紅棗干制過程中酚類物質(zhì)的變化及其與褐變的關(guān)系

武興菲

（重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 408000）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）俗名干棗、大棗等，是鼠李科棗屬植物棗樹的成熟果實，分布廣泛[1]。棗果富含多糖、多酚等營養(yǎng)成分，具有很高的營養(yǎng)和藥用價值[2-5]。我國紅棗資源豐富，產(chǎn)量占全世界95%以上，占據(jù)了幾乎全部的國際貿(mào)易市場[6]。鮮棗果含水量和含糖量均較高，在自然環(huán)境下若遇陰雨天氣采摘不及時極易腐爛變質(zhì)，由于不能及時進行干制保藏，鮮果損失量極高，因此將棗果及時干制則顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的熱風干燥是紅棗干制加工生產(chǎn)中最為常見的干燥方式，雖干制成本較低，操作簡便，但其干制效率低下，干果品質(zhì)較低。而中短波紅外干燥是利用1~4 μm 紅外線，基于水分吸收紅外輻射的特性，使物料得以快速干燥，具有高效、衛(wèi)生等特點，被廣泛應(yīng)用于棗果干制。相關(guān)研究表明，中短波紅外干燥棗果其干燥效率、棗果品質(zhì)明顯提高[7-8]。

棗果中富含酚類物質(zhì)，干制過程中這些酚類物質(zhì)在多酚氧化酶的作用下被催化為黑色的醌及其聚合物，加速了褐變進程，導(dǎo)致棗果易發(fā)生酶促褐變及非酶褐變[9]。目前對于棗果中短波紅外干制過程中酚類物質(zhì)變化及其與褐變關(guān)系的相關(guān)研究較少，棗果中酚類物質(zhì)如何參與酶促褐變的反應(yīng)原理尚不清楚，故本試驗選用新疆代表性棗果和田大棗為研究對象，探討其在中短波紅外干燥過程中酚類物質(zhì)的變化及其與褐變的關(guān)系，以期為紅棗干燥生產(chǎn)過程中品質(zhì)的調(diào)控提供技術(shù)依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

選取新疆和田大棗為試驗原料，其平均水分含量為63.2%±0.2%，鮮果采摘完畢后及時預(yù)冷并貯藏于相對濕度90%、溫度（0±1）℃的冰箱中備用，挑選大小均一、無病蟲害、無殘次棗果進行后續(xù)干燥及品質(zhì)測定。

甲醇、磷酸二氫鈉、鹽酸、磷酸氫二鈉、福林酚，購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸標準品，購于上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

TC 型中短波紅外干燥設(shè)備，購于秦州圣泰科紅外科技有限公司；DHG-9123A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，購于上海精宏實驗設(shè)備有限公司；SK2200H 型超聲波清洗器，購于上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；ALC-210.3 型電子分析天平，購于賽多利斯艾科勒公司；TU-1810 紫外-可見分光光度計，購于北京普析通用儀器有限責任公司；SB-500DTY 型超聲波掃頻清洗機，購于寧波新芝生物科技股份有限公司；超高效液相色譜-離子淌度飛行時間質(zhì)譜儀（Ultra performance liquid chromatography-ion mobility quadrupoletime of flight mass spectrometer，UPLC-IM-QTOF-MS），購于美國Waters 公司。

1.2 方法

1.2.1 干燥條件及樣品處理

選取大小均一的果實洗凈后擦干，取2 000 g 鮮果作為每次干燥試驗用量，中短波紅外干燥條件的選取參考文獻[10]，即：中短波紅外干燥溫度50 ℃，功率為1 125 W，風機風速為4.5 m/s，紅棗干制終點的水分含量在10%左右。分別在水分含量60%、50%、40%、30%、20%、10%時取樣，測定各項指標，水分含量的測定方法采用稱重法，棗果取樣后迅速冷卻并置于-80 ℃超低溫冰箱中冷凍保存，便于后續(xù)開展品質(zhì)分析試驗。

1.2.2 褐變度測定

參照文獻[11]并略有改動。取5 g 紅棗按料液比1∶10（g/mL）加蒸餾水勻漿后，以 4 ℃、9 000 r/min 離心30 min，取上清液，測定其在420 nm 波長處的吸光度，以A420表示其褐變度。

