不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖理化特性及功能活性的影響

蘇敬紅，牛格格，吳佳琦，武彬

（山東職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250104）

火龍果（pitaya），別名仙人掌蜜果、紅龍果、芝麻果、仙蜜果，為仙人掌科三角柱屬植物，是集水果、花卉、蔬菜于一體的“果中之王”[1-3]?；瘕埞钠贩N依果肉顏色有紅皮白肉、紅肉、黃肉3種，其中以紅心火龍果最佳。目前針對(duì)火龍果果實(shí)以及火龍果果皮進(jìn)行的研究較多，有關(guān)火龍果莖研究的較少?；瘕埞o中富含多糖，用熱回流提取法（heat reflux extraction，HRE）提取的火龍果莖多糖大約占干燥莖葉的8%[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工過(guò)程中，火龍果莖往往作為廢物被丟棄，不僅造成了自然資源的極大浪費(fèi)，又給環(huán)境帶來(lái)了不利影響。若能將其充分利用，不僅可提高其經(jīng)濟(jì)附加值，也可提高果農(nóng)收入。

國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖的生物功能與其理化組成、水溶性、分子質(zhì)量大小、分支度、黏度和高級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)等緊密相關(guān)，主要受到樣品處理方法、提取工藝參數(shù)和干燥方法三大類因素的影響[4]。FAN等[5]考察了不同干燥方式對(duì)靈芝多糖抗氧化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同干燥方式對(duì)多糖的理化特性和生物活性均有顯著的影響。陳歡等[6]研究了不同干燥方式對(duì)川芎多糖理化性質(zhì)及抗氧化活性的影響，結(jié)果表明真空冷凍干燥制備優(yōu)質(zhì)功能性川芎多糖效果較佳。胡安陽(yáng)等[7]研究表明，不同干燥方式制得的柚子皮粉在加工特性和功能成分含量等方面都存在顯著差異。張存艷等[8]研究了不同干燥處理對(duì)松露多糖含量及其抗氧化活性的影響。目前關(guān)于不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖含量及理化特性和功能特性的影響研究較少。因此，本試驗(yàn)考察了4種干燥方式（真空干燥、熱風(fēng)干燥、自然曬干和真空冷凍干燥）對(duì)火龍果莖多糖的得率、理化特性和功能活性的影響，旨在為篩選出最適宜火龍果莖的干燥方法提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮紅心火龍果莖：海南省東方市北緯十八度有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：美國(guó) Sigma-Aldrich 公司；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品：成都曼思特生物科技有限公司；鹽酸、硫酸、苯酚、無(wú)水乙醇、過(guò)硫酸鉀、氯仿、正丁醇：廣州試劑化學(xué)廠；α-淀粉酶（10 000 U/g）：山東隆科特酶制劑有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

EL204電子天平：梅特勒托利多儀器有限公司；LD-300粉碎機(jī)：長(zhǎng)沙市宏精機(jī)械設(shè)備有限公司；HH-s4恒溫水浴鍋：濟(jì)南歐萊博科學(xué)儀器有限公司；GL-10MC高速冷凍離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘銳離心機(jī)有限公司；UV-2450紫外可見分光光度計(jì)：日本島津公司；DYJG-9023A臺(tái)式鼓風(fēng)干燥箱：杭州億捷有限公司；RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海耀特儀器設(shè)備有限公司；FD-1B-50B壓蓋型真空冷凍干燥機(jī)：上?；从顑x器設(shè)備有限公司；KU-3斯托墨黏度計(jì)：上海微川精密儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火龍果莖干燥工藝處理

1.3.1.1 真空干燥處理

新鮮的紅心火龍果莖洗凈，置于真空度為0.09MPa，溫度為70℃的真空干燥箱中，同時(shí)開啟真空泵，將真空干燥箱內(nèi)原料含水量為5%視為干燥終點(diǎn)，然后進(jìn)行粉碎并過(guò)80目篩。

