蘋果多酚與甲醛的反應特性及在魷魚絲加工中的應用效果研究

蔣圓圓，李學鵬，鄒朝陽，勵建榮

（渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

蘋果多酚與甲醛的反應特性及在魷魚絲加工中的應用效果研究

蔣圓圓，李學鵬*，鄒朝陽，勵建榮*

（渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

通過蘋果多酚與甲醛反應特性的研究，探討蘋果多酚作為甲醛捕獲劑的可能性。研究了不同pH、反應溫度、反應時間及蘋果多酚濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響，并將蘋果多酚應用于魷魚絲加工中對其捕獲效果進行了驗證。結果表明：pH、反應溫度、反應時間及蘋果多酚濃度對甲醛減少率均具有顯著性影響（p＜0.05），堿性條件下蘋果多酚與甲醛反應活性較高，隨著反應溫度的升高、反應時間的延長及蘋果多酚濃度的增加，甲醛含量均顯著減少。經(jīng)蘋果多酚處理的魷魚絲中甲醛初始含量及在30d貯藏期內甲醛含量增加量均顯著（p＜0.05）低于對照組。蘋果多酚在實際生產(chǎn)中對魷魚絲中甲醛具有良好的捕獲效果。

蘋果多酚，甲醛，反應特性，魷魚絲

近年來水產(chǎn)品安全問題層出不窮，其中以魷魚及其制品中甲醛超標問題尤為突出，嚴重制約我國魷魚及其制品的出口，影響整個水產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。甲醛對人的神經(jīng)系統(tǒng)、肺、肝臟均有損害，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸物質[1-3]。目前，國內外許多學者致力于魷魚內源性甲醛控制技術的研究[4-6]，但適用于水產(chǎn)品的甲醛捕獲劑仍不多見。本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)茶多酚對甲醛的捕獲效果顯著，反應機理是茶多酚與甲醛發(fā)生酚醛縮合反應[7-8]；Tyihak等[9]研究發(fā)現(xiàn)白黎蘆醇也是一種良好的甲醛捕獲劑；Herrera等[10]研究發(fā)現(xiàn)在凍藏的藍鱈魚糜中加入麥芽糊精和蔗糖能顯著抑制甲醛的產(chǎn)生，而蘋果多酚對水產(chǎn)品中內源性甲醛的捕獲效果至今未見報道。

蘋果多酚是蘋果中所含多元酚類物質的通稱，主要包括黃烷-3-醇類、黃酮醇類化合物、羥基苯甲酸類、二氫查耳酮類、花色苷類等五大類[11-13]。研究表明，蘋果多酚具有清除自由基、抗氧化、抗菌、消臭等多種生物活性[14-17]，廣泛應用于食品工業(yè)[18]。本文研究了蘋果多酚與甲醛的反應特性，并將其應用到魷魚絲加工中，考察其實際捕獲效果，以期為魷魚及其制品中內源性甲醛的控制提供一種新的捕獲劑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秘魯魷魚（Dosidicus gigas） 購于錦州市林西路水產(chǎn)市場，為已解剖并于-20℃凍藏的魷魚片；調味劑 購于錦州市大潤發(fā)超市；山梨酸鉀（食品添加劑） 寧波王龍科技股份有限公司；蘋果多酚 純度80%，浙江天草生物制品有限公司；甲醛標準溶液（100mg/L） 國家環(huán)境保護總局標準樣品研究所；甲醇 色譜純，DIKMA公司；乙腈 色譜純，天津虔誠偉業(yè)科技發(fā)展有限公司；2，4-二硝基苯肼、三氯乙酸、氫氧化鈉 均為國產(chǎn)分析純。

