不同干燥方式對(duì)桑椹活性成分含量的影響

黃小丹，吳銀秀，林剛云，李俊，徐開(kāi)遵，屈達(dá)才

（廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院蠶學(xué)研究所，南寧市530003）

桑椹，又名桑果，桑椹子、桑泡兒、烏椹等，是桑科桑屬（Morus alba.L．）雙子葉植物的漿果類(lèi)果實(shí)，不同品種的桑椹形狀大小、顏色、活性成分含量各異，大多品種的桑椹成熟后主要呈橢圓形或長(zhǎng)條型，顏色為紫黑色、紅色或者白色［1］。桑椹在世界各地均有種植，并有多個(gè)品種，我國(guó)桑椹產(chǎn)區(qū)主要分布在廣西、廣東、江蘇、四川、山東等多個(gè)地方。桑椹酸甜多汁，具有良好的天然風(fēng)味和滋補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)功效，自古就是藥食兼用的上品，被列為第三代水果資源。成熟的桑椹果實(shí)富含糖類(lèi)、有機(jī)酸、脂類(lèi)、維生素、色素、酚，氨基酸和礦物質(zhì)等物質(zhì)［2-3］。研究結(jié)果表明，桑椹的基本組成成分為：水分（80%～88%）、總糖（12%～15%）、總酸（0.97%左右）、粗纖維（0.89%～0.91%）、灰分（約0.66%）、粗蛋白（約0.38%）。桑椹中含有19種氨基酸，其中有12種為非必需氨基酸，7種必需氨基酸［2-3］。此外，桑椹中還富含有胡蘿卜素、維生素C、維生素B1、維生素B2，其維生素含量達(dá)154～223μ g［3］。桑椹中糖類(lèi)主要有葡萄糖、果糖以及蔗糖這3大類(lèi)，總糖含量與其成熟度呈正相關(guān)［4］。而礦物質(zhì)主要是鉀、鈣、鎂、磷等，不同品種不同地區(qū)礦物質(zhì)含量存在一定差異［5］。

隨著蠶桑產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，廣西已是當(dāng)今中國(guó)乃至世界上最大的蠶桑生產(chǎn)基地，蠶桑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了亞熱帶桑產(chǎn)業(yè)的異軍突起，果桑的大量種植已經(jīng)成為近年來(lái)蠶桑產(chǎn)業(yè)不可或缺的一部分。然而，桑椹的成熟期短、上市時(shí)間集中、含水率高、果肉柔軟、易霉變、易受病蟲(chóng)害侵染及不耐儲(chǔ)藏等特點(diǎn)，使得其極易失去應(yīng)有的營(yíng)養(yǎng)和商品價(jià)值。將桑椹干燥制成果干，不僅可以有效延長(zhǎng)了桑椹的保存期、減少運(yùn)輸成本，還可以增加桑椹精深加工產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。但是干燥加工會(huì)不可避免地引起桑椹的活性成分和營(yíng)養(yǎng)成分的損失以及色澤劣變等問(wèn)題。因此，如何通過(guò)有效的干燥方式盡可能的保留桑椹原有的營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。目前，其他果蔬干燥加工方面的研究報(bào)道較多，但比較不同干燥方式對(duì)桑椹活性成分影響方面的研究報(bào)道較少。為此，本研究以學(xué)紫一號(hào)果桑品種的桑椹為原料，通過(guò)比較真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥3種不同的干燥方式處理后對(duì)其花色苷、總黃酮、總糖、還原糖含量的影響，以期尋找一種高效節(jié)能并能有效地保持桑椹營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的干燥方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和儀器

供試材料：桑椹鮮果（果桑品種：學(xué)紫一號(hào)），由廣西大學(xué)蠶學(xué)研究所提供。

試驗(yàn)儀器：101-2型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，由上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)；ALPHA2-4型冷凍干燥機(jī)，由寧波新芝生物科技股份有限公司生產(chǎn)；SCIENTZ-30ND遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)，由上海躍進(jìn)醫(yī)療機(jī)械廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將采摘的新鮮桑椹以純凈水清洗干凈并瀝干，分別置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)、真空冷凍干燥機(jī)并處理一段時(shí)間后得到桑椹果干，然后將桑椹干粉碎成桑椹干粉，以鮮果中各活性物質(zhì)含量為對(duì)照，分別測(cè)定桑椹花色苷、總黃酮、還原糖、總糖的含量變化。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

