深紋核桃分心木主要成分測(cè)定及其速溶粉的制備

徐涵，高妙資，闞歡，胡祥，劉燦，劉云*

1. 西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（昆明 650224）；2. 西南林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（昆明 650224）

深紋核桃（Juglans sigillata）又稱為云南核桃、泡核桃，是云南省主要經(jīng)濟(jì)林木之一，由于產(chǎn)量豐富，其分心木資源蘊(yùn)藏量巨大[1]。近年來關(guān)于核桃的研究較為廣泛，對(duì)核桃仁、核桃殼、核桃青皮、枝葉、樹皮、根皮等皆有研究[2]，發(fā)現(xiàn)多種抗腫瘤、抗氧化活性成分，但關(guān)于深紋核桃分心木的研究鮮有報(bào)道。

分心木（Diaphragma juglandisFructus）是核桃果核內(nèi)的木質(zhì)隔膜，別名胡桃夾、核桃隔膜、胡桃隔[3]。分心木可以健脾固腎、利尿清熱，具有治淋病尿血、暑熱瀉痢等功效，適用于治療遺溺、崩中下血、遺精、尿頻等多種疾病[4-5]，用核桃分心木泡水喝，具有補(bǔ)腎澀精的功能，可緩解腰酸腿疼的癥狀，提高免疫力和睡眠質(zhì)量[6]。分心木的化學(xué)成分較為復(fù)雜，含有糖類、黃酮、酚類、甾類等多種化學(xué)成分，其中黃酮含量最高[7-10]。

分心木主要以直接沖泡為主，作為一種具有良好保健作用的代茶飲，受諸多因素影響，其利用價(jià)值極低，功能發(fā)揮有限。速溶茶粉不僅沖泡方便，也便于攜帶，符合現(xiàn)代快節(jié)奏生活需求，我國最早的速溶茶名為“茶膏”，始于唐、興于宋、成于清[11]。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，速溶茶的制作工藝得到提升。超聲波輔助法是一種增強(qiáng)天然產(chǎn)物提取效率的新技術(shù)，超聲波輔助進(jìn)行低溫提取，不僅提高提取效率，而且有效減少分心木中多種功能性成分的損失[12-13]，以冷凍干燥技術(shù)進(jìn)行干燥處理可以減少分心木中香氣物質(zhì)的損失。試驗(yàn)采用代用茶加工技術(shù)，利用超聲波輔助提取法對(duì)深紋核桃分心木中的可溶性干物質(zhì)進(jìn)行提取，并采用凍干技術(shù)進(jìn)行速溶粉的制備，研究結(jié)果為深紋核桃副產(chǎn)物分心木的開發(fā)利用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

深紋核桃分心木（云南磨漿農(nóng)業(yè)股份有限公司提供，于45 ℃低溫烘干后粉碎，過0.180 mm篩后避光備用）。

95%乙醇、鹽酸、蘆丁、苯酚、葡萄糖（天津市大茂化學(xué)試劑廠）；硫酸鉀、硫酸銅、亞硝酸鈉、硝酸鋁、濃硫酸（天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；石油醚（云南楊林工業(yè)開發(fā)區(qū)油滇藥業(yè)有限公司）；氫氧化鈉（成都艾科達(dá)化學(xué)試劑有限公司）；硼酸、碳酸鈉（廣東光華科技股份有限公司）；甲基紅（天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）；溴甲酚綠（常州明和化工有限公司）；試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SB25-12DTDS超聲波清洗機(jī)（寧波新藝超聲設(shè)備有限公司）；RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國IKA公司）；SHZ-D III循環(huán)水式真空泵（上海蒼茂實(shí)業(yè)有限公司）；UV-2600紫外可見分光光度計(jì)（日本島津儀器有限公司）；BT22S電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；FD5-3冷凍干燥機(jī)（德國SIM公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 分心木基本營養(yǎng)成分測(cè)定

粗脂肪測(cè)定，參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》；粗纖維測(cè)定，參照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》；粗蛋白測(cè)定，參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

1.3.2 總黃酮測(cè)定

參照余旭亞等[14]的方法，略有改動(dòng)。精密吸取0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0和6.0 mL 0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)蘆丁溶液分別置于25 mL容量瓶中，分別加入1 mL 5%亞硝酸鈉溶液，靜置6 min，其次加入1 mL 10%硝酸鋁溶液靜置6 min，加入10 mL 4%氫氧化鈉溶液，用無水乙醇定容并放置15 min。以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，在360 nm處測(cè)定的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線。

