不同干燥方法對紅棗黃烷-3-醇、黃酮醇含量及抗氧化活性的影響

曾鳳澤，郭慧玲，李淑珍，*

（1.烏蘭察布醫學高等專科學校，內蒙古烏蘭察布012000；2.內蒙古農業大學生命科學學院，內蒙古呼和浩特010018）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill）是鼠李科棗屬植物棗樹的成熟果實，廣泛分布于南亞的熱帶與亞熱帶地區[1]，我國紅棗資源豐富，栽培面積與產量均居世界之首[2]。紅棗中富含多酚等營養成分具有較高的食用與藥用價值，鮮棗果儲存期較短，極易腐爛，絕大部分鮮果進行干燥處理以克服儲藏期短，極易腐爛等缺點，干制是紅棗加工的基礎技術，但干燥過程其營養成分極易損失而造成品質下降[3]，因此選擇合適的干燥條件減少干燥過程相關成分的損失則顯得非常重要。

熱風干燥是紅棗工業生產中較為常用的干燥方式，其設備成本低、操作簡單，但其干燥效率較低、干燥品質較差，近年來新型干燥技術發展迅速且廣泛應用于紅棗干燥上，其中冷凍干燥在能夠較好的保留各種營養物質，是優良的紅棗干燥技術[4]，但是其設備成本較高，干燥效率較低；也有研究表明將熱風與微波干燥聯合技術應用于紅棗的干制上，所得棗果的干燥效率較高，品質較好[5]；也有文獻報道中短波紅外干燥應用于紅棗的干制上具有良好的潛力，相比傳統的熱風干燥方式，中短波紅外干燥能夠顯著的提高紅棗的干燥效率，棗果品質更佳[6]。

目前紅棗的干制過程主要以新型干燥方式與傳統熱風干燥方式進行對比，但較少有多種優良的干燥方式進行對比研究，故本文選取熱風干燥，真空冷凍干燥，微波熱風聯合干燥，中短波紅外干燥4種不同干燥對鮮棗果進行干燥，探究其酚類物質（黃酮醇、黃酮-3-醇）、總酚、總黃酮含量及抗氧化活性的變化，為紅棗的干燥生產提供技術依據和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆庫爾勒灰棗：采摘自新疆庫爾勒，經當地林業部門鑒定為新疆庫爾勒灰棗，平均濕基含水率為（56.4±0.4）%，采摘后及時運回實驗室，及時預冷并儲存于低溫冰箱中備用，挑選均勻堅硬棗果，棗果平均長軸范圍為（32.2±1.6）mm，平均短軸范圍為（22.3±1.3）mm。

甲醇、過硫酸鉀、乙酸、氯化鐵、乙腈：國藥集團化學試劑有限公司；沒食子酸、（-）-表兒茶素、（+）-兒茶素、槲皮素、山奈酚-3-O-葡萄糖甙、山奈酚-3-O-蕓香糖苷標準品：上海源葉生物科技有限公司；DPPH、Trolox、福林酚：Sigma公司。

1.2 儀器與設備

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；ALC-210.3型電子分析天平：賽多利斯艾科勒公司；NJ07-3型微波設備：南京杰全微波設備有限公司；TC型中短波紅外干燥設備：秦州圣泰科紅外科技有限公司；UV-mini1240型紫外-可見分光光度計：日本島津公司；Thermo Finnigan TSQ型液相色譜串聯質譜（liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS）聯用儀：美國Thermo-Finnigan公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 干燥條件

將采摘后挑選的均勻硬果洗凈擦干，取1 000 g棗果作為每組的試驗用量。

1.3.1.1 傳統分段熱風干燥

試驗條件參考文獻[7]，將每組紅棗置于托盤中在60℃下干燥至干基含水率不大于66%，后將溫度降低至50℃下干燥至干基含水率為40%左右。

1.3.1.2 中短波紅外干燥

試驗條件設置參考文獻[8]，設置中短波紅外干燥溫度50℃、功率1 125 W、風機風速4.5 m/s，將紅棗干燥至干基含水率為40%左右。

1.3.1.3 真空冷凍干燥

紅棗在干燥前需將其置于-80℃冰箱中預凍12 h，后放于冷凍干燥機中干燥至干，將真空冷凍干燥作為其他干燥方式的對照。

1.3.1.4 微波熱風聯合干燥

試驗條件設置參考文獻[9]，設置微波功率60 W，熱風溫度45℃，風速2 m/s，第一段間歇比為4（5 s/15 s）、水分轉換點為1 g/g、第二段間歇比為6（5 s/25 s）。將紅棗干燥至干基含水率為40%左右。