1.3.1.2 熱風(fēng)干燥處理

新鮮的紅心火龍果莖洗凈，將待干燥的火龍果莖置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在70℃條件下烘干16 h～24 h至原料含水量為5%，即為干燥終點(diǎn)，記錄干燥時(shí)間。

1.3.1.3 自然曬干處理

新鮮的火龍果莖洗凈，擦干，置于陽(yáng)光下直接曬干至完全干燥，即為干燥終點(diǎn)。

1.3.1.4 真空冷凍干燥處理

新鮮的火龍果莖洗凈，擦干切塊，將切好的原料放在超低溫冰箱預(yù)凍48 h，然后放置于真空冷凍干燥機(jī)的置物架上，在-80℃條件下凍干2 d至原料含水量為5%。

1.3.2 火龍果莖粗多糖提取

取一定量干燥后的火龍果莖粉，按照1∶30（g/mL）加入去離子水，在提取功率500 W、提取時(shí)間為200 s條件下進(jìn)行超聲-微波協(xié)同輔助提取，提取液于6 000 r/min離心12min，取上清液濃縮后，加入4倍體積的乙醇進(jìn)行醇沉12 h過(guò)夜，沉淀物冷凍干燥即為火龍果莖粗多糖。

1.3.3 火龍果莖粗多糖純化

準(zhǔn)確稱取1 g火龍果莖粗多糖，依次加入10 mL 30%的H2O2，調(diào)pH值為9.0后定容至250 mL，混勻，置于40℃下攪拌1 h后于5 000 r/min離心8 min，取上清液，加入 100 mL Sevage 試劑（氯仿∶正丁醇=4∶1，體積比），混勻振蕩30 min后移入分液漏斗中至少靜置20 min，重復(fù)上述操作4次，將最終得到的上清液濃縮后透析48 h去除小分子雜質(zhì)和鹽，凍干即可獲得火龍果莖多糖[9]。

1.3.4 理化性質(zhì)的測(cè)定

1.3.4.1 持水力的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g不同干燥方式得到的火龍果莖多糖，加入30 mL去離子水后于25℃恒溫水浴鍋中振蕩60 min使其充分混勻，結(jié)束后于5000r/min離心15min，記錄離心后沉淀物的質(zhì)量。持水力（water holding capacity，WHC）計(jì)算公式如下[10]。

WHC/（g/g）=（m1-m）/m

式中：m1為樣品吸水后質(zhì)量，g；m為干樣品質(zhì)量，g。

1.3.4.2 持油力的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g不同干燥方式得到的火龍果莖多糖，加入15g大豆油于25℃恒溫水浴鍋中振蕩40min，使其充分混勻，結(jié)束后于5 000 r/min離心15 min，記錄離心后沉淀物的質(zhì)量[11]，持油力（oil holding capacity，OHC）計(jì)算公式如下。

OHC/（g/g）=（m0-m）/m

式中：m0為樣品吸油后的質(zhì)量，g；m為干樣品質(zhì)量，g。

1.3.5 不同干燥方式的火龍果莖多糖抗氧化活性研究

1.3.5.1 DPPH·清除率測(cè)定

準(zhǔn)確吸取質(zhì)量濃度為 0、0.1、0.2、0.25、0.5、1、2mg/mL的多糖待測(cè)液1 mL、分別加入3 mL 0.2 mmol/L DPPH-無(wú)水乙醇溶液，混勻后于暗處反應(yīng)30 min，反應(yīng)結(jié)束后于517nm處測(cè)吸光度值[12]。DPPH·清除率計(jì)算方式如下。

DPPH·清除率/%=[（D1-D0）/D0]×100

式中：D1為樣品的吸光值；D0為蒸餾水代替多糖待測(cè)液的（空白對(duì)照）吸光值。

1.3.5.2 ·OH清除率測(cè)定

準(zhǔn)確吸取不同干燥處理后的多糖待測(cè)液1 mL，依次加入20 mmol/L的過(guò)氧化氫0.5 mL、2.5 mmol/L的鄰菲羅啉1.0 mL、2.5 mmol/L的1.0 mL硫酸亞鐵，用磷酸緩沖液調(diào)pH 7.0，室溫（25℃）靜置1 h后于536 nm處測(cè)吸光值[13]?！H清除率計(jì)算方式如下。