桑椹花色苷的測(cè)定采用pH示差法測(cè)定［6］；桑椹總黃酮的測(cè)定采用 NaNO2-A1（N03）3比色法測(cè)定［7］；總糖、還原糖的測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸（DNS試劑）比色法測(cè)定［8］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥處理方式對(duì)桑椹外觀的影響

學(xué)紫一號(hào)桑椹鮮果平均果長(zhǎng)5～6 cm，寬約為2 cm左右，平均單果重8～10 g（圖1）。從圖1可知，經(jīng)過(guò)不同干燥處理后的學(xué)紫一號(hào)桑椹在外觀形態(tài)上雖然都發(fā)生了不同程度的變化，但是真空冷凍干燥所得的干果果形保持完整，大小接近鮮果，而熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥的干桑椹則出現(xiàn)了明顯的收縮和不同程度的皺縮，干果大小僅有鮮桑果的1/2左右。從干果果粉色澤上比較，經(jīng)過(guò)真空冷凍干燥后桑椹的果粉顏色為紫色，接近鮮果顏色，熱風(fēng)干燥的桑椹果粉顏色比真空冷凍干燥的略淡，而遠(yuǎn)紅外干燥的桑椹果粉顏色變化最大，為褐色，這可能是遠(yuǎn)紅外干燥處理過(guò)程中桑椹花色苷某種活性物質(zhì)變性或分解所引起，具體機(jī)理有待下一步分析研究。

2.2 不同干燥處理方式對(duì)桑椹活性成分含量的影響

2.2.1 桑椹花色苷的含量變化 從圖2可知，學(xué)紫一號(hào)的鮮果花色苷含量為（2.617±0.008）mg/g，使用真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥桑椹得到花色苷的含量分別為（2.122±0.007）mg/g、（0.915±0.003）mg/g、（0.189±0.001）mg/g，與桑椹鮮品中花色苷含量比較，真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)總花色苷的損失率分別為18.89%、65.02%、92.79%，且差異極顯著（P＜0.01）?？梢?jiàn)不同干燥處理對(duì)桑椹花色苷的影響不同，3種干燥方法中總花色苷的含量大小依次為真空冷凍干粉＞熱風(fēng)干粉＞遠(yuǎn)紅外干粉。真空冷凍干燥是在低溫狀態(tài)下凍干原料，減少了花色苷類(lèi)物質(zhì)的損失，故真空冷凍干燥能較好的保持桑椹花色苷的含量。

2.2.2 桑椹總黃酮的含量變化 結(jié)果如圖3所示，學(xué)紫一號(hào)鮮果黃酮含量為（0.379 5±0.001 6）mg/g，真空干燥粉總黃酮含量最高，為（0.341 3±0.006 4）mg/g，遠(yuǎn)紅外干燥粉次之，為（0.233 1±0.006 3）mg/g，熱風(fēng)干燥最低，為（0.159 0±0.002 7）mg/g，與桑椹鮮果含量比較，學(xué)紫一號(hào)桑椹真空冷凍干粉、熱風(fēng)干粉、遠(yuǎn)紅外干粉的黃酮損失率分別10.05%、58.11%、38.58%，且差異極顯著（P＜0.01）。真空冷凍干燥后的桑椹黃酮含量接近于鮮果的含量，說(shuō)明真空冷凍干燥能較好的保持桑椹黃酮類(lèi)物質(zhì)，而熱風(fēng)干燥后桑果干粉中的黃酮類(lèi)物質(zhì)損失量最高，這可能是在加熱的過(guò)程中造成了黃酮類(lèi)物質(zhì)的分解而引起損失。

