周子丹，彭文君，倪家寶，畢延祥，方小明,*，劉素純,*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所，北京 100093）

蜂花粉是由工蜂通過花朵與其身體之間產(chǎn)生的弱靜電場(chǎng)來(lái)收集花粉粒，并通過唾液分泌物和花蜜浸濕凝結(jié)成粒徑約1.4～4 mm的扁圓形團(tuán)狀物[1]。蜂花粉含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、維生素、礦物質(zhì)和許多天然活性物質(zhì)，是一種具有高潛在生物價(jià)值的食品，被稱為“天然微型營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”[1-2]。由于新鮮蜂花粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（可達(dá)到30%），并且有高度吸濕性，易黏結(jié)成團(tuán)，甚至容易受到微生物污染[3]。干燥是解決這些問題的最有效方法之一，并有利于提升蜂花粉產(chǎn)品品質(zhì)和附加值。

蜂花粉干燥過程涉及熱交換、失水、氧氣、光照等因素，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的理化反應(yīng)，是影響產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前常用的蜂花粉干燥方式有自然晾曬、熱風(fēng)干燥、紅外干燥、冷凍干燥等。Estevinho等[4]比較了熱風(fēng)干燥和冷凍干燥對(duì)蜂花粉脂質(zhì)、VC、β-胡蘿卜素的影響，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥可更好地保存生物活性成分；Isik等[5]采用紅外干燥對(duì)蜂花粉進(jìn)行處理，結(jié)果表明隨著紅外功率的增加，干燥時(shí)間顯著縮短，蜂花粉表面的形態(tài)變化增大，且50 W紅外干燥比其他功率水平更能保持蜂花粉的蛋白質(zhì)、脂肪、總碳水化合物和VC等品質(zhì)指標(biāo)含量。干燥溫度為45 ℃時(shí)，真空脈動(dòng)干燥能減少荷花蜂花粉的色澤劣變，同時(shí)能較好地保持蜂花粉顆粒微觀結(jié)構(gòu)的完整性[6]。Song Xiaodong等[7]探究了熱風(fēng)干燥溫度對(duì)荷花蜂花粉色澤、抗氧化活性和脂質(zhì)氧化的影響，結(jié)果表明40 ℃時(shí)能最大限度地保留荷花蜂花粉的營(yíng)養(yǎng)成分。因此，不同干燥處理會(huì)導(dǎo)致蜂花粉產(chǎn)品的色澤、生物活性成分、抗氧化活性和微觀結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生變化。但關(guān)于不同干燥方式對(duì)蜂花粉品質(zhì)特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響研究相對(duì)不足。

微觀結(jié)構(gòu)與宏觀品質(zhì)特性（如色澤、外觀形態(tài)等）密切相關(guān)[7-8]。蜂花粉微觀結(jié)構(gòu)的改變，將導(dǎo)致生物活性成分含量出現(xiàn)顯著變化[9]。酚酸化合物是蜂花粉中一種重要的生物活性成分，具有抗氧化、抗炎、抑菌等多種活性功能[10-12]，但酚酸化合物性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)熱敏感，在受熱情況下極易發(fā)生分解、氧化和脫羥基反應(yīng)，而不同的干燥條件會(huì)影響酚酸化合物活性，進(jìn)而改變食品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與商品價(jià)值[13]；因此，適宜的干燥方式對(duì)蜂花粉中酚酸類成分的保護(hù)至關(guān)重要。目前，不同干燥方式對(duì)蜂花粉的酚酸化合物的影響鮮見報(bào)道。

因此，本實(shí)驗(yàn)研究了自然晾曬、熱風(fēng)干燥、中短波紅外干燥、真空冷凍干燥和真空脈動(dòng)干燥對(duì)油菜蜂花粉的干燥動(dòng)力學(xué)、色澤、酚酸含量及抗氧化活性的影響，并通過微觀結(jié)構(gòu)觀察揭示油菜蜂花粉水分遷移和品質(zhì)的變化規(guī)律，同時(shí)分析油菜蜂花粉抗氧化活性、酚酸化合物與色澤間的相關(guān)性，最后通過主成分分析和聚類分析探究不同干燥方式間的差異，為油菜蜂花粉干燥加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮青海油菜蜂花粉（純度為（85.52±0.64）%））采自青海省西寧市蜂場(chǎng)。