不同干燥條件處理后紅棗迅速冷卻至室溫（25℃）后置于-80℃下冷凍保存便于后續開展品質分析試驗，各干燥處理條件皆為文獻報道的棗果品質較佳干燥處理條件。

1.3.2 黃烷-3-醇、黃酮醇含量測定

紅棗中酚類物質的提取參考文獻[10]的方法處理，采用LC-二極管陣列檢測器（photo-diode array，PDA）測定各有關物質的UV吸收，乙腈輔助電噴霧正離子化的LC-MS/MS法測定各有關物質的母離子和子離子，并進行解析，使用（-）-表兒茶素、（+）-兒茶素、槲皮素和山奈酚3-O-葡萄糖苷作為標準液，結果表示為每100克干物質的毫克數（mg/100 gDW），使用Aquity BEH C18色譜柱（1.7 μm，2.1 mm×100 mm），進樣量為5 μL，溫度為30℃條件下進行多酚分離，黃烷-3-醇的檢測波長為280 nm，黃酮醇的檢測波長為360 nm。

色譜及質譜條件參考文獻[10]，流動相由溶劑A（4.5%甲酸）和溶劑B（100%乙腈）組成。梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution procedure

質譜條件：毛細管電壓為2.0 kV，進樣錐電壓為45 V，氣流流速為11 L/h，碰撞能量為0.3 V～2.0 V，反溶劑溫度為250℃，碰撞氣體為氬氣，流速為300 L/h。

1.3.3 總酚、總黃酮含量測定

紅棗中紅棗中總酚，總黃酮的提取及測定參考文獻[11]的方法處理，以沒食子酸與槲皮素為標準品，將紅棗提取物稀釋至合適倍數后進行測定。

1.3.4 抗氧化能力測定

取5 g棗果果肉，研磨后用20 mL 80%甲醇溶液超聲提取30 min，5 000 r/min離心20 min收集上清液，重復提取3次，合并上清液液并用80%甲醇定容至100 mL，用于抗氧化能力測定。

紅棗棗果抗氧化能力的測定采用自由基清除法（DPPH）及鐵離子還原法（FRAP），DPPH自由基清除能力測定使用Trolox作為標準對照品，結果以mmol TE/100 g表示，FRAP鐵還原能力的測定使用維生素C作為標準對照品，結果以mgAAE/100 g表示[12]。

1.4 數據分析

每組試驗重復3次，利用Minitab 16.2.3軟件進行統計處理，利用鄧肯檢驗分析進行差異顯著性分析，數據均以±s表示，p＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同處理條件下酚類物質的鑒定

不同干燥條件下棗果的黃烷-3-醇及黃酮醇含量見表2。

表2 LC-MS法鑒定不同干燥條件下干燥棗果的黃烷-3-醇及黃酮醇Table 2 Flavan-3-ols and flavonols identified by LC-MS in Ziziphus jujube fruits at different drying methods

由表2可知，根據紫外吸收值、保留時間和洗脫順序與前人研究進行對比[13-15]，在干制棗果中鑒定出了7種黃烷-3-醇及8種黃酮醇。在鑒定出的7種黃烷-3-醇可以分為單體、二聚體、三聚體和四聚體，其中通過使用標準品與試驗結果進行比對確認（＋）-兒茶素、（-）-表兒茶素兩種黃烷-3-醇，其紫外吸收光譜分別在278 nm與277 nm處最大，此外將原花青素可分為2種原花青素單體，1種原花青素二聚體，2種原花青素三聚體，2種原花青素四聚體，所測得的原花青素單體的母離子[M-H]-皆為289 m/z。