Agilent HPLC1200型高效液相色譜儀 美國安捷倫科技公司；FE20型pH計 METTLER TOLEDO公司；電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；SZ-1型快速混勻器 江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；DK-8D型電熱恒溫水槽 上海一恒科技有限公司；高速冷凍離心機 Thermo公司；超聲波清洗器 上?？茖С晝x器有限公司；Milli-Q型超純水系統(tǒng) 美國Millipore公司；分析天平 METTLER TOLEDO公司；粉碎機 浙江省永康市紅太陽機電有限公司；YYSJ-6B新型烤魚疏松分離機 大連樂樂家機械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 pH對蘋果多酚與甲醛反應的影響 取2mL 0.1%蘋果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在反應溫度60℃、反應時間1h條件下，考察pH2.0、4.0、6.0、8.0、10.0對蘋果多酚與甲醛反應的影響。同時用蒸餾水代替蘋果多酚溶液做空白對照實驗。

1.2.2 反應溫度對蘋果多酚與甲醛反應的影響 取2mL 0.1%蘋果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在pH6.0、反應時間1h條件下，考察反應溫度4、20、40、60、80、100℃對蘋果多酚與甲醛反應的影響。同時用蒸餾水代替蘋果多酚溶液做空白對照實驗。

1.2.3 加熱時間對蘋果多酚與甲醛反應的影響 取2mL 0.1%蘋果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在pH6.0、反應溫度60℃條件下，考察反應時間0.5、1、2、4、6、8h對蘋果多酚與甲醛反應的影響。同時用蒸餾水代替蘋果多酚溶液做空白對照實驗。

1.2.4 蘋果多酚濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響在pH6.0、反應溫度60℃、反應時間1h條件下，考察2mL 20μg/mL甲醛溶液分別與2mL不同濃度0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、1.0%蘋果多酚溶液的反應程度。同時用蒸餾水代替蘋果多酚溶液做空白對照實驗。

1.2.5 在魷魚絲加工中的初步驗證

1.2.5.1 工藝流程 原料→自然解凍→脫皮→剖片→浸泡（2倍水，加水量0.15%蘋果多酚，＜10℃，12h）→蒸煮（加水，加0.1%蘋果多酚，95℃，4min）→冷卻→調味（＜10℃，16h）→烘干（40℃，8h，至水分含量40%～45%）→低溫儲存（-18℃，3d）→復水（第二次浸泡，2倍水，加0.05%蘋果多酚，外加鹽、糖等，1h）→烘烤（125℃，4min）→壓延，拉絲→調味→滲透（18℃以下，12h）→二次烘干（50℃，5min，至水分含量20%左右）→魷魚絲成品→小包分裝。

1.2.5.2 初步驗證 為了驗證蘋果多酚對實際生產(chǎn)中魷魚絲甲醛的捕獲效果，模擬魷魚絲加工工藝，將蘋果多酚在浸泡、蒸煮和復水等工序加入，將加工好的魷魚絲小包分裝，置于室溫下貯藏，每隔5d隨機取樣測定其甲醛含量，同時做對照實驗。

1.2.6 魷魚絲中甲醛的提取方法 將所取魷魚絲樣品用粉碎機粉碎，混合均勻后稱取1.00g至100mL具塞三角瓶中，加入30mL超純水，振蕩攪勻后浸泡10min，加入10mL 10%三氯乙酸，攪勻，冰浴超聲30min，取出后在10000r/min條件下離心5min，取濾液調pH至4左右，定容至50mL備用。

1.2.7 甲醛的測定方法 用高效液相色譜法測定甲醛含量。甲醛與2，4-二硝基苯肼于60℃水浴中衍生化反應，生成2，4-二硝基苯腙，經(jīng)Eclipse Plus C18柱分離，用紫外檢測器于波長355nm處檢測。以保留時間定性，峰面積定量，間接測出甲醛含量[19]。測定時取2mL樣品溶液，加入2，4-二硝基苯肼溶液1mL，60℃衍生30min，流水冷卻，經(jīng)0.45μm濾膜過濾后，進樣測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

甲醛減少率計算公式為：甲醛減少率（%）=（AX）/A×100

式中：A—甲醛原始含量，μg/mL；X—樣品中甲醛含量，μg/mL。

采用Origin 7.5作圖，采用SPSS 19.0的ANOVA進行方差分析，p＜0.05認為有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 pH對蘋果多酚與甲醛反應的影響

