沙棘葉多酚在蘋果汁保鮮中的應(yīng)用

敬思群

(新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

沙棘葉多酚在蘋果汁保鮮中的應(yīng)用

敬思群

(新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

以沙棘葉為原料，多酚提取率作為考察指標(biāo)，通過單因素及正交試驗(yàn)確定超聲波輔助提取法提取沙棘葉多酚的最佳工藝條件，同時(shí)研究了沙棘葉多酚對天然蘋果汁VC保存的影響。結(jié)果表明，超聲波輔助提取法最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、浸提時(shí)間25min、料液比1:16。在此最佳工藝條件下，沙棘葉多酚提取量為7.385mg/g。沙棘葉多酚在蘋果汁中的添加量為0.10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，保鮮作用顯著。

多酚；超聲波；提??；保鮮

新疆沙棘(Hippophae rhamnoides L.)種植總面積約49.95萬畝，主要分布于尼勒克、新源、阿勒泰、阿克蘇、喀什、和田等地，主要的類型為蒙古沙棘和中亞沙棘。國內(nèi)外對沙棘果實(shí)的研究已經(jīng)趨于成熟[1-3]，但對沙棘葉開發(fā)利用還比較少。而沙棘葉含有豐富的多酚，可防治心血管疾病、可抗癌抗突變、可治療皮炎、有降血糖、降血壓、抗病毒等多種作用[4-6]。由于沙棘枝多刺，因此人們采摘為連枝采摘，在沙棘果的制備過程中產(chǎn)生大量的枝葉，并作為廢棄物被丟棄了，不僅污染環(huán)境，而且造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，本研究利用廢棄的枝葉作原料提取沙棘多酚，并用之于蘋果保鮮研究，不僅增加了天然保鮮劑的市場品種[7-8]，而且變廢為寶，提高了沙棘的附加值，延長沙棘產(chǎn)業(yè)鏈，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

沙棘葉采自新疆吉木薩爾縣，低溫干燥，備用；沙棘葉多酚由本實(shí)驗(yàn)室制備；化學(xué)試劑均為分析純。

KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器；HH-S型恒溫水浴鍋；離心機(jī)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；冷凍干燥機(jī)；MDF-382E超低溫冰箱；BS 2000S型電子精密天平；JFSD-70粉碎磨；WFZUV-2000紫外-可見分光光度計(jì)；電冰箱；打漿機(jī)等。

1.2 方法

1.2.1 沙棘葉前處理

將沙棘葉用水清洗并經(jīng)自然風(fēng)干或60℃烘干后，粉碎成40目，密封避光低溫保存。

1.2.2 浸提溶劑的確定

多酚類物質(zhì)在植物體內(nèi)通常與蛋白質(zhì)、多糖等以氫鍵和疏水鍵形成穩(wěn)定的分子復(fù)合物[9-10]。多酚提取溶劑主要是水、乙醇、甲醇及丙酮等。水是一種強(qiáng)極性溶劑，便宜且使用安全。但水?dāng)嗔褮滏I的作用較弱，并且提取多酚的同時(shí)，原料中的一些水溶性物質(zhì)也一同提

取出來，增加后處理的困難。親水性的乙醇、甲醇及丙酮提取多酚時(shí)，與水相比，雜質(zhì)少，提取時(shí)間短，效率高。并且乙醇易于回收，因此本實(shí)驗(yàn)采取易回收的乙醇為提取溶劑。

1.2.3 沙棘葉多酚的制備工藝流程[11-12]

稱取樣品→加入溶劑→攪拌均勻→超聲波浸提→離心→抽濾→減壓旋轉(zhuǎn)蒸法→冷凍干燥

1.2.4 超聲波輔助提取多酚單因素試驗(yàn)

1.2.4.1 浸提時(shí)間對多酚提取率的影響

稱取1g沙棘葉，在初始溫度為30℃，超聲波功率100W，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1:20，分別浸提15、20、25、30、35min，將離心抽濾后的濾液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后定容，測定吸光度。

1.2.4.2 料液比對多酚提取率的影響

稱取1g沙棘葉，在初始溫度為30℃，超聲波功率100W，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比(g/mL)分別為1:10、1:12、1:14、1:16、1:18，浸提25min，其他同1.2.4.1節(jié)。

