深紋核桃分心木主要成分測定及其速溶粉的制備

徐涵，高妙資，闞歡，胡祥，劉燦，劉云*

1. 西南林業(yè)大學生命科學學院（昆明 650224）；2. 西南林業(yè)大學材料科學與工程學院（昆明 650224）

深紋核桃（Juglans sigillata）又稱為云南核桃、泡核桃，是云南省主要經(jīng)濟林木之一，由于產(chǎn)量豐富，其分心木資源蘊藏量巨大[1]。近年來關于核桃的研究較為廣泛，對核桃仁、核桃殼、核桃青皮、枝葉、樹皮、根皮等皆有研究[2]，發(fā)現(xiàn)多種抗腫瘤、抗氧化活性成分，但關于深紋核桃分心木的研究鮮有報道。

分心木（Diaphragma juglandisFructus）是核桃果核內的木質隔膜，別名胡桃夾、核桃隔膜、胡桃隔[3]。分心木可以健脾固腎、利尿清熱，具有治淋病尿血、暑熱瀉痢等功效，適用于治療遺溺、崩中下血、遺精、尿頻等多種疾病[4-5]，用核桃分心木泡水喝，具有補腎澀精的功能，可緩解腰酸腿疼的癥狀，提高免疫力和睡眠質量[6]。分心木的化學成分較為復雜，含有糖類、黃酮、酚類、甾類等多種化學成分，其中黃酮含量最高[7-10]。

分心木主要以直接沖泡為主，作為一種具有良好保健作用的代茶飲，受諸多因素影響，其利用價值極低，功能發(fā)揮有限。速溶茶粉不僅沖泡方便，也便于攜帶，符合現(xiàn)代快節(jié)奏生活需求，我國最早的速溶茶名為“茶膏”，始于唐、興于宋、成于清[11]。隨著科學技術發(fā)展，速溶茶的制作工藝得到提升。超聲波輔助法是一種增強天然產(chǎn)物提取效率的新技術，超聲波輔助進行低溫提取，不僅提高提取效率，而且有效減少分心木中多種功能性成分的損失[12-13]，以冷凍干燥技術進行干燥處理可以減少分心木中香氣物質的損失。試驗采用代用茶加工技術，利用超聲波輔助提取法對深紋核桃分心木中的可溶性干物質進行提取，并采用凍干技術進行速溶粉的制備，研究結果為深紋核桃副產(chǎn)物分心木的開發(fā)利用提供試驗基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

深紋核桃分心木（云南磨漿農業(yè)股份有限公司提供，于45 ℃低溫烘干后粉碎，過0.180 mm篩后避光備用）。

95%乙醇、鹽酸、蘆丁、苯酚、葡萄糖（天津市大茂化學試劑廠）；硫酸鉀、硫酸銅、亞硝酸鈉、硝酸鋁、濃硫酸（天津市致遠化學試劑有限公司）；石油醚（云南楊林工業(yè)開發(fā)區(qū)油滇藥業(yè)有限公司）；氫氧化鈉（成都艾科達化學試劑有限公司）；硼酸、碳酸鈉（廣東光華科技股份有限公司）；甲基紅（天津市風船化學試劑科技有限公司）；溴甲酚綠（常州明和化工有限公司）；試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

SB25-12DTDS超聲波清洗機（寧波新藝超聲設備有限公司）；RV10旋轉蒸發(fā)儀（德國IKA公司）；SHZ-D III循環(huán)水式真空泵（上海蒼茂實業(yè)有限公司）；UV-2600紫外可見分光光度計（日本島津儀器有限公司）；BT22S電子天平（北京賽多利斯科學儀器有限公司）；FD5-3冷凍干燥機（德國SIM公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 分心木基本營養(yǎng)成分測定

粗脂肪測定，參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》；粗纖維測定，參照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》；粗蛋白測定，參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》。

1.3.2 總黃酮測定

參照余旭亞等[14]的方法，略有改動。精密吸取0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0和6.0 mL 0.1 mg/mL的標準蘆丁溶液分別置于25 mL容量瓶中，分別加入1 mL 5%亞硝酸鈉溶液，靜置6 min，其次加入1 mL 10%硝酸鋁溶液靜置6 min，加入10 mL 4%氫氧化鈉溶液，用無水乙醇定容并放置15 min。以蘆丁質量濃度為橫坐標，在360 nm處測定的吸光度為縱坐標，繪制蘆丁標準曲線。

精確稱取1.0 g分心木粉末于錐形瓶中，加入50 mL 95%乙醇后于60 ℃水浴中溫浸4 h，過濾，濾渣中加入50 mL 95%乙醇，加熱回流2次，每60 min 1次，過濾后合并濾液，旋蒸濃縮后定容至100 mL。吸取1.0 mL分心木樣品液加入到25 mL容量瓶中，按紫外可見分光光度法進行測定。