咨詢公司的做法確有不妥。從您的介紹來(lái)看，若您所述屬實(shí)，那么根據(jù)《企業(yè)職工帶薪年休假實(shí)施辦法》中第三條“職工連續(xù)工作滿12個(gè)月以上的，享受帶薪年休假”的規(guī)定，您今年可以享受帶薪年休假。但現(xiàn)在的問(wèn)題是：您得證明自己已連續(xù)工作1年以上。

·OH清除率/%=[（A2-A0）/（A1-A0）]×100

式中：A2為樣品組吸光度值；A1為蒸餾水代替過(guò)氧化氫溶液的吸光度值（對(duì)照組）；A0為蒸餾水代替多糖待測(cè)液的吸光度值（空白組）。

1.3.5.3 O2-·氧化速率測(cè)定

準(zhǔn)確吸取50 mmol/L pH 8.2的Tris-HCl緩沖溶液4.5 mL于試管中，于25℃水浴中保持20 min，加0.4 mL多糖待測(cè)液和25 mmol/L鄰苯三酚（用10 mmol/L HCl配制）0.08 mL，封口混勻后于325 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，每隔0.5 min記錄一次吸光值，共記錄4 min。10 mmol/L HCl代替鄰苯三酚溶液，蒸餾水代替樣液作為自氧化管[13]。O2-·氧化速率公式如下。

氧化速率/（ΔA/min）=（D1-D2）/T

O2-·氧化速率/%=[（V1-V2）/V1]×100

式中：D1是樣品4 min記錄的吸光度值；D2是樣品0 min記錄的吸光度值；T為每隔0.5 min記錄一次吸光值，共計(jì) 4 min；V1是自氧化管氧化速率，ΔA/min；V2是樣品管氧化速率，ΔA/min。

1.3.6 火龍果莖多糖功能活性測(cè)定

1.3.6.1 葡萄糖束縛能力測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g不同干燥方式得到的火龍果莖多糖，分別加入50 mL質(zhì)量濃度分別為5、10、50、100 mmol/L的葡萄糖溶液，混勻后于37℃恒溫水浴鍋反應(yīng)6 h，反應(yīng)結(jié)束后于6 000 r/min離心10 min，離心結(jié)束后，測(cè)定上清液中的葡萄糖濃度[14]。

葡萄糖束縛量/（mmol/g）=[（C0-C）×0.1]/m

1.3.6.2 α-淀粉酶活力抑制力測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g不同干燥方式得到的火龍果莖多糖，分別加入20 g糊化好的馬鈴薯淀粉及0.2 mL 0.1%的α-淀粉酶溶液，混勻后于95℃恒溫水浴鍋反應(yīng)0.5 h，反應(yīng)結(jié)束后于5 000 r/min離心8 min，離心結(jié)束后，測(cè)定上清液中的還原糖含量[15]，空白對(duì)照為不加樣品處理組。

α-淀粉酶活力抑制力/%=（Ai-A）/Ai×100

式中：Ai為空白組還原糖含量，g/100 g；A為樣品組還原糖含量，g/100 g。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖理化特性的影響

不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖理化特性的影響見表1。

表1 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖理化特性的影響Table 1 Effects of different drying methods on physcichemical properties of pitaya stem polysaccharide

不同干燥方式處理后的火龍果莖的總糖含量有所差異，說(shuō)明不同干燥方式會(huì)對(duì)火龍果莖多糖含量造成影響。其中自然曬干法處理的火龍果莖總糖含量最低，真空冷凍干燥處理后的總糖含量最高，為（72.13±0.22）%。熱風(fēng)干燥后的多糖相對(duì)黏度最大（3.07±0.33），這可能是因?yàn)檎婵崭稍锖蜔犸L(fēng)干燥使多糖發(fā)生了降解。吳振等[16]研究了熱風(fēng)干燥、冷凍干燥和抽真空干燥等不同干燥處理銀耳多糖理化特性和體外抗氧化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同干燥方式對(duì)銀耳多糖含量和抗氧化活性均有顯著影響，其中冷凍干燥法處理的銀耳多糖的得率、總糖含量、總黏度和抗氧化活性均高于其它干燥方式。