1.2.3 總酚、總黃酮含量測定

紅棗中總酚、總黃酮的提取及測定參照文獻[4]的方法，沒食子酸與槲皮素分別為標準品，棗果提取物稀釋至合適倍數(shù)后進行測定。

酚類物質(zhì)組成的測定參照文獻[12]的方法處理，色譜柱采用 UPLC BEH C18柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm），流動相A 為體積分數(shù)0.1%甲酸，流動相B 為乙腈，梯度洗脫程序見表1，進樣量為10 μL，柱溫為45 ℃，流速為0.45 mL/min。

質(zhì)譜條件：錐形電壓為30 V，毛細管電壓為2 500 V，離子源溫度為100 ℃，去溶劑化溫度為300 ℃，以氮氣為脫溶劑氣體，流速為300 L/h，電壓斜坡循環(huán)為 0.3～2.0 V。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution procedure

1.2.4 酚類物質(zhì)標準曲線

棗果中主要鑒定出11 種酚類物質(zhì)（沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸），如表2 所示。通過標準品建立線性回歸方程，由線性回歸方程可知，體系線性關(guān)系良好，R2均大于0.99。

表2 和田大棗中11 種酚類物質(zhì)標準品的線性回歸方程Table 2 Linear regression equations for 11 phenols standards of Hotan jujube

1.2.5 棗果酶促褐變底物鑒定

多酚氧化酶的提?。簻蚀_稱取10.0 g 紅棗果肉后加入已預(yù)冷的20 mL 0.2 mol/L 磷酸鹽緩沖液（pH 5.8），冰水浴下充分研磨，4 ℃條件下浸提2.9 h后，以9 000 r/min 冷凍離心15 min，取上清液，提取步驟重復(fù)兩次，得到棗果多酚氧化酶提取液。

活力測定：將1 mL 0.1 mol/L 的不同標準品（沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸）加入到含有3 mL 0.2 mol/L pH 6.8 磷酸鹽緩沖液的試管中，與1 mL 多酚氧化酶提取液均勻混合，測定其在420 nm處4 min 內(nèi)的吸光度變化，時間間隔為30 s[13]，計算酶活力。以酚類物質(zhì)與多酚氧化酶是否發(fā)生反應(yīng)確定棗果干燥過程酶促褐變底物。

式中：Vr為磷酸鹽緩沖液體積，mL；Vs為標準品溶液體積，mL；m 為樣品質(zhì)量，g；t 為測定時間，min；ΔA 為4 min 內(nèi)吸光度變化值。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

每組試驗重復(fù)3 次，利用Minitab 16.2.3 軟件進行統(tǒng)計處理，采用鄧肯氏檢驗法分析差異顯著性，應(yīng)用Origin 8.5 軟件作圖，數(shù)據(jù)均以X±S 表示，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 中短波紅外干燥過程中棗果總酚、總黃酮含量及褐變度的變化

由圖1 可知，中短波紅外干燥過程中棗果總酚、總黃酮含量總體呈現(xiàn)下降趨勢，水分含量由40%降至30%過程中棗果總酚、總黃酮含量略有升高。鮮棗（水分含量63.2%）的總酚含量為56.4 mg/g DW，總黃酮含量為34.8 mg/g DW，干制終點（水分含量10%）棗果的總酚含量為鮮棗果的66.1%，總黃酮含量為鮮棗的56.1%。干燥過程中棗果的褐變度呈現(xiàn)不斷上升趨勢，這表明隨著干制過程的進行，棗果的褐變程度越來越嚴重，在水分含量由40%降至30%這一階段，其褐變度升高最快，這與其總酚、總黃酮含量升高有關(guān)，張利娟等[14]對無核白葡萄的干制試驗中也得出了相似的結(jié)論。

圖1 棗果在干制過程中總酚、總黃酮含量（A）和褐變度（B）的變化Fig.1 Changes in total phenols，total flavones contents(A)and browning degree(B)in jujube during drying

