干燥方式對辣木葉營養(yǎng)活性成分、抗氧化活性及色澤的影響

林羨 徐玉娟 肖更生 鄒波 唐道邦 余元善 吳繼軍

摘? 要? 以辣木葉為研究對象，考察熱風干燥、真空微波干燥及真空冷凍干燥等脫水方式對辣木葉營養(yǎng)活性成分、抗氧化活性及色澤的影響。結果表明，不同干燥方法均會引起辣木葉酚類物質、維生素C、異硫氰酸酯、多糖類物質等營養(yǎng)活性成分的損失，以及色澤的劣變和葉綠素的降解，并造成美拉德反應產(chǎn)物5-羥甲基糠醛（5-hmf）的累積。然而，通過真空微波干燥和冷凍干燥能有效避免辣木葉氧自由基清除能力的下降。不同的干燥方式各有利弊。其中冷凍干燥能較好地保持辣木葉中的維生素C、葉綠素，真空微波干燥能較好地減少酚類物質、多糖類物質等活性成分和抗氧化活性的損失并減少5-hmf的累積。對于熱風干燥，熱風溫度對辣木葉品質的影響顯著，適宜的溫度有助于γ-氨基丁酸、異硫氰酸酯、多糖類物質等活性成分的保留。綜合考慮干燥方式對辣木葉品質的影響及干燥效率，選擇真空微波干燥作為最適宜的辣木葉干燥方式。

關鍵詞? 辣木葉;干燥方式;營養(yǎng)活性成分;抗氧化性;色澤中圖分類號? TS255 ?????文獻標識碼? A

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2018.12.020

辣木（Moringa oleiferaLam.）為辣木科辣木屬多年生植物，廣泛種植于非洲、亞洲西南部以及南美洲等地。辣木的葉、果實、花、種子等部位均含有豐富的營養(yǎng)^[1]。辣木葉具有高蛋白質、高鈣、高鉀、高鎂、高纖維、高維生素、低脂肪、低膽固醇等特點^[2]。此外，辣木葉中還含有異硫氰酸芐酯、黃酮醇和酚酸等豐富的天然活性成分^[3-5]，并被確證具有抗氧化、降血糖、抑制病菌、抑制癌細胞等功效^[6-9]，適宜用于功能性食品的研發(fā)。

辣木葉采后容易腐爛變質，不耐貯藏。將辣木葉干燥制粉，除了可以有效延長辣木葉的保藏期、減少運輸成本外，還能增加產(chǎn)品的應用范圍，作為配方生產(chǎn)多種健康食品。然而干燥及制粉加工，會不可避免地引起原料的活性成分損失、色澤劣變等問題^[10-11]。目前，關于干燥方式對辣木葉品質，尤其是對其營養(yǎng)活性成分影響的研究十分有限。Saini等^[12]研究了熱風干燥、微波干燥、凍干及曬干等方式對辣木葉類胡蘿卜素成分、維生素C、α-生育酚及總酚含量的影響。郭剛軍等^[13]研究了陰干、曬干、熱風干燥、微波干燥及遠紅外干燥對辣木葉維生素組成、氨基酸組成、黃酮、總酚及多糖等成分的影響。Wangcharoen等^[10]研究了熱風烘干過程辣木葉抗氧化活性、色澤及總酚含量的變化情況。然而γ-氨基丁酸和異硫氰酸酯等在辣木葉含量較高的重要營養(yǎng)活性成分的變化并未見報道。真空微波干燥是將真空干燥和微波干燥兩項技術結合起來^[14]，能在較低的溫度下實現(xiàn)快速脫水，其在辣木葉干燥中的應用也未見報道。

因此本文綜合比較熱風干燥、冷凍干燥以及真空微波干燥等不同干燥方式對辣木葉酚類組分、γ-氨基丁酸、維生素C、異硫氰酸酯、多糖等營養(yǎng)活性成分，以及抗氧化活性和色澤等品質的影響，為辣木粉功能性食品基料生產(chǎn)技術的研發(fā)奠定基礎。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

1.1.1 ?材料 ?辣木葉由東莞市圣茵城市景觀農(nóng)業(yè)工程研究中心種植園提供。挑選成熟度一致、顏色均一的葉片用于干燥實驗。

1.1.2? 試劑? 綠原酸、蘆丁、山奈酚、槲皮素、γ-氨基丁酸、維生素C、5-羥甲基糠醛標準品（上海源葉生物科技有限公司），異硫氰酸烯丙酯標準品（Sigma-aldrich公司）。

