干燥方式對柑橘皮中主要抗氧化成分及其活性的影響

黃壽恩 李忠海 何新益

（1.中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南 長沙 410004；2.長沙理工大學，湖南 長沙 410114；3.天津農(nóng)學院食品科學系，天津 300384）

抗氧化物質(zhì)是指能有效抑制自由基氧化反應(yīng)的物質(zhì)，其作用或直接與自由基反應(yīng)，抑或間接消耗掉易生成自由基的物質(zhì)，防止進一步發(fā)生反應(yīng)［1］。柑橘皮中富含VC、多酚和黃酮類化合物等抗氧化物質(zhì)。研究［2］發(fā)現(xiàn)，橙皮、桔皮和柚皮提取物均具有清除DPPH自由基和抑制羥自由基的能力，其中以桔皮提取物的抑制和清除效果最好。柚皮、甜橙皮渣、紅桔皮的水提液對H2O2也具有較強的清除作用［3］。其中，柑橘皮中的5種黃酮單體均具有一定抗亞油酸氧化能力，其效果強于蘆?。?］，特別是橘皮苷是柑橘中主要的類黃酮，多甲氧基黃酮則是近年來柑橘中發(fā)現(xiàn)的具有最強抗氧化活性的黃酮類化合物。

而在柑橘皮綜合利用過程中，不管是出于保存的目的，還是為滿足進一步加工的需要，柑橘皮往往要先進行適當?shù)母稍锾幚恚?，6］，不同的干燥方法因傳熱方式、受熱條件、失水速度等因素的不同，可能使柑橘皮中活性成分的化學結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而影響其生理活性。特別是在變溫壓差膨化干燥過程中，柑橘皮經(jīng)歷了相對高溫高壓、瞬間泄壓達到真空、真空加熱脫水等步驟［7］，因此，本研究擬對不同干燥方式對柑橘皮中抗氧化物質(zhì)及抗氧化能力的影響進行研究，進而篩選出合適的柑橘皮干燥方式，為生產(chǎn)實際提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柑橘皮：溫州蜜柑，2012年8月中旬采摘于湖南省石門縣；

標準對照品：柚皮苷（含量99.76%），橙皮苷（含量≥98%），新橙皮苷（含量≥98%），橙黃酮（含量98.7%），川陳皮素（含量≥98%），桔皮素（含量≥98%），上海安譜科學儀器有限公司；

二甲基亞砜：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

冰醋酸：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

甲醇：HPLC級，美國TEDIA公司；

去離子水：用Millipore過濾系統(tǒng)純化（18MΩ·cm）；

乙醇（95%）、蘆丁標準品：天津市基準化學試劑公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

冷凍干燥機：LGJ-18S型，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；

變溫壓差膨化干燥機組：QDPH-20型，天津勤德新材料科技有限公司；

熱風干燥機：實驗型，上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司；

離心機：LD5-2B型，北京雷勃爾離心機有限公司；

可見分光光度計：WFJ7200型，上海尤尼柯儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH型，金壇市金城國勝實驗儀器廠；

循環(huán)水式多用真空泵：SHB-III型，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

LC-20A液相色譜系統(tǒng)：配備二元高壓梯度泵、二極管陣列檢測器，柱溫箱，自動進樣器及LC-Solution色譜數(shù)據(jù)處理工作站等，日本Shimadzu公司；

C18液相色譜柱：5μm，150mm×4.6mm，美國 Agilent公司；

上皿電子天平：FA2004型，上海精科天平儀器總廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預(yù)處理及干燥工藝

（1）原料預(yù)處理：取溫州蜜桔皮100g浸入40%麥芽糖漿（浸漬物料∶糖漿＝1∶6），在40℃下浸漬3 0min；煮糖后撈出瀝水，凍融（將經(jīng)浸糖處理的柑橘皮裝入塑料袋中，密封，置于－18℃冷庫中冷凍，根據(jù)要求凍融相應(yīng)的次數(shù)，每次冷凍的時間要求達到24h以上，使原料的水分分布基本達到一致。冷凍多次的樣品要在達到24h以后再在常溫下進行解凍，待解凍完全時，再進行冷凍），隨機分成3份，分別進行真空冷凍干燥、變溫壓差膨化干燥、熱風干燥。

