歐李凍干粉物化特性及抗氧化活性的研究

晉楠，付鴻博，杜俊杰*，王鵬飛，張建成，穆霄鵬，喬羽佳，韓軒軒，宣曉毛

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄉(xiāng)村振興科技研究所，黑龍江 哈爾濱)

歐李(Cerasushumilis(Bge)Sok)是薔薇科櫻桃屬的極矮生灌木果樹(shù)，是我國(guó)特有的古老野生果樹(shù)樹(shù)種，因其果實(shí)含鈣高又稱鈣果[1]。歐李果實(shí)色澤鮮艷、風(fēng)味獨(dú)特，且富含有機(jī)酸、氨基酸、維生素和類黃酮等功能物質(zhì)，具有較強(qiáng)的保健功能[2,3]。然而，歐李果實(shí)成熟期在7～9月，貯藏期短，常溫條件下果實(shí)采后易軟化、受損傷或遭微生物的侵染而造成迅速腐爛，嚴(yán)重影響歐李果實(shí)的商品特性。

將新鮮水果直接加工成果粉，是近幾年來(lái)出現(xiàn)的一種新趨勢(shì)[4]。新鮮水果經(jīng)真空冷凍干燥后，含水量一般低于7%。經(jīng)加工后的果粉基本保持原有水果的營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味，體積減小，質(zhì)量減輕，可室溫儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，耗損大大降低[5～7]。果粉有效成分的溶出與其粉碎程度具有密切的關(guān)系，有效成分分布于細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)粉碎讓細(xì)胞壁破碎，可以改善有效成分的溶出，提高材料的利用價(jià)值，改善產(chǎn)品的質(zhì)量[8]。果粉幾乎能應(yīng)用到食品加工的各個(gè)領(lǐng)域，主要可用于提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分、改善產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味、以及豐富產(chǎn)品的種類等，例如凍干果粉可以作為面食制品、固體飲料和乳制品等產(chǎn)品的添加劑[9]。

本試驗(yàn)將真空冷凍干燥后的歐李果實(shí)進(jìn)行了常規(guī)研磨和破壁粉碎處理，比較了常規(guī)研磨處理與破壁粉碎處理對(duì)凍干果粉物理性質(zhì)、化學(xué)成分和抗氧化活性的影響，以期為歐李的深加工利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：歐李品種為農(nóng)大4號(hào)，采自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)巨鑫試驗(yàn)基地。以無(wú)病蟲(chóng)害、機(jī)械損傷及腐爛的原料作為試驗(yàn)材料，去核后真空凍干處理備用。

試劑：2，2-聯(lián)氮基雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、2，4，6-三(2-吡啶基)-1，3，5-三嗪(TPTZ)、1，1-二苯基v2-三硝基苯肼(DPPH)、福林酚、兒茶素、沒(méi)食子酸：北京索萊寶科技有限公司；Trolox：SIGMA-ALDRICH；蒽酮、葡萄糖、亞硝酸鈉、硝酸鋁、NaOH、H2SO4、HCl均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

智能破壁料理機(jī)(G-8800，寧波格麗思電器有限公司)；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-5200，上海元析儀器有限公司)；分光測(cè)色儀(YS3060，深圳市三恩時(shí)科技有限公司)；pH計(jì)(ST2100，奧豪斯儀器(常州)有限公司)；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩(GB/T6003.1-2012，浙江上虞市華豐五金儀器有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 歐李凍干粉的制備

準(zhǔn)確稱取經(jīng)真空冷凍干燥后的歐李100 g，經(jīng)常規(guī)研磨后得研磨粉(研缽中研磨)，經(jīng)破壁機(jī)粉碎后的果粉為破壁果粉。破壁果粉粉碎時(shí)，轉(zhuǎn)速設(shè)置為10檔，粉碎時(shí)間為105 s，粉碎后取50 g歐李破壁果粉經(jīng)篩孔直徑分別為100、200、300目的標(biāo)準(zhǔn)篩分級(jí)。將歐李破壁果粉按照粒徑大小分為3個(gè)等級(jí)：100～200目、200～300目、300目，對(duì)應(yīng)的粉體粒徑大小范圍為：154～74 μm、74～50 μm、<50 μm。破壁全粉為不經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)篩分級(jí)的果粉，歐李凍干果經(jīng)常規(guī)研磨后得研磨粉。3種粒徑范圍破壁果粉、研磨果粉及破壁全粉供試驗(yàn)用，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 色澤

