干燥方式對(duì)扇貝柱色澤氨基酸組成和多糖抗氧化活性的影響

李欣怡，孫 莉， 李智博

（1. 大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧大連 116000； 2. 大連理工大學(xué)附屬學(xué)校，遼寧大連 116023）

海灣扇貝（Argopecten irradians），屬軟體動(dòng)物門，是一種優(yōu)質(zhì)的海洋生物，資源豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，體內(nèi)含有多糖、多肽、維生素等生理活性物質(zhì)[1]，具有很好的抗病毒、抗腫瘤、抗疲勞等活性，已經(jīng)成為重要的功能食品資源。

干燥處理能抑制物質(zhì)的呼吸作用和其他生理作用，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失，避免微生物繁殖，有利于食物的貯藏[2]。目前，常見的干燥方式有真空干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥和自然晾干等[3-4]。試驗(yàn)通過比較干制貝柱的色澤、氨基酸組成及多糖的抗氧化活性，尋找最優(yōu)的干燥方式，為扇貝柱的干燥加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海灣扇貝柱，玉洋集團(tuán)有限公司提供；木瓜蛋白酶（10 萬(wàn)U/g），上海瑞永生物科技有限公司提供；氫氧化鈉（分析純），沈陽(yáng)市聯(lián)邦試劑廠提供；濃鹽酸、濃硫酸、三氯乙酸、鄰苯三酚（分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；硫酸亞鐵、過硫酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、三氯化鐵、抗壞血酸（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠提供；苯酚、無(wú)水乙醇（分析純），新光化工試劑廠提供。

1.2 儀器與設(shè)備

P70D20TL-D4 型微波爐，廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；FD-1 型冷凍干燥機(jī)，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海光譜儀器有限公司產(chǎn)品； L-8900 型氨基酸自動(dòng)分析儀，日本HITACHI 公司產(chǎn)品；CR400 型色彩色差計(jì)，日本柯尼卡美能達(dá)有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 干貝加工工藝

取400 g 新鮮海灣扇貝閉殼肌，以料液比2 kg/L加入去離子水，加入6%的食鹽，蒸煮6 min 后瀝水待干燥（每種干燥工藝約需100 g 樣品）。

（1） 自然晾曬干燥。將待用樣品平鋪于托盤中，自然晾曬至閉殼肌水分含量為15%~20%，每12 h 翻攪1 次，使晾曬均勻。

（2） 微波干燥。將待用樣品平鋪于瓷盤中，置于微波爐中干燥5 min 后冷卻至室溫，重復(fù)干燥步驟至閉殼肌水分含量為15%~20%。

（3） 真空冷凍干燥。將待用樣品平鋪于自封袋中，封口后置于冰柜中冷凍12 h，快速打孔自封袋，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥，直至閉殼肌水分含量為15%~20%。

（4） 熱風(fēng)與自然晾曬組合干燥。將待用樣品平鋪于托盤中，50 ℃下采用烘箱干燥40 min 提高閉殼肌的干燥效率，翻攪?yán)鋮s至室溫后進(jìn)行自然晾曬，直至閉殼肌水分含量為15%~20%。

1.3.2 干貝的性質(zhì)

采用高速組織搗碎機(jī)分別將4 種工藝制得的干貝打粉，備用。

（1） 干貝色澤的測(cè)定。參照張建逵等人[5]的方法并略有改動(dòng)。將色差計(jì)測(cè)試探頭垂直緊壓于白色校正板上，按下MEASURE ENTER 鍵進(jìn)行校準(zhǔn)，燈閃爍3 次后進(jìn)入測(cè)試頁(yè)面。將待測(cè)干貝粉平鋪于樣品槽中，注意保持樣品表面平整；將色差計(jì)測(cè)試探頭垂直置于待測(cè)樣品上，待燈亮起后按MEASURE ENTER 鍵測(cè)定數(shù)據(jù)。重復(fù)上述步驟測(cè)定其他樣品，每種樣品測(cè)定3 次。

