水煮殺青對檳榔營養物質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.海南省農業科學院農產品加工設計研究所（海口 570100）；2.海南省農業科學院三亞研究院（三亞 572000）；3.海口市檳榔加工研究重點實驗室（海口 570100）

我國是世界第二大檳榔生產國，海南檳榔種植面積占全國95%以上，已成為海南鄉村振興的支柱性產業，同時海南也是全國檳榔初加工的主陣地[1]。水煮殺青是檳榔初加工過程中必不可少的關鍵環節，類似于各類果蔬的漂燙處理，軟化植物細胞壁的同時，還能有效抑制酶促褐變[2]，引起物料理化性質和生理功能的改變[3]，繼而影響產品品質。

水煮可加速食物中的糖類、酚類和黃酮類等營養物質溶解到沸水中，致使其抗氧化成分損失[4]。張慢等[5]研究發現水煮過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。水煮過程中活性物質的變化與水煮時間密切相關[7]。Nie等[8]發現隨著水煮時間的延長，香菇的總酚含量及其抗氧化能力均呈下降趨勢。Cruz等[9]對高良姜葉進行煮沸處理，結果發現處理10 min時，總酚和總黃酮濃度最高，DPPH自由基清除能力達最大。最大程度保持甚至提高食物的營養價值，指導科學加工，對食物的營養功能品質十分必要。

檳榔富含多酚、黃酮等多種生物活性物質，具有抗氧化、抗衰老、防輻射和提高記憶力等功效[10]。如何對其進行科學合理的加工，使之發揮更好功效，已成為檳榔行業的關注熱點之一。關于水煮殺青時間對檳榔主要理化性質及抗氧化能力變化的研究很少，試驗以檳榔鮮果為材料，研究不同沸水殺青時間對檳榔主要理化性質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發利用提供數據支撐。

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南星村委會巷仔山種植園）；植物總酚試劑盒、類黃酮含量試劑盒、總抗氧化能力（ABTS法、DPPH法、FRAP法）試劑盒、半纖維素含量試劑盒、木質素含量試劑盒和纖維素含量試劑盒，均購于蘇州夢犀生物醫藥科技有限公司；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，購自海南青峰生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

2500C粉碎機（永康市紅太陽機電有限公司）；K9860全自動凱氏定氮儀（廣州市鴻洲實驗器材科技有限公司）；SOX406索氏提取儀（海能未來技術集團股份有限公司）；EPOCH 2酶標儀（美國BioTek儀器公司）；5910R高速冷凍離心機（德國Eppendorf公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將采集的檳榔鮮果清洗后置于沸水中進行殺青處理，分別處理0（對照組），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%結束干燥。分別置于粉碎機中，粉碎15 s后過0.180 mm（80目）篩，所獲樣品用于纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質和脂肪的檢測。

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

1.3.2 纖維素、半纖維素和木質素的測定

參考Tang等[12]方法，稍作修改，測定其纖維素含量、半纖維素含量、木質素含量，結合蘇州夢犀生物醫藥科技有限公司的試劑盒說明書，使用酶標儀進行檢測。

1.3.3 蛋白質含量的測定[13]

蛋白質含量測定參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法。氮含量換算為粗蛋白含量的換算系數為6.25。

1.3.4 脂肪含量的測定[14]

脂肪含量測定參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法。

1.3.5 總酚、總黃酮和總抗氧化能力測定

根據Jiménez-Moreno等[15]及Xiong等[16]方法，稍作修改，結合蘇州夢犀生物醫藥科技有限公司的試劑盒說明書，檢測總酚含量、黃酮類化合物含量和總抗氧化能力（ABTS，DPPH和FRAP法）。

1.4 數據分析

所有試驗數據平行測試3次，用平均值±標準差表示，利用SPSS 17.0軟件進行統計學分析，使用OriginPro 2021軟件繪圖。P＜0.05為差異的顯著性水平。

2 結果與分析

2.1 木質纖維素生物質的變化

檳榔堅硬的木質纖維素外殼占60%～80%，主要成分是纖維素、半纖維素和木質素[17]。水煮殺青過程中檳榔半纖維素、纖維素和木質素發生不同變化。水煮殺青過程中，檳榔半纖維素含量呈顯著下降趨勢（P＜0.05）（圖1 A），水煮殺青20，25和30 min時，半纖維素比對照組降低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、木質素相比穩定性較低，更易分解[18]。水煮殺青過程中，纖維素含量沒有顯著變化（圖1 B）。隨著水煮殺青時間增加，木質素含量有所升高（圖1 C），水煮殺青30 min時，木質素含量比對照組的顯著增加8.09%（P＜0.05），產生這種現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，導致木質素相對含量升高，或者半纖維素副產物與木質素發生縮合反應[19-20]。檳榔木質纖維素生物質在水煮殺青過程中的變化，與以往報道研究結果近似[21-22]。