真空冷凍干燥處理得到的火龍果莖多糖持水力最高（1.86±0.15）g/g，顯著高于熱風(fēng)干燥（1.72±0.11）g/g、真空干燥（1.38±0.15）g/g和自然曬干（1.18±0.05）g/g（P＜0.05），但4種干燥方式均高于刺梨果實(shí)多糖[（0.25±0.04）g/g][17]和藍(lán)靛果多糖的持水性[（0.37±0.05）g/g][18]。真空冷凍干燥的火龍果莖多糖持油力最強(qiáng)，由此表明此干燥方法得到的多糖與油脂間的相互作用較強(qiáng)。

2.2 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖抗氧化活性的影響

2.2.1 不同干燥方式的火龍果莖多糖DPPH·清除率的影響

不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖DPPH·清除率見圖1。

圖1 不同干燥方式火龍果莖多糖DPPH·清除率Fig.1 Effects of different drying methods on DPPH·scavenging rate of pitaya stem polysaccharide

由圖1可知，不同干燥方式得到的火龍果莖多糖的DPPH·清除率有所不同，4種干燥方式在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)整體呈上升趨勢(shì)，但均低于VC陽(yáng)性對(duì)照組。當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到5 mg/mL時(shí)，VC、真空干燥、熱風(fēng)干燥、自然曬干和真空冷凍干燥處理的火龍果莖多糖對(duì)DPPH·清除率分別為（89.35±2.21）%、（68.31±1.83）%、（62.44±2.11）%、（58.62±1.91）% 和（75.12±2.18）%，其中真空冷凍干燥處理的火龍果莖多糖的DPPH·清除能力顯著高于其它3種干燥方式（P＜0.05），這表明真空冷凍干燥處理最大程度地保留了火龍果莖多糖的抗氧化活性。

2.2.2 不同干燥方式火龍果莖多糖·OH清除率

不同干燥方式的火龍果莖多糖·OH清除率的影響見圖2。

圖2 不同干燥方式火龍果莖多糖·OH清除率Fig.2 Effects of different drying methods on·OH scavenging rate of pitaya stem polysaccharide

由圖2可知，不同干燥方式制得的火龍果莖多糖·OH清除率有差異，其中真空冷凍干燥處理后的火龍果莖多糖在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)具有較好的清除·OH的能力，且在質(zhì)量濃度達(dá)到5 mg/mL時(shí)，其·OH清除率達(dá)到了（80.03±2.21）%，顯著高于其它干燥處理組（P＜0.05）。在0～5 mg/mL的濃度范圍內(nèi)，4種干燥方式處理的火龍果莖多糖·OH清除率整體呈上升趨勢(shì)，但均低于VC陽(yáng)性對(duì)照組。試驗(yàn)結(jié)果與DPPH·清除率結(jié)果趨勢(shì)相同，這表明真空冷凍干燥處理后的火龍果莖多糖具有較好的抗氧化活性。

2.2.3 不同干燥方式火龍果莖多糖對(duì)O2-·的氧化速率

不同干燥方式火龍果莖多糖對(duì)O2-·的氧化速率的影響見圖3。

圖3 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖O2-·氧化速率的影響Fig.3 Effects of different drying methods on O2-·scavenging ability of polysaccharide from stem of pitaya

由圖3可知，經(jīng)過(guò)4種不同干燥方式處理后的火龍果莖多糖均具有較好的O2-·氧化速率，且隨著質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)，但在試驗(yàn)的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)其清除能力均低于陽(yáng)性對(duì)照VC。當(dāng)質(zhì)量濃度為4.0 mg/mL時(shí)，O2-·氧化速率的大小順序?yàn)閂C＞真空冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥＞自然曬干，其中真空冷凍干燥的作用能力顯著強(qiáng)于其它干燥方式（P＜0.05）。結(jié)果與火龍果莖多糖DPPH·、·OH清除能力一致，這表明真空冷凍干燥方式處理后的火龍果莖多糖其O2-·氧化速率升高。