2.2.3 桑椹總糖的含量變化 圖4為桑椹經(jīng)過(guò)不同干燥方法加工后所得干品總糖含量。由圖4中結(jié)果得知，桑椹鮮果的總糖含量為（13.21±0.75）%，真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥后的桑椹干粉的總糖含量分別為（12.14±0.62）%、（10.17±0.67）%、（7.16±0.55）%，干燥后總糖含量均有一定的損失。與桑椹鮮果含量比較，學(xué)紫一號(hào)桑椹真空冷凍干粉、熱風(fēng)干粉、遠(yuǎn)紅外干粉的總糖損失率分別8.10%、23.01%、45.80%，且差異極顯著（P＜0.01）。因此真空冷凍干燥所得桑椹干品的總糖含量是最高的，這為桑椹干品降低含糖量損失的加工方法提供了一定的參考依據(jù)。

2.2.4 桑椹還原糖的含量變化 從圖5的數(shù)據(jù)可知，新鮮桑椹還原糖的含量為（3.11±0.20）%，真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥的還原糖含量分別為（2.77±0.17）%、（2.15±0.19）%、（1.46±0.13）%。與桑椹鮮果含量比較，學(xué)紫一號(hào)桑椹真空冷凍干粉、熱風(fēng)干粉、遠(yuǎn)紅外干粉的還原糖損失率分別10.93%、30.87%、53.05%，且差異極顯著（P＜0.01）。真空冷凍干燥對(duì)還原糖破壞性最低，可見(jiàn)真空冷凍干燥法對(duì)桑椹干燥的優(yōu)越性是非常明顯的。

3 討論

本次試驗(yàn)除比較3種干燥方式對(duì)桑椹干果外形保持程度外，還通過(guò)紫外分光光度法分析比較了3種干燥方法對(duì)桑椹活性成分含量變化的影響。結(jié)果顯示，真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥3種干燥方法對(duì)桑椹花色苷、總黃酮、總糖、還原糖的含量變化等均有較明顯影響。依據(jù)外形保持與干果活性成分等綜合評(píng)價(jià)，桑椹的3種干燥方式中以真空冷凍干燥為最理想，遠(yuǎn)紅外干燥綜合效果較差。

3.1 干燥方式對(duì)花色苷的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，果桑學(xué)紫一號(hào)的干果粉花色苷的含量以真空冷凍干燥的為最高，其次為熱風(fēng)干燥，而遠(yuǎn)紅外干燥的含量最低，這是因?yàn)楦稍锾幚磉^(guò)程由于桑椹受接觸到的空氣影響而引起花色苷氧化變性，造成含量下降。有研究表明，花色苷是一種水溶性物質(zhì)，被稱(chēng)為類(lèi)黃酮類(lèi)化合物，其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，是典型的B環(huán)鄰二苯酚結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子［9］。前人已經(jīng)從植物中鑒定出20種單體，在常見(jiàn)的矢車(chē)菊素、飛燕草素、天竺葵素、芍藥色素、矮牽牛素和錦葵色素單體中均有H＋、OH－、OCH3－離子，在自然環(huán)境中3，5和7碳位易與酚羥基、烷基或糖形成醚鍵或苷鍵，極容易被氧化成為其他物質(zhì)［10］。在本次試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)桑椹在整個(gè)干燥和制成粉末過(guò)程中，桑椹果粉的顏色也因干燥方式不同而有明顯差異。其中以真空冷凍干燥的色澤保持最佳，其粉末色澤最接近桑椹鮮品的顏色。遠(yuǎn)紅外干燥的色澤保持效果較差，其干燥處理后得到的果粉色澤已經(jīng)變成焦糖色。熱風(fēng)干燥法的色澤保持效果則處于上述兩者之間。綜合分析，花色苷含量的多少除了與物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān)外，與其所處的溫度、氣壓和光照等條件也有密切關(guān)系。桑椹花色苷在高溫受熱時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度降解而減少，在同一條件下桑椹花色苷比藍(lán)莓、櫻桃的花色苷降解會(huì)更快；另外，花色苷對(duì)光線也更敏感，不同的光照條件，其含量變化也存在著顯著差異［11］。還有以血橙為研究對(duì)象的試驗(yàn)結(jié)果表明，低溫儲(chǔ)藏能增加果品中花色苷的含量［12］。真空冷凍干燥是在低溫的條件下進(jìn)行，而熱風(fēng)或遠(yuǎn)紅外干燥相對(duì)真空冷凍干燥都屬于較高溫度處理，這兩種處理方式對(duì)桑椹花色苷的破壞更劇烈，所以采用真空冷凍干燥是干燥桑椹處理中保持花色苷損失較小的一種最佳方式。