1.2? 儀器與設備

1.2.1? 干燥設備? 101-3-ABS型電熱鼓風干燥箱：上海科恒科技實業(yè)有限公司;RX-10ZK真空微波干燥機：廣州榮興工業(yè)微波設備有限公司;ST85B3-1真空冷凍干燥機：美國Milirock公司。

1.2.2? 實驗儀器 ?熒光分光光度計：德國heraeus有限公司;LC-20A高效液相色譜儀：日本島津公司;UltraScan VIS CIE標準可見光范圍色差儀：美國Hunter Lab公司;UV-1800紫外可見分光光度計：日本島津公司;Sorvall Stratos高速冷凍離心機：美國Thermo Scientific公司。

1.3? 方法

1.3.1? 辣木葉的干燥 ?如表1所示，采用5種干燥條件將辣木葉脫水至含水量為（5±0.5）%，用粉碎機打碎成粉末，用于品質測定。對照組為辣木葉新鮮樣品。

1.3.2? 相關指標的測定 ?（1）酚組分的測定：參考Valdez-Solana等^[1]的方法。酚組分的提取：精確稱取辣木葉粉1 g，加20 mL 75%（V/V）乙醇，充分搖勻，超聲30 min，5 000 r/min離心5 min后，收集上清液;于沉淀中再次加入20 mL 75%（V/V）乙醇，充分搖勻，超聲30 min，5 000 r/min離心5 min后，收集上清液;集合2次收集的上清液，用75%（V/V）乙醇定容至50 mL，0.22 μm 濾膜過濾，用于HPLC分析。

HPLC分析條件。色譜柱：Wondasil C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm，日本島津）;流動相A為4%的磷酸溶液，流動相B為乙腈。梯度洗脫程序如下：0～10 min，8% B;10～55 min，8%～18% B;55～55.01 min，18%～70% B;55.01～ 60 min，70% B;60～60.01 min，70%～8% B;60.01～66 min，8% B;每個樣品之間平衡5 min，進樣量20 μL，流速1 mL/min，檢測波長520 nm，柱溫40 ℃。采用外標法定量分析單個花色苷的含量。

（2）γ-氨基丁酸（GABA）的測定：參考程威等^[15]的方法。GABA的提取：準確稱取辣木葉粉1 g，沸水浴提取1 h，過濾，定容至100 mL。

衍生化反應：取辣木葉提取液100 μL于樣品瓶中，加入鄰苯二甲醛衍生液500 μL，渦旋振蕩5 s，靜置2 min后，過0.45 μm濾膜，進樣。

HPLC分析條件：色譜柱為KinetexC18柱（4.6 mm ×150 mm，2.6 μm）;流動相A為25 mmol/L的乙酸鈉，用4%的乙酸調pH至5.85～ 5.95;流動相B為乙腈。流速：0.4 mL/min。檢測波長332nm，進樣量10 μL，柱溫40 ℃。洗脫程序如下：0～30 min，10%～60% B;30～35 min，60% B;35～40 min，60%～10% B。

（3）維生素C含量的測定：參考Wang等^[16]的方法。準確稱取辣木葉粉0.5 g，加入適量2%草酸，充分研磨后過濾。取樣品濾液5 mL，加入0.2 g已處理好的活性炭，充分振搖后過濾。然后分別吸取已氧化處理的樣品濾液1 mL于A管（樣品管）、B管（樣品空白管）。在A管中加入250 g/L乙酸鈉溶液1 mL，在B管中加入30 g/L硼酸-250 g/L 乙酸鈉溶液1 mL，充分混勻，暗處反應20 min。在避光條件下，分別于A、B管準確迅速地向各試管加入1 mL 0.2 g/L鄰苯二胺溶液，充分混勻，在暗室中避光反應40 min后測定熒光強度。測定條件為：激發(fā)波長355 nm，發(fā)射波長425 nm，兩端狹縫均為5 nm;樣品熒光強度減去樣品空白熒光強度，得到相對的熒光強度。

（4）異硫氰酸酯含量測定：參考丁軻等^[17]的方法。異硫氰酸酯的提取：準確稱取辣木葉粉0.5 g，加pH 6.87的磷酸緩沖液浸提（料液比為1∶20）;水浴45 ℃，1.5 h，攪拌，冷卻，6 000 r/min離心10 min，取濾渣;石油醚萃取3次;40 ℃真空濃縮至干燥，待測。

