干燥方式對蘋果幼果干酚類物質(zhì)及其抗氧化性的影響

陳瑋琦，郭玉蓉*，張娟，竇姣，張曉瑞

（陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西西安710062）

干燥方式對蘋果幼果干酚類物質(zhì)及其抗氧化性的影響

陳瑋琦，郭玉蓉*，張娟，竇姣，張曉瑞

（陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西西安710062）

研究了不同干燥方式對蘋果幼果總酚、總黃酮含量及其抗氧化性的影響。結(jié)果表明：經(jīng)真空冷凍干燥、熱風干燥和自然陰干處理后，蘋果幼果總酚和總黃酮含量存在極顯著差異（P＜0.01），其中真空凍干處理樣品酚類物質(zhì)含量最高，抗氧化能力最強。相關性分析結(jié)果表明：不同干燥方式處理的蘋果幼果干酚類物質(zhì)與其色澤及抗氧化性均存在顯著相關性（P＜0.05）。綜合產(chǎn)品質(zhì)量及數(shù)據(jù)分析，考慮到加工成本問題，采用熱風干燥蘋果幼果符合經(jīng)濟效益，更為合理。

蘋果幼果；干燥方式；多酚；抗氧化；相關性

植物多酚作為植物的次生代謝產(chǎn)物，具有較強的抗氧化活性，能夠有效清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化以及保護機體生物大分子，減少和消除自由基、抗脂質(zhì)過氧化、抑菌、增強骨質(zhì)、抗腫瘤、防輻射、抗動脈硬化等[1-2]。我國是蘋果生產(chǎn)大國，疏花疏果是蘋果生產(chǎn)中的必要環(huán)節(jié)，每年疏除幼果量可達100多萬t[3]。疏除的幼果通常廢棄在田間，不僅利用率低，而且易造成環(huán)境污染。因此，高效利用蘋果幼果對增加經(jīng)濟效益和減少環(huán)境污染具有重要意義。蘋果幼果中含有大量以植物多酚為主的生物活性物質(zhì)，如綠原酸、根皮苷、兒茶素、表兒茶素、原花青素、沒食子酸等，其含量約為成熟蘋果的10 倍，大量研究[4-5]表明這些物質(zhì)具有強抗氧化活性，能護肝解毒、抗菌抗癌、抗過敏、預防高血壓、保護皮膚及美容等。

干燥處理能抑制植物的呼吸作用及其他生理活動，減少營養(yǎng)物質(zhì)損失，避免微生物活動，有利于物質(zhì)的保藏[6-7]。目前，食品干制技術已從傳統(tǒng)的日曬或風干，發(fā)展到現(xiàn)在多元化的干燥技術，如冷凍干燥、遠紅外干燥、微波干燥和蒸汽干燥等[8-9]。劉書成等[10]研究了熱風干燥、真空冷凍干燥及超臨界CO2干燥對羅非魚片品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響；方芳等[11]研究了不同干燥方式對哈密瓜干燥產(chǎn)品物理性質(zhì)、營養(yǎng)成分、微觀結(jié)構(gòu)和香氣成分的影響；Yang Jing等[12]比較了不同干燥方式對紅薯中酚類物質(zhì)及其抗氧化活性的影響；Hsu等[13]考察了不同干燥方式對山藥粉物理特性，化學成分及其抗氧化活性的影響。但這些干燥方式在蘋果幼果干制技術及其對幼果品質(zhì)等方面的研究卻鮮有報道。本實驗通過自然陰干、熱風干燥和真空冷凍干燥研究蘋果幼果干多酚（unripe apple polyphenol，UAP）類物質(zhì)含量的變化，同時對經(jīng)不同干燥方式處理的幼果干樣品粉末進行總還原力、清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和羥自由基（?OH）的測定，為選擇最適宜蘋果幼果的干燥工藝提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

蘋果幼果，品種為紅富士，采摘于花期后15 d，采摘自陜西禮泉。

DPPH、Folin-酚 美國Sigma公司；沒食子酸 中國藥品生物制品檢定所；鄰苯三酚 天津市光復精細化工研究所；所用試劑均為分析純。

1.2儀器與設備

7200可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；CR-400型色彩色差計 柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵 鞏義市英峪予華儀器廠；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；DD-5M醫(yī)用離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司；KQ-250DB型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1干燥處理

