兩種干燥方法對不同品種荔枝多糖抗氧化及降血糖作用研究

張君慧，段 續(xù)，楊 佳，謝 天，亓盛敏

1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司 (北京 102209)2.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 (洛陽 471023)

2017-08-11

張君慧，女，1983年出生，工程師，主要從事食

品加工和知識產(chǎn)權(quán)研究。

兩種干燥方法對不同品種荔枝多糖抗氧化及降血糖作用研究

張君慧1，段 續(xù)2，楊 佳1，謝 天1，亓盛敏1

1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司 (北京 102209)2.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 (洛陽 471023)

以桂味、妃子笑和糯米糍3種常見的荔枝品種為原料，研究了熱風(fēng)干燥和微波真空干燥對荔枝常規(guī)化學(xué)指標(biāo)和荔枝多糖抗氧化能力的影響，并且通過動物實驗，研究了粗多糖的降血糖作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥桂味的多糖含量最高，妃子笑的EC50值最小、FRAP值最大。微波真空干燥妃子笑對糖尿病小鼠的降血糖作用最好。桂味和妃子笑都能夠明顯降低糖尿病小鼠血液中的甘油三酯含量，桂味的降低效果甚至好于陽性藥物組。所有樣品對糖尿病小鼠血液中總膽固醇的降低效果都不明顯?？偠灾?，荔枝粗多糖含量與抗氧化活性及降血糖作用之間不存在正比例關(guān)系，妃子笑的抗氧化能力最強(qiáng)，熱風(fēng)干燥的荔枝多糖抗氧化性更強(qiáng)，但兩種干燥方式荔枝多糖都有很好的降血糖效果。

干燥方法；抗氧化活性；降血糖；荔枝果肉；多糖

荔枝(LitchichinensisSonn.)為無患子科常綠喬木。其果實味道鮮美營養(yǎng)豐富，是我國南方的特色水果之一。據(jù)統(tǒng)計我國擁有的荔枝的品種超過200個，主要有妃子笑、糯米糍、桂味、懷枝等。常溫條件下荔枝采摘后極易變質(zhì)，商業(yè)價值迅速下降,因此研究荔枝的精深加工尤為重要[1-2]。

干燥工藝被廣泛應(yīng)用于荔枝的加工，最常見的是傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥(air drying, AD)[3-4]，熱風(fēng)干燥得到的荔枝果肉柔軟呈深棕色，和新鮮的荔枝差別較大，常被認(rèn)為是低端的荔枝干產(chǎn)品。冷凍干燥 (freeze drying, FD)[5]和微波真空干燥(microwave vacuum drying, MVD)[6-8]得到的荔枝果肉營養(yǎng)價值高呈雪白色，吃起來酥脆可口，常被認(rèn)為是高端的荔枝產(chǎn)品。然而，冷凍干燥的高耗能和高成本嚴(yán)重限制了其在荔枝上的應(yīng)用。微波真空干燥作為一種新型的干燥方式，能耗低、干燥品質(zhì)好，近些年在食品干制加工方面的應(yīng)用越來越多。綜合品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性，微波真空干燥似乎是當(dāng)下最合適的加工方法，但是這僅僅是針對一般的物理化學(xué)指標(biāo)，若是以多糖作為評價指標(biāo)，微波真空干燥是否一定會好于熱風(fēng)干燥，還需要我們進(jìn)行深入研究。另外，目前對于荔枝多糖的研究主要集中在結(jié)構(gòu)特性[9]、抗氧化性[10]和功能特性[11-12]，大部分的研究以新鮮荔枝為原料且干燥方法單一，比較不同干燥方法對不同品種荔枝粗多糖影響的研究未見報道。

胰島素和相關(guān)西藥常被用于治療糖尿病。事實上，傳統(tǒng)的中藥也可用于治療糖尿病，研究發(fā)現(xiàn)中藥具有提高胰島和腎臟功能、促進(jìn)血液循環(huán)和清除自由基的作用[13]。中藥中的生物活性成分主要有多酚、多糖、皂苷和生物堿，這些成分在荔枝中都有發(fā)現(xiàn)[10,14-15]。然而，對于荔枝多糖降血糖作用的研究還很少，特別是利用動物實驗進(jìn)行的相關(guān)研究。

