干燥方式對澳洲堅果青皮酚類物質提取量及抗氧化活性的影響

張明 帥希祥 杜麗清 涂行浩

摘 要 本研究以新鮮澳洲堅果青皮為對照組，研究60 ℃熱風干燥、微波干燥及真空冷凍干燥對澳洲堅果青皮總酚、總黃酮提取量及抗氧化活性的影響。結果表明：與對照組相比，不同干燥處理對澳洲堅果青皮總酚、總黃酮提取量及抗氧化活性均有影響，真空冷凍干燥處理對其影響最小，總酚提取量、總黃酮提取量分別為935.61、995.75 mg/hg，DPPH自由基、ABTS自由基半數清除率IC50分別為6.83、63.84 mg/L，總抗氧化能力約為Trolox的1.74倍；不同干燥處理后，澳洲堅果青皮總酚、總黃酮提取量及抗氧化活性存在顯著性差異（p<0.05）。相關性分析結果表明：不同干燥處理后抗氧化活性與總酚、總黃酮提取量顯著相關（p<0.05）。因此，與60 ℃熱風干燥、微波干燥相比，真空冷凍干燥能較好的保留澳洲堅果青皮中酚類物質，并具有較強抗氧化活性，適于澳洲堅果青皮干燥處理。

關鍵詞 干燥方式；澳洲堅果青皮；酚類物質；抗氧化

中圖分類號 TS202.1 文獻標識碼 A

Abstract In this study， the effects of 60 曟 hot air， microwave and vacuum freezing drying methods on the total phenols content， total flavoniods content and antioxidant capacity of macadamia green peel were investigated. The results showed that the total phenols content， total flavonoids content and antioxidant capacity were affected by the three drying methods， and the vacuum freezing drying was the most suitable drying method for macadamia green peel. The total phenols content and total flavonoids content of vacuum freezing dried macadamia green peel was 935.61， 995.75 mg/hg， respectively. The IC50 of vacuum freezing dried macadamia green peel for scavenging capacity against DPPH， ABTS free radical was 6.83， 63.84 mg/L， respectively. The total antioxidant capacity of vacuum freezing dried macadamia green peel was about 1.74 times of Trolox. The total phenols content， total flavonoids content and antioxidant capacity were significantly affected by the three drying methods （p<0.05）. The results of correlation analysis showed that the antioxidant activities were significantly correlated the extraction yield of total phenols and total flavonoids（p<0.05）. Based on the results， vacuum freezing drying is the most suitable drying method for macadamia green peel retaining phenols compounds and antioxidant capacity.

Key words drying methods； macadamia green peel； phenols compounds； antioxidant activities

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.04.028

澳洲堅果，原產于澳大利亞，又稱夏威夷果、昆士蘭果，隸屬山龍眼科澳洲堅果屬[1]。澳洲堅果于20世紀60年代開始引入我國，已在我國南部山區廣泛種植[2]，每年種植面積約為6伊104 hm2，年產量約為9 000 t，其果實主要用于加工開口澳洲堅果殼果，青皮作為其加工副產物，利用率極低，除少量用作漚肥外，絕大部分被隨意堆放，腐敗后還會造成當地水源與土壤的污染[3]。

干燥處理能抑制呼吸作用，防止腐敗變質，有利于物質的保存。陳偉琦等[4]研究了自然陰干、熱風干燥和真空冷凍干燥對蘋果幼果干酚類物質及抗氧化活性的影響；徐亞飛等[5]研究了不同干燥方式對核桃青皮含水率、色差、總酚、總黃酮和蒽醌類物質的影響；Justyna等[6]研究了冷凍干燥、微波干燥、真空干燥等對果梨色澤、酚類物質組成和抗氧化活性的研究。目前，已有研究[7-8]表明澳洲堅果青皮中含有豐富的酚類物質，并具有較強的抗氧化活性，但干燥方式對澳洲堅果青皮酚類物質提取量及抗氧化活性影響等方面的研究卻未見報道。因此，本研究將以未經干燥處理的新鮮澳洲堅果青皮為對照組，研究60 ℃熱風干燥、微波干燥和真空冷凍干燥對澳洲堅果青皮總酚及總黃酮提取量的影響，并進行體外抗氧化活性評價，以期為澳洲堅果青皮干燥工藝提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

澳洲堅果青皮（南亞1號）由中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所提供；福林酚、沒食子酸（>99%）、蘆丁、水溶性維生素E（Trolox）、Fe3+-三吡啶三吖嗪（TPTZ）、2，2-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、1，1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）購自Sigma公司；無水乙醇、鹽酸、醋酸購自天津富宇精細化工有限公司；碳酸鈉、氯化鋁為廣州化學試劑廠產品；六水氯化鐵為廣東光華科技股份有限公司產品；氫氧化鈉、亞硝酸鈉為天津市福晨化學試劑廠產品。