（2）3種干燥工藝：① 真空冷凍干燥：冷凍后的柑橘皮置于冷凍干燥機托盤上，冷凍干燥20h。② 變溫壓差膨化干燥：將橘皮凍融2次，將物料進行膨化干燥處理。膨化干燥工藝條件為：膨化溫度105℃，保持5min后泄壓，抽真空干燥溫度7 0～75℃，抽真空干燥時間150～200min。③ 熱風干燥：將橘皮置于電熱恒溫鼓風干燥箱內(nèi)進行熱風干燥，熱風溫度60℃。干制品最終水分含量控制在8%以下，以干基計。（3）包裝：脫水后的樣品應(yīng)及時密封、包裝，以免吸入水分。

表1 樣品處理方法Table 1 The treatment methods of samples

1.4 檢測與分析方法

1.4.1 水分的測定 參見文獻［8］。

1.4.2 Vc的測定 采用2，6-二氯酚靛酚法。參照 GB 6 195－86，修改如下：吸取濾液5mL，置于50mL三角瓶中，快速加入2，6-二氯靛酚溶液滴定，直至紅色不能立即消失，而后再盡快地一滴一滴的加入，以呈現(xiàn)的粉紅色在15s內(nèi)不消失為終點，同時做空白。計算公式見式（1）。

式中：

x——樣品中抗壞血酸含量，mg/100g；

T——1mL染料溶液相當于抗壞血酸標準溶液的量，mg/mL；

V——滴定試樣時消耗染料的體積，mL；

V0——滴定空白時消耗染料的體積，mL；

高鐵會促進民航票價的穩(wěn)定，二者之間相互制約，相互競爭，有利于價格的均衡。高鐵有效改善了民航運輸業(yè)的壟斷性，有利于促進民航降低票價，優(yōu)化服務(wù)。高鐵的運營，可以采取針對老年乘客的特殊服務(wù)策略，更多地考慮老人的感受，也可以進行早高峰晚高峰和其余時間的差別定價，可以針對女性旅客開設(shè)女性候機室等來優(yōu)化服務(wù)[2]。

m——滴定時所取濾液中含有樣品的質(zhì)量，g。

1.4.3 黃酮類化合物的測定 參見文獻［9］。

1.4.4 多酚的測定 參見文獻［10］。

1.4.5 羥自由基清除率的測定 參見文獻［11］和［12］。

1.4.6 總還原力的測定 參見文獻［13］。

1.4.7 Vc、多酚、黃酮指標的折算方法 將指標換算成0水分含量下進行比較。換算公式見式（2）。

式中：

X——換算成0水分含量時VC、多酚、黃酮的含量；

x——換算前VC、多酚、黃酮的含量；

y——柑橘皮的水分含量；

m——測定指標時稱量的質(zhì)量。

1.4.8 羥自由基清除率的換算方法 由于羥自由基清除率與水分的比例關(guān)系并不確定，因此只能對測定時的濃度進行換算，為便于比較，本研究將換算成與鮮樣水分含量相同時的濃度。此處以膨化樣品中0.05g/mL為例：設(shè)換算后的濃度應(yīng)為x，則根據(jù)干物質(zhì)相等有x（1－72.70%）＝0.05（1－6.24%），解得x＝0.17。同理，可計算其余數(shù)據(jù)。

1.4.9 柑橘皮中黃酮類的測定方法

（1）樣品前處理：準確稱取粉碎后的均勻樣品1.000g于50mL玻璃離心管中，加20mL提取液，超聲提取3 0min，離心將上清液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，繼續(xù)往離心管中加提取液20mL，超聲提取30min，離心（5 000r/min，10 min），合并上清液，定容并充分搖勻，過0.45μm有機濾膜過濾上機。

（2）色譜條件：高效液相色譜：LC-20A液相色譜系統(tǒng)（配LC-Solution色譜數(shù)據(jù)處理工作站）；色譜柱：Agilent C18液相色譜柱（5μm，150mm×4.6mm）；檢測波長：UV 2 83nm；流動相：甲醇和0.1%乙酸水；流速：0.8mL/min；柱溫：35℃；進樣量：20μL；采用梯度洗脫，如表2所示，保留時間定性，外標法定量。