1.2.4.3 溶劑體積分?jǐn)?shù)對多酚提取率的影響

稱取1g沙棘葉，在初始溫度30℃，超聲波功率100W，料液比1:16，乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為0%、20%、40%、60%、80%浸提25min，其他同1.2.4.1節(jié)。

1.2.5 超聲波輔助提取多酚正交試驗(yàn)

選擇三因素三水平L9(33)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究浸提時(shí)間，溶劑體積分?jǐn)?shù)，料液比對沙棘葉多酚提取率的影響。

表1 L9(33)正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

1.2.6 沙棘葉多酚含量測定

1.2.6.1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

Folin試劑：將10.00g鎢酸鈉、2.50g鉬酸鈉、70mL蒸餾水、5mL 85%磷酸及10mL濃鹽酸裝入帶回流裝置的500mL圓底燒瓶中，充分混合，文火緩慢回流10h。再加入15.00g硫酸鋰、5mL蒸餾水及數(shù)滴液溴，然后將燒瓶內(nèi)溶液開口煮沸15min，以便驅(qū)除過量的溴。冷至室溫后用容量瓶定容至100mL，過濾。濾液呈微綠色，于棕色試劑瓶中冰箱保存。

20%碳酸鈉溶液：精確稱取20.00g無水碳酸鈉，用蒸餾水溶解，定容至100mL。準(zhǔn)確稱取0.1250g沒食子酸于小燒杯中，用少量無水乙醇溶解，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中并用去離子水定容至刻度。移液管分別取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL于6個(gè)100mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度。分別移取不同質(zhì)量濃度(g/mL)的標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0mL加入到25mL容量瓶中，依次加入15mL去離子水，混合；加入1mL Folin試劑進(jìn)行混合；在0.5～8min內(nèi)，加入3mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%碳酸鈉溶液，充分混合后用水定容至刻度。2h后，以空白作參比，在765nm波長處測定其吸光度。以沒食子酸的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以其吸光度為縱坐標(biāo)，繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，實(shí)驗(yàn)得沒食子酸與吸光度回歸方程為：A=0.0648C－0.0062，r=0.9997，在1.9～10μg/mL范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系。

1.2.6.2 沙棘葉多酚含量測定[13]

以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，采用分光光度法測定。測出沙棘葉多酚提取液的吸光度，參照沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多酚含量。

1.2.6.3 沙棘葉多酚含量計(jì)算

提取液揮去有機(jī)溶劑，用蒸餾水定容。移取1.0mL樣液至25mL容量瓶中，加入15mL蒸餾水，混合；加入1mL Folin試劑進(jìn)行混合；在0.5～8min內(nèi)，加入3mL 20%碳酸鈉溶液，充分混合后用蒸餾水定容至刻度。2h后，以空白作參比，在765nm波長處測定其吸光度。

多酚含量：W=CV/m

式中：W為多酚含量/(mg/g)；C為沙棘葉多酚質(zhì)量濃度/(mg/mL)；V為提取液體積/mL；m為沙棘葉質(zhì)量/g。

1.2.7 多酚類物質(zhì)的保鮮作用研究[14]

1.2.7.1 抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

精確稱取100mg純抗壞血酸，用1%草酸溶液溶解，移入100mL容量瓶中，用1%草酸溶液稀釋至刻度，即得1mg/mL的抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取50mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，加1g活性炭，搖動(dòng)1min，過濾。取10mL濾液放入500mL容量瓶中，加5.0g硫脲，用1%草酸溶液稀釋至刻度。此抗壞血酸溶液濃度為20μg/mL。取5、10、20、25、40、50、60mL稀釋液，分別放入7個(gè)100mL容量瓶中，用1%硫脲溶液稀釋至刻度，使最后稀釋液中抗壞血酸的濃度分別為1、2、4、5、8、10、12μg/mL。取標(biāo)準(zhǔn)曲線系列7個(gè)溶液各25mL，按樣品氧化處理、呈色反應(yīng)和比色步驟進(jìn)行操作。以吸光度為縱坐標(biāo)，以抗壞血酸(μg/mL)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。實(shí)驗(yàn)得回歸方程：A=0.0127C－0.0036，r=0.9996，在1.0～12μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。

