紅棗干制過程中酚類物質的變化及其與褐變的關系

武興菲

（重慶工貿職業技術學院，重慶 408000）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）俗名干棗、大棗等，是鼠李科棗屬植物棗樹的成熟果實，分布廣泛[1]。棗果富含多糖、多酚等營養成分，具有很高的營養和藥用價值[2-5]。我國紅棗資源豐富，產量占全世界95%以上，占據了幾乎全部的國際貿易市場[6]。鮮棗果含水量和含糖量均較高，在自然環境下若遇陰雨天氣采摘不及時極易腐爛變質，由于不能及時進行干制保藏，鮮果損失量極高，因此將棗果及時干制則顯得尤為重要。

傳統的熱風干燥是紅棗干制加工生產中最為常見的干燥方式，雖干制成本較低，操作簡便，但其干制效率低下，干果品質較低。而中短波紅外干燥是利用1~4 μm 紅外線，基于水分吸收紅外輻射的特性，使物料得以快速干燥，具有高效、衛生等特點，被廣泛應用于棗果干制。相關研究表明，中短波紅外干燥棗果其干燥效率、棗果品質明顯提高[7-8]。

棗果中富含酚類物質，干制過程中這些酚類物質在多酚氧化酶的作用下被催化為黑色的醌及其聚合物，加速了褐變進程，導致棗果易發生酶促褐變及非酶褐變[9]。目前對于棗果中短波紅外干制過程中酚類物質變化及其與褐變關系的相關研究較少，棗果中酚類物質如何參與酶促褐變的反應原理尚不清楚，故本試驗選用新疆代表性棗果和田大棗為研究對象，探討其在中短波紅外干燥過程中酚類物質的變化及其與褐變的關系，以期為紅棗干燥生產過程中品質的調控提供技術依據和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

選取新疆和田大棗為試驗原料，其平均水分含量為63.2%±0.2%，鮮果采摘完畢后及時預冷并貯藏于相對濕度90%、溫度（0±1）℃的冰箱中備用，挑選大小均一、無病蟲害、無殘次棗果進行后續干燥及品質測定。

甲醇、磷酸二氫鈉、鹽酸、磷酸氫二鈉、福林酚，購于國藥集團化學試劑有限公司；沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸標準品，購于上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

TC 型中短波紅外干燥設備，購于秦州圣泰科紅外科技有限公司；DHG-9123A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，購于上海精宏實驗設備有限公司；SK2200H 型超聲波清洗器，購于上海科導超聲儀器有限公司；ALC-210.3 型電子分析天平，購于賽多利斯艾科勒公司；TU-1810 紫外-可見分光光度計，購于北京普析通用儀器有限責任公司；SB-500DTY 型超聲波掃頻清洗機，購于寧波新芝生物科技股份有限公司；超高效液相色譜-離子淌度飛行時間質譜儀（Ultra performance liquid chromatography-ion mobility quadrupoletime of flight mass spectrometer，UPLC-IM-QTOF-MS），購于美國Waters 公司。

1.2 方法

1.2.1 干燥條件及樣品處理

選取大小均一的果實洗凈后擦干，取2 000 g 鮮果作為每次干燥試驗用量，中短波紅外干燥條件的選取參考文獻[10]，即：中短波紅外干燥溫度50 ℃，功率為1 125 W，風機風速為4.5 m/s，紅棗干制終點的水分含量在10%左右。分別在水分含量60%、50%、40%、30%、20%、10%時取樣，測定各項指標，水分含量的測定方法采用稱重法，棗果取樣后迅速冷卻并置于-80 ℃超低溫冰箱中冷凍保存，便于后續開展品質分析試驗。

1.2.2 褐變度測定

參照文獻[11]并略有改動。取5 g 紅棗按料液比1∶10（g/mL）加蒸餾水勻漿后，以 4 ℃、9 000 r/min 離心30 min，取上清液，測定其在420 nm 波長處的吸光度，以A420表示其褐變度。