使用分光測(cè)色儀測(cè)定不同粒徑范圍歐李果粉的色澤，其中L*代表明度指數(shù)，從黑暗(L*=0)到明亮(L*=100)的變化;a*代表顏色從綠色(-a*)到紅色(+a*)的變化，b*代表顏色從藍(lán)色(-b*)到黃色(+b*)的變化。

1.3.2.2 容重

將歐李果粉緩慢加入5.0 mL量筒中，加入到1 mL時(shí)，對(duì)樣品進(jìn)行稱重，單位體積的質(zhì)量即為容重，重復(fù)測(cè)定3次[10]。

1.3.2.3 持水力

準(zhǔn)確稱取0.5 g果粉(M1，g)于室溫下加入10 mL蒸餾水，60 ℃水浴30 min，取出立即冰浴30 min，5 000 rpm離心20 min，去除上清。將沉淀物稱重(M2，g)[11]，重復(fù)測(cè)定3次。

持水力(g·g-1)=(M2-M1)/M1

1.3.2.4 膨脹力

稱取1 g果粉(M)加入到量筒中，記錄所占體積(V1)，加入10 mL蒸餾水，攪拌均勻，25 ℃水浴24 h，記錄體積(V2)[12]，重復(fù)測(cè)定3次。

膨脹力(mL·g-1)=(V2-V1)/M

1.3.2.5 水溶性指數(shù)

稱取0.2 g果粉(S1，g)置于離心管中，室溫下加入10 mL蒸餾水，80 ℃水浴30 min，6000rpm離心10 min，上清收集在預(yù)先稱重的蒸發(fā)皿(S2，g)中，105 ℃干燥至恒重，將蒸發(fā)皿與殘?jiān)Q重(S3，g)[13]，重復(fù)測(cè)定3次。

水溶性指數(shù)(%)=(S3-S2)/S1×100

1.3.2.6 可溶性糖

采用蒽酮硫酸比色法[14]。

1.3.2.7 可滴定酸

采用NaOH滴定法[15]。

1.3.2.8 總酚

采用福林酚法[16]。

1.3.2.9 總黃酮

采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法[17]。

1.3.2.10 花色苷

采用pH示差法[18]。

1.3.2.11 抗氧化活性

DPPH自由基清除能力，ABTS自由基清除能力及亞鐵還原能力(FRAP)測(cè)定參考張文娟的方法[19]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖，采用SAS 8.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒徑范圍歐李果粉色澤變化

由表1可知，隨著歐李果粉粒徑的減小，果粉的L*呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),a*呈減小趨勢(shì)。200～300目破壁粉b*值顯著高于其它果粉，表明破壁粉碎處理后200～300目粉偏黃色。(圖1)。

表1 不同粒徑范圍歐李果粉色澤變化Table 1 The colour change of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

注:數(shù)據(jù)右上角標(biāo)注的字母表示不同處理的同一指標(biāo)在0.05水平上的顯著差異性，下同。
Note:Different capital letters show significant difference at the0.05level in the same row,the same below.

2.2 不同粒徑范圍歐李果粉物理特性

由表2可知，破壁全粉持水力顯著低于研磨粉；破壁粉持水力、容重，隨粒徑減小而降低，100～200目破壁粉持水力顯著高于其它果粉；破壁粉容重隨粒徑減小而降低，由0.636 0 g·mL-1降至0.423 6 g·mL-1，破壁全粉與研磨粉差異不顯著。破壁全粉水溶性指數(shù)、膨脹力顯著高于研磨粉。破壁粉的水溶性指數(shù)、膨脹力隨果粉粒徑減小而增加，300目破壁粉水溶性指數(shù)、膨脹力顯著高于其它果粉。

2.3 不同粒徑范圍歐李果粉營(yíng)養(yǎng)特性

由表3可知，破壁全粉可溶性糖、可滴定酸、總酚、總黃酮及花色苷含量顯著高于研磨粉。破壁粉可溶性糖及可滴定酸含量隨粒徑減小而升高，各粒徑之間差異顯著，300目?jī)龈煞劭扇苄蕴羌翱傻味ㄋ岷匡@著高于其它粒徑果粉；破壁粉總酚、總黃酮及花色苷含量隨粒徑減小而降低，100～200目破壁粉總酚、總黃酮及花色苷含量顯著高于其它果粉。