本文以3種大宗荔枝品種為原料，研究熱風(fēng)干燥和微波真空干燥對其主要化學(xué)指標(biāo)及抗氧化活性的影響，并利用小鼠實驗研究荔枝多糖的降血糖作用，以便闡明這些指標(biāo)之間的關(guān)系，得出最佳的荔枝品種和最好的干燥方式，為荔枝的精深加工奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮荔枝(桂味、糯米糍、妃子笑)，購買自深圳市的西麗果場，從中挑選大小相似且無病蟲害的荔枝，單個荔枝平均果重為25 g；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,4,6-三(2-吡啶基)三嗪(TPTZ)，美國Sigma公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

HWZ-5B微波真空干燥設(shè)備，廣東省廣州市興興微波能設(shè)備有限公司；DHG-91230熱風(fēng)干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；ALPHA 1-4 LSC凍干機(jī)，德國Marin Christ公司；5810R離心機(jī)，德國艾本德股份公司；DK-20水浴磁力攪拌器，江蘇省金壇市文華儀器有限公司；L6紫外-可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司。

1.3干燥試驗

荔枝熱風(fēng)干燥設(shè)定干燥溫度為70 ℃，熱風(fēng)風(fēng)速為1 m/s，直到含水率小于27%(干基)。荔枝微波真空干燥參照Huang等[2]的方法，設(shè)定微波真空干燥機(jī)的壓力為5 kPa(絕對壓力)，微波功率為0.6 W/g，溫度為60 ℃～65 ℃。當(dāng)中心溫度低于下限溫度時打開微波開關(guān)，當(dāng)中心溫度高于溫度上限時關(guān)閉微波開關(guān)，直到荔枝含水率小于27%(干基)。兩種干燥方法干燥后的荔枝用聚乙烯袋密封，在-40 ℃保存待用。

1.4荔枝干中主要化學(xué)成分測定

含水量的測定使用烤箱干燥法[16]；抗壞血酸含量的測定采用高效液相色譜法(HPLC)[17]；總多糖濃度的測定采用苯酚-硫酸法[18]；蛋白含量測定采用Bradford法[19]；多酚含量的測定采用Foline-Ciocalteau法[20]。

1.5粗多糖的提取

粗多糖提取采用傳統(tǒng)的熱水浴法[21]，并加以改進(jìn)。

1.6抗氧化能力測定

1.6.1清除DPPH自由基能力的測定

粗多糖清除DPPH自由基能力的測定依照Zhang等[22]的方法，略有改動。

1.6.2FRAP法抗氧化能力測定

FRAP法抗氧化能力測定依照江慎華等[23]的方法，略有改動。

1.7降血糖試驗

1.7.1正常小鼠的口服葡萄糖耐性試驗(OGTT)

正常小鼠的口服葡萄糖耐性試驗依照Xue等[24]的方法，略有改動。

1.7.2糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐性試驗(OGTT)

糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐性試驗依照Li等[25]的方法，略有改動。

1.7.3血液樣品分析

用ELISA試劑盒檢測血清中的甘油三酯(triglyceride, TG)和總膽固醇(total cholesterol, TCH)水平。

1.8統(tǒng)計分析

采用SPSS 18進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)分析并且用ANOVA程序進(jìn)行顯著性分析。所有的測量都需要重復(fù)3次。當(dāng)P≤0.05時，平均值被認(rèn)為有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1粗多糖含量

不同品種荔枝干燥后主要化學(xué)成分和粗多糖含量如表1所示?？梢钥闯鱿嗤稍锓绞较虏煌贩N荔枝含水率差別不明顯。對于同種品種的荔枝，熱風(fēng)干燥和微波真空干燥得到的荔枝含水率差別也不明顯。相同干燥方式下，妃子笑的抗壞血酸含量要高于桂味和糯米糍。對于同種品種的荔枝，微波真空干燥得到的荔枝的抗壞血酸含量要高于熱風(fēng)干燥的。從表中我們還可以看出熱風(fēng)干燥桂味的多糖含量最高。對于同種荔枝品種，熱風(fēng)干燥荔枝多糖的含量、多酚含量和蛋白含量要高于微波真空干燥荔枝。