1.2.7.2 沙棘葉多酚保鮮作用最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定

(1) 蘋果汁制備

稱100g蘋果和100g 2%草酸溶液，倒入打漿機(jī)中

打成均漿，取10～40g(含1～2mg抗壞血酸)倒入100mL棕色容量瓶中，用1%草酸溶液稀釋至刻度，混勻，得樣液。將上述樣液過濾，濾液備用。不易過濾的樣品可用離心機(jī)沉淀后，傾出上清液，過濾，備用。取25mL上述濾液，加入0.5g活性炭，振搖1min，過濾，棄去最初數(shù)毫升濾液。

(2) 蘋果汁中VC含量測定[15]

上述樣品濾液中分別加入0.00%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的沙棘葉多酚在室溫下放3d。取10mL上述各氧化提取液，加入10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%硫脲溶液，混勻，得氧化稀釋液。于3個(gè)試管中各加入4mL氧化稀釋液。一個(gè)試管作為空白，在另兩試管中加入1.0mL 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))2,4-二硝基苯肼溶液，將所有試管放入(37±0.5)℃恒溫箱或水浴中，保溫3h。3h后取出，除空白管外，將另兩個(gè)試管放入冰水中?？瞻坠苋〕龊笫蛊淅涞绞覝兀缓蠹尤?.0mL 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 2,4-二硝基苯肼溶液，在室溫中放置10～15min后放入冰水內(nèi)。當(dāng)試管放入冰水后，向每一試管中慢慢滴加5mL 85%硫酸，滴加時(shí)間至少需要1min，需邊加邊搖動(dòng)試管。將試管自冰水中取出，在室溫放置30min后比色。用1cm比色杯，以空白液調(diào)零點(diǎn)，于500nm波長測上述3個(gè)試管的的吸光度。

VC含量：采用2,4-二硝基苯肼法[16]測定。

式中：X為樣品中VC總含量/(mg/100g)；P為由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的樣品溶液質(zhì)量濃度/(μg/mL)；m為試樣質(zhì)量/g；f為樣品溶液的稀釋倍數(shù)；V為呈色反應(yīng)所用試樣體積/mL。

1.2.7.3 沙棘葉多酚對蘋果汁在儲(chǔ)藏過程中VC含量變化的影響

在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下比較加沙棘葉多酚的蘋果汁和不加沙棘葉多酚的蘋果汁(對照)在儲(chǔ)藏過程中的VC含量變化。向2支試管中分別移取5mL的蘋果汁，其中1支試管按1.2.7.2節(jié)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%的沙棘葉多酚并混勻，然后于室溫避光放置，每隔24h測定一次吸光度。

1.2.7.4 沙棘葉多酚對蘋果汁感官品質(zhì)影響

在蘋果汁分別加入0.00、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的沙棘葉多酚，并從色澤、口感、香味進(jìn)行感官評定，具體評定等級劃分見表2。

表2 感官評定表Table 2 Rating of sensory attributes for apple juice

1.2.7.5 沙棘葉多酚對蘋果汁外觀褐變程度的影響

取新鮮蘋果榨汁后經(jīng)四層紗布過濾，再4000r/min離心20min，取上清液備用。

分別將0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的沙棘葉多酚添加到上述處理好的蘋果汁(上清液)中，每隔2h，取1mL添加沙棘葉多酚的蘋果汁按1:5稀釋后在420nm處測定吸光度，同時(shí)以不添加沙棘葉多酚的蘋果汁做空白，觀察變化，并以吸光度作為褐變指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助提取法提取工藝參數(shù)的確定

2.1.1 浸提時(shí)間對多酚提取率的影響

圖1 浸提時(shí)間對多酚提取的影響Fig.1 Effect of length of extraction time on polyphenol yield

