1 404.58 mg/L。所以，先微波后超聲處理下得到的棗汁的營養(yǎng)成分較好地得到保留，除環(huán)核苷酸類物質(zhì)外，該組的營養(yǎng)成分損失略多于自然浸出組，而抗氧化活性要優(yōu)于自然處理組。