綠原酸、對(duì)香豆酸、芥子酸、香草酸、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞95%） 上海源葉生物科技有限公司；甲醇、乙腈（色譜純） 美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司；水溶性VE（Trolox）標(biāo)液（純度＞97%）、二硫蘇糖醇（純度＞98%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、FeSO4·7H2O（純度＞99%） 西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司；鐵離子還原力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）工作液、無(wú)水醋酸鈉、冰醋酸、鹽酸、FeCl3國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

真空脈動(dòng)干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)、熱風(fēng)干燥機(jī) 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備實(shí)驗(yàn)室；中短波紅外干燥機(jī) 泰州圣泰紅外科技有限公司；1290 Infinty II液相色譜系統(tǒng)、6495三重四極桿液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫科技有限公司；S-3400掃描電子顯微鏡 日本日立公司；CM-5型分光測(cè)色計(jì) 日本柯尼卡美能達(dá)公司；TU-1810紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；AR3130電子分析天平 美國(guó)OHAUS公司。

1.3 方法

1.3.1 含水率的測(cè)定和油菜蜂花粉的不同干燥處理

實(shí)驗(yàn)前將新鮮油菜蜂花粉放入-20 ℃冰柜中冷凍保存，備用。參考文獻(xiàn)[7]測(cè)定初始油菜蜂花粉含水率。

分別采用自然晾曬、熱風(fēng)干燥、中短波紅外干燥、真空脈動(dòng)干燥和真空冷凍干燥對(duì)油菜蜂花粉進(jìn)行干燥。當(dāng)油菜蜂花粉恒質(zhì)量（前后2 次稱量的質(zhì)量相差小于2 mg）時(shí)結(jié)束干燥。干燥結(jié)束后將油菜蜂花粉取出，冷卻至室溫后密封，于-20 ℃冰柜中冷凍保存，備用。干燥實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。5 種干燥方式的干燥工藝參數(shù)設(shè)置如下。

自然晾曬（sun drying，SD）：在晴朗天氣下（溫度32 ℃、相對(duì)濕度68%），將收集的新鮮油菜蜂花粉直接置于陽(yáng)光下曬干，鋪料厚度為5 mm。晾曬時(shí)間為10∶00～16∶00。然后將油菜蜂花粉密封，暫存于干燥器中。

真空脈動(dòng)干燥[6]（pulsed vacuum drying，PVD）：輻射板面溫度45 ℃；真空保持時(shí)間12 min（常壓保持時(shí)間3 min、鋪料厚度5 mm）。

熱風(fēng)干燥[7]（hot air drying，HAD）：溫度45 ℃、風(fēng)速3 m/s、鋪料厚度5 mm。

真空冷凍干燥[14]（freeze drying，F(xiàn)D）：-40 ℃預(yù)冷凍16 h；于25 ℃、50 Pa條件下干燥，鋪料厚度為5 mm。

中短波紅外干燥[15]（infrared drying，IRD）：溫度45 ℃、功率1 kW、鋪料厚度5 mm。

1.3.2 干燥特性分析

各組油菜蜂花粉在干燥處理過程中每隔20 min取樣，參考文獻(xiàn)[7]測(cè)定干基含水率。按式（1）計(jì)算油菜蜂花粉的水分比（moisture ratio，MR）[16]，記錄油菜蜂花粉的MR隨干燥時(shí)間t/min的變化情況，并繪制出干燥動(dòng)力學(xué)曲線。

式中：M0和Mt分別表示物料初始干基含水率和干燥t時(shí)刻的干基含水率/（g/g）。

1.3.3 色澤的測(cè)定

色澤測(cè)定參考Guclu等[17]的方法，并稍作修改。將油菜蜂花粉分別填滿培養(yǎng)皿（直徑為45.3 mm，高度為17.3 mm）中，采用CM-5型分光測(cè)色計(jì)，經(jīng)白色反射板校正后測(cè)定油菜蜂花粉色度：L*值（亮度）、a*值（紅度）、b*值（黃度）。按式（2）計(jì)算各組油菜蜂花粉的色差ΔE。