（2） 干貝氨基酸組成的測(cè)定。參照朱怡霖等人[6]的方法并略作改動(dòng)。精密稱取不同干燥工藝干貝粉0.1 g（精確至0.001 g），置于25 mL 水解管中，加入10 mL 鹽酸溶液（6 mol/L），超聲10 min 后充入氮?dú)?，在充氮?dú)鉅顟B(tài)下密封水解管，將密封好的水解管置于110 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，水解22 h后取出冷卻。將各組冷卻的水解液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用去離子水定容至刻度并搖勻，采用孔徑為0.45 μm 濾膜過濾，取1 mL 濾液用去離子水定容至10 mL，再次過濾并轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶，供氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定氨基酸組成。

1.3.3 扇貝多糖的提取

將干貝柱按料液比1∶40 在90 ℃熱水中浸提4 h后超聲處理9 min，上清液經(jīng)濃縮、醇沉、木瓜蛋白酶酶解、石油醚脫脂、醇沉操作后凍干，得到干貝柱多糖。

（1） 貝柱多糖純度的測(cè)定。用苯酚-硫酸法[7]測(cè)定干燥貝柱多糖純度，測(cè)定3 組平行取平均值。純度的計(jì)算公式為：

式中：x——樣品稀釋后得到粗多糖質(zhì)量濃度，mg/mL。

（2） 貝柱多糖抗氧化活性測(cè)定。①DPPH 自由基清除能力的測(cè)定。參照Shao Zihan 等人[8]的方法，加以改進(jìn)。將多糖樣品用蒸餾水配成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的樣液，依次稀釋成2，4，6，8，10 mg/mL 的樣液。分別取1 mL 多糖樣液，加入1 mL DPPH -無(wú)水乙醇溶液中（0.1 mmol/L），混勻后靜置30 min，于波長(zhǎng)517 nm 處用酶標(biāo)儀測(cè)吸光度，記為A1。按照上述操作，用無(wú)水乙醇代替多糖樣液和DPPH -無(wú)水乙醇溶液，測(cè)定吸光度，分別記為A2，A0。抗壞血酸作為陽(yáng)性對(duì)照，操作如多糖樣液。該試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)平行，取平均值。計(jì)算公式如下：

②ABTS 自由基清除能力的測(cè)定。參照Z(yǔ)eng D 和楊晴晴等人[9-10]的方法，加以改進(jìn)。將多糖樣品用蒸餾水配成質(zhì)量濃度為10 mg/mL 的樣液，依次稀釋成2，4，6，8，10 mg/mL 的樣液。將濃度為7.4 mmol/L的ABTS 溶液和2.6 mmol/L 的K2S2O8溶液等體積混合，置于暗處反應(yīng)12 h制備成ABTS+·工作液。分別取0.2 mL 多糖樣液，加入ABTS+·工作液0.8 mL，混勻后靜置6 min，于波長(zhǎng)734 nm 處用酶標(biāo)儀測(cè)定吸光度，記為A1。按照上述操作，用無(wú)水乙醇代替多糖樣液，測(cè)定吸光度，記為A0。抗壞血酸作為陽(yáng)性對(duì)照，操作如多糖樣液。該試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)平行，取平均值。計(jì)算公式如下：

③鐵還原力的測(cè)定。參考陳丹丹等人[11]的方法并稍作修改。將多糖樣品用蒸餾水配成質(zhì)量濃度為10 mg/mL 的樣液，依次稀釋成2，4，6，8，10 mg/mL的樣液。取多糖樣液0.5 mL，加入0.5 mL PBS 緩沖液（0.2 mol/L，pH 值6.6），1%鐵氰化鉀溶液0.2 mL，于50 ℃水浴鍋中水浴20 min，然后加入10% TCA溶液（1 mL），以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 高速離心10 min。分別取0.5 mL 上清液、0.5 mL 蒸餾水、0.1%的三氯化鐵溶液0.1 mL 于試管中，混勻后靜置10 min，于波長(zhǎng)700 nm 處用酶標(biāo)儀測(cè)定吸光度，記為A1。上清液0.5 mL、蒸餾水0.6 mL 混勻后靜置10 min，于波長(zhǎng)700 nm 處用酶標(biāo)儀測(cè)定吸光度，記為A2。抗壞血酸作為陽(yáng)性對(duì)照，操作如多糖樣液。該試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)平行，取平均值。計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥工藝對(duì)干貝色澤的影響