儀器：UTP-313分析天平（上海花潮電器有限公司）；ST40高速冷凍離心機[賽默飛世爾科技（中國有限公司）]；FZ-06六兩裝高速藥材調料粉碎機（浙江溫嶺市百樂粉碎設備廠產）；UV2007型紫外-可見分光光度計[島津企業管理（中國）有限公司；BCD-]

539WT冰箱（青島海爾股份有限公司）；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州杜甫儀器廠）；熱風循環干燥箱CX871型（吳江市創新烘箱制造有限公司）；FD-1C-50冷凍干燥機（上海喬躍電子有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 澳洲堅果青皮干燥方式 新鮮澳洲堅果青皮粉碎、過篩（40目）后進行不同干燥處理。（1）60 ℃熱風干燥：準確稱取2.00 g澳洲堅果青皮置于60 ℃熱風鼓風箱中干燥2 h；（2）真空冷凍干燥：準確稱取2.00 g澳洲堅果青皮于-40 ℃、60 Pa條件下進行真空冷凍干燥2 h；（3）微波干燥：準確稱取2.00 g澳洲堅果青皮于平皿中，在微波功率為800 W、微波時間為3 min條件下進行干燥；（4）對照組：新鮮澳洲堅果青皮不經任何干燥處理。

1.2.2 澳洲堅果青皮酚類物質提取方法 將不同干燥處理后的澳洲堅果青皮分別置于100 mL三角瓶中，加入100 mL 40 %乙醇溶液，在提取溫度為50 ℃、提取時間為90 min條件下進行提取，提取結束后，10 000 r/min離心10 min，取上清液保存于4 ℃冰箱備用。每個干燥處理進行3次重復實驗。

1.2.3 澳洲堅果青皮總酚提取量測定 澳洲堅果青皮總酚提取量測定采用Pantelidis等[9]的方法并加以改進。準確移取0.2 mL澳洲堅果青皮提取液，加入5.8 mL 40%乙醇溶液和2 mL 0.1 mol/L福林酚試劑，搖勻后加入2 mL 10% Na2CO3溶液，避光反應45 min后于760 nm處測吸光值，平行測3次。以沒食子酸為標準物質制作標準曲線：y=0.0992x+0.013 （x：沒食子酸濃度，單位為mg/L；y：吸光值；R2=0.9988）。澳洲堅果青皮總酚提取量計算公式為：

其中：X：經標準曲線查得的沒食子酸濃度，單位為mg/L；V：提取液體積，單位為mL；M：澳洲堅果青皮質量，單位為g。

1.2.4 澳洲堅果青皮總黃酮提取量測定 澳洲堅果青皮總黃酮提取量的測定采用Dewanto 等[10]的方法并加以改進。準確移取0.2 mL澳洲堅果青皮提取液，分別加入3.5 mL 40 %乙醇溶液、0.15 mL 0.5 mol/L NaNO2溶液和0.15 mL 0.3 mol/L AlCl3溶液，搖勻靜置5 min后加入1 mL 1 mol/L NaOH溶液，于506 nm處測吸光值，平行測3次。以蘆丁為標準物質制作標準曲線：y=0.001x+0.004 9（x：蘆丁濃度，單位為mg/L；y：吸光值；R2=0.993 9）。澳洲堅果青皮總黃酮提取量計算公式為：

其中：X：經標準曲線查得的蘆丁濃度（mg/L）；V：提取液體積（mL）；M：澳洲堅果青皮質量（g）。

1.2.5 澳洲堅果青皮提取液體外抗氧化活性研究 澳洲堅果青皮提取液體外抗氧化活性均以Trolox為對照。DPPH自由基清除能力的測定采用Brand-Williams等[11]的方法并加以改進。將澳洲堅果青皮提取液稀釋至總酚濃度為4、6、8、10、12 mg/L，取2 mL稀釋后的澳洲堅果青皮提取液和2 mL 2.0×10-4 mol/L DPPH溶液，搖勻混合避光反應30 min后于517 nm測吸光度，平行測3次；以40%乙醇溶液為空白對照。DPPH自由基清除率P=（A0-A1）/A0×100%，A0和A1分別表示空白對照吸光值和DPPH溶液中加入樣品液后吸光值。半數清除率IC50是清除能力達到50%時總酚的濃度，半數清除率IC50越小，表示其清除能力越強。