在紅棗果實中發現了兩種黃酮醇衍生物，其母離子 [M-H]-在304 m/z和284 m/z處具有槲皮素和山奈酚衍生物的特征，這也與Wang等[16]的研究結果一致。表2結果表明槲皮素衍生物是紅棗中最主要的黃酮醇，其鑒定出的7種槲皮素衍生物分別在242 nm～352nm處具有最大紫外吸收波長，此外還鑒定出了1種山奈酚衍生物（山奈酚-3-o-洋槐糖苷）。

2.2 不同干燥條件下紅棗黃烷-3-醇及黃酮醇的含量

不同干燥條件下紅棗黃烷-3-醇及黃酮醇的含量見表3。

表3 不同干燥條件對干燥棗果黃烷-3-醇及黃酮醇的含量的影響Table 3 The influence of different drying methods on content of flavan-3-ols and flavonols of jujube fruits mg/100 gDW

由表3結果分析可知，不同干燥方法處理下4種黃烷-3-醇（原花青素單體、二聚體、三聚體、四聚體）的含量，由鮮果黃烷-3-醇組成成分可知，其含量原花青素三聚體＞四聚體＞二聚體≈單體，不同干燥條件處理對紅棗干燥后棗果黃烷醇含量具有明顯的影響，干燥后棗果中原花青素單體含量除中短波紅外干燥外在其他三種干燥方式下皆呈現下降趨勢，中短波紅外干燥條件下干制的棗果具有最高的原花青素單體含量（194.2 mg/100 gDW），原花青素單體含量：中短波紅外干燥＞冷凍干燥＞微波-熱風聯合干燥＞熱風分段干燥；鮮棗果經熱風分段干燥與微波-熱風聯合干燥后其原花青素二聚體含量顯著降低，中短波紅外干燥及冷凍干燥下其含量變化不明顯；由表3可以看出，原花青素三聚體與四聚體在鮮果中含量較高，棗果經過中短波紅外干制后原花青素三聚體、四聚體含量最高（原花青素三聚體含量為426.2 mg/100 gDW，原花青素四聚體含量為265.3 mg/100 gDW），棗果經中短波紅外干燥后黃烷-3-醇含量有所升高，可能的原因為在中短波紅外干燥條件下，棗果經紅外射線照射后促進了各類原花青素聚集體的轉化，使其含量升高。

表3所示不同干燥條件下干燥棗果兩類黃酮醇（槲皮素衍生物、山奈酚衍生物）的含量，經比較得知：鮮棗果中山奈酚類衍生物含量高于槲皮素衍生物，棗果經冷凍干燥后兩類黃酮醇的含量有所降低（槲皮素衍生物含量降低了10.4%，山奈酚衍生物降低了21.6%），棗果經熱風分段干燥、中短波紅外干燥、微波-熱風聯合干燥后較鮮果其槲皮素衍生物的含量皆顯著升高，中短波紅外干燥條件下棗果的槲皮素衍生物含量最高（384.6 mg/100 gDW），棗果經干燥處理后其槲皮素衍生物含量：中短波紅外干燥≈微波-熱風聯合干燥＞熱風分段干燥＞冷凍干燥，山奈酚衍生物含量變化不明顯。

2.3 總酚、總黃酮含量及抗氧化活性測定

不同干燥條件下紅棗的營養成分及抗氧化活性見表4。

紅棗中的黃酮和酚類物質極富生物活性，對其營養價值和保健功能具有重要意義[17]，其酚類物質含量也是評價棗果品質的一個重要因素，棗果經不同干燥條件干燥后酚類物質含量的高低也是評價一種干燥方式是否優良的重要指標，棗果經不同干燥條件處理后其總酚、總黃酮含量如表4所示。鮮棗的總酚、總黃酮含量較高（總酚含量為1 658.7 mg/100 gDW，總黃酮含量為728.6 mg/100 gDW）棗果經不同干燥條件干燥后其總酚、總黃酮含量顯著降低，棗果經冷凍干燥后其總酚含量最高（總酚含量為1 489.8 mg/100 gDW），經中短波紅外干燥后棗果的總黃酮含量最高（總黃酮含量為657.8 mg/100 gDW）。棗果經干燥后總酚含量：冷凍干燥＞中短波紅外干燥＞微波-熱風聯合干燥＞分段熱風干燥，棗果經中短波紅外干燥后總黃酮含量略高于冷凍干燥，原因可能為中短波紅外干燥干燥時間較短，減少了其損耗，提高了保留率[18]，總黃酮含量：冷凍干燥≈中短波紅外干燥＞微波熱風聯合干燥＞分段熱風干燥，由于冷凍干燥的成本較高，因此中短波紅外干燥可能是保留酚類物質的良好干燥方式。