圖1 水煮殺青時間對檳榔木質纖維素的影響

2.2 蛋白質和脂肪的變化

檳榔中的蛋白質含量隨水煮殺青時間的延長呈逐漸下降趨勢，隨著熱水滲入和檳榔細胞內外的水分滲透，蛋白質隨之溶出，從而造成部分損失，但整個水煮殺青過程中蛋白質含量變化并不顯著（圖2 A）。而水煮殺青對脂肪含量的影響比蛋白質明顯（圖2 B），隨著水煮殺青時間的延長，脂肪含量呈逐漸下降趨勢，水煮殺青30 min時，脂肪含量明顯降至對照組的21.55%（P＜0.05），可能是因為粗脂肪中含有沸點低、易揮發的成分，或含一些在受熱過程中易發生氧化反應或降解的脂類物質[2]。

圖2 水煮殺青時間對檳榔蛋白質和脂肪的影響

2.3 總酚和總黃酮含量的變化

檳榔富含酚類和黃酮類物質，其抗氧化性與所含的酚類和黃酮類物質的含量密切相關[23-24]，研究水煮殺青對檳榔中總酚和總黃酮含量的影響十分重要。通過研究發現，檳榔總酚含量隨著水煮殺青時間的延長呈顯著下降趨勢（圖3 A），但與對照組相比，處理20和25 min時，總酚含量分別上升16.5%和5.66%（P＜0.05），水煮殺青30 min時，總酚含量較對照組降低6.23%（P＜0.05），這與香蕉、香菇等果蔬的部分研究結果有相似之處[25,8]。可能是由于水煮處理導致檳榔木質纖維素結構軟化和破裂，誘導酚類等抗氧化物質釋放，從而增加酚類物質水平，提高檳榔的總酚含量，而進一步的水煮殺青則會促使部分游離酚氧化或熱降解[26-27]。水煮殺青過程中，總黃酮含量的變化趨勢與總酚相似，水煮殺青20 min時，類黃酮含量與對照組相比顯著增加30.36%（P＜0.05），繼續延長水煮殺青時間，則類黃酮含量呈顯著下降趨勢（P＜0.05）。這可能是由于高分子量多酚類物質的裂解，釋放出新的低分子量衍生物，進而提高黃酮類物質濃度，隨著煮制時間的延長，部分黃酮類物質流失到沸水中。此外，部分黃酮類化合物含有C-糖苷鍵，以二聚體和低聚體的形式存在，或經熱加工水解形成單體[28-29]。

圖3 水煮殺青時間對檳榔主要生物活性成分的影響

2.4 抗氧化能力及其相關性分析

與總酚和總黃酮含量變化情況一致，水煮殺青過程中檳榔的抗氧化能力（DPPH、ABTS和FRAP）呈顯著下降趨勢，說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，檳榔的DPPH自由基清除能力和ABTS自由基清除能力和FRAP均達到最高值，可能與熱處理后多酚、黃酮等抗氧化物質含量增加有關。水煮殺青時間超過20 min后，檳榔的抗氧化能力均有所降低，可能是熱處理時間過長引起酚類和黃酮物質的熱降解、滲漏和擴散等，與文獻報道一致[30]。水煮殺青超過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作用的功能因子不同有關，不同功能因子耐高溫程度有差異。通過相關性分析發現（圖5），水煮殺青過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（P＜0.01），進一步說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系數為ABTS＞DPPH＞FRAP。

圖5 水煮殺青過程中檳榔抗氧化成分與抗氧化能力相關性分析圖

3 結論

試驗表明，水煮殺青對檳榔理化性質和抗氧化能力均產生影響。水煮殺青過程中半纖維素和脂肪含量顯著下降，木質素含量明顯升高，蛋白質和纖維素含量變化不明顯。隨著水煮殺青時間的延長，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，水煮殺青20 min時，其總酚和總黃酮含量最高，抗氧化能力最強，能夠較好保持檳榔的營養價值。水煮殺青超過20 min，檳榔的抗氧化能力顯著下降，且其變化趨勢與總酚和總黃酮含量呈極顯著正相關。因此，從營養價值和抗氧化活性角度來看，檳榔的水煮殺青時間可控制在20 min。此外，加工后多酚的變化行為與其化學結構，在細胞中的位置，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，未來還可從這些方面對加工過程中酚類物質的變化規律進行深入解析。試驗結果為檳榔的合理加工提供理論依據。