1.3.3 粗多糖測定

參照王艷等[15]的方法，略有改動。精確吸取0.0，0.6，1.2，1.8，2.4和3.0 mL 0.1 mg/mL標準葡萄糖溶液，加入3 mL 6%苯酚溶液搖勻，加15 mL濃硫酸，采用蒸餾水定容至25 mL，室溫下反應20 min后在490 nm處測定吸光度，以葡萄糖質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線。

稱取1.0 g分心木粉末，經(jīng)石油醚脫脂6 h后，沸水提取3次，合并提取液并加入4倍體積的無水乙醇進行醇沉分離，抽濾后用旋蒸儀濃縮濾液，移入100 mL容量瓶中用蒸餾水定容，得到粗多糖提取液。吸取3.0 mL提取液，加水補齊至7 mL后，按上述苯酚硫酸法測定。

1.3.4 超聲波輔助水提制備分心木速溶粉

1.3.4.1 工藝流程

分心木細粉→超聲浸提→抽濾→旋轉蒸發(fā)儀濃縮→冷凍干燥→速溶粉。其中，超聲波輔助提取的提取率按式（1）計算。

式中：Y為提取率，%；m為速溶粉質量，g；M為分心木原材料質量，g。

1.3.4.2 超聲時間對分心木速溶粉提取率的影響

在超聲功率300 W、超聲溫度45 ℃、料液比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲時間（15，25，35，45和55 min）對速溶粉提取率的影響。

1.3.4.3 超聲功率對分心木速溶粉提取率的影響

在超聲溫度45 ℃、超聲時間25 min、液料比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲功率（100，200，300，400和500 W）對可溶性性干物質提取率的影響。

1.3.4.4 超聲溫度對分心木速溶粉提取率的影響

在超聲時間25 min、超聲功率300 W、料液比1∶60 g/mL條件下研究不同超聲溫度（35，45，55，65和75 ℃）對速溶粉提取率的影響。

1.3.4.5 料液比對分心木速溶粉提取率的影響

在超聲時間25 min、超聲功率300 W、超聲溫度45 ℃條件下研究不同料液比（1∶50，1∶60，1∶70，1∶80和1∶90 g/mL）對速溶粉提取率的影響。

1.3.4.6 正交試驗設計

根據(jù)單因素的試驗結果，以超聲時間、超聲功率、超聲溫度和料液比進行正交試驗優(yōu)化，正交試驗水平如表1所示。

表1 正交試驗因素與水平設計

1.3.4.7 速溶粉的制備及理化測定

通過最優(yōu)超聲波輔助提取條件得到水提物濃縮并進行冷凍干燥，得到速溶粉[16]，并測定分心木速溶粉中粗多糖、總黃酮、粗蛋白質的質量分數(shù)。

2 結果與分析

2.1 標準曲線繪制及成分測定結果

2.1.1 蘆丁標準曲線

蘆丁標準曲線見圖1。回歸方程y=0.041 9x+0.014 5（R2=0.999 2）。結果表明，蘆丁質量濃度在0～24 μg/mL范圍內與吸光度呈良好線性關系。

圖1 蘆丁標準曲線

2.1.2 葡萄糖標準曲線

葡萄糖標準曲線見圖2。回歸方程y=0.003 9x+ 0.001 9（R2=0.999 0）。結果表明，葡萄糖質量濃度在0～120 μg/mL范圍內與吸光度呈良好的線性關系。

圖2 葡萄糖標準曲線

2.1.3 分心木主要成分的測定結果

由表2可看出：深紋核桃分心木中粗脂肪質量分數(shù)為0.67%，粗蛋白質量分數(shù)為1.14%，總黃酮和粗多糖分別為5.22%和5.04%，具有一定開發(fā)價值；粗纖維作為分心木的主體，質量分數(shù)達30.82%。

表2 分心木主要營養(yǎng)成分質量分數(shù)

2.2 超聲波輔助法提取分心木速溶粉

2.2.1 超聲時間對提取率的影響

如圖3所示，超聲時間的延長使分心木速溶粉提取率逐步增加。在15～35 min增加較快，其原因可能是超聲時間延長使水分浸透分心木粉，改變分心木細胞璧的通透性，可溶性物質更易溶于水中，提取量增加。但隨超聲時間增加，各物質之間相互影響而抑制總物質浸出[17-18]?？紤]時間和成本，超聲時間選擇35 min。