式中：L*、a*、b*值分別為經(jīng)干燥處理油菜蜂花粉的亮度、紅度、黃度；L0*、a0*、b0*值分別為新鮮油菜蜂花粉的亮度、紅度、黃度。

1.3.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察

待所有干燥實(shí)驗(yàn)完成后，7 d內(nèi)完成微觀結(jié)構(gòu)觀察。取少量經(jīng)干燥處理后的油菜蜂花粉固定在鋁制載物板上噴金，將制備好的樣品放入樣品室中，抽真空后使用S-3400型掃描電子顯微鏡在10 kV的加速電壓下觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)將新鮮油菜蜂花粉的微觀結(jié)構(gòu)作為對(duì)照。

1.3.5 酚酸化合物的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

1.3.5.1 樣品前處理

稱取（1.00±0.05）g磨碎的待測(cè)油菜蜂花粉樣品，加入10 mL 80%（體積分?jǐn)?shù)）甲醇溶液；65 ℃水浴加熱10 min，漩渦振蕩提取2 min，超聲5 min；25 ℃、9 000 r/min條件下離心10 min，用0.2 μm尼龍過濾膜過濾后置于棕色進(jìn)樣瓶備用。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取1.0 mg的綠原酸、對(duì)香豆酸、芥子酸、香草酸、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，分別加入1 mL甲醇充分溶解，于-20 ℃保存?zhèn)溆谩Ｊ褂们皩⒏鳂?biāo)準(zhǔn)品配制成混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

1.3.5.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

色譜條件：色譜柱：Poroshell 120 SB-Aq（2.1 mm×100 mm，2.7 μm）；進(jìn)樣量：2.00 μL；柱溫：30 ℃；其中，流動(dòng)相分別為0.1%（體積分?jǐn)?shù)）甲酸溶液（A相）和乙腈（B相），梯度洗脫程序?yàn)?.00～0.50 min，5% B；0.51～5.00 min，5%～95% B；5.01～7.00 min，95% B；7.01～8.00 min，5% B；流速：0.300 mL/min。電離模式：負(fù)離子模式；霧化壓力：45 psi；干燥氣（N2）：15 L/min，250 ℃；鞘流氣（N2）：12 L/min，350 ℃；毛細(xì)管電壓：3 000 V；噴嘴電壓：1 500 V；采集模式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)。

1.3.6 抗氧化能力的測(cè)定

1.3.6.1 油菜蜂花粉提取液的制備

樣品前處理方法參考Wang Hui等[9]的方法，稍作修改。將油菜蜂花粉粉碎，過60 目篩后稱?。?.00±0.05）g油菜蜂花粉于研缽中，加入13 mL體積分?jǐn)?shù)70%的甲醇溶液，充分研磨，轉(zhuǎn)移至50 mL離心管，然后于室溫下超聲輔助提取30 min，對(duì)提取液進(jìn)行低溫離心（4 ℃、8 000 r/min，15 min），收集上清液即油菜蜂花粉提取液，置于4 ℃保存，每個(gè)樣品重復(fù)提取3 次。

1.3.6.2 DPPH自由基清除能力

DPPH自由基清除能力根據(jù)Uribe等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定，并稍作修改。取油菜蜂花粉提取液2 mL于具塞管中，加入0.10 mmol/L DPPH-乙醇溶液2 mL，在室溫下避光保存30 min。使用紫外-可見分光光度計(jì)于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線：y＝-0.015 1x+0.774 8（R2＝0.994 8），其中y為吸光度，x為Trolox濃度/（μmol/L）。油菜蜂花粉的DPPH自由基清除能力結(jié)果用Trolox當(dāng)量表示，單位為mmol/g。

1.3.6.3 鐵離子還原力

FRAP參考Deng Lizhen等[19]的方法測(cè)定，并稍作修改。取3 mL FRAP工作液加入盛有0.1 mL油菜蜂花粉提取液的離心管中，放置10 min后用紫外-可見分光光度計(jì)于593 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線：y＝0.002 4x+0.043 7（R2＝0.999 6），其中y為吸光度，x為Trolox濃度/（μmol/L）。FRAP結(jié)果用Trolox當(dāng)量表示，單位為mmol/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 22.0及Origin 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Waller-Duncan事后檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，當(dāng)P＜0.05時(shí)表示差異顯著。采用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉干燥動(dòng)力學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)的影響

