橄欖鹽胚表層析出物的理化性質(zhì)及成分分析

丘金輝,胡晗,周美齡,劉清培,曾紹校*,林少玲*

1(福建農(nóng)林大學 食品科學學院，福建 福州，350002) 2(福建省特種淀粉品質(zhì)科學與加工技術重點實驗室，福建 福州，350000) 3(福州大世界橄欖有限公司，福建 福州，350000)

橄欖[Canariumalbum(Lour.)Raeusch]又名青果或白欖，英文名Chinese White Olive，是著名的熱帶、亞熱帶特產(chǎn)果品之一[1]。橄欖營養(yǎng)豐富，具有較高的藥用價值和保健價值，可被加工成橄欖餅干、果脯蜜餞、橄欖飲料、橄欖保健茶和橄欖醋等系列產(chǎn)品[2-5]。橄欖蜜餞是橄欖加工的主要產(chǎn)品，但在其鹽漬過程中表層易析出一層灰白色物質(zhì)，并會帶入橄欖蜜餞終產(chǎn)品中，嚴重影響產(chǎn)品的外觀品質(zhì)和消費者的購買欲望。

果蔬的內(nèi)源性析出物的產(chǎn)生，不僅降低了產(chǎn)品的感官品質(zhì)及商業(yè)價值，還會影響人們對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。對食品內(nèi)源性析出物的理化性質(zhì)及成分的分析研究是探索其控制技術的必不可少的環(huán)節(jié)之一。目前，國內(nèi)外關于食品中內(nèi)源性析出物的相關研究主要集中在蘋果、橙子、胡蘿卜等常見果蔬產(chǎn)品析出物和茶、飲料、酒類沉淀析出物等方面。研究表明，大多數(shù)果蔬產(chǎn)品的內(nèi)源性析出物主要是由多酚、蛋白質(zhì)、果膠、淀粉、阿拉伯糖和高價陽離子等引起，其中多酚除了本身極易聚合形成聚多酚外，還常與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)相互作用形成大分子復合物，是目前果蔬加工中最常見又最難控制的問題之一[6-10]。

橄欖鹽胚表層析出物(white sediment on the surface of salted Chinese olive，WSSCO)屬于果蔬產(chǎn)品內(nèi)源性析出物之一。橄欖中存在較多多酚、果膠、有機酸以及各種金屬離子等成分[11]，加之橄欖蜜餞制作過程鹽漬中加入CaCl2、NaCl、焦亞硫酸鈉等鹽類物質(zhì)，推測橄欖鹽胚表層析出物的主要成分可能是無機鹽沉淀、有機鹽沉淀或多酚與其他物質(zhì)形成的大分子聚合物。

本文對橄欖鹽胚表層析出物的理化性質(zhì)及主要成分進行系統(tǒng)的研究分析，通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(field emission scanning electron microscope, FESEM)觀察表層析出物粉末結(jié)構(gòu)并測定WSSCO的主要成分及常規(guī)理化性質(zhì)；利用IC法、Vario EL元素分析儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分別測定WSSCO中無機陰離子、主要有機元素及主要金屬元素[12]，以期為實際生產(chǎn)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.2 主要儀器與設備

TCL-18C型高速離心機，上海安亭科學儀器廠；DZF-6050型真空干燥箱、DK-S23型電熱恒溫水浴鍋，上海精宏實驗設備有限公司；Nova Nano SEM 230型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM),美國FEI公司；200FS型差示掃描量熱議(DSC)，德國耐馳(NETZSCH)公司；WGZ-100型散射式光電濁度儀，上海精密儀器廠；PHS-3C型精密pH計，上海雷磁儀器廠；AL104型精密分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；DX-600型離子色譜儀，美國戴安公司；VARIO EL型元素分析儀，德國ELEMENTAR公司；ICP-MS 770X型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國AGILENT公司；752Pro型紫外可見分光光度計，上海棱光技術有限公司；SX2-12-12型馬弗爐，上海雷韻實驗儀器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 WSSCO的收集(如圖1)

圖1 WSSCO的收集流程Fig.1 Flow chart for sediment on the surface of saltedChinese olive collecting注：本實驗測定樣品默認是1.3.1中真空干燥后的灰白色粉末(WSSCO)，下同。

1.3.2 掃描電子顯微鏡觀察

取樣品少許，將其輕敷在專用雙面膠上，為確保在雙面膠上留下一層均勻的粉末，可用洗耳球輕輕吹去粘結(jié)不牢固或未粘結(jié)的粉末。噴金60 s后于場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSSEM)下觀察并拍照記錄。

