水煮殺青對(duì)檳榔營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和抗氧化能力的影響

代文婷，康效寧，王世萍，代佳慧，張晶，吉建邦

1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所（海口 570100）；2.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院三亞研究院（三亞 572000）；3.海口市檳榔加工研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（海口 570100）

我國(guó)是世界第二大檳榔生產(chǎn)國(guó)，海南檳榔種植面積占全國(guó)95%以上，已成為海南鄉(xiāng)村振興的支柱性產(chǎn)業(yè)，同時(shí)海南也是全國(guó)檳榔初加工的主陣地[1]。水煮殺青是檳榔初加工過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，類(lèi)似于各類(lèi)果蔬的漂燙處理，軟化植物細(xì)胞壁的同時(shí)，還能有效抑制酶促褐變[2]，引起物料理化性質(zhì)和生理功能的改變[3]，繼而影響產(chǎn)品品質(zhì)。

水煮可加速食物中的糖類(lèi)、酚類(lèi)和黃酮類(lèi)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解到沸水中，致使其抗氧化成分損失[4]。張慢等[5]研究發(fā)現(xiàn)水煮過(guò)程中秀珍菇總酚含量減少，抗氧化值降低。而Hassan等[6]研究表明，水煮可提高花生殼的總酚和總黃酮含量。水煮過(guò)程中活性物質(zhì)的變化與水煮時(shí)間密切相關(guān)[7]。Nie等[8]發(fā)現(xiàn)隨著水煮時(shí)間的延長(zhǎng)，香菇的總酚含量及其抗氧化能力均呈下降趨勢(shì)。Cruz等[9]對(duì)高良姜葉進(jìn)行煮沸處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理10 min時(shí)，總酚和總黃酮濃度最高，DPPH自由基清除能力達(dá)最大。最大程度保持甚至提高食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，指導(dǎo)科學(xué)加工，對(duì)食物的營(yíng)養(yǎng)功能品質(zhì)十分必要。

檳榔富含多酚、黃酮等多種生物活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗衰老、防輻射和提高記憶力等功效[10]。如何對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的加工，使之發(fā)揮更好功效，已成為檳榔行業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)之一。關(guān)于水煮殺青時(shí)間對(duì)檳榔主要理化性質(zhì)及抗氧化能力變化的研究很少，試驗(yàn)以檳榔鮮果為材料，研究不同沸水殺青時(shí)間對(duì)檳榔主要理化性質(zhì)及抗氧化能力的影響，為檳榔初加工工藝提升及其功能性成分的開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檳榔鮮果（含水率73.59%±3.18%，采自海南省瓊海市石壁鎮(zhèn)南星村委會(huì)巷仔山種植園）；植物總酚試劑盒、類(lèi)黃酮含量試劑盒、總抗氧化能力（ABTS法、DPPH法、FRAP法）試劑盒、半纖維素含量試劑盒、木質(zhì)素含量試劑盒和纖維素含量試劑盒，均購(gòu)于蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司；氫氧化鈉、硼酸、硫酸、鹽酸、乙醇（≥95%）、石油醚（沸程30～60℃）等，均為分析純，購(gòu)自海南青峰生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

2500C粉碎機(jī)（永康市紅太陽(yáng)機(jī)電有限公司）；K9860全自動(dòng)凱氏定氮儀（廣州市鴻洲實(shí)驗(yàn)器材科技有限公司）；SOX406索氏提取儀（海能未來(lái)技術(shù)集團(tuán)股份有限公司）；EPOCH 2酶標(biāo)儀（美國(guó)BioTek儀器公司）；5910R高速冷凍離心機(jī)（德國(guó)Eppendorf公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

將采集的檳榔鮮果清洗后置于沸水中進(jìn)行殺青處理，分別處理0（對(duì)照組），20，25和30 min（每組檳榔1.0±0.1 kg）后干燥，檳榔干果含水率至13.57%±1.45%結(jié)束干燥。分別置于粉碎機(jī)中，粉碎15 s后過(guò)0.180 mm（80目）篩，所獲樣品用于纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和脂肪的檢測(cè)。

檳榔提取物的制備：參考宋菲等[11]方法，略有修改。稱(chēng)取20 g粉碎過(guò)篩后的檳榔樣品，按料液比1∶20（g/mL）加入80%乙醇，超聲溫度40 ℃，超聲時(shí)間20 min，冷卻到室溫，重復(fù)提取3次，合并提取液后置于高速冷凍離心機(jī)中，以10 000 r/min離心10 min，取上清液，濃縮、凍干，用于總酚、總黃酮、總抗氧化能力的測(cè)定。

