巨峰葡萄葉主要成分分析及干燥方式對主要活性成分和色澤的影響

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(四川旅游學院,四川成都 610100)

葡萄(VitisviniferaL.)是葡萄科(Vitaceae)葡萄屬(VitisL.)落葉藤本植物,是世界最古老的植物之一。葡萄葉在土耳其、希臘及中東一帶大都作為烹飪材料,其中最有名的菜是多馬西(Dolmasi)—以葡萄葉包米和絞肉的菜肴[1]。巴勒斯坦西岸當地居民同時食用葡萄漿果和葡萄葉[2]。在美國和阿拉伯一些國家的飲食中,葡萄葉是一種不可或缺的輔料,與中國的粽子葉作用相似。酸葡萄葉裹肉、酸葡萄葉裹大米、葡萄葉餡餅是美國等國民喜愛的食品之一[3]。早在2006年,新疆生產建設兵團第十三師生產加工的無核白葡萄葉片已投入美國市場[3]。這些均顯示出葡萄葉具有可食用的潛力。

葡萄葉中含有多酚、蛋白質、有機酸、皂苷、黃酮、白藜蘆醇等化合物。黃酮類化合物具有較強的抗氧化性、抗腫瘤、抗輻射、抑菌、免疫調節、保護心血管等作用[4]。白藜蘆醇是一種自由基清除劑和強效抗氧化劑[5],具有抗癌、心臟保護、神經保護和抗氧化等功能[6]。正是由于葡萄葉中含有黃酮和白藜蘆醇等生理活性物質,所以葡萄葉具有一定的抗氧化[7-9]、抑菌[10]、保護心腦血管[11]、抗癌[12]等作用。在葡萄收獲期,每公頃可采收約900 kg葉片[3]。隨著我國葡萄種植和加工產業的發展,葡萄產量巨增，被摘掉的葡萄嫩芽和葡萄葉通常被直接丟棄,其中的營養物質沒有得到充分利用造成了巨大的浪費。

目前對于葡萄葉的研究主要集中在其中活性成分的提取及生理活性研究[4,7],在食品中的應用僅有少量研究,如葡萄葉開發成葡萄葉茶[1],葡萄葉乙醇提取物作為餅干烘焙的天然抗氧化劑[8]。總體來講,葡萄葉資源尚未進行充分利用。本研究測定葡萄葉中的主要營養成分,同時測定其中主要生理活性物質—黃酮和白藜蘆醇在葡萄葉生長期的變化,并制備葡萄葉粉,以期為葡萄葉的應用和產品開發提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

巨峰葡萄葉片 在葡萄成熟前(5月10日,A)、成熟時(7月10日、B)和成熟后(9月10日、C)分別采摘新鮮葡萄葉,采自成都市龍泉驛區葡萄園;蘆丁標準品、白藜蘆醇對照品 純度≥98%,合肥博美生物科技有限公司;無水乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、甲醇、亞硝酸鈉 分析純,成都市科龍化工試劑廠;其他試劑 均為國產分析純。

FA1104型電子天平(0.1 mg) 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;Scientz-IIF超聲波提取儀 寧波新芝生物科技股份有限公司;Blue StartA紫外可見分光光度計 北京萊伯泰科儀器股份有限公司;SC-80C型全自動色差儀 北京康光光學儀器有限公司;FD-1A-50型冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司;DFY-1000型高速萬能粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司;WP-UP-UV-20型超純水機 四川沃特爾水處理設備有限公司;101-3A型電熱鼓風干燥箱 北京中興偉業儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 葡萄葉主要成分含量的測定 取用葡萄成熟時(7月10日)的葡萄葉,去除葉柄,水分含量按照GB 5009.3直接干燥法進行測定;鉀和鈉含量按照GB 5009.91,鈣含量按照GB 5009.92,鎂含量按照GB 5009.241,鋅含量按照GB 5009.14,鐵含量按照GB 5009.90,錳含量按照GB 5009.242,銅含量按照GB 5009.13進行測定;蛋白質含量按照GB 5009.5進行測定;膳食纖維含量按照GB 5009.88進行測定。

1.2.2 不同生長期對葡萄葉白藜蘆醇和總黃酮含量的影響 對三個不同生長時期的葡萄葉(A、B、C)分別測定白藜蘆醇和總黃酮含量,以研究不同生長期對葡萄葉白藜蘆醇和總黃酮含量的影響。