表1 AD和MVD對不同品種荔枝主要化學(xué)成分和多糖含量的影響

注：同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.2粗多糖的抗氧化能力

DPPH是一種穩(wěn)定的自由基，常被用來測定物質(zhì)的抗氧化能力[26]。荔枝果肉干燥后得到的粗多糖提取物對DPPH自由基的清除作用如圖1所示。可以看出熱風(fēng)干燥妃子笑粗多糖的清除能力最強(qiáng)(EC50=0.189 mg/mL)，微波真空干燥桂味粗多糖的清除能力最弱(EC50=0.764 mg/mL)。對于桂味荔枝，我們發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥得到粗多糖的抗氧化能力要好于微波真空干燥，而且妃子笑和糯米糍也有相同的結(jié)論。熱風(fēng)干燥方式下，妃子笑荔枝粗多糖的抗氧化能力要高于桂味和糯米糍，而且微波真空干燥方式下也存在相同的結(jié)論。因此，我們發(fā)現(xiàn)對于荔枝粗多糖妃子笑是最好的荔枝品種，熱風(fēng)干燥是更好的干燥方式。

FRAP法測定荔枝粗多糖的抗氧化能力如圖2所示。實驗中選取的荔枝多糖的濃度分別為0.1 mg/mL、 0.2 mg/mL和0.3 mg/mL。 從圖中可以看出熱風(fēng)干燥妃子笑粗多糖的抗氧化能力最強(qiáng)(多糖濃度為0.3 mg/mL時，F(xiàn)RAP值為332.04 μmol/L FeSO4·7H2O/g DW)，微波真空干燥糯米糍的抗氧化能力最弱(多糖濃度為0.3 mg/mL時，F(xiàn)RAP值為22.02 μmol/L FeSO4·7H2O/g DW)。我們發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥樣品的抗氧化能力要好于微波真空干燥的(P<0.05)。在相同干燥方式下荔枝粗多糖的抗氧化能力為：妃子笑 > 桂味 > 糯米糍。

圖1 不同干燥方法對3種荔枝果肉清除DPPH自由基的影響

圖2 不同干燥方法對3種荔枝果肉FRAP法測定抗氧化能力的影響

目前，對于不同品種荔枝粗多糖的抗氧化性研究還很少。郭亞娟[27]研究發(fā)現(xiàn)荔枝多糖主要由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等組成。微波真空干燥過程對單糖成分沒有影響，但是熱風(fēng)干燥過程中阿拉伯糖和半乳糖有所增加，甘露糖和葡萄糖有所減少?？傊?，不同品種荔枝多糖中含有的單糖成分不同，這可能是它們表現(xiàn)出不同的抗氧化性的原因。事實上，熱風(fēng)干燥的干燥溫度更高、干燥時間更長，這可能是造成其抗氧化活性更強(qiáng)的原因。

2.3粗多糖的降血糖能力

2.3.1正常小鼠口服葡萄糖耐量試驗

正常小鼠口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯雠c模型組相比，陽性藥物組能夠明顯地降低小鼠血糖(p<0.05)。另外與模型組相比，熱風(fēng)干燥桂味和熱風(fēng)干燥糯米糍在每個時間點都能明顯降低小鼠血糖(p<0.05)且熱風(fēng)干燥桂味的降血糖作用最好。在0.5 h時熱風(fēng)干燥妃子笑和微波真空干燥所有樣品降血糖作用都不明顯(p>0.05)。

圖3 正常小鼠的口服葡萄糖耐量試驗

2.3.2糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量試驗

糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，與模型組相比，陽性藥物組在每個時間點都能顯著降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)。熱風(fēng)干燥桂味對糖尿病小鼠的降血糖作用最好，甚至在0.5 h對糖尿病小鼠的降血糖作用要好于陽性藥物組。與模型組相比，微波真空干燥桂味和微波真空干燥妃子笑在每個時間點都能顯著降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)，甚至微波真空干燥妃子笑的降血糖作用要好于陽性藥物組。在0.5 h，微波真空干燥所有樣品都能顯著的降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)。