色澤可直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買欲望，在一定程度上可反映出產(chǎn)品的品質(zhì)。

干燥工藝對(duì)干貝色澤的影響見表1。

表1 干燥工藝對(duì)干貝色澤的影響

由表1 可知，微波干燥干貝L*值最低，a*值和b*值最高，表明干貝偏暗偏黃；真空冷凍干燥干貝L*值最高，a*值和b*值最低，表明干貝偏亮偏白；熱風(fēng)與自然晾曬組合干燥干貝a*值顯著高于自然晾曬干貝，L*值和b*值無(wú)顯著差異。這是由于微波和熱風(fēng)干燥促進(jìn)了樣品的美拉德反應(yīng)，且微波干燥下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物多于熱風(fēng)干燥[12]，而真空冷凍干燥可抑制樣品的美拉德反應(yīng)[13]。

2.2 干燥工藝對(duì)干貝氨基酸組成的影響

不同干燥工藝干貝的各類氨基酸含量見圖1。

由圖1 可知，干貝含有豐富的氨基酸，其中主要氨基酸成分為谷氨酸，含量為84.94~102.80 mg/g，4 種干燥工藝干貝均未檢測(cè)出亮氨酸與精氨酸，僅在自然晾曬干貝及熱風(fēng)與自然晾曬組合干燥干貝中檢測(cè)出蘇氨酸。4 種干燥工藝干貝的總氨基酸含量為427.66~492.06 mg/g，必需氨基酸含量為136.16~147.30 mg/g，其中真空冷凍干燥干貝總氨基酸含量（492.06±19.81 mg/g）最高，但其必需氨基酸（132.25±9.21 mg/g） 僅占總氨基酸含量的30.49%，低于自然晾曬（34.13%）、微波干燥（30.96%） 及熱風(fēng)與自然晾曬組合干燥（34.08%），聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO/WHO） 規(guī)定，必需氨基酸含量占總氨基酸含量40%以上的蛋白為優(yōu)質(zhì)蛋白，上述4 種干燥工藝干貝均未達(dá)到要求。

圖1 不同干燥工藝干貝的各類氨基酸含量

2.3 不同干燥方式扇貝柱多糖的純度

不同干燥方式扇貝柱多糖的純度（n=3） 見表2。

表2 不同干燥方式扇貝柱多糖的純度（n=3）/%

由表2 可知，真空冷凍干燥純度最高（75.74%±1.13%），其次是微波干燥、烘干、自然晾干。烘干和微波干燥都屬于熱干燥，高溫過程會(huì)促使多糖和蛋白發(fā)生部分結(jié)合，所以扇貝柱熱接觸時(shí)間短，提取的多糖純度會(huì)高。自然晾干過程時(shí)間較長(zhǎng)，扇貝柱會(huì)發(fā)生一些脂質(zhì)氧化反應(yīng)，不利于后續(xù)多糖的提取，因而純度比較低。真空冷凍干燥是非熱干燥的手段[14]，從多糖純度角度來(lái)看，真空冷凍干燥是最佳干燥方式。