1.3.2 纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的測(cè)定

參考Tang等[12]方法，稍作修改，測(cè)定其纖維素含量、半纖維素含量、木質(zhì)素含量，結(jié)合蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司的試劑盒說(shuō)明書(shū)，使用酶標(biāo)儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定[13]

蛋白質(zhì)含量測(cè)定參考GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法。氮含量換算為粗蛋白含量的換算系數(shù)為6.25。

1.3.4 脂肪含量的測(cè)定[14]

脂肪含量測(cè)定參考GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中的索氏抽提法。

1.3.5 總酚、總黃酮和總抗氧化能力測(cè)定

根據(jù)Jiménez-Moreno等[15]及Xiong等[16]方法，稍作修改，結(jié)合蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司的試劑盒說(shuō)明書(shū)，檢測(cè)總酚含量、黃酮類(lèi)化合物含量和總抗氧化能力（ABTS，DPPH和FRAP法）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)平行測(cè)試3次，用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，使用OriginPro 2021軟件繪圖。P＜0.05為差異的顯著性水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的變化

檳榔堅(jiān)硬的木質(zhì)纖維素外殼占60%～80%，主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素[17]。水煮殺青過(guò)程中檳榔半纖維素、纖維素和木質(zhì)素發(fā)生不同變化。水煮殺青過(guò)程中，檳榔半纖維素含量呈顯著下降趨勢(shì)（P＜0.05）（圖1 A），水煮殺青20，25和30 min時(shí)，半纖維素比對(duì)照組降低11.35%～30.68%，可能是由于半纖維素具有高度分枝性，聚合度較低，與纖維素、木質(zhì)素相比穩(wěn)定性較低，更易分解[18]。水煮殺青過(guò)程中，纖維素含量沒(méi)有顯著變化（圖1 B）。隨著水煮殺青時(shí)間增加，木質(zhì)素含量有所升高（圖1 C），水煮殺青30 min時(shí)，木質(zhì)素含量比對(duì)照組的顯著增加8.09%（P＜0.05），產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是水煮殺青處理使檳榔中部分半纖維素降解，導(dǎo)致木質(zhì)素相對(duì)含量升高，或者半纖維素副產(chǎn)物與木質(zhì)素發(fā)生縮合反應(yīng)[19-20]。檳榔木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在水煮殺青過(guò)程中的變化，與以往報(bào)道研究結(jié)果近似[21-22]。

圖1 水煮殺青時(shí)間對(duì)檳榔木質(zhì)纖維素的影響

2.2 蛋白質(zhì)和脂肪的變化

檳榔中的蛋白質(zhì)含量隨水煮殺青時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸下降趨勢(shì)，隨著熱水滲入和檳榔細(xì)胞內(nèi)外的水分滲透，蛋白質(zhì)隨之溶出，從而造成部分損失，但整個(gè)水煮殺青過(guò)程中蛋白質(zhì)含量變化并不顯著（圖2 A）。而水煮殺青對(duì)脂肪含量的影響比蛋白質(zhì)明顯（圖2 B），隨著水煮殺青時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪含量呈逐漸下降趨勢(shì)，水煮殺青30 min時(shí)，脂肪含量明顯降至對(duì)照組的21.55%（P＜0.05），可能是因?yàn)榇种局泻蟹悬c(diǎn)低、易揮發(fā)的成分，或含一些在受熱過(guò)程中易發(fā)生氧化反應(yīng)或降解的脂類(lèi)物質(zhì)[2]。

