臭氧與紫外復(fù)合處理對枸杞干果風(fēng)味化合物及其功能性成分含量的影響

龔媛，劉敦華

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川，750021)

枸杞(Lycium barbarum)屬茄科(Solanaceae)植物，含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、類胡蘿卜素、黃酮以及多種氨基酸、維生素和礦質(zhì)元素等多種活性物質(zhì)。枸杞干果是枸杞最常見的一種低水分形態(tài)，微生物污染是枸杞制干過程中最突出的問題，臭氧、紫外單獨殺菌在低水分的產(chǎn)品中沒有明顯的優(yōu)勢，但將兩者聯(lián)合處理蔬菜、水中細(xì)菌卻有明顯效果［1－2］。臭氧-紫外光輻射聯(lián)用法(O3/UV)的氧化過程首先是液相臭氧在紫外光輻射下分解產(chǎn)生OH自由基，再由OH自由基氧化污染物［3］，大大提高難氧化物質(zhì)的氧化速率和效率，廣泛應(yīng)用于污水處理等，同時也可用于食品揮發(fā)性成分的影響研究［4］。目前，臭氧與紫外復(fù)合作用主要是針對殺菌、貯藏保鮮等，但對枸杞揮發(fā)性成分和品質(zhì)的影響研究甚少。本試驗采用固相微萃取-氣-質(zhì)聯(lián)用(SPEMGC-MS)分析枸杞干果經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理殺菌后產(chǎn)品風(fēng)味化合物變化的影響，同時對枸杞枸杞功能性成分枸杞黃酮、多糖、類胡蘿卜素含量進行了測定。

1 材料與方法

1.1 材料

枸杞干果，寧夏銀川同心路市場。

丙酮(分析純)，天津東方化工廠;石油醚(分析純)，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司;無水乙醇(分析純)，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

AL204型電子天平，梅勒-勒托利多儀器(上海)有限公司;AB-K-Y-10型移動式臭氧發(fā)生器，南京奧坂干燥設(shè)備廠;DHG-9101-0S電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海鴻都電子有限公司;GJWS-A2型溫濕度表，天津市津南區(qū)工藝美術(shù)陶瓷廠;7230G可見分光光度計，上海精密科技有限公司;EST-10-03型臭氧濃度檢測儀，深圳市源恒通科技有限公司 ;JH-SCA型超凈工作臺，上海鴻都科技有限公司;20W雙端雙針石英紫外線殺菌消毒燈，東海縣創(chuàng)新燈具廠;PW103型空氣加濕器，上海奔騰企業(yè)有限公司;WK-600A型高速中藥粉碎機，上海新諾儀器設(shè)備有限公司;手動SPME進樣器，50/30 μm PDMS/DVB萃取頭，美國 Supelco公司;GC-MS-QP2010plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司制造;HH.SY21-Ni6-C型恒溫水浴鍋，北京長源實驗設(shè)備廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

未處理(對照組):市場購買的枸杞干果不做任何處理。

臭氧與紫外復(fù)合處理(試驗組):臭氧與紫外復(fù)合處理枸杞干果:在相對濕度90%土5%的環(huán)境中，將適量枸杞干果置于帶孔的篩子中，打開臭氧發(fā)生器待臭氧濃度為31(mg/m3)，打開紫外燈，輻射距離31 cm，送入篩子，處理時間32 min后，50℃烘干待測。

1.3.2 枸杞干果揮發(fā)性物質(zhì)的提取

(1)樣品前處理:將對照組、試驗組的枸杞干果分別用粉碎機粉碎，待用。

(2)固相微萃取法:參考文獻［5－7］方法，稍作修改，稱取3 g樣品置于20 mL的頂空瓶中，插入已老化好的SPME針頭，在50℃恒溫水浴鍋中頂空萃取30 min，取出萃取頭，并立即插入GC/MS進樣口(溫度250℃)中，熱解吸3 min進樣，拔出萃取頭。