圖1 pH對蘋果多酚與甲醛反應的影響Fig.1 Effect of pH on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

pH對蘋果多酚與甲醛反應的影響結果如圖1所示。由圖1可知，當pH為4時，甲醛減少率最低，這可能是因為pH為4時影響了蘋果多酚的構象，使多酚中的酚羥基不易與甲醛結合，從而影響了多酚與甲醛的酚醛縮合反應。在pH2～4范圍內，隨著pH的減小，甲醛減少量顯著增加（p＜0.05）；在pH4～10范圍內，隨著pH的增大，甲醛減少量也顯著增加（p＜0.05），說明蘋果多酚與甲醛的反應受到強酸或堿的催化。當pH為10時，甲醛減少率達到97.10%，這可能是因為在濃堿的作用下，除了與蘋果多酚酚醛縮合發(fā)生反應外，甲醛自身可能發(fā)生了歧化反應，即甲醛發(fā)生了自身的氧化還原反應，一分子甲醛氧化成酸，另一分子甲醛還原成醇[20]。pH對蘋果多酚與甲醛的反應影響較大，在實際應用時，可在適當范圍內采用較高的pH。

2.2 反應溫度對蘋果多酚與甲醛反應的影響

反應溫度對蘋果多酚與甲醛反應的影響結果如圖2所示。由圖2可知，在考察的溫度范圍內，4℃時蘋果多酚與甲醛的反應活性最低，減少率僅為6.62%。隨著反應溫度的升高，甲醛減少量逐漸增加，當溫度高于60℃時，甲醛減少量顯著增加（p＜0.05）；100℃時甲醛減少量達到最大值，減少率為53.32%。升高溫度可以加快蘋果多酚與甲醛的反應速率，因此在實際應用時，應在適當范圍內采用較高的溫度。

圖2 溫度對蘋果多酚與甲醛反應的影響Fig.2 Effect of temperature on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.3 加熱時間對蘋果多酚與甲醛反應的影響

反應時間對蘋果多酚與甲醛反應的影響結果如圖3所示。由圖3可知，隨著加熱時間的延長，甲醛減少量逐漸增加。反應前2h內，甲醛的減少量非常顯著（p＜0.05），繼續(xù)延長反應時間，甲醛的減少趨于平緩，這是由于在反應過程中蘋果多酚與甲醛的濃度逐漸降低，反應速率逐漸下降。當反應時間分別為6h和8h時，甲醛減少率分別為27.59%和33.22%?？梢娫诳疾斓臏囟确秶鷥?，反應尚未達到平衡。因此在實際應用時，可適當延長反應時間。

圖3 時間對蘋果多酚與甲醛反應的影響Fig.3 Effect of time on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.4 蘋果多酚濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響

底物（蘋果多酚）濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響結果如圖4所示。由圖4可知，隨著蘋果多酚濃度的增加，甲醛減少率顯著增加（p＜0.05）。當蘋果多酚濃度為0.05%時，甲醛減少率僅有6.37%；當蘋果多酚濃度為1.0%時，甲醛減少率達到71.03%。這是由于隨著蘋果多酚濃度的增加，單位體積內活化分子數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)增多，蘋果多酚與甲醛的反應速率加快。因此在實際應用時，可在適當范圍內采用較高濃度的蘋果多酚。

圖4 蘋果多酚濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響Fig.4 Effect of concentration on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.5 在魷魚絲加工中的初步驗證

水產(chǎn)品內源性甲醛的形成與調控機制一直是國內外專家研究的熱點和難點，開發(fā)新的甲醛捕獲劑，為魷魚等水產(chǎn)品甲醛控制提供新的技術方法，對于保障水產(chǎn)食品安全、促進水產(chǎn)品加工業(yè)的健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。通過模擬魷魚絲加工工藝，將蘋果多酚在浸泡、蒸煮和復水等工序加入魷魚絲生產(chǎn)過程，驗證蘋果多酚在實際生產(chǎn)中的應用效果，結果如圖5所示。由圖5可知，經(jīng)蘋果多酚處理的魷魚絲初始甲醛含量顯著低于對照組（p＜0.05），且在30d貯藏期內，處理組中甲醛含量上升緩慢，顯著低于對照組（p＜0.05），處理組中甲醛含量從6.51mg/kg上升到50.40mg/kg，而對照組中甲醛含量從13.75mg/kg上升到71.29mg/kg。可見，蘋果多酚在實際生產(chǎn)中對魷魚絲中甲醛具有良好的捕獲效果。