圖2 水煮殺青時(shí)間對(duì)檳榔蛋白質(zhì)和脂肪的影響

2.3 總酚和總黃酮含量的變化

檳榔富含酚類(lèi)和黃酮類(lèi)物質(zhì)，其抗氧化性與所含的酚類(lèi)和黃酮類(lèi)物質(zhì)的含量密切相關(guān)[23-24]，研究水煮殺青對(duì)檳榔中總酚和總黃酮含量的影響十分重要。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，檳榔總酚含量隨著水煮殺青時(shí)間的延長(zhǎng)呈顯著下降趨勢(shì)（圖3 A），但與對(duì)照組相比，處理20和25 min時(shí)，總酚含量分別上升16.5%和5.66%（P＜0.05），水煮殺青30 min時(shí)，總酚含量較對(duì)照組降低6.23%（P＜0.05），這與香蕉、香菇等果蔬的部分研究結(jié)果有相似之處[25,8]。可能是由于水煮處理導(dǎo)致檳榔木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)軟化和破裂，誘導(dǎo)酚類(lèi)等抗氧化物質(zhì)釋放，從而增加酚類(lèi)物質(zhì)水平，提高檳榔的總酚含量，而進(jìn)一步的水煮殺青則會(huì)促使部分游離酚氧化或熱降解[26-27]。水煮殺青過(guò)程中，總黃酮含量的變化趨勢(shì)與總酚相似，水煮殺青20 min時(shí)，類(lèi)黃酮含量與對(duì)照組相比顯著增加30.36%（P＜0.05），繼續(xù)延長(zhǎng)水煮殺青時(shí)間，則類(lèi)黃酮含量呈顯著下降趨勢(shì)（P＜0.05）。這可能是由于高分子量多酚類(lèi)物質(zhì)的裂解，釋放出新的低分子量衍生物，進(jìn)而提高黃酮類(lèi)物質(zhì)濃度，隨著煮制時(shí)間的延長(zhǎng)，部分黃酮類(lèi)物質(zhì)流失到沸水中。此外，部分黃酮類(lèi)化合物含有C-糖苷鍵，以二聚體和低聚體的形式存在，或經(jīng)熱加工水解形成單體[28-29]。

圖3 水煮殺青時(shí)間對(duì)檳榔主要生物活性成分的影響

2.4 抗氧化能力及其相關(guān)性分析

與總酚和總黃酮含量變化情況一致，水煮殺青過(guò)程中檳榔的抗氧化能力（DPPH、ABTS和FRAP）呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明總酚及總黃酮含量是檳榔具有抗氧化能力的主要因素。如圖4所示，水煮殺青20 min時(shí)，檳榔的DPPH自由基清除能力和ABTS自由基清除能力和FRAP均達(dá)到最高值，可能與熱處理后多酚、黃酮等抗氧化物質(zhì)含量增加有關(guān)。水煮殺青時(shí)間超過(guò)20 min后，檳榔的抗氧化能力均有所降低，可能是熱處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起酚類(lèi)和黃酮物質(zhì)的熱降解、滲漏和擴(kuò)散等，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[30]。水煮殺青超過(guò)20 min后，檳榔的DPPH自由基清除活力和鐵離子還原能力的下降幅度顯著小于ABTS自由基清除能力的下降幅度，這可能與3種抗氧化能力中起主導(dǎo)作用的功能因子不同有關(guān)，不同功能因子耐高溫程度有差異。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（圖5），水煮殺青過(guò)程中檳榔的總酚和總黃酮含量與DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和鐵離子還原能力之間均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），進(jìn)一步說(shuō)明總酚和總黃酮是檳榔的主要抗氧化成分。且抗氧化能力與總酚和總黃酮含量的相關(guān)系數(shù)為ABTS＞DPPH＞FRAP。

圖5 水煮殺青過(guò)程中檳榔抗氧化成分與抗氧化能力相關(guān)性分析圖

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，水煮殺青對(duì)檳榔理化性質(zhì)和抗氧化能力均產(chǎn)生影響。水煮殺青過(guò)程中半纖維素和脂肪含量顯著下降，木質(zhì)素含量明顯升高，蛋白質(zhì)和纖維素含量變化不明顯。隨著水煮殺青時(shí)間的延長(zhǎng)，檳榔的總酚和總黃酮含量及其抗氧化能力均呈顯著下降趨勢(shì)，水煮殺青20 min時(shí)，其總酚和總黃酮含量最高，抗氧化能力最強(qiáng)，能夠較好保持檳榔的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。水煮殺青超過(guò)20 min，檳榔的抗氧化能力顯著下降，且其變化趨勢(shì)與總酚和總黃酮含量呈極顯著正相關(guān)。因此，從營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和抗氧化活性角度來(lái)看，檳榔的水煮殺青時(shí)間可控制在20 min。此外，加工后多酚的變化行為與其化學(xué)結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞中的位置，與其他成分的相互作用以及所使用的熱處理方式等因素有關(guān)，未來(lái)還可從這些方面對(duì)加工過(guò)程中酚類(lèi)物質(zhì)的變化規(guī)律進(jìn)行深入解析。試驗(yàn)結(jié)果為檳榔的合理加工提供理論依據(jù)。