異硫氰酸酯的測定：50%（V/V）乙醇將提取出來的異硫氰酸酯粗提物復溶，定容至100 mL，以50%（V/V）乙醇為空白，在243 nm波長處測定吸光值。以異硫氰酸烯丙酯作為標準品繪制標準曲線。結果以每克干基所含異硫氰酸烯丙酯當量表示。

（5）多糖含量的測定。多糖的提取：精確稱取1.0 g辣木葉粉，以蒸餾水為提取液，料液比為1∶25，依次經(jīng)超聲600 W提取60 mim、60 ℃水溫浸提60 min后，4 500 r/min離心10 min，取上清液濃縮定容至50 mL。取10 mL上述多糖提取液，加40 mL無水乙醇，4 ℃靜止過夜，然后4 500 r/min離心10 min，取沉淀。蒸餾水溶解沉淀并定容至50 mL。多糖含量的測定采用苯酚-硫酸法。

（6）5-羥甲基糠醛（5-hmf）的測定：參考萬鵬^[18]的方法。5-hmf的提取：準確稱取辣木葉粉0.5 g，加入10 mL 50%（V/V）乙醇，超聲提取（300 W）1 h后，5 000 r/min離心10 min，取其上清液，加入50%的乙醇，定容至25 mL，過0.45 μm有機濾膜。

HPLC分析條件：色譜柱Agilent Zorbax Eclipse XDB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm），柱溫30 ℃;紫外檢測，波長為280 nm;用10%甲醇和90%水（含1%乙酸）混合液作流動相，流速0.6 mL/min;進樣量10 μL.

1.4? 數(shù)據(jù)處理

每個實驗重復3次。結果表示為平均值±標準偏差。應用SPSS 19.0軟件對所有數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），用Duncan多重比較分析差異的顯著性。計算最小顯著差數(shù)LSD（p<0.05）值。

2? 結果與分析

2.1? 干燥方式對辣木葉酚類物質成分的影響

采用高效液相色譜對辣木葉的多酚類化合物進行分離，得到HPLC圖譜（圖1），通過標準品鑒定得到主要的多酚類化合物為綠原酸、蘆丁、山奈酚和槲皮素。表2為不同干燥方式對辣木葉酚組分含量的影響。結果表明，鮮樣中山奈酚和槲皮素為辣木葉的主要酚類物質，其含量顯著高于綠原酸含量和蘆丁的含量。與鮮樣相比，所有干燥處理組的蘆丁、山奈酚和槲皮素含量均顯著下降，其中槲皮素含量損失最大，達70%以上。而綠原酸含量則在干燥后顯著增加。經(jīng)熱風干燥處理后，辣木葉中山奈酚和槲皮素的差異不顯著，但是熱風干燥溫度的提高會導致蘆丁含量的損失加大和綠原酸產(chǎn)物的增加。比較不同干燥方式對辣木葉中酚組分的影響發(fā)現(xiàn)，真空微波干燥處理組的蘆丁和山奈酚含量最高，而真空微波干燥處理和冷凍干燥處理組的綠原酸生成量均顯著低于熱風干燥處理組。比較4種主要酚類物質含量的總和發(fā)現(xiàn)，熱風不同溫度的干燥處理組和冷凍干燥處理組的總酚含量差異不顯著。而真空微波干燥的辣木葉總酚保留率較高，其含量比熱風干燥

2.2? 干燥方式對辣木葉其他主要營養(yǎng)活性成分的影響

除了多酚類化合物，辣木葉中還具有GABA、維生素C、葉綠素、異硫氰酸酯類、多糖類等多種重要活性成分。不同干燥方式對辣木葉中活性成分的影響如表3所示。GABA是哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中樞中最重要的抑制性神經(jīng)遞質，還具有降血壓、降低膽固醇、改善腦機能、抗驚厥、預防和調治癲癇等多種生理活性及保健功能。結果表明，干燥后，辣木葉中GABA的含量為23.234～ 28.096 mg/g（DW），顯著高于發(fā)芽糙米^[15]中GABA的含量，表明辣木葉中含有豐富的GABA。不同干燥處理組中，熱風干燥溫度為55和65 ℃時，所得辣木葉中的GABA含量無顯著性差異，并顯著高于75 ℃處理組的含量，表明過高的熱風干燥溫度會導致GABA損失。采用真空微波干燥和冷凍干燥后，樣品的GABA含量分別為（25.749±1.036） mg/g（DW）和（24.085± 1.065） mg/g（DW），與熱風干燥65 ℃處理組相比含量較低。