精確稱取1.0 g分心木粉末于錐形瓶中，加入50 mL 95%乙醇后于60 ℃水浴中溫浸4 h，過濾，濾渣中加入50 mL 95%乙醇，加熱回流2次，每60 min 1次，過濾后合并濾液，旋蒸濃縮后定容至100 mL。吸取1.0 mL分心木樣品液加入到25 mL容量瓶中，按紫外可見分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 粗多糖測(cè)定

參照王艷等[15]的方法，略有改動(dòng)。精確吸取0.0，0.6，1.2，1.8，2.4和3.0 mL 0.1 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，加入3 mL 6%苯酚溶液搖勻，加15 mL濃硫酸，采用蒸餾水定容至25 mL，室溫下反應(yīng)20 min后在490 nm處測(cè)定吸光度，以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。

稱取1.0 g分心木粉末，經(jīng)石油醚脫脂6 h后，沸水提取3次，合并提取液并加入4倍體積的無水乙醇進(jìn)行醇沉分離，抽濾后用旋蒸儀濃縮濾液，移入100 mL容量瓶中用蒸餾水定容，得到粗多糖提取液。吸取3.0 mL提取液，加水補(bǔ)齊至7 mL后，按上述苯酚硫酸法測(cè)定。

1.3.4 超聲波輔助水提制備分心木速溶粉

1.3.4.1 工藝流程

分心木細(xì)粉→超聲浸提→抽濾→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮→冷凍干燥→速溶粉。其中，超聲波輔助提取的提取率按式（1）計(jì)算。

式中：Y為提取率，%；m為速溶粉質(zhì)量，g；M為分心木原材料質(zhì)量，g。

1.3.4.2 超聲時(shí)間對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

在超聲功率300 W、超聲溫度45 ℃、料液比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲時(shí)間（15，25，35，45和55 min）對(duì)速溶粉提取率的影響。

1.3.4.3 超聲功率對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

在超聲溫度45 ℃、超聲時(shí)間25 min、液料比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲功率（100，200，300，400和500 W）對(duì)可溶性性干物質(zhì)提取率的影響。

1.3.4.4 超聲溫度對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

在超聲時(shí)間25 min、超聲功率300 W、料液比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲溫度（35，45，55，65和75 ℃）對(duì)速溶粉提取率的影響。

1.3.4.5 料液比對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

在超聲時(shí)間25 min、超聲功率300 W、超聲溫度45 ℃條件下研究不同料液比（1∶50，1∶60，1∶70，1∶80和1∶90 g/mL）對(duì)速溶粉提取率的影響。

1.3.4.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果，以超聲時(shí)間、超聲功率、超聲溫度和料液比進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化，正交試驗(yàn)水平如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.4.7 速溶粉的制備及理化測(cè)定

通過最優(yōu)超聲波輔助提取條件得到水提物濃縮并進(jìn)行冷凍干燥，得到速溶粉[16]，并測(cè)定分心木速溶粉中粗多糖、總黃酮、粗蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及成分測(cè)定結(jié)果

2.1.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。回歸方程y=0.041 9x+0.014 5（R2=0.999 2）。結(jié)果表明，蘆丁質(zhì)量濃度在0～24 μg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2?；貧w方程y=0.003 9x+ 0.001 9（R2=0.999 0）。結(jié)果表明，葡萄糖質(zhì)量濃度在0～120 μg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。

圖2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.3 分心木主要成分的測(cè)定結(jié)果

由表2可看出：深紋核桃分心木中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.67%，粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.14%，總黃酮和粗多糖分別為5.22%和5.04%，具有一定開發(fā)價(jià)值；粗纖維作為分心木的主體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)30.82%。

表2 分心木主要營養(yǎng)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 超聲波輔助法提取分心木速溶粉

2.2.1 超聲時(shí)間對(duì)提取率的影響

如圖3所示，超聲時(shí)間的延長(zhǎng)使分心木速溶粉提取率逐步增加。在15～35 min增加較快，其原因可能是超聲時(shí)間延長(zhǎng)使水分浸透分心木粉，改變分心木細(xì)胞璧的通透性，可溶性物質(zhì)更易溶于水中，提取量增加。但隨超聲時(shí)間增加，各物質(zhì)之間相互影響而抑制總物質(zhì)浸出[17-18]?？紤]時(shí)間和成本，超聲時(shí)間選擇35 min。

圖3 超聲時(shí)間對(duì)速溶粉提取率的影響

2.2.2 超聲功率對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

如圖4所示，超聲功率的增強(qiáng)使分心木速溶粉的提取率逐步增加。在100～300 W范圍內(nèi)分心木速溶粉提取率迅速增加，在400～500 W范圍內(nèi)提取率增加緩慢。這可能是由于100～300 W范圍內(nèi)超聲波可輻射植物細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)部快速升溫，達(dá)到產(chǎn)生膨脹破裂的臨界內(nèi)壓，在此范圍內(nèi)破壁能力逐步增強(qiáng)，但大于500 W后破壁能力降低[19-20]?？紤]成本因素，超聲功率選擇400 W。