1.3.3 揮發(fā)性物質(zhì)檢測條件

氣譜條件:色譜柱為DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm ×0.5 μm)，載氣為 He，流速為3.7 mL/min，進樣口溫度250℃，不分流;FID檢測器溫度為250℃，起始柱溫為40℃，保持2 min，以15℃/min升溫到100℃，然后再以5℃/min升溫到220℃，保持10min，最后以5℃/min升溫到250℃。

質(zhì)譜條件:色譜-質(zhì)譜接口溫度 250℃，譜庫NIST05a.L，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為30～450 amu。

1.3.4 揮發(fā)性化物質(zhì)的鑒定

對總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對NIST05a.L譜庫，對枸杞干果揮發(fā)風(fēng)味成分進行解析，確定枸杞干果的揮發(fā)性化學(xué)成分，并根據(jù)面積歸一法求出個化學(xué)成分的相對含量。

1.3.5 理化指標(biāo)的測定

水分GB 5009.3《食品中水分的測定》直接干燥法;灰分 GB 5009.4《食品中灰分的測定》;總糖GB 18672－2014《枸杞》;蛋白質(zhì) GB 5009.5《食品中蛋白質(zhì)的測定》;脂肪 GB 5009.6《食品中脂肪的測定》。

1.3.6 枸杞多糖的測定

參照GB/T18672－2014《枸杞》。

1.3.7 枸杞黃酮的測定［8］

1.3.8 枸杞類胡蘿卜素的測定［9－12］

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

采用Origin9.0進行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 未處理、臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞揮發(fā)性成分變化分析結(jié)果

未處理、臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞揮發(fā)性成分使用固相微萃取和GC-MS聯(lián)合進行分析，得到揮發(fā)性成分總離子流圖，見圖1。

由圖1和表1可知，未處理和經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中揮發(fā)性物質(zhì)共79種，其中從未經(jīng)臭氧處理的枸杞中鑒定出52種揮發(fā)性化合物，經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中鑒定出60中揮發(fā)性化合物。兩者的共有成分是L(-)-乳酸乙酯有較強的酒香氣味［13］、異辛醇有淡淡的花香［14］、正辛醇、1-十六烷醇有玫瑰香氣、2-丁基辛醇、4，6-二甲基十二烷、4-甲基十五烷、十二烷、正十五烷、正十八烷、正二十一烷、8-甲基十七烷、正十三烷、正十四烷、正十七烷、正二十八烷、正十九烷、2，6，10，14-四甲基十六烷、正十六烷、2-壬酮、2-十一酮、α-異甲基紫羅蘭酮具有紫羅蘭香氣、二辛基酮、beta-紫羅蘭酮具強烈的花香、2-十三酮、壬醛具有強烈的油脂氣味和甜橙氣、反式-2-壬烯醛、癸醛有果味香［15］、β-環(huán)檸檬醛、2-(乙酰氨基)-3-(4-羥基-3，5-二碘苯基)丙酸、辛醚、2-乙酰基吡咯、萘具有樟腦丸氣味［16］。

圖1 未處理(A)和臭氧與紫外復(fù)合處理(B)的枸杞揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile flavor compounds in untreated(A)and ozone and ultraviolet combined treatment(B)Lycium barbarum

續(xù)表1

由圖2可知，2種處理方式下的枸杞中都含有酯類、醇類、烷烴類、酮類、醛類、醚類、酸類、雜環(huán)類揮發(fā)性成分，在未處理的枸杞中檢測出的4 6中揮發(fā)性成分中酯類3種、醇類9種、烷烴類1 4種、酮類1 0種、醛類6種、醚類1種、酸類2種、雜環(huán)類3種;在臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中檢測出的5 1中揮發(fā)性成分中酯類6種、醇類11種、烷烴類13種、酮類11種、醛類5種、醚類1種、酸類2種、雜環(huán)類3種。通過對比可知，2種處理方式下的枸杞中烷烴類揮發(fā)性化合物數(shù)量最多，約為其他種類的一倍多，其次是酮類、醇類、醛類、酯類、雜環(huán)類、酸類、醚類最少;經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中酯類、醇類、烷烴類、酮類揮發(fā)性化合物的數(shù)量均高于未處理的枸杞，但各類揮發(fā)性化合物差異不明顯。