1.2.3 總酚、總黃酮含量測定

紅棗中總酚、總黃酮的提取及測定參照文獻[4]的方法，沒食子酸與槲皮素分別為標準品，棗果提取物稀釋至合適倍數后進行測定。

酚類物質組成的測定參照文獻[12]的方法處理，色譜柱采用 UPLC BEH C18柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm），流動相A 為體積分數0.1%甲酸，流動相B 為乙腈，梯度洗脫程序見表1，進樣量為10 μL，柱溫為45 ℃，流速為0.45 mL/min。

質譜條件：錐形電壓為30 V，毛細管電壓為2 500 V，離子源溫度為100 ℃，去溶劑化溫度為300 ℃，以氮氣為脫溶劑氣體，流速為300 L/h，電壓斜坡循環為 0.3～2.0 V。

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

1.2.4 酚類物質標準曲線

棗果中主要鑒定出11 種酚類物質（沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸），如表2 所示。通過標準品建立線性回歸方程，由線性回歸方程可知，體系線性關系良好，R2均大于0.99。

表2 和田大棗中11 種酚類物質標準品的線性回歸方程Table 2 Linear regression equations for 11 phenols standards of Hotan jujube

1.2.5 棗果酶促褐變底物鑒定

多酚氧化酶的提取：準確稱取10.0 g 紅棗果肉后加入已預冷的20 mL 0.2 mol/L 磷酸鹽緩沖液（pH 5.8），冰水浴下充分研磨，4 ℃條件下浸提2.9 h后，以9 000 r/min 冷凍離心15 min，取上清液，提取步驟重復兩次，得到棗果多酚氧化酶提取液。

活力測定：將1 mL 0.1 mol/L 的不同標準品（沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、綠原酸、咖啡酸、蘆丁、槲皮素、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、對香豆酸）加入到含有3 mL 0.2 mol/L pH 6.8 磷酸鹽緩沖液的試管中，與1 mL 多酚氧化酶提取液均勻混合，測定其在420 nm處4 min 內的吸光度變化，時間間隔為30 s[13]，計算酶活力。以酚類物質與多酚氧化酶是否發生反應確定棗果干燥過程酶促褐變底物。

式中：Vr為磷酸鹽緩沖液體積，mL；Vs為標準品溶液體積，mL；m 為樣品質量，g；t 為測定時間，min；ΔA 為4 min 內吸光度變化值。

1.2.6 數據處理

每組試驗重復3 次，利用Minitab 16.2.3 軟件進行統計處理，采用鄧肯氏檢驗法分析差異顯著性，應用Origin 8.5 軟件作圖，數據均以X±S 表示，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 中短波紅外干燥過程中棗果總酚、總黃酮含量及褐變度的變化

由圖1 可知，中短波紅外干燥過程中棗果總酚、總黃酮含量總體呈現下降趨勢，水分含量由40%降至30%過程中棗果總酚、總黃酮含量略有升高。鮮棗（水分含量63.2%）的總酚含量為56.4 mg/g DW，總黃酮含量為34.8 mg/g DW，干制終點（水分含量10%）棗果的總酚含量為鮮棗果的66.1%，總黃酮含量為鮮棗的56.1%。干燥過程中棗果的褐變度呈現不斷上升趨勢，這表明隨著干制過程的進行，棗果的褐變程度越來越嚴重，在水分含量由40%降至30%這一階段，其褐變度升高最快，這與其總酚、總黃酮含量升高有關，張利娟等[14]對無核白葡萄的干制試驗中也得出了相似的結論。

圖1 棗果在干制過程中總酚、總黃酮含量（A）和褐變度（B）的變化Fig.1 Changes in total phenols，total flavones contents(A)and browning degree(B)in jujube during drying