挑選一定量大小適中的蘋果幼果清洗、瀝干，切分為均勻厚度（5 mm）后進行不同干燥處理。自然陰干：室溫干燥96 h；普通熱風干燥：40 ℃干燥12 h；真空冷凍干燥：-50 ℃100 Pa條件下干燥24 h。干燥后所有樣品水分含量低于5%，粉碎后密封避光保存，備用。

1.3.2標準曲線的繪制

1.3.2.1沒食子酸標準曲線的繪制

采用Folin-Ciocalteu法[14]。精確稱取沒食子酸標準品（0.110±0.001）g，置于100 mL容量瓶中溶解，定容至刻度，搖勻備用。吸取上述沒食子酸標準溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL分別置于6 個50 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，配制成質(zhì)量濃度分別為10、20、30、40、50 μg/mL的沒食子酸工作液。準確吸取1 mL工作液，加入5 mL 10% Folin-酚，搖勻，靜置8 min后加入4 mL 7.5% Na2CO3溶液，搖勻，于常溫下置于暗處反應2 h，在765 nm波長處測定吸光度。以沒食子酸標準溶液質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制沒食子酸標準曲線，其線性回歸方程為y=0.011 0x+0.106 8（R2=0.999 6）。

1.3.2.2蘆丁標準曲線的繪制[15]

稱取5 mg蘆丁標準品，用30%乙醇溶解定容至100 mL。分別吸取0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL置于6 個25 mL容量瓶中，各加入13 mL 30%乙醇，加入0.7 mL 5% NaNO2，搖勻放置5 min后，加入0.7 mL 10% Al(NO3)3，5 min后加入5 mL 1 mol/L NaOH，混勻。用30%乙醇定容，10 min后于510 nm波長處測定吸光度。以蘆丁標準溶液質(zhì)量濃度（mg/mL）為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制蘆丁標準曲線，其線性回歸方程為y=0.035 9x-0.003 7（R2=0.999 1）。

1.3.3蘋果幼果干酚類物質(zhì)提取及含量測定

1.3.3.1蘋果幼果干總酚提取及含量測定

準確稱取蘋果幼果干樣品粉末10 g，用100 mL 70%乙醇在55 ℃超聲波輔助提取45 min，重復提取3 次，合并濾液，真空濃縮得粗多酚樣品。然后按照繪制標準曲線的方法操作，測定樣品吸光度，帶入回歸方程，計算蘋果幼果干中總酚含量。

1.3.3.2蘋果幼果干總黃酮提取及含量測定

準確稱取蘋果幼果干樣品粉末2 g，用90 mL 55%乙醇在50 ℃超聲波輔助提取30 min，重復提取3 次，合并濾液，真空濃縮得粗多酚樣品。然后按照繪制標準曲線的方法操作，測定樣品吸光度，帶入回歸方程，計算蘋果幼果干中總黃酮含量。

1.3.4色澤測定

采用色彩色差計測定不同干燥方式處理后的蘋果幼果干樣品粉末。依CIELAB表色系統(tǒng)[16-17]測定樣品亨特色空間參數(shù)：亮度指數(shù)L*，彩度指數(shù)a*和b*，用ΔL、Δa、Δb的函數(shù)式計算樣品總色差值ΔE，它表示所測樣品的L*、a*、b*值與標準白板之間的色差值，以此反映樣品色澤的變化。ΔE按下式計算。

1.3.5蘋果幼果干總酚抗氧化活性的測定

1.3.5.1蘋果幼果干總酚總還原力的測定[18-19]

在10 mL試管中分別加入經(jīng)不同干燥方式處理過的不同質(zhì)量濃度（20、40、60、80、100 μg/mL）蘋果幼果干總酚溶液1 mL，0.2 mol/L pH 6.6磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffered saline，PBS）2.5 mL和1%鐵氰化鉀2.5 mL，置于50 ℃水浴中反應20 min，然后加入10%的三氯乙酸2.5 mL，混勻后以3 000 r/min離心10 min，準確吸取上清液2.5 mL，加入0.1%三氯化鐵溶液0.5 mL和2.5 mL蒸餾水，搖勻后置于37 ℃水浴中10 min，后于700 nm波長處測定吸光度。

1.3.5.2蘋果幼果干總酚對DPPH自由基的清除作用

DPPH自由基在有機溶劑中是一種穩(wěn)定的自由基，其乙醇溶液呈紫色，在517 nm波長附近有強吸收。分光光度法測定加入幼果干總酚提取液后吸光度吸收的下降以表示其對DPPH自由基清除能力，此抗氧化能力用清除率表示，清除率越大，抗氧化性越強[20]。精確量取0.5 mL不同質(zhì)量濃度梯度的樣品甲醇溶液，分別加入4.5 mL DPPH-甲醇溶液（0.025 mg/mL），搖勻，暗處室溫放置30 min，于517 nm波長處測定吸光度。每個樣品重復3 次。DPPH自由基清除率按下式計算。