表2 流動相梯度洗脫程序Table 2 The procedure of gradient elution of mobile phase

2 結(jié)果與分析

2.1 對柑橘皮中主要抗氧化成分的影響

由表3、4可知：新鮮柑橘皮中抗氧化物質(zhì)中多酚含量最高，黃酮類次之，Vc含量最少；經(jīng)式（2）將柑橘皮換算成0水分含量后，柑橘皮固形物中的抗氧化物質(zhì)含量仍然符合上述排列。

由表5可知，3種干燥方式中，真空冷凍干燥是對柑橘皮干燥處理最行之有效的方法（水分的損失率92.13%），變溫壓差膨化干燥次之（水分的損失率9 1.42%），熱風干燥效果最差（水分的損失率87.72%）；真空冷凍干燥對柑橘皮中的Vc影響最?。╒c損失率11.26%），另兩種干燥方式對Vc的影響均極顯著，可能是因為Vc是對溫度非常敏感的物質(zhì)，過高的溫度容易導(dǎo)致其發(fā)生反應(yīng)，改變原有的結(jié)構(gòu)；上述情況在對多酚的影響中也有所體現(xiàn)，由于長時間高溫使得熱風干燥樣品的損失情況比變溫壓差膨化干燥嚴重；變溫壓差膨化干燥對黃酮類成分的損失影響最大，達74.53%，大幅高出熱風干燥（51.89%），究其原因，可能是由于變溫壓差膨化干燥過程中的升溫方式和壓強改變對其產(chǎn)生的影響所至。

表3 新鮮柑橘皮和經(jīng)不同干燥方式處理的柑橘皮中水分及抗氧化成分含量Table 3 The moisture and antioxidant contents of fresh orange peels and those dried by different methods

表4 新鮮柑橘皮和經(jīng)不同干燥方式處理的柑橘皮中水分及抗氧化成分含量（干基）Table 4 The moisture and antioxidant contents of fresh orange peels and those dried by different methods（dry matter basis）

表5 不同方式干燥前后樣品水分、Vc、多酚、黃酮的損失率Table 5 The loss ratio of water，Vc，polyphenols and flavonoids in orange peels before and after drying/%

2.2 對柑橘皮抗氧化活性的影響

2.2.1 對羥自由基清除率的影響 羥基自由基（·OH）是一種氧化能力極強的自由基，容易氧化各種生命大分子物質(zhì)，造成生物組織脂質(zhì)的過氧化、核酸斷裂、蛋白質(zhì)和多糖分解。由圖1可知，經(jīng)冷凍干燥后的柑橘皮提取液對·OH的清除率隨著提取液濃度的上升而逐步提高，上升趨勢較為平緩，效果好于其余兩種干燥方式，這在一定程度上說明冷凍干燥對柑橘皮中抗氧化成分的破壞最?。蛔儨貕翰钆蚧稍锾幚砗蟾涕倨ぶ刑崛∫簩ΑH的清除率影響最大，且其效果差于熱風干燥。結(jié)合2.1的試驗結(jié)果分析認為，導(dǎo)致這種情況的原因可能是：在柑橘皮提取液中起主要抗氧化作用的物質(zhì)是黃酮類成分，而黃酮類成分對壓強變化和升溫方式較為敏感。例如Grun等［14］曾發(fā)現(xiàn)，溫度的突變使得相當多的丙二酰黃豆甙和乙酰黃豆甙發(fā)生去酯化而轉(zhuǎn)化成異黃酮糖苷；且不同的黃酮苷元的熱耐受性也具有差異，黃惠華等［15］證實：在95℃下，整個60min的時間范圍內(nèi)，染料木黃酮表現(xiàn)穩(wěn)定，而黃豆苷原含量的下降表現(xiàn)出一級反應(yīng)動力學關(guān)系，對于大豆黃素，則在前10min表現(xiàn)出一級反應(yīng)動力學關(guān)系。因此，經(jīng)變溫壓差膨化干燥處理后，柑橘皮中不穩(wěn)定的黃酮類物質(zhì)含量大幅度下降，導(dǎo)致其提取液整體對羥自由基的清除效果也較差。