圖5 蘋果多酚對魷魚絲貯藏過程中甲醛含量變化的影響Fig.5 Effect of apple polyphenols on the content of formaldehyde in the storage of dried-seasoned squid

2.6 蘋果多酚與甲醛的反應機制

本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)茶多酚具有很強的甲醛捕獲作用[5-8]，茶多酚的主要組分是以兒茶素為主的黃烷醇類化合物[21]，通過研究兒茶素單體及簡單酚類物質與甲醛的反應，發(fā)現(xiàn)兒茶素類具有較強的與甲醛反應活性，是由于它們的A環(huán)中存在間苯三酚型結構，且B環(huán)上羥基數(shù)目多少基本不影響其與甲醛的反應活性（見圖6）。蘋果多酚也含有兒茶素類A環(huán)間苯三酚型結構，能與甲醛發(fā)生酚醛縮合反應，從而使甲醛含量降低。但由于蘋果多酚是一類成分復雜的多酚類物質，其成分中的其他物質能否與甲醛發(fā)生反應，有待于進一步研究。

圖6 兒茶素的單體結構Fig.6 Structures of green tea catechins

3 結論

本研究通過考察不同pH、反應溫度、反應時間及蘋果多酚濃度對蘋果多酚與甲醛反應的影響，發(fā)現(xiàn)pH對甲醛減少率具有顯著影響，堿性條件下更利于甲醛與蘋果多酚的反應；反應溫度、反應時間及蘋果多酚濃度對甲醛減少率均具有顯著影響，隨著反應溫度的升高、反應時間的延長及蘋果多酚濃度的增加，甲醛減少率均顯著增加。以秘魯魷魚為原料，經(jīng)過蘋果多酚處理加工成的魷魚絲，在30d貯藏期內甲醛含量顯著低于對照組，說明蘋果多酚用于捕獲魷魚制品中的內源性甲醛具有較好效果。

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Study on reaction characteristics of apple polyphenols and formaldehyde and its application in dried-seasoned squid processing

JIANG Yuan-yuan，LI Xue-peng*，ZOU Zhao-yang，LI Jian-rong*
（Research Institute of Food Science，Bohai University，F(xiàn)ood Safety Key Lab of Liaoning Province，Jinzhou 121013，China）

The reaction characteristics of apple polyphenols with formaldehyde were studied in this paper to explore the possibility of apple polyphenols as formaldehyde capture agent.Effects of pH，temperature，reaction time，and apple polyphenols’concentration were examined.The capture effect was also verified by adding apple polyphenols into the dried-seasoned squid during processing.Results showed that pH，temperature，reaction time and the concentration of apple polyphenols had significant influence（p＜0.05）on the reducing rate of formaldehyde.The reaction activity was higher under alkaline conditions.The content of formaldehyde decreased significantly with the increase of temperature，reaction time and concentration of apple polyphenols. The dried-seasoned squid treated with apple polyphenols kept less formaldehyde content than that of the control group during the 30 days storage（p＜0.05）.Thus，apple polyphenols had good effect and application value in capturing formaldehyde in squid products.

apple polyphenols；formaldehyde；reaction characteristics；dried-seasoned squid

TS254.1

A

1002-0306（2014）06-0090-04

2013－07－30 *通訊聯(lián)系人

蔣圓圓（1986-），女，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品貯藏加工。

“十二五”國家支撐計劃項目課題（2012BAD29B06）；高等學校博士學科點專項科研基金課題（優(yōu)先發(fā)展領域）（20113326130001）。