式中：Ai為樣品溶液和DPPH溶液混合液的吸光度；Aj為未加DPPH溶液的樣品溶液的吸光度；A0為未加樣品時DPPH溶液的吸光度。

1.3.5.3蘋果幼果干總酚對?OH的清除作用

采用金鳴等[21]建立的以自由基氧化作用為基礎的比色測定法。H2O2/Fe2+可通過Fenton反應產(chǎn)生?OH，?OH可使鄰二氮菲-Fe2+氧化為鄰二氮菲-Fe3+，使鄰二氮菲-Fe2+在536 nm波長處的最大吸收峰消失。根據(jù)536 nm波長處吸光度變化判斷受試物清除?OH的能力。精密量取5.0 mL 0.2 mol/L PBS和5.0 mL蒸餾水于試管中，混勻作空白參比；精密量取5.0 mL 0.2 mol/L PBS、1.0 mL 0.75 mmol/L鄰二氮菲、1.0 mL 0.75 mmol/L FeSO4和3.0 mL蒸餾水于試管中混勻作未損傷；精密量取5.0 mL PBS、1.0 mL鄰二氮菲、1.0 mL FeSO4、2.0 mL蒸餾水和1.0 mL H2O2（0.01%）于試管中，混勻作損傷；精密量取5.0 mL PBS、2.0 mL樣品液和3.0 mL蒸餾水于試管中，混勻作樣品參比；精密量取5.0 mL PBS、1.0 mL鄰二氮菲、1.0 mL FeSO4、2.0 mL樣品液和1.0 mL H2O2（0.01%）于試管中，混勻作樣品。將上述試管同時置于恒溫水浴中，37 ℃保溫60 min，后于536 nm波長處測定吸光度，分別得到A空白、A未損傷、A損傷、A樣參和A樣品，每個樣品重復3 次。?OH清除率按下式計算。

1.4數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計方法

采用DPS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，Excel軟件繪圖制表。

2　結(jié)果與分析

2.1不同干燥方式對蘋果幼果干總酚含量的影響

由圖1可知，3 種干燥方式處理的蘋果幼果干中總酚含量大小依次為：真空冷凍干燥＞40 ℃熱風干燥＞自然陰干，且不同干燥方式之間存在極顯著差異（P＜0.01）。真空冷凍干燥樣品總酚含量為20.39 mg/g，而熱風干燥以及干燥條件較為溫和的自然陰干樣品總酚含量分別為6.05 mg/g和2.90 mg/g。這主要是由于多酚氧化酶的作用而引起的。研究表明多酚氧化酶的最適宜溫度為35 ℃，其活性隨溫度的升高而逐漸下降，溫度較高時其活性受到抑制，高于80 ℃時會變性失活[22]。熱風干燥溫度為40 ℃，使得多酚氧化酶活性降低，從而幼果干中酚類物質(zhì)損失較少。自然陰干過程中，由于多酚氧化酶活性較強，樣品中酚類物質(zhì)損失較多。真空冷凍干燥過程中，多酚氧化酶在低溫條件下較為穩(wěn)定，但干燥結(jié)束后的回溫過程也會造成少量酚類物質(zhì)損失。此外，在整個干燥過程中，蘋果幼果樣品不可避免會與氧氣接觸，故干燥時間越長，多酚類物質(zhì)因氧化損失也就越多。

圖1　不同干燥方式對蘋果幼果干總酚含量的影響Fig.1Total polyphenol contents of unripe apples processed by different drying methods

2.2不同干燥方式對蘋果幼果干總黃酮含量的影響

圖2不同干燥方式對蘋果幼果干總黃酮含量的影響Fig.2Total flavonoid contents of unripe apples processed by different drying methods

由圖2可知，蘋果幼果經(jīng)過不同方式干燥后，總黃酮含量由高到低依次為真空冷凍干燥、40 ℃熱風干燥、自然陰干，且3 種干燥方式間均存在極顯著差異（P＜0.01）。黃酮類化合物是廣泛存在于植物果皮中的一類酚類化合物，主要包括黃酮醇、黃烷醇、查爾酮、花色素等。黃酮類化合物對溫度比較敏感，研究表明高溫條件下，黃酮類化合物會大量損失，但短時間的高溫處理對其影響較小[23]。與總酚情況類似，真空冷凍干燥和熱風干燥能有效抑制相關酶的活性，有效減少黃酮類化合物的損失，但熱風干燥和自然陰干不可避免會造成黃酮與空氣的接觸，從而延長相關酶與黃酮類化合物的作用時間，所以總黃酮含量均較低。