2.4 不同粒徑范圍歐李果粉抗氧化特性

由表4可知，果粉對(duì)三種自由基的清除能力依次為ABTS>FRAP>DPPH。破壁全粉清除ABTS自由基、亞鐵還原能力顯著高于研磨粉，破壁全粉清除DPPH自由基能力與研磨粉差異不顯著。破壁粉清除ABTS、DPPH自由基能力及亞鐵還原能力隨粒徑減小而降低。100～200目破壁粉清除ABTS、DPPH自由基及亞鐵還原能力顯著高于其它果粉。

2.5 總酚、總黃酮和花色苷與抗氧化活性相關(guān)性分析

由表5可知，總酚與總黃酮含量及總酚與花色苷含量均呈極顯著正相關(guān)(R=0.9954，P<0.01；R=0.9626，P<0.01)，總黃酮與花色苷含量呈顯著正相關(guān)(R=0.9502，P<0.05)。

抗氧化活性采用DPPH、ABTS及FRAP三種方法測(cè)定，與總黃酮含量(相關(guān)系數(shù)分別為R=0.9654、R=0.9841、R=0.9998)及總酚含量(相關(guān)系數(shù)分別為R=0.9683、R=0.9740、R=0.9963)均呈極顯著正相關(guān)；DPPH與花色苷含量呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)R=0.9152)，ABTS和FRAP與花色苷含量呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為R=0.9675、R=0.9655)。

圖1 不同粒徑范圍歐李果粉色澤Fig.1 The Color of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes 注：1.研磨粉；2.破壁全粉；3.100～200目破壁粉；4.200～300目破壁粉；5.300目破壁粉。Note:1.conventional grinding powder；2.whole cell wall disruption powder；3.100～200 mesh cell wall disruption powder；4.200～300 mesh cell wall disruption powder；5.300 mesh cell wall disruption powder.

三種抗氧化活性測(cè)定結(jié)果之間也呈極顯著正相關(guān)(DPPH與ABTS，R=0.9826；DPPH與FRAP，R=0.9633；ABTS與FRAP，R=0.9827)，表明歐李果粉抗氧化活性在三種測(cè)定方法中具有可比性。

3 討論

顏色是一個(gè)重要的屬性，由于100～200目粉果皮含量最高，200～300目果皮含量次之，300目粉果肉含量高，而果皮顏色紅于果肉，所以隨著歐李果粉粒徑的減小，果粉的L*呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),a*呈減小趨勢(shì)。200～300目破壁粉b*值顯著高于其它果粉，表明破壁粉碎處理后200～300目粉偏黃色。研磨粉亮度值高于破壁全粉，紅色值低于破壁全粉，可能由于粉碎方式不同所致。破壁全粉采用機(jī)械破壁粉碎方式，粉末較均勻一致，研磨粉為研缽研磨，研磨過(guò)程中果肉包裹果皮，導(dǎo)致研磨粉亮度值上升，紅色值下降。

表2 不同粒徑范圍歐李果粉物理特性Table 2 Physical characteristics of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

Chanvorleak Phat等人的研究表明，蘑菇粉持水力隨粒徑增加而增加，水溶性指數(shù)與膨脹力隨粒徑減小而增加[20]；Li-hua Zhang等人對(duì)海棠粉的研究表明果粉粒徑減小，膨脹力有不同程度的提高[21]；均與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。持水力隨粒徑增加而增加可能是由于粒徑大，果粉顆粒內(nèi)或顆粒間空間大，更適合水分儲(chǔ)存。Berton,B.也指出粒徑大小是決定持水力的最重要參數(shù)，它總是隨粒徑的降低而增加[22]。歐李果粉隨粒徑減小，膨脹力從2.370 0 mL·g-1上升至5.916 7 mL·g-1，說(shuō)明粉體粒徑減小，相同條件下顆粒數(shù)目相對(duì)增多，更多親水基團(tuán)暴露出來(lái)，顆粒與水的接觸面積和接觸部位增多，溶于水后各自膨脹伸展產(chǎn)生更大的容積，從而提高其溶脹性[23]。水溶性指數(shù)隨粒徑減小而增加，這是因?yàn)楫?dāng)粉體的粒度減小時(shí)，破碎程度變大，其表面積比增大，這樣不僅增加了粉體與水分子的有效接觸面積，而且還縮短了水分子進(jìn)入粉體的距離，增加了水與羥基的結(jié)合機(jī)會(huì)，從而使溶解性增大[24]。本試驗(yàn)中，果粉容重隨粒徑減小而降低。這與楊磊磊等人對(duì)西蘭花凍干粉的研究結(jié)果一致[25]，與Xin Huang等人對(duì)甜菜粉容重隨粒徑減小而增大的研究結(jié)果相反[26]。這可能是由于，粉末粒徑減小，使單位體積內(nèi)顆粒數(shù)目增多，空隙率增大，從而導(dǎo)致粉末所占體積增加，容重降低。