1.2.3 不同干燥方式對葡萄葉白藜蘆醇和總黃酮含量的影響 將葡萄成熟時(7月10日)的葡萄葉去除葉柄,清洗葉片表面雜質后,瀝干表面水分,平鋪于干燥箱中,分別采用40、60、80 ℃熱風干燥及-48 ℃真空冷凍干燥烘干至含水量9%,粉碎,過100 目篩。真空冷凍干燥法按照文獻[13]進行。樣品信息如表1所示。分別測定D、E、F、G中白藜蘆醇和總黃酮的含量,以研究不同干燥方式對葡萄葉白藜蘆醇和總黃酮含量的影響。

表1 不同干燥處理方式Table 1 Different drying methods

1.2.4 白藜蘆醇和總黃酮含量的測定 葡萄葉中白藜蘆醇的提取、白藜蘆醇標準曲線的制作以及葡萄葉中白藜蘆醇含量的測定均參照文獻[14]進行,其中葡萄葉粉碎后過100 目篩。白藜蘆醇標準曲線回歸方程為y=0.1167x+0.0049(R2=0.9999,y為吸光度,x為白藜蘆醇濃度,μg/mL),白藜蘆醇濃度在0～14.16 μg/mL范圍內與吸光度線性關系良好。蘆丁標準曲線的制作和總黃酮含量的測定參照文獻[15],蘆丁標準曲線回歸方程為y=0.0071x+0.0017(R2=0.9992,y為吸光度,x為蘆丁濃度,單位為μg/mL)。蘆丁濃度在0～24 μg/mL范圍內與吸光度線性關系良好。葡萄葉中總黃酮的提取參照文獻[16],其中葡萄葉粉碎后過100 目篩。

1.2.5 葡萄葉粉色澤的測定 采用全自動色差儀在10°視場、D65 光源(D65光源是標準光源中最常用的人工日光,其色溫為6500 K,是該色差儀的觀察條件)條件下,測定樣品(D、E、F、G)的a*、b*、L*值。

1.3 數據處理

所有實驗重復3次,采用Excel對實驗數據進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 葡萄葉主要成分分析

經測定,成熟期(7月10日采摘)巨峰葡萄葉水分含量為76.67%,蛋白質含量為5.78%,膳食纖維含量為12.80 g/100 g,鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵、錳和銅含量分別為350、1、15、37、2.2、4.8、23 mg/100 g和79 μg/100 g。

在葡萄收獲期、收獲后15和30 d采摘的赤霞珠、梅爾諾、長相思和賽美蓉葉片及夏季側枝的平均蛋白質含量為4.54%～4.63%,膳食纖維37.12～37.50 g/100 g、鉀211～214 mg/100 g,鈣385～395 mg/100 g，鐵3.7～3.8 mg/100 g[17]。與之相比,巨峰葡萄葉中蛋白質含量略高,膳食纖維含量略低,鉀和鐵的含量較高,鈣的含量較低。與98-2葡萄葡萄葉[18]相比,巨峰葡萄葉中鋅、鐵和銅的含量較低,而錳的含量較高。與美國黑提葡萄葉[19]相比,巨峰葡萄葉中鎂、鋅、鐵、錳和銅的含量較低。

巨峰葡萄葉中的營養成分與其他品種葡萄葉相比存在差異,這可能與葡萄的品種、生長條件、栽培和管理有一定的關系。

2.2 不同生長期葡萄葉中白藜蘆醇和總黃酮含量分析

每年進入春季以后,葡萄逐漸發芽,葡萄葉逐漸生長;而在葡萄生長至成熟并采摘以后,葡萄葉逐漸枯萎。所以本實驗選擇5月至9月左右生長的葡萄葉作為研究對象，進行白藜蘆醇和總黃酮含量分析。

從圖1可以看出,5月采摘的葡萄葉中白藜蘆醇含量為412.05 μg/g,7月采摘的葡萄葉中白藜蘆醇含量為424.34 μg/g,9月采摘的葡萄葉中白藜蘆醇含量為395.65 μg/g。葡萄葉中白藜蘆醇含量隨著生長期的延長而逐漸增加,在7月葡萄成熟期間達到最高,隨后在葡萄采摘后又逐漸降低,不同生長期葡萄葉中白藜蘆醇含量具有顯著性差異(p<0.05)。