2.4 不同干燥方式扇貝柱多糖的抗氧化活性分析

不同多糖的DPPH 清除率、ABTS 清除率和鐵還原力（n=3） 見圖2，不同多糖的抗氧化活性比較見表3。

圖2 不同多糖的DPPH 自由基清除率、ABTS 自由基清除率和鐵還原力（n=3）

表3 不同多糖的抗氧化活性比較

2.4.1 DPPH 自由基清除能力

由圖2（a） 和表3 可知，不同干燥方式制備的貝柱多糖溶液和維C 都能夠有效地清除DPPH 自由基，并且DPPH 自由基清除率隨著溶液質(zhì)量濃度的升高而升高，兩者呈正相關(guān)關(guān)系。5 種多糖對(duì)DPPH 自由基清除力的高低順序分別為微波＞自然晾干＞烘干＞真空冷凍干燥，其清除能力都低于維C。該數(shù)據(jù)表明，微波干燥的貝柱多糖清除DPPH 自由基的能力最強(qiáng)，真空冷凍干燥貝柱多糖最弱，EC50分別為9.36 mg/mL 和17.47 mg/mL[15]。烘干和自然晾干的多糖清除能力差異不明顯，但明顯低于微波干燥的多糖，這可能與樣品暴露在外面有關(guān)[16]。

2.4.2 ABTS 自由基清除能力

由圖2（b） 和表3 可知，不同干燥方式制備的貝柱多糖溶液和維C 對(duì)ABTS 自由基的清除作用隨著樣品質(zhì)量濃度的升高而升高，表明扇貝柱多糖具有很好的抗氧化活性。多糖溶液的顏色隨著質(zhì)量濃度的升高，藍(lán)色逐漸變淺，根本原因是抗氧化劑可以提供電子或氫原子來(lái)使自由基失活[17]。5 種多糖對(duì)ABTS 自由基清除力的高低順序分別為微波＞烘干＞自然晾干＞真空冷凍干燥。結(jié)果表明，微波干燥的貝柱多糖清除ABTS 自由基的能力最強(qiáng)，真空冷凍干燥貝柱多糖最弱， EC50分別為4.28 mg/mL 和6.08 mg/mL。貝柱經(jīng)過熱風(fēng)干燥，發(fā)生美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)，生成一系列特殊物質(zhì)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)物積累量也增多，顏色加深，抗氧化能力也隨之增強(qiáng)[18]。

2.4.3 鐵還原力

由圖2（c） 和表3 可知，不同干燥方式制備的貝柱多糖和維C 均具有一定的還原力，在樣品質(zhì)量濃度2~10 mg/mL，5 種多糖隨著質(zhì)量濃度的增加，鐵還原力也增加，兩者呈正相關(guān)。當(dāng)多糖溶液和維C加入到反應(yīng)溶液中時(shí)，原本黃色的液體變成深淺度不同的綠色，這是因?yàn)榉磻?yīng)液中存在還原劑，使鐵氰化鉀絡(luò)合物轉(zhuǎn)化為Fe2+形式，反應(yīng)液顏色越淺，A值越高，鐵還原力越強(qiáng)。5 種多糖對(duì)鐵還原力的高低順序分別為微波＞烘干＞自然晾干＞真空冷凍干燥，、微波干燥多糖的鐵還原力最強(qiáng)，真空冷凍干燥多糖最弱，RP0.5AU分別為7.14 mg/mL 和11.14 mg/mL。

3 結(jié)論

4 種不同的干燥方式中，微波和熱風(fēng)干燥能夠促進(jìn)扇貝柱的美拉德反應(yīng)，且后者的反應(yīng)產(chǎn)物多于前者，而真空冷凍干燥可以抑制扇貝柱的美拉德反應(yīng)，且4 種干燥方式對(duì)所含必需氨基酸的含量基本相同。真空冷凍干燥的扇貝柱多糖純度最高，為75.74%。不同干燥方法制備的扇貝柱多糖均具有一定的抗氧化活性，并與質(zhì)量濃度呈正相關(guān)關(guān)系。其中，微波干燥多糖的抗氧化活性最好，鐵還原力（RP0.5AU） 為7.14 mg/mL；清除DPPH 自由基和ABTS 自由基的EC50依次為9.36 mg/mL，4.28 mg/mL。