圖4 超聲功率對(duì)可溶性干物質(zhì)提取率的影響

2.2.3 超聲溫度對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

如圖5所示，超聲溫度的升高使分心木速溶粉提取量逐步增加。以35～55 ℃增加較快，但超聲溫度達(dá)到55 ℃后，提取率幾乎不再增加，說明可溶性物質(zhì)基本完全提取，因此最佳超聲溫度為55 ℃。

圖5 超聲溫度對(duì)可溶性干物質(zhì)提取率的影響

2.2.4 料液比對(duì)分心木速溶粉提取率的影響

如圖6所示，料液比在1∶30～1∶70 g/mL范圍內(nèi)，提取率極速增加，原因是料液比中液體比例增加有利于提高細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓差，提高細(xì)胞壁內(nèi)外物質(zhì)交換容量，提取率增加。料液比1∶70 g/mL達(dá)到最高提取率11.11%時(shí)，可能由于物質(zhì)溶出濃度增加，改變細(xì)胞內(nèi)外滲透壓差，抑制物質(zhì)溶出[21-25]，同時(shí)還增加后續(xù)工作量，因此最佳料液比為1∶70 g/mL。

圖6 料液比對(duì)可溶性干物質(zhì)提取率的影響

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

以超聲時(shí)間、超聲功率、超聲溫度和料液比進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

由表3可以看出，4個(gè)因素對(duì)提取率的影響大小為A＞B＞C＞D。隨著超聲時(shí)間增加，提取率也隨之提高；隨著超聲功率增高，提取率先高后降，可能是超聲功率太高會(huì)抑制分心木中某些成分的溶出；隨著超聲溫度升高，提取率先快速上升后趨于平緩，原因可能是分心木中可溶性物質(zhì)的析出趨于飽和；對(duì)于料液比，提取液增加可以防止溶劑過少較早達(dá)到飽和而沒有完全提取，但提取液過高則可能會(huì)抑制物質(zhì)的析出。綜上所述，可以得出最優(yōu)方案為A3B3C2D2，即在超聲時(shí)間45 min，超聲功率500 W，超聲溫度55 ℃，料液比1∶70 g/mL條件下，分心木速溶粉提取率最高。

根據(jù)表3所分析的結(jié)果，在最優(yōu)方案條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次。測(cè)得提取率為14.41%，高于正交試驗(yàn)的所有提取率，證明最優(yōu)方案可行。

表3 正交試驗(yàn)與直觀分析

2.4 分心木速溶粉理化測(cè)定結(jié)果

分心木速溶粉理化測(cè)定結(jié)果如表4所示。粗多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.93%，總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.32%，粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.24%。分心木速溶粉活性物質(zhì)粗多糖、總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)相遠(yuǎn)高于分心木原材料，提高分心木利用率，具有更好的生理調(diào)節(jié)功能，且速溶粉具有體積小、分量輕、飲用方便的特點(diǎn)，因此分心木速溶粉具有廣闊的開發(fā)前景，可作為一款良好的代茶飲及保健品[26-28]。

表4 速溶粉理化測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

通過對(duì)深紋核桃分心木主要成分測(cè)定得粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.67%，粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.14%，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)30.82%，總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.22%，粗多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.04%，深紋核桃分心木中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于新疆、陜西等地核桃（Juglans regiaL.）分心木中的黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)[29]，表明深紋核桃分心木的開發(fā)價(jià)值更大，是較好的分心木速溶粉原材料。超聲波輔助水浸提分心木速溶粉的最佳條件是超聲時(shí)間45 min、超聲功率500 W、超聲溫度55 ℃、料液比1∶70 g/mL，在此條件下分心木速溶粉提取率達(dá)14.41%。制備得到的分心木速溶粉中粗多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.93%，總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.32%，粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.24%。速溶茶粉攜帶方便，便于沖泡，無茶渣，無需茶具要求，水溫控制寬裕，且可與其他產(chǎn)品復(fù)配，在速溶粉加工過程中除去原料中含有的砂石、重金屬及農(nóng)藥殘留，是較為純凈的飲品。深紋核桃分心木具有較高的開發(fā)價(jià)值，將其制備為速溶代茶飲，可以提高深紋核桃分心木中活性物質(zhì)的利用，且速溶粉的制備易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化和連續(xù)化，可增加核桃加工副產(chǎn)物的利用價(jià)值，減少資源浪費(fèi)等問題。