圖1 不同生長期葡萄葉中白藜蘆醇和總黃酮含量Fig.1 The content of resveratrol and total flavonoids of grape leaves in different growth periods

葡萄葉中總黃酮含量的變化與白藜蘆醇含量的變化比較相似。5月采摘的葡萄葉中總黃酮含量為82.40 mg/g,7月采摘的葡萄葉中總黃酮含量為95.27 mg/g,9月采摘的葡萄葉中總黃酮含量為69.80 mg/g。葡萄葉中總黃酮含量在7月葡萄成熟期間達到最高,不同生長期葡萄葉中總黃酮含量具有顯著性差異(p<0.05)。

研究表明,不同產地和不同品種的葡萄葉中白藜蘆醇含量差異較大。博樂產紅提葡萄葉中未檢出白藜蘆醇,鄯善產馬奶子葡萄葉中白藜蘆醇含量可達592.83 μg/g[20],西安長安區產戶太八號葡萄葉中白藜蘆醇含量為47.96 μg/g[21],西安戶縣產戶太八號葡萄葉中白藜蘆醇含量為152.2 μg/g[22],新疆南部巴州地區產赤霞珠葡萄葉中白藜蘆醇含量可達16.5233 mg/g[23]。由此可以看出,本研究所采摘的葡萄葉中白藜蘆醇含量處于相對中間的位置。

程玉[16]采集了13種野生葡萄及11個栽培品種葡萄葉片,比較其黃酮含量。結果表明，檢測的24個樣品總黃酮平均含量為35.53 mg/g,總黃酮含量最高的是夏黑,含量為63.28 mg/g。楊勇[24]檢測了12種葡萄葉片中的總黃酮含量,結果表明,葉片中總黃酮含量為16.307～63.229 mg/g。本研究所采摘的葡萄葉中總黃酮含量遠遠高于其他葡萄品種的葡萄葉。

黃酮類物質是葡萄葉中重要的生理活性物質,從以上研究可以看出,葡萄葉中黃酮含量較高,可以作為黃酮類物質的重要來源。

2.3 不同干燥方式對葡萄葉粉中白藜蘆醇和總黃酮含量的影響

由2.2可以看出,本研究所采摘的葡萄葉中含有很高的黃酮類物質和較高的白藜蘆醇這兩種生理活性物質。由于新鮮葉片難以保存,為了充分利用通常作為廢棄物丟棄的葡萄葉中的生理活性物質,本研究采用不同干燥方式制備了葡萄葉粉,并研究了不同干燥方式對其中白藜蘆醇和總黃酮含量的影響。

從圖2可以看出,采用真空冷凍干燥制備的葡萄葉粉具有最高的白藜蘆醇和總黃酮含量;采用熱風干燥方式制備的葡萄葉粉,隨著加熱溫度的升高,葡萄葉粉中白藜蘆醇和總黃酮含量依次減少,溫度為80 ℃時,白藜蘆醇和總黃酮的含量最低;不同干燥方式制備的葡萄葉粉中白藜蘆醇和總黃酮含量均具有顯著性差異(p<0.05)。這說明干燥溫度對葡萄葉粉中白藜蘆醇和總黃酮的含量有一定影響,采用較低溫度制備葡萄葉粉有利于保護其中的白藜蘆醇和黃酮類物質。這可能是由于白藜蘆醇的穩定性受到溫度、可見光等因素的影響[25-26],具體原因有待進一步研究。

圖2 不同干燥方式葡萄葉粉中白藜蘆醇和總黃酮含量Fig.2 The content of resveratrol and total flavonoids in grape leaf powder processed by different drying methods

研究表明,黃酮類物質具有多種生物活性,但其穩定性差,在加工過程中容易受pH、溫度、光照等因素的影響,其保留率與其本身的降解轉化和多酚氧化酶、過氧化物酶等的氧化水解有關[27-28]。與新鮮水果(獼猴桃、柿子、梨和蘋果)相比,冷凍、真空冷凍干燥和熱風對流干燥均會導致總黃酮含量減少,影響程度依次為熱風對流干燥>真空冷凍干燥>冷凍[29]。冷凍干燥冬瓜皮中總黃酮含量明顯高于鼓風干燥(55～105 ℃)[30]。真空冷凍干燥鮮棗的黃酮含量遠高于熱風干燥,黃酮類物質在受熱時易發生酚類氧化反應,熱風干燥過程中黃酮的損失最為嚴重[31]。從圖2中也可以看出相似的影響,即真空冷凍干燥樣品中黃酮含量明顯高于熱風干燥樣品。