1.3.3 WSSCO的理化性質(zhì)分析

1.3.3.1 熱特性分析

準確稱樣5.8 mg置于坩堝內(nèi)，密封壓蓋。采用差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry,DSC)進行測定，以空坩堝作為對照，掃描溫度為20～225 ℃，加溫速率為10 ℃/min，利用DSC配套的NETZSCH-Proteus-6分析處理數(shù)據(jù)，從DSC吸熱曲線上可以得出樣品相變的起始溫度(onset temperature,To)、峰值溫度(peak temperature,Tp)、終止溫度(conclusion temperature,Tc)和熱焓值(enthalpy of gelatinization, ΔH)。

1.3.3.2 溶解性分析

準確稱取0.010 0 g樣品于1～15號50 mL的燒杯中，分別加入20 mL未經(jīng)稀釋的有機溶劑[甲醇、乙醇、丙酮、脲、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)]、雙重蒸餾水、1.0 mol/L的堿溶液(NaOH、氨水)、酸溶液(草酸、醋酸、磷酸、鹽酸、硝酸)、鹽溶液(六偏磷酸鈉、氯化銨)，在室溫下攪拌后觀察WSSCO的溶解情況并測定其溶液濁度。

濁度測定：以雙蒸水為“0”度標準液及“100”度標準濁度液分別進行調(diào)零與調(diào)百。樣液稀釋一定倍數(shù)在儀器測量范圍內(nèi)進行測量。濁度按公式(1)計算：

T=T1×N-T0

(1)

式中：T,最終濁度(NTU)；T1,溶液的測定濁度(NTU)；N,溶液稀釋倍數(shù)；T0,純?nèi)軇┑某跏紳岫?NTU)。

1.3.4 無機陰離子的測定

準確稱樣0.200 0 g于100 mL燒杯中,加入50 mL 1 mol/L的HCl,80 ℃水浴加熱5 min,冷至室溫，砂芯漏斗吸濾過濾,用50 ℃去離子水洗滌過濾物3次,用3.5 mol/L Na2CO3和1 mol/L NaHCO3混合液定容于100 mL容量瓶,0.45 μm濾膜過濾,得到待測樣。將預處理的待測樣品，在以下參數(shù)下進行測定：色譜柱IonPac AS14A；淋洗液3.5 mmol/L Na2CO3,1.0 mmol/L NaHCO3緩沖液；流速 0.25 mL/min；進樣體積 25 μL；柱溫30 ℃。

1.3.5 元素的測定

1.3.5.1 礦質(zhì)元素的測定

準確稱取K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Al和Mn標準儲備液(1 mg/mL)適量，用1%的硝酸溶液配制成1 μg/mL的K、Na、Ca、Mg、Fe和0.1 μg/mL的Cu，Zn、A1、Ba的混合標準液。準確稱樣0.100 0 g于消解罐,加入濃HNO3，冷消解48 h,微波消解(消解程序見表1),待樣品消解完全后，在電爐上蒸發(fā)至近干,2%的硝酸溶解消化產(chǎn)物,用2%的硝酸定容于50 mL的聚四氟乙烯材質(zhì)的容量瓶，備用。同時，按上述流程做空白對照實驗。ICP-MS的工作條件參數(shù)如表2所示。將預處理的待測樣品，按表2參數(shù)進行測定。

表1 微波消解儀的消解程序Table 1 Program of microwave digestion

表2 ICP-MS工作條件參數(shù)Table 2 Operating condition of the ICP-MS

1.3.5.2 有機物主要組成元素的測定

樣品處理方法：取適量的粉狀樣品，充分混勻后于160 ℃的烘箱中烘1 h以上，然后趁熱將樣品轉(zhuǎn)入干燥器中(內(nèi)置干燥劑)，待樣品自然冷卻至室溫0.5 h后立即測定。

準確稱取灰白色樣品4.8～5.2 mg，按表3元素分析儀的工作條件，磺胺標準物質(zhì)計算當天校正因子，按照表3的方法自動定量計算樣品中各元素含量。

表3 元素分析儀的工作條件參數(shù)Table 3 Operating condition of the element analyzer

1.3.6 成分測定

1.3.6.1 多糖的測定

準確稱樣0.100 0 g于100 mL三角瓶，加10倍體積的石油醚(30～60 ℃)脫脂去色素，再加入25 mL去離子水，用保鮮膜封口，然后用100 ℃水浴提取2～3 h后倒出上清液，加等量去離子水重復1次，合并提取液與未溶解物一起倒入離心管,在常溫下4 200 r/min離心20 min后取上清液，測得490 nm處吸光度。根據(jù)羅永會等[13]的多糖測定方法繪制葡萄糖標準曲線并求得樣品多糖含量。