圖2 未處理與臭氧處理的枸杞中各類揮發(fā)性成分的數(shù)量Fig.2 The number of volatile components belonging to different chemical classes in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

由表1和圖3可知，在未處理的枸杞中檢測出的46中揮發(fā)性成分，占色譜流出組分總含量的64.02%，其中烷烴類、醇類、酮類、醛類相對含量分別占總成分的16.46%、15.05%、13%、11.84%，其中相對含量較高的物質(zhì)有二十八烷醇(7.7%)、壬醛(5.45%)、2-十一酮(4.58%)、甲基庚烯酮(3.52%)、4，6-二甲基十二烷(3.09%)等;經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中檢測出的51種揮發(fā)性化成分，占色譜流出組分總含量的70.73%，其中酮類、烷烴類相對含量分別占總成分的20.68%、12.9%，醇類、醛類相對含量分別占總成分的13.95%、11.5%，其中相對含量較高的物質(zhì)有壬醛(7.97%)、2-十一酮(4.6%)、3，4，4-三甲 基-2-戊 烯 (3.58%)、 6-甲 基-5-庚 烯-2-酮(3.17%)、4，6-二甲基十二烷(2.89%)等;未處理的和經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞的揮發(fā)性成分相對含量主要要差別在于烷烴類、酮類，后者烷烴類、酮類的相對含量比前者均高5%左右，而剩余類揮發(fā)性成分相對含量無明顯差異。

圖3 未處理與臭氧處理的枸杞中各類揮發(fā)性成分的含量Fig.3 Contents of various classes of volatile components in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

表2 未處理、臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中各功能性成分的平均含量Table 2 The average content of functional ingredients in ozone and ultraviolet combined treatment and untreated Lycium barbarum

2 未處理、臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中的功能性成分含量分析

黃酮、多糖、類胡蘿卜素是枸杞果實中重要的抗氧化物質(zhì)，其含量決定著枸杞果實的抗氧化活性。由表2及方差分析可知，經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中的水分、灰分、總糖、蛋白質(zhì)、脂肪、黃酮、多糖的含量與對照組差異性不顯著(P＞0.05)，而類胡蘿卜素的含量存在顯著性差異(P＜0.05)，經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞的類胡蘿卜素的含量明顯低于對照組，由于類胡蘿卜素見光易分解，也容易被氧化，試驗組的既有臭氧的強氧化性作用還有紫外燈照射作用，使得類胡蘿卜素含量明顯下降;試驗組黃酮的含量比對照組稍高一些，這與文獻［17－18］研究臭氧、紫外對黃酮類化合物含量變化的結(jié)果相符;試驗組多糖的含量比對照組稍低些，分析原因可能是臭氧的高強氧化性與紫外在一定濕度的條件下結(jié)合表現(xiàn)出更強的作用導(dǎo)致不飽和的有機分子破裂，導(dǎo)致多糖被降解，但差異性不明顯。

3 結(jié)論

(1)采用固相微萃取和GC-MS對未處理和臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞的揮發(fā)性成進行提取分析，未處理和經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中揮發(fā)性物質(zhì)共79種，其中從未經(jīng)臭氧處理的枸杞中鑒定出52種揮發(fā)性化合物，經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞中鑒定出60中揮發(fā)性化合物，這些物質(zhì)主要有醇類、酯類、醛類、酮類、酸類、醚類、雜環(huán)類，枸杞在臭氧處理的作用下?lián)]發(fā)性成分發(fā)生了很大的變化，多類揮發(fā)性成分中的數(shù)量和相對含量均增加和升高。

(2)與未處理相比，經(jīng)臭氧與紫外復(fù)合處理的枸杞功能性成分中黃酮含量稍有提高，多糖、類胡蘿卜素的含量均有不同程度的下降，但類胡蘿卜素含量下降的差異顯著。

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