表4 不同干燥條件下紅棗的營養成分及抗氧化活性Table 4 Nutrient composition and antioxidant activity of jujube at different drying conditions

Trolox當量抗氧化能力是電子轉移型的抗氧化能力測定方法之一，通常是測定果蔬抗氧化能力的標準方法[20]。不同干燥條件干燥后棗果的DPPH自由基清除能力如表4所示，不同干燥條件下干燥棗果皆顯示出較高的清除DPPH自由基能力，這與其含有較高含量的酚類物質相關[19]，鮮棗果具有最高的DPPH自由基清除能力（11.2 mmol TE/100 gDW），經中短波紅外干燥后棗果的DPPH自由基清除能力（10.5 mmol TE/100 gDW）僅次于鮮棗，顯著高于其他干燥組，這也與總黃酮含量變化一致，可能的原因為中短波紅外干燥效率高，棗果維生素C、酚類物質保留較好，棗果經分段熱風干燥后其DPPH自由基清除能力（4.6 mmol TE/100 gDW）最低，主要原因為熱風干棗紅棗干燥效率較低，紅棗中總酚、總黃酮保留率較低所致，棗果經干燥后DPPH自由基清除能力：中短波紅外干燥＞冷凍干燥＞微波-熱風聯合干燥＞熱風分段干燥。

不同干燥條件干燥后棗果的鐵離子還原能力（FRAP）如表4所示，棗果的鐵離子還原能力與其DPPH自由基清除能力變化趨勢類似，鮮棗果顯示出較強的鐵離子還原能力（896.6 mg AAE/100 gDW），棗果經干燥后鐵離子還原能力（FRAP）顯著降低，棗果經中短波紅外干燥后鐵離子還原能力（FRAP）最高（801.4 mg AAE/100 gDW），經分段熱風干燥后鐵離子還原能力（FRAP）最低（579.8 mg AAE/100 gDW）這也與酚類物質，維生素C較高降解率有關；中短波紅外干燥組紅棗的鐵還原能力（FRAP）較其他干燥組顯著提高（較分段熱風干燥提高了27.7%，較冷凍干燥提高了8.4%，較微波-熱風聯合干燥提高了21.6%），這表明中短波紅外干燥后棗果相比其他干燥方式具有較強的抗氧化能力。

3 結論

將不同干燥方法（熱風分段干燥、冷凍干燥、中短波紅外干燥、微波-熱風聯合干燥）應用至紅棗的干制加工中，利用高效液相色譜-質譜聯用技術對干燥后棗果中的酚類物質（黃烷-3-醇、黃酮醇）進行分析鑒定，并對其總酚、總黃酮含量及其抗氧化能力進行分析比較可得：4種不同干燥處理方式下共鑒定出的7種黃烷-3-醇（2種原花青素單體，1種原花青素二聚體，2種原花青素三聚體，2種原花青素四聚體），2種黃酮醇（7種槲皮素衍生物，1種山奈酚衍生物）。

棗果經中短波紅外干燥后與其他干燥處理組相比，其4種黃烷-3-醇（單體、二聚體、三聚體、四聚體）、一種黃酮醇（槲皮素衍生物）含量顯著升高，總酚、總黃酮含量較高（總酚含量為1232.5mg/100gDW，總黃酮含量為677.8 mg/100 gDW），且具有較高的抗氧化活性（DPPH清除自由基能力為10.5 mmol TE/100 gDW，鐵離子還原能力為801.4 mg AAE/100 gDW），這表明中短波紅外干燥是一種優良的紅棗干燥方法，可為實際生產提供理論依據。