2.2 中短波紅外干制過程中棗果中酚類物質(zhì)含量的變化

干燥過程中棗果的酚類物質(zhì)種類及含量變化見表3。由表3 可知：棗果在中短波紅外干燥過程中共檢測出11 種酚類物質(zhì)，其中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素在鮮果中含量最高，是和田大棗中最主要的酚類物質(zhì)，這4 種主要的酚類物質(zhì)含量隨著干燥過程的進行整體呈下降趨勢，但在棗果水分含量由40%向30%及以下變化時呈略微上升趨勢，這與其褐變度在此階段上升相符。鮮棗中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素含量分別為 77.5、44.5、42.2、25.3 mg/kg DW，棗果經(jīng)干制后蘆丁含量降低了31.9%，綠原酸含量降低了36.0%，兒茶素含量降低了36.7%，表兒茶素含量降低了31.6%，其中兒茶素含量降低幅度最大；棗果中肉桂酸、對香豆酸含量隨著干燥進程整體呈上升趨勢，肉桂酸在鮮果中的含量為1.8 mg/kg DW，干制結(jié)束后其含量上升了2.8 倍，對香豆酸在鮮果中的含量為2.4 mg/kg DW，干制結(jié)束后其含量為鮮果的3.0倍，沒食子酸在棗果水分含量為40%及以下時被檢出，且其含量隨著水分含量降低而增加，干制結(jié)束后其含量最高為1.9 mg/kg DW。

表3 棗果干制過程中單體酚類物質(zhì)組成和含量Table 3 Composition and content of phenolic substances in jujube during drying 單位：mg/kg DW

2.3 棗果多酚氧化酶底物鑒定

不同植物組織中酚類物質(zhì)組成及含量差異顯著，且能夠參與褐變中的酚類物質(zhì)也不相同[12]。由表4 可知，棗果中多酚氧化酶對不同底物的催化活性排序為兒茶素＞表兒茶素＞綠原酸＞沒食子酸＞咖啡酸＞阿魏酸，多酚氧化酶催化兒茶素酶活力最強，為36.29 U/mL，是催化阿魏酸褐變的酶活性的30.8 倍，這表明兒茶素為棗果干制過程中最主要的酶促褐變底物，棗果中多酚氧化酶對蘆丁、槲皮素、丁香酸、肉桂酸和對香豆酸未顯示出催化活性。

2.4 總酚、總黃酮及部分酚類物質(zhì)含量與褐變度之間的相關(guān)性分析

棗果中總酚及部分酚類物質(zhì)含量與褐變度的相關(guān)性分析結(jié)果如表5 所示。紅棗干制過程中其褐變度與總酚、總黃酮的相關(guān)性最高（總酚相關(guān)系數(shù)為-0.955，總黃酮相關(guān)系數(shù)為-0.910），褐變度與咖啡酸的相關(guān)性最低（相關(guān)系數(shù)為0.368）。紅棗中各物質(zhì)含量與褐變度之間的相關(guān)性由高到低為：總酚＞總黃酮＞兒茶素＞綠原酸＞表兒茶素＞沒食子酸＞阿魏酸＞咖啡酸。鮮棗在中短波紅外干制過程中其褐變度與總酚、總黃酮均呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），與兒茶素、表兒茶素、綠原酸均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與沒食子酸呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與咖啡酸、阿魏酸相關(guān)性不顯著。棗果在中短波紅外干制過程中總酚、總黃酮與褐變度呈顯著負相關(guān)，這說明了隨著干制褐變的加重，總酚、總黃酮含量持續(xù)減少，總酚、總黃酮參與了棗果褐變的進程。

表4 多酚氧化酶對不同底物催化活性Table 4 Catalytic activity of polyphenol oxidase on different substrates 單位：U/mL

表5 總酚及部分酚類物質(zhì)含量與褐變度之間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Correlation between the contents of total phenols and some individual phenolic compounds and browning degree

3 結(jié)論

本文選用和田大棗為研究對象，運用中短波紅外干燥方式探究了其酚類物質(zhì)在干制過程中含量變化及其與褐變的關(guān)系。結(jié)果表明：干制過程中棗果的總酚、總黃酮含量均呈下降趨勢，水分含量在由40%向30%變化過程中棗果的總酚和總黃酮含量略有升高，且此時棗果的褐變度升高最快；棗果中共檢測出11種酚類物質(zhì)，其中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素在棗果中含量最高，為和田大棗中最主要的酚類物質(zhì)，且這4 種主要酚類物質(zhì)含量在干制過程中主要呈下降趨勢；棗果中多酚氧化酶對不同底物的催化活性排序為兒茶素＞表兒茶素＞綠原酸＞沒食子酸＞咖啡酸＞阿魏酸，多酚氧化酶催化兒茶素的酶活力最強，為36.29 U/mL，表明兒茶素為棗果干制過程最主要的酶促褐變底物；棗果干燥過程中其褐變度與總酚、總黃酮的相關(guān)性最高，隨著干制褐變的增加，總酚和總黃酮含量持續(xù)減少，說明總酚與總黃酮參與了棗果褐變的進程。