3.2 干燥方式對(duì)黃酮的影響

桑椹中黃酮類(lèi)活性成分也是因干燥方式不同有較大差異，桑椹真空冷凍干燥的果粉中黃酮的含量雖然較鮮果有所下降，但其含量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥。黃酮類(lèi)化合物是由15個(gè)碳原子多元酚化合物組成的以2-苯基色原酮為母核的低分子，分子中通常含有多個(gè)酚羥基［13-14］。酚羥基團(tuán)具有很強(qiáng)的還原能力，極容易被氧化，在提取純化和保存放置過(guò)程中均具有不穩(wěn)定性［15-16］。有研究表明，加熱處理的時(shí)間越長(zhǎng)和處理溫度越高，黃酮類(lèi)物質(zhì)越容易被氧化成酚類(lèi)，因此推測(cè)，在超低溫的真空狀態(tài)下桑椹極容易發(fā)生氧化反應(yīng)的某些活性成分得到了保護(hù)而不被裂解，從而降低了黃酮類(lèi)易氧化物質(zhì)含量的損失［17］。而熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥這兩種干燥處理方式均是在長(zhǎng)時(shí)間和較高的溫度狀態(tài)下進(jìn)行的，從而加速了黃酮類(lèi)物質(zhì)的氧化分解。

3.3 干燥方式對(duì)糖類(lèi)的影響

桑椹中的總糖、還原糖的含量也是和黃酮類(lèi)物質(zhì)一樣，隨著干燥方式不同有明顯的差異。其中，真空冷凍干燥對(duì)總糖、還原糖影響最小。溫度高低對(duì)糖類(lèi)等成分變化是有影響的，熱風(fēng)和遠(yuǎn)紅外干燥溫度高于冷凍干燥，從而使得糖分焦化增加，所以干果果粉的總糖和還原糖的含量會(huì)減少。農(nóng)產(chǎn)品采收后仍屬于“活”物質(zhì)，采收后的果品更是具有“生命代謝”的物質(zhì)，果實(shí)采摘后的生理研究結(jié)果表明，采后果實(shí)的呼吸作用隨著其保存或干燥環(huán)境的溫度高低差異很大，呼吸作用強(qiáng)弱一般是隨著環(huán)境溫度的降低而減少。冷凍真空干燥處理中由于環(huán)境溫度很低從而抑制了桑椹中多糖的熱降解，從而減少了桑椹中糖類(lèi)成分的損失。同時(shí)，對(duì)銀耳多糖的抗氧化性能研究表明，在熱風(fēng)、冷凍、真空等不同干燥方式的作用之下，冷凍干燥的干果果粉的抗氧化活性最高［18］。

4 結(jié)論

本研究以亞熱帶果桑品種學(xué)紫一號(hào)桑椹為研究對(duì)象，分別采用真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥的3種干燥方式處理新鮮桑椹，比較分析桑椹中總花色苷、總黃酮、多糖等活性成分的含量變化，結(jié)果明確了這一品種桑椹的最佳干燥方式和獲取桑椹活性成分的最佳干燥方法為真空冷凍干燥。人們可以根據(jù)不同的需要選擇干燥方式，但不同品種的桑椹對(duì)干燥方式的需求還需進(jìn)一步研究。

不同的干燥方式對(duì)桑椹活性成分的影響極其明顯，真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥這3種干燥處理后的桑椹粉末的花色苷、總黃酮、總糖、還原糖的含量都較鮮桑椹有明顯下降，但以真空冷凍干燥的損失率最低，熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥的損失率則較高，而且冷凍干燥還能較好地保持桑椹果形和色澤，因此，綜合試驗(yàn)結(jié)果表明采用真空冷凍干燥處理能最大程度地保持桑椹中活性成分。