經(jīng)測(cè)定，油菜蜂花粉的初始濕基含水率為（0.191 7±0.001 6）g/g。不同干燥方式處理油菜蜂花粉MR隨干燥時(shí)間變化的曲線如圖1所示。在干燥前期，干燥MR快速下降；隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，油菜蜂花粉干燥MR逐漸下降，最終趨于恒定。由于干燥后期油菜蜂花粉中大部分自由水散失，水分含量越來(lái)越接近其平衡含水率，水分?jǐn)U散速度明顯降低。對(duì)比5 種干燥方式，中短波紅外干燥速率最快，這是因?yàn)橹卸滩t外干燥具有速熱特性，中短波紅外輻射能夠穿透物料表層，且能量直接與物料內(nèi)部的水分耦合，促進(jìn)物料內(nèi)部的不易流動(dòng)水向自由水轉(zhuǎn)化，進(jìn)而加快水分向外擴(kuò)散遷移[20-23]。中短波紅外干燥油菜蜂花粉微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中短波紅外輻射速熱效應(yīng)使油菜蜂花粉內(nèi)部的水蒸氣分壓快速增加，導(dǎo)致其細(xì)胞表面破裂，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部水分?jǐn)U散。El-Mesery等[21]在研究蘋果片干燥中也發(fā)現(xiàn)，相比熱風(fēng)干燥，紅外干燥顯示出更快的干燥速率。自然晾曬是一種簡(jiǎn)單而廉價(jià)的方法，但干燥耗時(shí)長(zhǎng)，在室外環(huán)境中容易受到蟲害和微生物污染。微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自然晾曬下油菜蜂花粉顆粒表面有微生物聚集。這可能是由于油菜蜂花粉營(yíng)養(yǎng)豐富、干燥初期水分含量較高，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中導(dǎo)致微生物迅速增殖。顧賽麒等[24]在研究自然晾曬干制腌臘魚中也發(fā)現(xiàn)，隨著晾曬時(shí)間延長(zhǎng)菌落總數(shù)不斷增加。與中短波紅外干燥相比，低溫（45 ℃）真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉微觀結(jié)構(gòu)具有更好的完整性，這與本課題組前期研究結(jié)果[6]一致。

圖1 不同干燥方式油菜蜂花粉MR變化曲線及微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Moisture ratio curves and microstructure of rape bee pollen subjected to different drying methods

2.2 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉色澤的影響

不同干燥方式處理的油菜蜂花粉亮度（L*值）、紅度（a*值）、黃度（b*值）和色差（ΔE）如表1所示。研究表明，色差ΔE大于5時(shí)，即使沒有經(jīng)驗(yàn)的觀察者也可以通過人眼識(shí)別顏色差異[9]。由于采用較優(yōu)干燥工藝參數(shù)，5 種干燥方式ΔE均小于5，因此感官評(píng)價(jià)未見差異。與新鮮油菜蜂花粉相比，真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉L*值與b*值變化不顯著（P＞0.05），a*值顯著降低（P＜0.05），ΔE最?。?.98±0.04），表明真空脈動(dòng)干燥能有效地陰止油菜蜂花粉的色澤劣變，這與錢婧雅等[25]對(duì)紅棗脆片干燥的研究結(jié)果一致。其他4 種干燥處理的油菜蜂花粉的L*值均顯著降低（P＜0.05），干燥處理后的油菜蜂花粉色澤均變暗，這可能是由于蜂花粉在干燥過程中的表面收縮會(huì)導(dǎo)致花粉顆粒向內(nèi)折疊，從而導(dǎo)致反射光線的減少，L*值降低[26]。自然晾曬油菜蜂花粉a*值最高，ΔE最高（3.22±0.05）。其較低的干燥速率和較長(zhǎng)的熱暴露時(shí)間會(huì)導(dǎo)致色素降解和非酶褐變的發(fā)生，從而發(fā)生較嚴(yán)重的色澤劣變[27-28]。

表1 不同干燥方式對(duì)油菜蜂花粉色澤的影響Table 1 Effects of different drying methods on color parameters of rape bee pollen