ABTS自由基清除能力的測定采用Re等[12]的方法并加以改進。將澳洲堅果青皮提取液稀釋至總酚濃度為60、80、100、120、140 mg/L，取50 μL稀釋后的澳洲堅果青皮提取液和4 mL ABTS+溶液（7 mmol/L ABTS溶液和2.45 mmol/L K2S2O8按1∶1混合，避光反應12～16 h后用40%乙醇溶液稀釋，于732 nm處測得吸光值為0.70±0.02即為ABTS+溶液），37 ℃水浴10 min后于732 nm處測吸光值，平行測3次；以40%乙醇溶液為空白對照。ABTS自由基清除率P=（A0-A1）/A0×100%，A0和A1分別表示空白對照吸光值和ABTS+溶液中加入樣品液后吸光值。當反應體系中有抗氧化劑存在時，ABTS+與抗氧化劑自由電子配對發生消色反應，溶液消色越明顯，則表示抗氧化劑抗氧化能力越強。

總抗氧化能力的測定采用Benzie等[13]的方法并加以改進。將澳洲堅果青皮提取液稀釋至總酚濃度為120 mg/L，取20 μL稀釋后的澳洲堅果青皮提取液、1 mL去離子水和1.8 mL FRAP溶液（10 mmol/L TPTZ溶液、20 mmol/L 六水氯化鐵溶液、pH 3.6的0.3 mmol/L 醋酸緩沖液按1∶1∶10的比例配置即為FRAP溶液），37 ℃水浴10 min后于593 nm處測定吸光值，平行測3次；以40%乙醇溶液為空白對照。以Trolox為標準物質制作標準曲線計算其總抗氧化能力。

1.3 數據處理與分析

采用SPSS 17.0數據處理軟件對實驗數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對澳洲堅果青皮總酚提取量的影響

從圖1中可知，澳洲堅果青皮經干燥處理，總酚提取量大小依次為真空冷凍干燥、微波干燥、60 ℃熱風干燥，與對照組相比分別下降了1.59 %、10.49%、14.87 %。澳洲堅果青皮經不同方式干燥處理后總酚提取量具有顯著性差異（p<0.05），但是真空冷凍干燥與對照組相比無顯著差異（p>0.05）。

2.2 干燥方式對澳洲堅果青皮總黃酮提取量的影響

干燥方式對澳洲堅果青皮總黃酮提取量的影響見圖2。不同干燥方式與對照組相比總黃酮提取量差異顯著（p<0.05）；經真空冷凍干燥處理后總黃酮提取量為995.75 mg/hg，與另外兩種干燥方式相比差異顯著（p<0.05）；經60 ℃熱風干燥處理后總黃酮提取量最低，為840.75 mg/hg，與微波干燥之間差異不顯著（p>0.05）。

2.3 澳洲堅果青皮提取液體外抗氧化活性

2.3.1 DPPH清除能力 從圖3中可知，澳洲堅果青皮總酚在4.0～12.0 mg/L濃度范圍內，其DPPH自由基清除能力隨濃度的增加而提高；澳洲堅果青皮總酚在同一濃度時，DPPH清除能力大小依次為：真空冷凍干燥>微波干燥>60 ℃熱風干燥；3種干燥方式對DPPH自由基清除能力具有顯著性差異（p<0.05）。真空冷凍干燥、微波干燥、60 ℃熱風干燥處理對DPPH自由基的半數清除率IC50分別為6.83 mg/L、7.04 mg/L、7.34 mg/L，表明澳洲堅果青皮總酚具有很強的DPPH自由基清除能力。

2.3.2 ABTS清除能力 從圖4中可知，澳洲堅果青皮總酚對ABTS自由基清除能力與其對DPPH清除能力結果相似，且對ABTS自由基的清除能力明顯弱于對DPPH自由基的清除能力，澳洲堅果青皮總酚在60.0～140.0 mg/L濃度范圍內，ABTS自由基清除能力與濃度呈正相關；真空冷凍干燥與微波干燥、60 ℃熱風干燥處理后對ABTS自由基清除能力分別具有顯著性差異（p<0.05），當多酚濃度為60、80、140 mg/L時，微波干燥與60 ℃熱風干燥處理后對ABTS自由基清除能力沒有顯著性差異（p>0.05）。真空冷凍干燥與微波干燥、60 ℃熱風干燥處理對ABTS自由基的半數清除率IC50分別為63.84、70.07、72.80 mg/L，說明澳洲堅果青皮總酚對ABTS自由基具有較強的清除能力。

2.3.3 總抗氧化能力 以Trolox為標準物質，根據濃度與吸光值得關系制作標準曲線（見圖5，標準曲線為：Y=0.001 2X+0.007 9，R2=0.999 2，其中，X為Trolox濃度（mg/L），Y為吸光值），通過換算得出各干燥方式在總酚濃度為120 mg/L時的當量濃度。從圖6中可知，真空冷凍干燥、微波干燥、60 ℃熱風干燥處理后，總酚濃度為120 mg/L時，分別相當于208.69、198.69、178.69 mg/L Trolox溶液，即總抗氧化能力分別是Trolox的1.74、1.61、1.49倍；3種干燥方式處理后總抗氧化能力具有顯著性差異（p<0.05），真空冷凍干燥與對照組無顯著性差異（p>0.05）。