圖1 不同濃度柑橘皮對羥自由基清除率的變化Figure 1 Effect of the orange peel concentrations on hydroxyl radical scavenging capacities

2.2.2 對柑橘皮還原力的影響 柑橘皮提取液可將反應(yīng)體系中的Fe3＋還原成Fe2＋，而Fe2＋在700nm處有強吸收，因此，此吸光度下吸光度越大則表示其還原能力越強。由圖2可知，經(jīng)冷凍干燥后柑橘皮提取液的還原力與未經(jīng)干燥處理的柑橘皮鮮樣在濃度0.05～0.15g/mL范圍內(nèi)相近，其再次體現(xiàn)了冷凍干燥的優(yōu)勢，因為冷凍干燥對柑橘皮中抗氧化物質(zhì)的含量幾乎沒有影響（見2.1）。變溫壓差膨化干燥柑橘皮提取液的還原力和熱風干燥的變化情況類似，均呈線性變化，但變溫壓差膨化干燥對柑橘皮中的抗氧化物質(zhì)的破壞更大。

圖2 不同工藝處理的柑橘皮提取液的還原力Figure 2 The reducing power of orange peel extract treated by different technical methods

2.3 對黃酮類化合物的影響

2.3.1 6種黃酮類化合物標準曲線繪制及線性關(guān)系考察

柑橘中含有豐富的黃酮類成分，已從柑橘果實中分離出的黃酮類單體有60多種，其中柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷、橙黃酮、川陳皮素、桔皮素6種黃酮類單體是柑橘皮中最為重要的活性成分，具有獨特的藥理作用［14，16－23］。本研究精密稱取一定量的上述6種標準對照品，用流動相溶解后配制成一定濃度的儲備液，按表6稀釋成系列質(zhì)量濃度的對照品溶液，按1.4.3進行分析，對照品色譜圖及標準曲線分別見圖3、4。

表6 6種對照品標準曲線系列質(zhì)量濃度Table 6 The mass concentration of standard curve of the six standard substances /（μg·mL－1）

圖3 6種對照品的HPLC譜圖Figure 3 The HPLC Chromatogram of the six standard substances

圖4 6種對照品的標準曲線Figure 4 The standard curve of six reference substances

計算每種對照品各系列質(zhì)量濃度下的峰面積，以峰面積X為橫坐標，對照品濃度Y為縱坐標，繪制標準曲線，進行線性回歸分析，結(jié)果（見表7）表明：各對照品在濃度范圍內(nèi)峰面積與濃度之間有良好的線性關(guān)系。

表7 對照品標準曲線線性回歸方程Table 7 The linear regression equation of the standard curve of standard substances

表7 對照品標準曲線線性回歸方程Table 7 The linear regression equation of the standard curve of standard substances

表中Y為對照品濃度（μg/mL），X為峰面積。

對照品 回歸方程 相關(guān)系數(shù)（R2）柚皮苷 Y ＝2.721 5×10－5 X 0.999 9橙皮苷 Y ＝2.196 0×10－5 X 1.0000新橙皮苷 Y ＝2.231 1×10－5 X 1.0000橙黃酮 Y ＝2.446 8×10－5 X 1.0000川陳皮素 Y ＝2.027 4×10－5 X 1.0000桔皮素 Y ＝1.783 3×10－5X 1.000 0