1.3.6.2 多酚的測定

參照王振宇等[14]的方法，準確稱0.100 0 g WSSCO于100 mL三角瓶，加10倍體積的石油醚(30～60 ℃)脫脂去色素，然后加入40%丙酮，料液比為1∶40(g∶mL)，塞子封口，搖勻，1 min后置于超聲清洗器中處理60 min(超聲功率100 W、溫度40 ℃)，取出后倒出上清液，重新加入與第1次等量的40%丙酮，再提取1次，合并2次的提取液并與沒有溶解的物質(zhì)一起倒入離心管，常溫下4 200 r/min離心20 min，取上清液稀釋50倍后，測765 nm處的吸光度。并根據(jù)謝倩等[15-17]的多酚測定方法繪制沒食子酸標準曲線從而得到樣品多酚含量。

1.3.6.3 灰分測定

參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定方法》的灼燒稱重法測定，按公式(2)計算：

(2)

式中：m1,坩堝與灰分的質(zhì)量,g；m2,坩堝質(zhì)量,g；m3,坩堝與試樣的質(zhì)量,g。

1.3.7 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)均重復測定3次，取均值，采用Excel與SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 橄欖鹽胚表層析出物的狀態(tài)及掃描電鏡分析

圖2所示為橄欖鹽胚，橄欖表面的白色斑點，即為橄欖鹽胚表層析出物。

A-浸泡在PC桶中橄欖；B-從浸泡桶中取出的橄欖圖2 橄欖鹽胚上的表面析出物Fig.2 Sediment on surface of salted Chinese olive

由圖3可見,其結(jié)構(gòu)較為混亂，顆粒形狀不規(guī)則且大小不均一，并且可以看出這些不規(guī)則形狀主要是由更小的蠕蟲狀結(jié)構(gòu)團聚形成的聚合物，而不是均一的晶體結(jié)構(gòu)，由此推測橄欖鹽胚表層析出物的主要組成不是某種單一的無機鹽，而是多種伴有或不伴有無機金屬離子的大分子的聚合物。

A-干燥后的橄欖鹽胚表層析出物；B-橄欖鹽胚表層析出物的電鏡掃描圖圖3 干燥的WSSCO及其掃描電鏡圖Fig.3 Dry white sediment on the surface of salted Chineseolive and SEM diagram of WSSCO

2.2 橄欖鹽胚表層析出物的理化性質(zhì)分析

2.2.1 WSSCO的熱特性分析

從圖4可知，橄欖鹽胚表層析出物的熔點為142.6 ℃，熔程(ΔT)為20.3 ℃，熱焓值ΔH為221.2 J/g。熔融峰是化合物純度的靈敏標準，根據(jù)范德霍夫方程，高純度且結(jié)晶完善的化合物的DSC熔程(ΔT)極小，熔融峰非常尖銳；當熔融峰較寬時，即可認為物質(zhì)純度降低，熔點起始溫度降低[18]。該圖熔融峰比較尖銳，但熔程(ΔT)較大，表明橄欖鹽胚表層析出物并不是單一物質(zhì)，而是混合物，但以某種物質(zhì)為主，且該主要物質(zhì)的熔點大于142.6 ℃。

圖4 WSSCO的DSC曲線Fig.4 DSC curve of sediment on the surface of salted Chinese olive

2.2.2 WSSCO溶解性分析

通過加入不同的溶劑觀察橄欖鹽胚表層析出物的溶解情況，從而初步判斷橄欖鹽胚表層析出物的類型。橄欖鹽胚表層析出物的溶解性如表4及圖5所示，從表4可知，橄欖鹽胚表層析出物不溶于雙蒸水、六偏磷酸鈉鹽溶液與草酸、醋酸、磷酸、鹽酸等酸溶液，如圖5所示，以上幾種溶液的濁度也證實了這一點，并且通過肉眼觀察，未發(fā)現(xiàn)析出物在以上幾種溶劑中顏色、狀態(tài)的差異；而圖5顯示橄欖鹽胚表層析出物幾乎完全溶解于NaOH及氨水等堿溶液(濁度由1062±23 NTU降至30 NTU內(nèi))。酸堿溶解結(jié)果表明，產(chǎn)生橄欖鹽胚表層析出物的主要原因可能是多酚與蛋白質(zhì)所引起[19]。并且有機溶劑的種類對橄欖鹽胚表層析出物的溶解度影響較大，其中，由于丙酮、脲和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是氫鍵阻斷劑，可使得橄欖鹽胚表層析出物在其中幾乎完全溶解[20]；此外，橄欖鹽胚表層析出物在硝酸與氯化銨鹽溶液中也有一定的溶解度，可能與它們共同含有氮元素存在一定關系，這些結(jié)果進一步表明橄欖鹽胚表層析出物的主要成分為有機大分子。

表4 WSSCO的溶解性Table 4 The solubility of sediment on the surface ofsalted Chinese olive

圖5 WSSCO在不同溶劑中的濁度Fig.5 The turbidity of sediment on the surface of salted Chinese olive in different solvents