2.2 中短波紅外干制過程中棗果中酚類物質含量的變化

干燥過程中棗果的酚類物質種類及含量變化見表3。由表3 可知：棗果在中短波紅外干燥過程中共檢測出11 種酚類物質，其中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素在鮮果中含量最高，是和田大棗中最主要的酚類物質，這4 種主要的酚類物質含量隨著干燥過程的進行整體呈下降趨勢，但在棗果水分含量由40%向30%及以下變化時呈略微上升趨勢，這與其褐變度在此階段上升相符。鮮棗中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素含量分別為 77.5、44.5、42.2、25.3 mg/kg DW，棗果經干制后蘆丁含量降低了31.9%，綠原酸含量降低了36.0%，兒茶素含量降低了36.7%，表兒茶素含量降低了31.6%，其中兒茶素含量降低幅度最大；棗果中肉桂酸、對香豆酸含量隨著干燥進程整體呈上升趨勢，肉桂酸在鮮果中的含量為1.8 mg/kg DW，干制結束后其含量上升了2.8 倍，對香豆酸在鮮果中的含量為2.4 mg/kg DW，干制結束后其含量為鮮果的3.0倍，沒食子酸在棗果水分含量為40%及以下時被檢出，且其含量隨著水分含量降低而增加，干制結束后其含量最高為1.9 mg/kg DW。

表3 棗果干制過程中單體酚類物質組成和含量Table 3 Composition and content of phenolic substances in jujube during drying 單位：mg/kg DW

2.3 棗果多酚氧化酶底物鑒定

不同植物組織中酚類物質組成及含量差異顯著，且能夠參與褐變中的酚類物質也不相同[12]。由表4 可知，棗果中多酚氧化酶對不同底物的催化活性排序為兒茶素＞表兒茶素＞綠原酸＞沒食子酸＞咖啡酸＞阿魏酸，多酚氧化酶催化兒茶素酶活力最強，為36.29 U/mL，是催化阿魏酸褐變的酶活性的30.8 倍，這表明兒茶素為棗果干制過程中最主要的酶促褐變底物，棗果中多酚氧化酶對蘆丁、槲皮素、丁香酸、肉桂酸和對香豆酸未顯示出催化活性。

2.4 總酚、總黃酮及部分酚類物質含量與褐變度之間的相關性分析

棗果中總酚及部分酚類物質含量與褐變度的相關性分析結果如表5 所示。紅棗干制過程中其褐變度與總酚、總黃酮的相關性最高（總酚相關系數為-0.955，總黃酮相關系數為-0.910），褐變度與咖啡酸的相關性最低（相關系數為0.368）。紅棗中各物質含量與褐變度之間的相關性由高到低為：總酚＞總黃酮＞兒茶素＞綠原酸＞表兒茶素＞沒食子酸＞阿魏酸＞咖啡酸。鮮棗在中短波紅外干制過程中其褐變度與總酚、總黃酮均呈極顯著負相關（P＜0.01），與兒茶素、表兒茶素、綠原酸均呈極顯著正相關（P＜0.01），與沒食子酸呈顯著正相關（P＜0.05），與咖啡酸、阿魏酸相關性不顯著。棗果在中短波紅外干制過程中總酚、總黃酮與褐變度呈顯著負相關，這說明了隨著干制褐變的加重，總酚、總黃酮含量持續減少，總酚、總黃酮參與了棗果褐變的進程。

表4 多酚氧化酶對不同底物催化活性Table 4 Catalytic activity of polyphenol oxidase on different substrates 單位：U/mL

表5 總酚及部分酚類物質含量與褐變度之間的相關性分析結果Table 5 Correlation between the contents of total phenols and some individual phenolic compounds and browning degree

3 結論

本文選用和田大棗為研究對象，運用中短波紅外干燥方式探究了其酚類物質在干制過程中含量變化及其與褐變的關系。結果表明：干制過程中棗果的總酚、總黃酮含量均呈下降趨勢，水分含量在由40%向30%變化過程中棗果的總酚和總黃酮含量略有升高，且此時棗果的褐變度升高最快；棗果中共檢測出11種酚類物質，其中蘆丁、綠原酸、兒茶素、表兒茶素在棗果中含量最高，為和田大棗中最主要的酚類物質，且這4 種主要酚類物質含量在干制過程中主要呈下降趨勢；棗果中多酚氧化酶對不同底物的催化活性排序為兒茶素＞表兒茶素＞綠原酸＞沒食子酸＞咖啡酸＞阿魏酸，多酚氧化酶催化兒茶素的酶活力最強，為36.29 U/mL，表明兒茶素為棗果干制過程最主要的酶促褐變底物；棗果干燥過程中其褐變度與總酚、總黃酮的相關性最高，隨著干制褐變的增加，總酚和總黃酮含量持續減少，說明總酚與總黃酮參與了棗果褐變的進程。