維生素C又稱抗壞血酸，是維持人體正常生理代謝的一種重要化合物，維生素C具有防治缺鐵性貧血，預防白內障和心血管疾病功能，提高人體的免疫力等功效。結果表明，冷凍干燥處理組的維生素C含量顯著高于其他處理組，并與鮮樣的含量無顯著性差異，表明冷凍干燥可以有效避免維生素C在辣木葉脫水過程中的損失。其次是真空微波干燥，這可能與真空微波干燥處理時間短，從而減少維生素C的損失有關。

異硫氰酸酯具有抗菌、抗腫瘤、抗氧化等多種藥理作用。結果表明，新鮮辣木葉的總異硫氰酸酯含量為（8.879±0.864） mg/g（DW）。干燥后，總異硫氰酸酯含量下降37%～65%。3種不同熱風干燥方式相比，熱風干燥能較好地保留異硫氰酸酯類物質，而冷凍干燥處理組的異硫氰酸酯類含量最低。

多糖作為生命活動的四大類基本組成物質之一，具有抗氧化、抑菌、降血糖、抗腫瘤及增強免疫等多種生物活性，參與機體的多項生命活動。辣木葉經(jīng)55 ℃熱風干燥處理后，總多糖含量與鮮樣無顯著性差異，表明該條件下能有效保留多糖類物質。當溫度為75 ℃時，總多糖含量下降率達40.81%。真空微波干燥處理組中的總多糖含量也較高，而冷凍干燥處理組的則顯著較低。

2.3? 干燥方式對辣木葉抗氧化活性的影響

2.3.1? DPPH自由基清除能力 ?如圖2所示，比較不同干燥處理組的DPPH EC₅₀值可見，干燥后辣木葉的DPPH EC₅₀值在2.08～2.44 mg/mL（DW）范圍內。當熱風干燥溫度為65和75 ℃時，辣木葉的DPPH EC₅₀值顯著高于熱風55 ℃處理組，表明熱風溫度的升高導致了辣木葉DPPH自由基清除能力的下降。冷凍干燥組的DPPH EC₅₀值也顯著高于熱風55 ℃處理組。

2.3.2? 氧自由基清除能力? 圖3表明，新鮮辣木葉的ORAC值為（741.61±56.52） mmol Trolox eq./ kg （DW）。不同干燥方式對辣木葉ORAC值的影響顯著，其中真空微波干燥處理組和冷凍干燥處理組的ORAC較高，并且與鮮樣的ORAC值相比沒有顯著性差異，表明這2種干燥方法能有效地避免辣木葉氧自由基清除能力的損失。而熱風干燥處理組的ORAC值則顯著較低。當熱風溫度為65和75 ℃時，辣木葉的ORAC值下降到不足鮮樣ORAC值的50%，氧自由基清除能力大大降低。

2.4? 干燥方式對辣木葉色澤的影響

色澤是評價果蔬干制產(chǎn)品品質的重要指標之一，食品在干燥過程中常常伴隨著褐變反應，從而造成產(chǎn)品色澤的顯著變化。如表6所示，實驗采用L^*值、a^*值和b^*值來表征色澤。其中L^*值表示樣品的白度，a值正值表示偏紅，負值表示偏綠;b值正值表示偏黃，負值表示偏藍。結果表明（表4），與鮮樣品相比，熱風干燥75 ℃處理組的白度、綠度和黃度均顯著下降，其中綠度值下降幅度最大，達35%。熱風干燥其他溫度處理組的L值和b^*值則與鮮樣差異不顯著。由此可見，熱風干燥處理時，溫度的升高加重辣木葉色澤的劣變。真空微波處理組和冷凍干燥處理組的辣木葉色澤則與鮮樣差異不大。

葉綠素是辣木葉中綠度呈色的主要物質。如表4所示，經(jīng)干燥處理后，辣木葉中的葉綠素含量大幅度下降，損失達78%以上。結果表明，對于熱風干燥而言，溫度對葉綠素含量的影響顯著。隨著溫度的增加，葉綠素的損失率顯著增加。冷凍干燥處理組的葉綠素含量較高。而真空微波處理組的葉綠素含量則偏低，其原因可能是真空微波干燥過程中，干燥腔體溫度分布的不均勻性導致了局部樣品受熱過多，從而導致葉綠素含量的損失增加。