2.3 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉酚酸化合物含量的影響

酚酸是植物次生代謝產(chǎn)物中含有羧酸官能團(tuán)的芳香族酚類物質(zhì)，是蜂花粉中重要的生物活性物質(zhì)之一[1,29]。如表2所示，油菜蜂花粉中共測(cè)得沒食子酸、香草酸、綠原酸、對(duì)香豆酸、芥子酸5 種酚酸，與新鮮油菜蜂花粉相比，干燥后酚酸總量顯著增加（P＜0.05）。油菜蜂花粉中的酚酸主要為對(duì)香豆酸，約占新鮮油菜蜂花粉酚酸總量的80%。與新鮮油菜蜂花粉相比，干燥后花粉中對(duì)香豆酸含量變化不明顯，沒食子酸含量增加，綠原酸、香草酸和芥子酸含量顯著增加（P＜0.05）。研究表明，當(dāng)溫度超過70 ℃時(shí)，酚酸會(huì)受熱降解[30]，因此較低的干燥溫度（≤45 ℃）能較好地保護(hù)油菜蜂花粉中的酚酸化合物。真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉對(duì)香豆酸含量最高，為（7 877.90±556.48）mg/kg，且顯著高于冷凍干燥和自然晾曬的油菜蜂花粉。這是因?yàn)樵谡婵彰}動(dòng)干燥過程中，干燥室的壓力在真空與常壓之間交替循環(huán)，使物料內(nèi)部形成孔道，有利于提高細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的提取率[31]。此外，真空脈動(dòng)干燥可抑制酶促褐變、氧化等不良生化反應(yīng)的發(fā)生，從而抑制了酚酸等生物活性物質(zhì)的降解[32]。與其他油菜蜂花粉相比，自然晾曬油菜蜂花粉中香草酸和沒食子酸含量最高，比新鮮油菜蜂花粉分別提高了2.88 倍和2.07 倍。這是由于自然晾曬適宜微生物繁殖，相關(guān)研究表明微生物會(huì)合成包括酚酸在內(nèi)的植物多酚[33]，可能造成了以香草酸為主的酚酸含量顯著增加。與新鮮油菜蜂花粉相比，中短波紅外干燥花粉中沒食子酸、綠原酸、香草酸和芥子酸的含量顯著增加（P＜0.05），這是由于中短波紅外干燥導(dǎo)致花粉細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞（圖1B），有利于細(xì)胞內(nèi)部酚類化合物的釋放，從而提高酚類化合物的提取率[34]。與新鮮油菜蜂花粉相比，5 種方式干燥處理組樣品的綠原酸含量均顯著提高（P＜0.05），這可能是植物在受到脫水等非生物脅迫時(shí)，會(huì)通過生成酚類化合物作為防御機(jī)制響應(yīng)脅迫，其中包括生成以綠原酸為代表的苯丙類化合物[35-36]。

表2 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉酚酸含量的影響Table 2 Effects of drying methods on the contents of phenolic acids in rape bee pollen

2.4 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉抗氧化能力的影響

干燥方式對(duì)油菜蜂花粉抗氧化活性的影響如圖2所示，5 種干燥方式處理的油菜蜂花粉FRAP與新鮮油菜蜂花粉相比均顯著增加（P＜0.05）。其中，真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉FRAP最強(qiáng)，F(xiàn)RAP為（1 961.11±4.42）mmol/g，比新鮮油菜蜂花粉提高了24.78%。干燥后油菜蜂花粉FRAP顯著提高，這是由于熱處理可能會(huì)破壞共價(jià)鍵，使細(xì)胞釋放出黃酮類、酚酸化合物和類胡蘿卜素等抗氧化劑[37]。

圖2 干燥方式對(duì)油菜蜂花粉抗氧化能力的影響Fig.2 Effects of drying methods on antioxidant activity of rape bee pollen

5 種干燥方式處理的油菜蜂花粉清除DPPH自由基的能力差異不顯著。相關(guān)研究表明酚酸的抗氧化活性隨著其羥基化程度的增加而增加[38]。而對(duì)香豆酸和香草酸作為油菜蜂花粉中主要的酚酸，它們的羥基化程度不高，均只有一個(gè)羥基，因此對(duì)香豆酸與香草酸在DPPH自由基溶液中給電子能力較弱，顯示出低的DPPH自由基清除能力，可能導(dǎo)致5 種干燥方式下油菜蜂花粉的DPPH自由基清除能力差異不顯著。其中，冷凍干燥的DPPH自由基清除能力最低（163.71±23.73）mmol/g，這可能是由于冷凍干燥處理過程中沒有高溫誘導(dǎo)引起的化學(xué)反應(yīng)，酚類物質(zhì)在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的各種衍生物有限，不能對(duì)DPPH自由基表現(xiàn)出更強(qiáng)的清除能力[13]。因此，油菜蜂花粉復(fù)雜的組分和抗氧化活性作用機(jī)理的不同導(dǎo)致了FRAP和DPPH自由基清除能力的差別。研究結(jié)果表明FRAP法可能更適合評(píng)價(jià)油菜蜂花粉的抗氧化活性。