2.3 橄欖鹽胚表層析出物中無機陰離子分析

2.4 橄欖鹽胚表層析出物中元素分析

2.4.1 橄欖鹽胚表層析出物的礦質(zhì)元素分析

由于Ca、Mg、Al、Ba、Fe、Cu是形成不溶性鹽的常見礦物質(zhì)元素，本研究對其礦物質(zhì)元素進行分析。結(jié)果顯示，橄欖鹽胚表層析出物的礦物質(zhì)元素Ca、Fe、Mg、Al、Cu、Ba含量分別是(0.76±0.09)、(0.61±0.03)、(0.54±0.06)、(0.28±0.03)、(0.016±0.001)、(0.004 1±0.000 4) mg/g，Ca元素含量雖然相對其他幾種礦物質(zhì)元素含量稍高，但含量還是極低，不到橄欖鹽胚表層析出物的0.1%，因此，確定無機鹽難溶物或有機鹽難溶物不是橄欖鹽胚表層析出物主要成分，并且推測其主要成分為有機大分子聚合物。所以用元素分析儀進一步測定WSSCO中有機物主要組成元素C、N含量。

2.4.2 WSSCO有機物主要組成元素分析

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)橄欖鹽胚表層析出物的組成元素中C元素含量最高，多達(517.47±11.90)mg/g，占總量的50%左右；其次是N元素，含量為(14.62±0.68) mg/g，占比達1.46%。由于N主要來自蛋白質(zhì)，將N含量折算成蛋白質(zhì)含量為(91.25±4.25) mg/g[根據(jù)蛋白質(zhì)中N的平均質(zhì)量分數(shù)(16%)]。因此可以確定蛋白質(zhì)是橄欖鹽胚表層析出物的主要成分之一，而由于碳元素幾乎是所有有機物的主要組成元素，所以需對其具體成分進一步分析。

2.5 橄欖鹽胚表層析出物的主要成分分析

前人研究發(fā)現(xiàn)，果蔬析出物主要是由于植物多酚、蛋白質(zhì)及多糖的相互作用引起[7]。結(jié)合橄欖主要成分及溶解性分析實驗結(jié)果，對上述碳元素的具體來源做進一步探索。由于蛋白質(zhì)含量已測，所以本部分主要測定了多糖、多酚及灰分含量，多糖及多酚濃度分別稀釋到各自標準曲線的線性范圍內(nèi)測定，3者根據(jù)1.3.6的公式計算。結(jié)果表明，多酚含量最高，高達(308.08±6.13)mg/g，表明多酚是橄欖鹽胚表層析出物的最主要的成分；多糖含量最低，約為1%；而灰分含量僅4.5%左右。

3 結(jié)論與討論

本研究通過電子顯微鏡圖觀察到橄欖鹽胚表層析出物顆粒形狀不規(guī)則且大小不均一；熔點為142.6℃，熔程較寬，其不溶于水與酸(除硝酸)，但幾乎完全溶解于堿與多種有機溶劑；橄欖鹽胚表層析出物中常見、易形成難溶性鹽的無機陰離子與礦質(zhì)元素含量均較低。這些結(jié)果表明，橄欖鹽胚表層析出物是一種混合物，且主要成分不是難溶性鹽。此外，有機元素測定結(jié)果顯示，橄欖鹽胚表層析出物的有機元素C、N質(zhì)量分數(shù)分別為(51.75±1.19)%、(1.46±0.07)%，根據(jù)蛋白質(zhì)氮元素質(zhì)量分數(shù)(0.16)換算得到其蛋白質(zhì)含量為(9.13±0.43)%；同時，具體成分測定結(jié)果顯示，橄欖鹽胚表層析出物多糖質(zhì)量分數(shù)為(0.50±0.01)%、多酚質(zhì)量分數(shù)為(30.81±0.61)%及灰分質(zhì)量分數(shù)(4.5±0.12)%。由此確定橄欖鹽胚表層析出物的主要成分有多酚、蛋白質(zhì)及灰分，質(zhì)量分數(shù)總和達44.4%。綜合橄欖鹽胚表層析出物的溶解特性及碳元素含量，確定其主成分還包括多酚-蛋白質(zhì)復合物(目前無法定量檢測)，這表明橄欖鹽胚表層析出物形成與多酚和蛋白質(zhì)有較大的相關性。本論文的研究結(jié)果與前人的研究報導相一致。

本研究對橄欖鹽胚表層析出物的理化性質(zhì)及主要成分進行系統(tǒng)的研究分析，通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)觀察表層析出物粉末結(jié)構(gòu)并測定WSSCO的主要成分及常規(guī)理化性質(zhì)；利用IC法、Vario EL元素分析儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分別測定WSSCO中無機陰離子、主要有機元素及主要金屬元素。深入分析了果蔬內(nèi)源性析出物的理化性質(zhì)及成分，為實際生產(chǎn)中選擇合適有效的控制技術提供科學依據(jù)。