圖4 糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐量試驗

2.3.3粗多糖對糖尿病小鼠血液中TG和TCH的影響

糖尿病小鼠血液中的甘油三酯(TG)、總膽固醇(TCH)含量如圖5所示?？梢钥闯雠c模型組相比，陽性藥物組可以明顯地降低小鼠血液中的TG和TCH濃度(p < 0.05)。熱風(fēng)干燥桂味、熱風(fēng)干燥妃子笑、微波真空干燥桂味和微波真空干燥妃子笑都能明顯的降低TG濃度(p < 0.05)，熱風(fēng)干燥桂味和微波真空干燥桂味對TG濃度的降低程度甚至好于陽性藥物組。另外與模型組相比，所有樣品組對小鼠血液中TC濃度的降低作用都不明顯。

圖5 荔枝干粗多糖對糖尿病小鼠血液中甘油三脂和總膽固醇濃度的影響

3 結(jié)論

在相同干燥方式下，同一品種荔枝的抗氧化性和多糖濃度呈正相關(guān)且抗氧化性最好的為妃子笑。在不同干燥方式下，熱風(fēng)干燥荔枝多糖的抗氧化性要好于微波真空干燥。多糖含量、抗氧化性和降血糖作用之間并沒有一致性，也就是說更高的多糖含量并不意味著更好的抗氧化活性和降血糖作用。這也從側(cè)面說明了動物實驗和活性成分研究的必要性?？傊?，熱風(fēng)干燥荔枝多糖的抗氧化活性要好于微波真空干燥，抗氧化活性最好的荔枝為妃子笑；桂味具有最好的降血糖作用。

對于一般的物理化學(xué)指標(biāo)(外觀、色澤、孔隙率和抗壞血酸含量等)，微波真空干燥要好于熱風(fēng)干燥。然而本研究卻發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥荔枝粗多糖的抗氧化活性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于微波真空干燥。在不同的干燥方式下，荔枝多糖的成分會發(fā)生變化，這可能是熱風(fēng)干燥和微波真空干燥樣品在抗氧化活性和降血糖作用方面不同的原因。本研究主要是以荔枝粗多糖作為測定指標(biāo)，下一步可以對粗多糖進(jìn)行提純和分離，以期能從分子水平上解釋干燥對荔枝多糖的影響。

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Effectsontheantioxidantandhypoglycemicactivitiesofthedifferentlycheepolysaccharidesbytwodryingmethods

Zhang Junhui1, Duan Xu2, Yang Jia1, Xie Tian1, Qi Shengmin1

1.Nutrition & Health Research Institute, COFCO Corporation (Beijing 102209)2.College of Food & Bioengineering, Henan University of Science and Technology (Luoyang 471023)

Effect of air drying and microwave vacuum drying on polysaccharides of lychee with three cultivars (Guiwei, Feizixiao, Nuomici) was determined in terms of polysaccharides yield, antioxidant capacity and hypoglycemic action. The results show that Guiwei lychee dried by air drying has the highest polysaccharide content among three lychees. However, Feizixiao lychee has the lowest EC50 concentration and the highest FRAP value. Moreover, Feizixiao lychee dried by microwave vacuum drying has the best effect for improving glucose tolerance of diabetic mice. The effect of Guiwei and Feizixiao samples on decreasing TG of diabetic mice is the best and it is even better than dapagliflozin group. All lychees have no significant effect on the TC content in blood. In a word, there are also no consistency among crude polysaccharides content, antioxidant capacity and hypoglycemic effect. Feizixiao lychee has the best antioxidant capacity. Antioxidant capacity of air-dried lychee pulp is better. However, polysaccharides in air dried and microwave vacuum dried lychee both have significant hypoglycemic action.

drying method; antioxidant activity; hypoglycemic; Lychee pulp; polysaccharides

TS201

A

1672-5026(2017)05-060-06