由圖1可知，提取初期，沙棘葉細(xì)胞內(nèi)有效成分含量呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，濃度為提取溫度下多酚飽和濃度。隨著提取的進(jìn)行，沙棘葉細(xì)胞內(nèi)多酚含量逐漸向非飽和狀態(tài)過度，而提取介質(zhì)中多酚含量卻逐漸增大。提取后期，沙棘葉細(xì)胞內(nèi)多酚濃度與提取介質(zhì)中多酚濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此外，提取過程中多酚長時(shí)間處于

高溫下，造成部分氧化，因此提取率略有下降。從圖1可看出，宜選25min作為最佳提取時(shí)間。

2.1.2 料液比對多酚提取率的影響

圖2 料液比對多酚提取的影響Fig.2 Effect of solid/liquid ratio on polyphenol yield

由圖2可看出，隨著乙醇水溶液體積用量的增加，多酚吸光度先增加后減少，在保證一定提取率基礎(chǔ)并從經(jīng)濟(jì)技術(shù)角度考慮，溶劑量越少越好。這樣可降低成本，減少提取液體積，減輕后序工作，故選取料液比1:16為宜。

2.1.3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對多酚提取率的影響

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對多酚提取的影響Fig.3 Effect of ethanol concentration on polyphenol yield

從圖3可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)小于60%時(shí)，隨著體積分?jǐn)?shù)的增加，沙棘葉多酚提取液的吸光度增加；乙醇體積分?jǐn)?shù)超過60%后，多酚提取液的吸光度隨著體積分?jǐn)?shù)的增加而下降。樣品為固體時(shí)，純?nèi)軇┎蛔阋云茐臉悠分卸喾宇愇镔|(zhì)與蛋白質(zhì)，多糖或其他物質(zhì)的連接，多酚提取率低；水比例過高時(shí)，糖類等水溶性雜質(zhì)浸出率也較高，乙醇體積分?jǐn)?shù)過高時(shí)，脂溶性成分浸出較多，不利于多酚類物質(zhì)的提取，因此體積分?jǐn)?shù)以60%為宜。

2.1.4 正交試驗(yàn)結(jié)果

對表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析[16]，結(jié)果由表4可見，因素B顯著，因素A和C不顯著，因素作用的主次順序是B＞C＞A，與極差分析得出的結(jié)果一致。該法中影響沙棘葉多酚提取的主要因素是乙醇體積分?jǐn)?shù)，其次是浸提時(shí)間，料液比影響最小。對表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出該方法中沙棘葉多酚提取條件最優(yōu)水平組合為A2B2C2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、浸提時(shí)間25min、料液比為1:16。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)重復(fù)做3次，結(jié)果見表5。

表3 L9(33)超聲波輔助提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal array design layout and experimental results

表4 方差分析表Table 4 Variance analysis for polyphenol yield with various extraction conditions

表5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Verification of optimal extraction conditions

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明在最優(yōu)提取條件下得到的多酚含量為7.385mg/g。

超聲波輔助提取法利用超聲波機(jī)械破碎和空化作用，使植物細(xì)胞組織更易破碎，從而加速多酚浸提物從沙棘葉中浸提[17]。同時(shí)超聲波輔助提取可大大減少多酚長時(shí)間處在高溫下氧化，保持活性成分的穩(wěn)定性。

2.1.5 沙棘葉多酚定性實(shí)驗(yàn)[18]

多酚能與金屬鹽類物發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成有顏色的絡(luò)合物。如多酚與鐵鹽發(fā)生顯色反應(yīng)產(chǎn)生紫藍(lán)色，與三氯化鋁或乙酸鉛的水溶液顯色產(chǎn)生灰黃色沉淀。本實(shí)驗(yàn)用FeCl3·6H2O和乙酸鉛來定性多酚。稱取0.1g FeCl3·6H2O加蒸餾水稀釋至100mL，然后加0.1g多酚后產(chǎn)生了紫藍(lán)色絡(luò)合物。稱取0.1g堿性乙酸鉛加蒸餾水稀釋至100mL，然后加0.1g多酚產(chǎn)生了灰黃色沉淀。這證明提取物是多酚。

2.2 沙棘葉多酚類物質(zhì)保鮮作用實(shí)驗(yàn)

2.2.1 沙棘葉多酚保鮮作用最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖4 多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)對VC含量的影響Fig.4 Effect of seabuckthorn leaf polyphenol concentration on the content of vitamin C in apple juice after 3 days of storage at ambient temperature