2.3.2 對黃酮類化合物含量的影響 不同方法干燥樣品的HPLC譜圖見圖5，根據(jù)標準曲線計算所得樣品中各活性成分的含量見表8。

在研究變溫壓差膨化干燥果蔬生產(chǎn)工藝中，經(jīng)常對膨化原料進行浸糖處理，這樣做一方面是起到脫水作用，即利用高濃度糖液產(chǎn)生的滲透壓，使物料中的水分在短時間內(nèi)脫除；另一方面是糖液滲透到原料組織內(nèi)部，起到填充組織的作用，使產(chǎn)品膨化均勻，口感較好。比較樣品1與4可知，在樣品1中僅檢測出33.490mg/g的橙皮苷，而在樣品4中可檢測出50.627mg/g的橙皮苷。這說明浸糖預(yù)處理步驟對柑橘皮中的橙皮苷含量影響較大，這可能是因為高濃度的糖液滲入到柑橘皮組織后，使膨化原料的含糖量增加，柑橘皮中原有的橙皮苷由于較高的滲透壓導(dǎo)致其隨水分滲出，或在新的高濃度糖液環(huán)境中其糖端基碳與苷元形成新的化學平衡，改變了橙皮苷的含量。浸糖預(yù)處理對柑橘皮原有的橙皮苷產(chǎn)生較大的影響，而對柚皮苷、新橙皮苷、橙黃酮、桔皮素的影響較小，甚至在樣品1中檢測出的川陳皮素（0.415mg/g）比鮮品干燥的樣品4的量（0.384mg/g）略高。

將樣品3與5對比可知，樣品3中所檢測到的6種黃酮類成分均少于樣品5。特別是橙皮苷，樣品3中的橙皮苷（30.943mg/g）要比樣品5中的橙皮苷（56.717mg/g）少4 5.4%，這兩種樣品工藝的唯一區(qū)別就在于是否進行了浸糖預(yù)處理。由此可確定，是浸糖預(yù)處理導(dǎo)致了鮮品柑橘皮中黃酮類成分的損失。同時，結(jié)合上述樣品1與4的對比情況，可以推測：浸糖預(yù)處理是直接導(dǎo)致柑橘皮中橙皮苷損失的原因；而柚皮苷、新橙皮苷、橙黃酮、川陳皮素、桔皮素的流失，則可能是間接造成的；經(jīng)浸糖預(yù)處理柑橘皮的黃酮類成分，在高濃度的糖分條件下使其出現(xiàn)吸濕回潮現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)又經(jīng)后續(xù)的熱風長時間干燥，誘使原有的部分黃酮類成分發(fā)生了復(fù)雜的化學變化，從而引起損耗。當然，也不能排除是柑橘皮中各種黃酮類成分的不同溶解度對檢測結(jié)果產(chǎn)生的影響，例如在同樣溫度下1g的橙皮苷溶于50L水，而川陳皮素僅可溶于1L水［14－18，24］。

圖5 HPLC法測定樣品中黃酮類成分含量Figure 5 The component content of flavonoids in samples by HPLC method

將均經(jīng)過浸糖預(yù)處理的樣品2與樣品1、3對比可知，無論采用何種干燥方式均不能在樣品中檢測出柚皮苷、新橙皮苷的存在，這與文獻［24］報道的試驗結(jié)果有所出入，可能是由于所用樣品或者檢測方法不同所造成的；本試驗所用的溫州蜜柑采自2012年8月中旬，果實尚未完全成熟，這也可能是原因之一；在檢測出的另4種黃酮類成分中，經(jīng)變溫壓差膨化干燥的柑橘皮樣品所含的量均介于真空冷凍干燥和熱風干燥之間，即變溫壓差膨化干燥對柑橘皮中這4種黃酮類成分的破壞性要低于熱風干燥而要高于冷凍干燥。

表8 不同處理樣品中黃酮類成分的含量Table 8 The component content of flavonoids in different treated samples /（mg·g－1）

3 結(jié)論

（1）在3種不同干燥方式中，真空冷凍干燥干燥對抗氧化活性物質(zhì)的影響最??；變溫壓差膨化干燥對新鮮柑橘皮中的多酚成分破壞較小，對Vc及黃酮類成分的保護效果均差于傳統(tǒng)的熱風干燥。

（2）冷凍干燥的處理環(huán)境溫度較低，柑橘皮抗氧化活性變化曲線較溫和；相對于熱風干燥方式而言，變溫壓差膨化干燥的升溫模式相對劇烈，對柑橘中抗氧化成分的破壞較大。

（3）通過本研究可以明確不同的干燥方式對柑橘皮中各種黃酮類成分的影響各異。在開發(fā)應(yīng)用柑橘皮中的黃酮類成分時，要根據(jù)所需黃酮單體的特點對原料采取不同的干燥方式，對于橙皮苷，則要避免或弱化浸糖預(yù)處理的條件。

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