表3 不同粒徑范圍歐李果粉營(yíng)養(yǎng)特性Table 3 Nutritional characteristics of Cerasus humilis fruit powder in differen t particle sizes

表4 不同粒徑范圍歐李果粉抗氧化特性Table 4 Antioxidant properties of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

表5 抗氧化活性與總酚、總黃酮及花色苷含量的相關(guān)性Table 5 Correlation between antioxidant activity and contents of total phenol,total flavonoid and anthocyanin

注:**為極顯著:*為顯著。
Note:**Extremely striking contrast,*Striking contrast.

有效成分主要集中在細(xì)胞的內(nèi)部，被細(xì)胞壁包圍著，完整的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜對(duì)細(xì)胞內(nèi)有效成分的溶出具有一定的阻力，而且根據(jù)細(xì)胞內(nèi)外濃度滲透壓原理，細(xì)胞內(nèi)有效成分始終無(wú)法完全溶出[27]。果粉可溶性糖及可滴定酸含量隨粒徑減小而升高，各粒徑之間差異顯著，這可能是由于果粉粒徑減小，細(xì)胞破碎率增大，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放量增多，溶解性增高。破壁全粉可溶性糖、可滴定酸、總酚、總黃酮、花色苷含量及抗氧化能力顯著高于研磨粉，說(shuō)明歐李凍干果經(jīng)破壁粉碎后，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放量增多，抗氧化能力提高。

歐李抗氧化活性是其重要功效之一，歐李含有的多酚、黃酮與花色苷，是歐李抗氧化活性的重要成分。Xiaoyan Zhao等人對(duì)紅葡萄渣粉的研究結(jié)果表明，總酚和總黃烷醇含量隨粒徑減小而明顯增加[28]。與本試驗(yàn)結(jié)果相反，歐李果粉總酚、總黃酮及花色苷含量隨粒徑減小而降低，100～200目破壁粉總酚、總黃酮及花色苷含量最高，分別為55.332 2 mg·g-1、54.337 8 mg·g-1、149.889 2 mg·100 g-1。白東海的研究結(jié)果表明歐李果皮類黃酮含量高于果肉[17]；在李歐等人對(duì)歐李多酚的研究中發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種歐李中多酚含量大小均為果皮大于果肉[2]。所以可能是由于粒徑大的果粉中含果皮較多，粒徑小的果粉中含果肉較多。歐李果皮中總酚、總黃酮及花色苷含量較果肉中高，所以使得果粉粒徑越大酚類物質(zhì)含量越高。總酚含量與總黃酮含量、花色苷含量呈極顯著正相關(guān)，抗氧化能力與總酚、總黃酮和花色苷含量呈顯著正相關(guān)，三種抗氧化活性測(cè)定結(jié)果之間也呈極顯著正相關(guān)，這與Xiaoyan Zhao等人研究結(jié)果一致[28]，果粉對(duì)三種自由基的清除能力依次為ABTS>FRAP>DPPH。

4 結(jié)論

在本研究中，制備了歐李凍干粉，研究了研磨粉、破壁全粉及不同粒徑破壁粉的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和抗氧化活性。結(jié)果表明，隨著破壁粉粒徑減小，物理性質(zhì)有效改善，可溶性糖和可滴定酸含量顯著提高；100～200目破壁粉抗氧化活性成分含量最高，抗氧化活性最強(qiáng)；破壁全粉物理性質(zhì)優(yōu)于研磨粉，有效成分及抗氧化能力均高于研磨粉。