5-hmf是美拉德反應的中間產(chǎn)物，其含量可以反映出產(chǎn)品發(fā)生美拉德反應的程度。結果表明，辣木葉經(jīng)干燥處理后，5-hmf均顯著上升，表明不同干燥方式都會引發(fā)一定程度的美拉德反應。其中，真空微波干燥處理組的5-hmf生成量最少，這可能與其處理時間最短有關。

色澤變化的影響因素較多，干燥過程中的酶促和非酶促反應程度不同、葉綠素的降解、維生素C的氧化、美拉德反應均會影響產(chǎn)品的色澤。結果表明（表4），5-hmf含量和葉綠素含量均不顯示與L^*、a^*、b^*等色澤指標具有顯著相關性，表明辣木葉干燥后色澤的變化是多因素共同影響的結果。

3? 討論

本研究綜合考慮了不同干燥方式對辣木葉酚類組分、γ-氨基丁酸、維生素C、異硫氰酸酯、多糖等營養(yǎng)活性成分的影響。在酚類組分方面，通過高效液相色譜測得辣木葉主要的多酚類化合物為綠原酸、蘆丁、山奈酚和槲皮素，其中山奈酚和槲皮素含量較高，這與Valdez-Solana^[1]、Siddhuraju等^[22]的結果一致。郭剛軍^[13]比較熱風干燥和微波干燥的差異時，發(fā)現(xiàn)不同處理方式所得辣木葉總酚含量盡管有差異，但差異不大于10%。本研究中真空微波干燥的辣木葉總酚保留率比熱風干燥處理組和冷凍干燥處理組的高約20%，可見，微波干燥結合真空處理顯著提高了

辣木葉中的總酚保留率。在維生素C方面，不同熱風干燥溫度處理組的維生素C含量均較低，這與Saini^[12]、馬李一等^[23]的結果一致，表明熱風干燥會造成維生素C較大的損失，其原因可能是熱風干燥耗時較長，促進了維生素C被空氣中的氧所氧化。其中熱風55 ℃處理組的最低，這可能是因為該條件下干燥時間最長，也可能與熱風溫度升高有助于快速抑制抗壞血酸氧化酶活性有關。在多糖方面，辣木葉經(jīng)55 ℃熱風干燥處理后，總多糖含量與鮮樣無顯著性差異;當溫度為75 ℃時，總多糖含量下降率達40.81%。該結果與李忠虎等^[24]的結果一致，表明隨著熱風干燥溫度的增加，辣木葉中的總多糖含量顯著下降，

在研究不同干燥方式對辣木葉抗氧化活性方面，發(fā)現(xiàn)采用DPPH自由基清除能力與氧自由基清除能力2種方法評價辣木葉的抗氧化活性的結果存在一定的差異。采用DPPH自由基清除能力評價時，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥組的抗氧化能力顯著低于熱風55 ℃處理組，這與Saini等^[12]的結果一致。Wangcharoen等^[10]的結果表明，對于熱風干燥而言，干燥辣木葉DPPH自由基清除能力與其褐變程度呈顯著正相關，也與辣木葉中酚類物質等天然抗氧化活性成分的保留率有關。由此可推測，熱風55 ℃處理組的抗氧化活性比凍干處理組的高，這可能與熱風干燥過程美拉德反應產(chǎn)物的積累有關。

綜合分析不同干燥方式對辣木葉品質的影響結果，發(fā)現(xiàn)不同干燥方式均會引起辣木葉酚類物質、維生素C、異硫氰酸酯、多糖類物質等活性成分以及色澤的損失，并造成美拉德反應產(chǎn)物5-hmf的累積。然而，不同的干燥方式各有利弊。其中，真空微波干燥能較好地減少酚類物質、多糖類物質等活性成分和抗氧化活性的損失，同時減少5-hmf的累積，但其處理樣品葉綠素含量偏低，所得干燥辣木葉的總體品質較高。考慮到真空微波干燥還有脫水效率高的特點，因此選擇真空微波干燥作為最適宜的辣木葉干燥方式。通過真空微波干燥參數(shù)的優(yōu)化，將有望在此基礎上進一步提高干燥辣木葉的品質，實現(xiàn)辣木葉干的節(jié)能高效生產(chǎn)。

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