2.3 不同干燥方式火龍果莖多糖對(duì)體外降血糖活性的影響

2.3.1 葡萄糖束縛能力

不同干燥方式得到的火龍果莖多糖對(duì)葡萄糖的束縛能力見圖4。

圖4 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖的葡萄糖束縛能力的影響Fig.4 Effects of different drying methods on glucose binding capacity from pitaya stem polysaccharide

由圖4可知，不同干燥方式得到的火龍果莖多糖可阻礙葡萄糖的擴(kuò)散和吸附，從而達(dá)到降低血糖水平的作用。不同干燥方式處理的火龍果莖多糖的葡萄糖束縛能力隨著葡萄糖濃度增加而增強(qiáng)；當(dāng)葡萄糖濃度為100 mmol/L時(shí)，真空冷凍干燥處理后的火龍果莖多糖的葡萄糖束縛量為（1.38±0.22）mmol/g，顯著高于其它3種干燥方式（P＜0.05）。其它3種干燥方式在不同濃度下的葡萄糖束縛能力無(wú)明顯差異。這可能是因?yàn)樵诟稍镞^(guò)程中，由于內(nèi)部水分的遷移導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的硬化、結(jié)塊，以及可能對(duì)熱敏性物質(zhì)和揮發(fā)性成分造成了破壞，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在溫度的作用下遭到了破壞，從而影響了對(duì)葡萄糖的吸附。而真空冷凍干燥處理在低溫下干燥抑制了微生物和酶的作用，同時(shí)最大程度地保留原料原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和形態(tài)，因此具有較好的葡萄糖吸附能力[19]。

2.3.2 α-淀粉酶活力抑制力

不同干燥方式對(duì)α-淀粉酶活力抑制力見圖5。

圖5 不同干燥方式對(duì)火龍果莖多糖α-淀粉酶活力抑制力的影響Fig.5 Effects of different drying methods on inhibition of αamylase activity from pitaya stem polysaccharide

由圖5可知，真空冷凍干燥具有較高的α-淀粉酶活力抑制力，可達(dá)（52.43±1.83）%，顯著高于其它3種干燥方式的火龍果莖多糖（P＜0.05），這可能是因?yàn)檎婵绽鋬龈稍锾幚砀玫乇３至硕嗵窃瓉?lái)的結(jié)構(gòu)，可最大程度地包埋酶或淀粉[20]，而真空干燥和熱風(fēng)干燥的處理后的火龍果多糖結(jié)構(gòu)在干燥過(guò)程中發(fā)生了降解，從而影響了對(duì)α-淀粉酶活力抑制。綜上所述，真空冷凍干燥是一種較好的干燥紅龍果莖的處理方式。

3 結(jié)論

4種不同干燥方式處理對(duì)火龍果莖多糖得率產(chǎn)生了不同程度的影響，其中真空冷凍干燥處理的多糖得率最高為(19.75±0.21）%。此外，不同干燥處理的火龍果莖多糖均有一定的抗氧化活性，其中真空冷凍干燥處理后的火龍果莖多糖具有較高的DPPH·清除率、·OH清除率以及O2-·氧化速率，但低于陽(yáng)性對(duì)照VC。真空冷凍干燥是在0℃溫度下物料進(jìn)行升華，干燥后的組織結(jié)構(gòu)疏松多孔，可最大程度地保留了物料原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從而賦予了火龍果莖多糖較好的抗氧化活性，吸附葡萄糖和α-淀粉酶的能力。綜上所述，真空冷凍干燥對(duì)火龍果莖多糖保留率最高、體外抗氧化活性和降血糖活性最強(qiáng)，是干燥新鮮火龍果莖的最佳方式。