2.4 相關性分析

由表1中可知，DPPH自由基清除率IC50和ABTS自由基半數清除率IC50與總酚提取量呈顯著負相關（p<0.05），總抗氧化能力與總酚提取量呈極顯著正相關（p<0.01）；DPPH自由基清除率IC50與總黃酮提取量呈顯著負相關（p<0.05），ABTS自由基半數清除率IC50與總黃酮提取量呈極顯著顯著負相關（p<0.01），總抗氧化能力與總黃酮提取量呈極顯著正相關（p<0.01）。

3 討論

澳洲堅果青皮經60 ℃熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥處理后，總酚提取量、總黃酮提取量及體外抗氧化活性存在顯著差異（p<0.05）。真空冷凍干燥后總酚提取量、總黃酮提取量最高，分別為935.61、995.75 mg/hg。本研究對照組總酚提取量為950.76 mg/hg，而林文秋等[7]的研究結果為470 mg/hg，這可能是乙醇體積分數與提取溫度的差異造成兩者結果相差較大。3種干燥方式處理后總酚提取量出現顯著性差異主要與多酚氧化酶有關。真空冷凍干燥是在隔絕氧、低溫條件下進行，可以有效抑制多酚氧化酶的活性，從而減少了酚類物質的氧化，Sogi等[14]以芒果皮為研究對象，其研究結果表明冷凍干燥處理后總酚提取量顯著高于其他處理方式，本研究結果與其一致。采用60 ℃熱風干燥對澳洲堅果青皮進行干燥時，由于較長時間暴露在空氣中，多酚氧化酶活性較高，加劇了酚類物質的氧化進程[15]，從而酚類物質提取量較低。微波干燥時間為3 min，酚類物質與氧接觸時間短，氧化還原反應時間少，同時，微波干燥溫度較高導致多酚氧化酶部分失活[16]，因此微波干燥后總酚提取量與60 ℃熱風干燥相比較高。Zheng等[17]以枇杷花茶為研究對象時，其研究結果也表明真空冷凍干燥處理后總黃酮提取量顯著高于微波干燥和熱風干燥，且熱風干燥處理后總黃酮提取量最低，本研究結果與其一致。這可能是由于在真空與低溫條件下，干燥過程中活性物質損失較少，因而真空冷凍干燥處理后總黃酮提取量與其他方法相比較高。

本研究結果顯示真空冷凍干燥后DPPH自由基、ABTS自由基半數清除率IC50分別為6.83、63.84 mg/L，并具有較強的總抗氧化能力；微波干燥次之；60 ℃熱風干燥由于干燥時間長，樣品與空氣接觸時間較長，所以總酚、總黃酮損失最多，體外抗氧化能力最弱。通過相關性分析，DPPH自由基清除率IC50和ABTS自由基半數清除率IC50均與總酚提取量、總黃酮提取量顯著相關（p<0.05）。DPPH自由基清除法是評價抗氧化能力常用方法之一。Karakaya等[18]的研究結果表明，植物提取物的抗氧化活性與酚類物質有關，因此，影響總酚含量的干燥方法也會影響其抗氧化活性。在本研究中，澳洲堅果青皮的抗氧化能力與總酚濃度呈正相關，澳洲堅果青皮經干燥處理后提取物抗氧化能力減弱，這可能是酚類物質在干燥過程中不同程度的分解造成的[19]。FRAP法是一種高效快速測定抗氧化物總抗氧化能力的方法，抗氧化物的抗氧化作用主要有兩種方式：一是直接與自由基發生反應，破壞自由基鏈[20]；二是與過氧化物前體反應，阻止過氧化物生成[21]。Lakshmi等[22]的研究表明，與新鮮原料相比，微波干燥處理后總抗氧化能力有所下降。同時，An等[23]研究了熱風干燥、冷凍干燥、近紅外干燥和微波干燥對提取物總抗氧化能力的影響，其研究結果表明，熱風干燥與微波干燥處理后提取物總抗氧化能力顯著弱于其他干燥方式，本研究結果與其一致。總酚提取量和總黃酮提取量均與DPPH自由基半數清除率IC50、ABTS自由基半數清除率IC50、總抗氧化能力顯著相關，說明澳洲堅果青皮中總酚和總黃酮含量會影響其提取物抗氧化活性的強弱。

綜上所述，真空冷凍干燥處理對澳洲堅果青皮總酚、總黃酮破壞最少，抗氧化能力最強，顯著優于60 ℃熱風干燥及微波干燥，為澳洲堅果青皮高值化利用以及開發多種類酚類產品提供理論基礎。

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