從圖4可以看出，沙棘葉多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%時(shí)蘋果汁的VC含量最高，此時(shí)最大程度保留了蘋果汁的VC含量。

2.2.2 沙棘葉多酚對蘋果汁在儲(chǔ)藏過程中VC含量變化的影響

圖5 沙棘葉多酚對蘋果汁中VC含量的影響Fig.5 Change of the content of vitamin C in apple juice during storage without and with the presence of seabuckthorn leaf polyphenols

從圖5可以看出，不加沙棘葉多酚的蘋果汁儲(chǔ)藏過程中VC含量迅速下降，但加沙棘葉多酚的蘋果汁儲(chǔ)藏過程中VC含量的下降速度比不加多酚的低。這可表明多酚對蘋果汁儲(chǔ)藏過程中有明顯的保鮮作用。

2.2.3 沙棘葉多酚對蘋果汁感官品質(zhì)影響

由表6感官評定實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知：沙棘葉多酚添加量為0.10%時(shí)，蘋果汁口感好；添加量為0.05%和0.10%時(shí)，色澤好；皆無澀味，但不失蘋果香氣。

表6 沙棘葉多酚對蘋果汁的感官品質(zhì)影響Table 6 Effect of the presence of seabuckthorn leaf polyphenols on the mouth feel, color and aroma of apple juice

2.2.4 沙棘葉多酚對蘋果汁外觀褐變程度的影響

圖6 沙棘葉多酚對蘋果汁外觀褐變程度的影響Fig.6 Browning curves of apple juice with the presence of seabuckthorn leaf polyphenols

從圖6看出，在2h以內(nèi)沙棘葉多酚添加量為0.05%～0.15%時(shí)對蘋果汁褐變有明顯的抑制作用；隨著時(shí)間的延長，添加量在0.10%和0.05%的蘋果汁的褐變指數(shù)緩慢增加；這是由于沙棘葉多酚本身的氧化也會(huì)導(dǎo)致褐變指數(shù)的增加，因此并不是添加量越大越好。在如何有效持久地發(fā)揮沙棘葉多酚的抑制褐變的能力的問題上尚需要做進(jìn)一步的研究。

3 結(jié) 論

研究用超聲波輔助提取法提取沙棘葉多酚，優(yōu)化得到最佳提取工藝條件：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，浸提時(shí)間25min，料液比1:16。在優(yōu)化條件下，多酚的提取率為7.385mg/g，并通過VC含量測定、蘋果汁感官品質(zhì)觀察、蘋果汁外觀褐變程度分析等保鮮實(shí)驗(yàn)研究了沙棘葉多酚對蘋果汁的保鮮效果。當(dāng)沙棘葉多酚的添加量0.10%時(shí)，對蘋果汁有明顯的保鮮作用，而且蘋果汁的口感和色澤優(yōu)好。沙棘葉多酚添加量為0.05%～0.15%時(shí)，在2h以內(nèi)對蘋果汁褐變有明顯的抑制作用。

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Ultrasonic-aided Extraction of Polyphenols from Seabuckthorn Leaves and Their Fresh-keeping Effect on Apple Juice

JING Si-qun. ...
(College of Life Sciences and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830046, China)

Three process conditions (namely, ethanol concentration, solid/liquid ratio and length of extraction time) for the ultrasonic-aided extraction of polyphenols from seabuckthorn leaves were optimized using orthogonal array design on the basis of single factor investigations. Along with this, the extracted polyphenols were added to freshly prepared apple juice in order to evaluate their fresh-keeping effect on fruit juice. The optimal ultrasonic-aided extraction conditions were found to be: ethanol concentration 60%, length of extraction time 25 min and solid/liquid ratio 1:16. The polyphenol yield obtained under such conditions was 7.385 mg/g. The extracted polyphenols added at a level of 0.10% had a significant fresh-keeping effect on apple juice.

polyphenol；ultrasonic；extraction；preservation fresh-keeping

TS202.1

A

1002-6630(2010)18-0147-06

2010-06-24

敬思群(1966—)，女，副教授，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：jingsiqun@sina.com