2.3不同干燥方式對蘋果幼果干樣品色澤的影響

表1　不同干燥方式對蘋果幼果干色澤的影響Table1Color of unripe apples processed by different drying methods

亮度指數(shù)（L*）為0表示黑色，100表示白色，L*值越大，表示產(chǎn)品亮度越好；a*值表示紅綠之間的色澤，正值表示紅色，負值表示綠色；b*值表示黃藍之間的色澤，正值表示黃色，負值表示藍色。ΔE被定義為樣品的總色差，但不能表示出樣品色差的偏移方向，ΔE數(shù)值越大，說明色差越大。由表1可知，蘋果幼果經(jīng)不同干燥方式處理后，各處理間差異顯著（P＜0.05）。其中新鮮幼果的總色差值為40.69±0.63，自然陰干蘋果幼果干的總色差值為20.81±0.03，故經(jīng)自然陰干處理的蘋果幼果干色澤變化最明顯，這主要是由于細胞中的酚類物質(zhì)在酚酶的作用下，與空氣中的氧化合，產(chǎn)生大量醌類物質(zhì)，使得幼果干樣品變成褐色。

2.4不同干燥方式蘋果幼果干總酚的抗氧化活性

2.4.1不同干燥方式蘋果幼果干總酚的總還原力

圖3不同干燥方式處理蘋果幼果干總酚的總還原力Fig.3Total reducing power of polyphenols from unripe apples processed by different drying methods

由圖3可知，新鮮幼果表現(xiàn)出較好的總還原能力，在選取的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)（20～100 μg/mL），隨著樣品質(zhì)量濃度的增加，3 種干燥方式處理樣品總還原力均增加，即總還原能力增強。一般情況下，樣品總還原能力越強，其抗氧化活性也越高。在適宜的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，無論經(jīng)過哪種干燥方式處理的蘋果幼果干總酚均表現(xiàn)出較好的總還原能力。3 種干燥方式處理的蘋果幼果干總酚的總還原力存在顯著差異（P＜0.05），其中真空冷凍干燥最優(yōu)，然后依次為40 ℃熱風干燥、自然陰干，這與總酚及總黃酮含量測定結(jié)果一致。

圖4不同干燥方式處理蘋果幼果干總酚對DPPH自由基的清除作用Fig.4DPPH radical scavenging activityof polyphenols from unripe apples processed by different drying methods

2.4.2不同干燥方式蘋果幼果干總酚對DPPH自由基的清除作用當清除劑存在時，DPPH自由基可與其單電子配對而使其吸收消失或減弱，以此來評價受試物的體外自由基清除能力。DPPH自由基清除能力與總酚含量呈正相關，并與總還原能力也有很強的相關性。由圖4可知，

3種干燥方式處理的蘋果幼果干總酚對DPPH自由基均有較強的清除作用，且隨樣品質(zhì)量濃度的增加而不斷增強，其對DPPH自由基清除能力由高到低分別為：真空冷凍干燥＞40 ℃熱風干燥＞自然陰干，相互間均存在顯著差異（P＜0.05）。當質(zhì)量濃度為100 μg/mL時，新鮮幼果和經(jīng)真空冷凍干燥處理的幼果干總酚對DPPH自由基清除率分別為99.76%和94.62%，二者均已接近最大清除率。

2.4.3不同干燥方式蘋果幼果干總酚對?OH的清除作用

圖5不同干燥方式處理蘋果幼果干總酚對·OH的清除作用Fig.5Hydroxyl radical scavenging activity of polyphenols from unripe apples processed by different drying methods

?OH是需氧生物代謝過程中產(chǎn)生的強氧化能力的氧自由基，它被認為是毒性最強的活性氧自由基，其反應性極強，壽命極短，對機體的破壞作用最大，是造成生物有機體過氧化損傷的主要因素。由圖5可知，3種干燥方式處理的蘋果幼果干總酚對?OH清除能力由高到低分別為：真空冷凍干燥＞40 ℃熱風干燥＞自然陰干，且相互間差異顯著（P＜0.05）。在實驗質(zhì)量濃度范圍內(nèi)（20～100 μg/mL），新鮮幼果總酚對?OH的清除率由15.74%上升到88.95%，真空冷凍干燥幼果干總酚對?OH的清除率由12.88%升高到88.04%，優(yōu)于熱風干燥和自