圖3 超聲時間對速溶粉提取率的影響

2.2.2 超聲功率對分心木速溶粉提取率的影響

如圖4所示，超聲功率的增強使分心木速溶粉的提取率逐步增加。在100～300 W范圍內分心木速溶粉提取率迅速增加，在400～500 W范圍內提取率增加緩慢。這可能是由于100～300 W范圍內超聲波可輻射植物細胞，使細胞內部快速升溫，達到產(chǎn)生膨脹破裂的臨界內壓，在此范圍內破壁能力逐步增強，但大于500 W后破壁能力降低[19-20]?？紤]成本因素，超聲功率選擇400 W。

圖4 超聲功率對可溶性干物質提取率的影響

2.2.3 超聲溫度對分心木速溶粉提取率的影響

如圖5所示，超聲溫度的升高使分心木速溶粉提取量逐步增加。以35～55 ℃增加較快，但超聲溫度達到55 ℃后，提取率幾乎不再增加，說明可溶性物質基本完全提取，因此最佳超聲溫度為55 ℃。

圖5 超聲溫度對可溶性干物質提取率的影響

2.2.4 料液比對分心木速溶粉提取率的影響

如圖6所示，料液比在1∶30～1∶70 g/mL范圍內，提取率極速增加，原因是料液比中液體比例增加有利于提高細胞內外的滲透壓差，提高細胞壁內外物質交換容量，提取率增加。料液比1∶70 g/mL達到最高提取率11.11%時，可能由于物質溶出濃度增加，改變細胞內外滲透壓差，抑制物質溶出[21-25]，同時還增加后續(xù)工作量，因此最佳料液比為1∶70 g/mL。

圖6 料液比對可溶性干物質提取率的影響

2.3 正交試驗結果及極差分析

以超聲時間、超聲功率、超聲溫度和料液比進行四因素三水平正交試驗，結果如表3所示。

由表3可以看出，4個因素對提取率的影響大小為A＞B＞C＞D。隨著超聲時間增加，提取率也隨之提高；隨著超聲功率增高，提取率先高后降，可能是超聲功率太高會抑制分心木中某些成分的溶出；隨著超聲溫度升高，提取率先快速上升后趨于平緩，原因可能是分心木中可溶性物質的析出趨于飽和；對于料液比，提取液增加可以防止溶劑過少較早達到飽和而沒有完全提取，但提取液過高則可能會抑制物質的析出。綜上所述，可以得出最優(yōu)方案為A3B3C2D2，即在超聲時間45 min，超聲功率500 W，超聲溫度55 ℃，料液比1∶70 g/mL條件下，分心木速溶粉提取率最高。

根據(jù)表3所分析的結果，在最優(yōu)方案條件下進行驗證試驗，平行3次。測得提取率為14.41%，高于正交試驗的所有提取率，證明最優(yōu)方案可行。

表3 正交試驗與直觀分析

2.4 分心木速溶粉理化測定結果

分心木速溶粉理化測定結果如表4所示。粗多糖質量分數(shù)為28.93%，總黃酮質量分數(shù)為31.32%，粗蛋白質質量分數(shù)為0.24%。分心木速溶粉活性物質粗多糖、總黃酮質量分數(shù)相遠高于分心木原材料，提高分心木利用率，具有更好的生理調節(jié)功能，且速溶粉具有體積小、分量輕、飲用方便的特點，因此分心木速溶粉具有廣闊的開發(fā)前景，可作為一款良好的代茶飲及保健品[26-28]。

表4 速溶粉理化測定結果

3 結論

通過對深紋核桃分心木主要成分測定得粗脂肪質量分數(shù)0.67%，粗蛋白質量分數(shù)1.14%，粗纖維質量分數(shù)30.82%，總黃酮質量分數(shù)5.22%，粗多糖質量分數(shù)5.04%，深紋核桃分心木中黃酮質量分數(shù)高于新疆、陜西等地核桃（Juglans regiaL.）分心木中的黃酮質量分數(shù)[29]，表明深紋核桃分心木的開發(fā)價值更大，是較好的分心木速溶粉原材料。超聲波輔助水浸提分心木速溶粉的最佳條件是超聲時間45 min、超聲功率500 W、超聲溫度55 ℃、料液比1∶70 g/mL，在此條件下分心木速溶粉提取率達14.41%。制備得到的分心木速溶粉中粗多糖質量分數(shù)為28.93%，總黃酮質量分數(shù)為31.32%，粗蛋白質質量分數(shù)為0.24%。速溶茶粉攜帶方便，便于沖泡，無茶渣，無需茶具要求，水溫控制寬裕，且可與其他產(chǎn)品復配，在速溶粉加工過程中除去原料中含有的砂石、重金屬及農藥殘留，是較為純凈的飲品。深紋核桃分心木具有較高的開發(fā)價值，將其制備為速溶代茶飲，可以提高深紋核桃分心木中活性物質的利用，且速溶粉的制備易實現(xiàn)機械化、自動化和連續(xù)化，可增加核桃加工副產(chǎn)物的利用價值，減少資源浪費等問題。