從以上的研究可以看出,真空冷凍干燥有利于保護葡萄葉中的白藜蘆醇和黃酮類物質,其次是40 ℃熱風干燥,最差的是80 ℃熱風干燥。

2.4 不同干燥方式對葡萄葉粉色澤的影響

L*值代表亮度,a*值代表紅綠色度,在正值時表示紅色程度,在負值時表示綠色程度;b*值代表黃藍色度,在正值時表示黃色程度,在負值時表示藍色程度[32]。數據分析結果表明不同干燥方式制備的葡萄葉粉的L*值具有顯著性差異(p<0.05)。從圖3可以看出,真空冷凍干燥樣品的L*值為44.67,高于熱風干燥的樣品;對于熱風干燥而言,隨著熱風干燥溫度的增加,L*值從41.23逐漸降低到38.80,說明真空冷凍干燥樣品亮度最大,80 ℃熱風干燥樣品的亮度最小。對于a*值而言,真空冷凍干燥樣品為-2.71,40 ℃熱風干燥樣品為-2.58,60 ℃熱風干燥樣品為-2.54,80 ℃熱風干燥樣品為-1.84;說明真空冷凍干燥樣品比熱風干燥樣品更綠,并且隨著熱風干燥溫度的升高,樣品的綠色逐漸變淺,這可能與葉綠素的分解有關。數據分析表明,真空冷凍干燥樣品與40 ℃熱風干燥和60 ℃熱風干燥樣品的a*值不存在顯著性差異(p<0.05),說明40 ℃熱風干燥和60 ℃熱風干燥能夠保持與真空冷凍干燥相似的綠色。對于b*值而言,真空冷凍干燥樣品為18.48,40 ℃熱風干燥樣品為17.90,60 ℃熱風干燥樣品為16.43,80 ℃熱風干燥樣品為18.08,且所有樣品的b*值均具有顯著性差異(p<0.05);所有干燥方式制備的葡萄葉粉樣品的色澤均會略為偏黃,但是從感官上來講,黃色不明顯,主要表現為綠色。因此可以看出,總體上真空冷凍干燥對葡萄葉粉的色澤影響最小,其亮度最大,綠色也更深。對苦蕎麥芽[33]、辣木葉[34]、桑葉[35]和獼猴桃片[36]的研究也表明，真空冷凍干燥能夠更好的保護色澤。因此,制備葡萄葉粉時,色澤保護最好的干燥方式是真空冷凍干燥,其次是40 ℃熱風干燥。

圖3 不同干燥方式對葡萄葉粉色澤的影響Fig.3 Effects of different drying methods on color parameters of grape leaf powder

3 結論

本研究的結果表明,葡萄成熟期的巨峰葡萄葉水分含量為76.67%,蛋白質含量為5.78%,膳食纖維含量為12.80 g/100 g,鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵、錳和銅含量分別為350、1、15、37、2.2、4.8、23 mg/100 g和79 μg/100 g。葡萄成熟期,葡萄葉中白藜蘆醇和總黃酮含量達到最高,分別為424.34 μg/g和95.27 mg/g。黃酮類物質是葡萄葉中重要的生理活性物質,遠高于市售蕎麥茶產品[37]中總黃酮的含量,可以作為黃酮類物質的來源。

葡萄葉中含量較高的膳食纖維、蛋白質和黃酮類物質水溶性均較差,同時葡萄葉含有較為豐富的其他營養成分,在進行利用時最好是直接加入食品中作為原料或輔料,以便充分利用其中的營養成分和生理活性物質,因此本研究將葡萄葉制備成葡萄葉粉。結果表明,真空冷凍干燥能夠更好保持葡萄葉中的生理活性物質(白藜蘆醇和黃酮),對葡萄葉粉的色澤影響最小,顏色更綠。真空冷凍干燥是制備葡萄葉粉的最好方式,其次是40 ℃熱風干燥,最差的是80 ℃熱風干燥。