表2蘋果幼果干酚類物質(zhì)含量與色澤的相關系數(shù)Table2Correlation coefficient between color and polyphenol content of unripe applespples

由表2可知，亮度指數(shù)L*、彩度指數(shù)b*與樣品總酚和總黃酮含量之間呈正相關關系，而彩度指數(shù)a*與總酚和總黃酮含量之間呈負相關關系。樣品總酚和總黃酮含量與總色差值（ΔE）的相關系數(shù)高達0.92和0.99，相關性顯著或極顯著（P＜0.05，P＜0.01）。

2.5.2蘋果幼果干酚類物質(zhì)含量與其抗氧化性的相關性分析然陰干。無論經(jīng)過哪種干燥方式處理的蘋果幼果干總酚對?OH的清除率均隨幼果干總酚質(zhì)量濃度的增加而逐漸提高。但幼果干總酚提取物對DPPH自由基清除效果優(yōu)于相同質(zhì)量濃度下對?OH的清除效果。

表3蘋果幼果干酚類物質(zhì)含量與其抗氧化性的相關系數(shù)Table3Correlation coefficient between polyphenol content and Table3Correlation coefficient between polyphenol content and antioxidant activity of unripe applespples

2.5相關性分析

2.5.1蘋果幼果干酚類物質(zhì)含量與色澤的相關性分析

由表3可知，所有指標間均存在正相關。其中總酚含量與其對DPPH自由基的清除作用呈顯著正相關（P＜0.05），而總酚與總黃酮含量、總還原力以及對?OH的清除率呈極顯著正相關（P＜0.01）。且蘋果幼果干酚類物質(zhì)的總還原力測定結(jié)果與其對DPPH自由基、?OH清除作用的相關系數(shù)高達0.96和0.98，存在極顯著正相關（P＜0.01）?？偠灾?，蘋果幼果干酚類物質(zhì)含量直接影響其抗氧化性強弱。

3　結(jié)3 論

蘋果幼果經(jīng)真空冷凍干燥、熱風干燥和自然陰干處理后，其總酚和總黃酮含量存在極顯著差異（P＜0.01）。真空冷凍干燥處理的樣品酚類物質(zhì)含量最高，抗氧化活性最強，熱風干燥次之，自然陰干處理的樣品由于長時間與空氣接觸，酚類物質(zhì)損失最多。

相關性分析結(jié)果表明，經(jīng)不同干燥方式處理的蘋果幼果干酚類物質(zhì)與其色澤及抗氧化性均存在顯著相關性（P＜0.05）。綜合評價得出真空冷凍干燥處理下幼果干酚類物質(zhì)損失最少，抗氧化能力最強，其次為熱風干燥，但真空冷凍干燥成本較高，綜合產(chǎn)品質(zhì)量及數(shù)據(jù)分析結(jié)果，采用熱風干燥蘋果幼果符合經(jīng)濟效益，更為合理。

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Effect of Drying Methods on Polyphenol Contents and Antioxidant Activities of Unripe Apple Fruits

CHEN Weiqi，GUO Yurong*，ZHANG Juan，DOU Jiao，ZHANG Xiaorui
（College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xi'an710062，China）

The effects of different drying methods on the contents of polyphenolic compounds and their antioxidant activities including total reducing power and radical scavenging capacities，were analyzed，respectively.The results showed that there were significant differences（P<0.01）between the contents of phenolic compounds in unripe apple products processed by vacuum freezing drying，hot air drying and shade drying.The contents of phenolic compounds treated by vacuum freezing drying were the highest，which correspondingly resulted in the strongest antioxidant activities.The significant correlation（P <0.05）was found between the contents of phenolic compounds and either color or antioxidant properties of unripe apple samples processed by different drying methods.Taking the cost into account，hot air drying was recommended to be the most reasonable drying method.

unripe apple fruits；drying method；polyphenols；antioxidant activities；correlation

TS201.2

A

1002-6630（2015）05-0033-05

10.7506/spkx1002-6630-201505007

2014-02-24

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（蘋果）產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（CARS-28）

陳瑋琦（1989—），女，碩士研究生，研究方向為食品功能成分開發(fā)及利用。E-mail：chenweiqi777@126.com

郭玉蓉（1962—），女，教授，博士，研究方向為食品生物加工技術。E-mail：guoyurong730@163.com