2.5 主成分分析結(jié)果

基于酚酸化合物含量、色澤和抗氧化活性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)5 種不同干燥方式處理的油菜蜂花粉樣品進(jìn)行主成分分析，觀察不同干燥方式下樣品的分布。主成分分析的得分圖和荷載圖如圖3所示，第一主成分（PC1）方差貢獻(xiàn)率為51.2%，第二主成分（PC2）方差貢獻(xiàn)率為23.6%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到74.8%。如圖3A所示，5 種干燥方式的樣品分別位于PCA得分圖的4 個(gè)象限。中短波紅外干燥蜂花粉位于PC1和PC2的分隔線上，熱風(fēng)干燥蜂花粉分布于第二象限。熱風(fēng)干燥與中短波紅外干燥有較好的聚集性，說(shuō)明這兩種干燥方式下的油菜蜂花粉品質(zhì)接近。自然晾曬樣品位于第一象限，真空脈動(dòng)干燥樣品位于第二象限，除了一個(gè)冷凍干燥樣品外，大多數(shù)冷凍干燥樣品位于第三象限。結(jié)合酚酸化合物含量、色澤和抗氧化活性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉FRAP最強(qiáng)，L*值和對(duì)香豆酸含量較高，故真空脈動(dòng)干燥樣品分布于PC2正向；自然晾曬油菜蜂花粉總色差較大，沒食子酸、香草酸、芥子酸含量較高，故自然晾曬樣品分布于PC1、PC2正向；冷凍干燥油菜蜂花粉綠原酸含量最高，故冷凍干燥樣品分布于PC2負(fù)向。綜上，結(jié)合色澤、酚酸含量和抗氧化活性進(jìn)行主成分分析能較好地區(qū)分不同干燥方式處理的油菜蜂花粉樣品。

圖3 不同干燥方式的PCA得分圖（A）和荷載圖（B）Fig.3 PCA score plot (A) and loading plot (B) for discrimination of different drying methods

2.6 聚類分析結(jié)果

為了驗(yàn)證主成分分析的結(jié)果，采用系統(tǒng)聚類法計(jì)算5 種不同干燥方式處理的油菜蜂花粉樣品之間的相似度。聚類分析結(jié)果如圖4所示，5 種不同干燥方式被分為3 類：第一類為真空脈動(dòng)干燥、熱風(fēng)干燥和中短波紅外干燥；第二類為冷凍干燥；第三類為自然晾曬。其中自然晾曬與其他4 種干燥方式差異最大，相似度為0；冷凍干燥與真空脈動(dòng)干燥、熱風(fēng)干燥和中短波紅外干燥的相似度為47.84%，這是由于冷凍干燥的低溫環(huán)境與其他3 種熱干燥（45 ℃）有較大的區(qū)別；真空脈動(dòng)干燥與熱風(fēng)干燥、中短波紅外干燥相似度為61.83%，這是因?yàn)檎婵彰}動(dòng)干燥為變壓（常壓和負(fù)壓脈動(dòng)循環(huán)）干燥，而熱風(fēng)干燥與中短波紅外干燥為常壓干燥；熱風(fēng)干燥與中短波紅外干燥這兩種干燥方式之間由于干燥溫度相同，并且均為常壓干燥，故相似度較高，達(dá)84.11%。聚類分析結(jié)果與主成分分析結(jié)果相似，同時(shí)也綜合體現(xiàn)了5 種干燥方式之間的差異性。

圖4 不同干燥方式的聚類分析Fig.4 Clustering analysis of different drying methods

2.7 相關(guān)性分析結(jié)果

采用皮爾森雙尾檢驗(yàn)，對(duì)5 種干燥方式處理下的干燥油菜蜂花粉樣品的酚酸化合物含量、色澤參數(shù)和抗氧化活性進(jìn)行相關(guān)性分析。相關(guān)性分析結(jié)果如圖5所示。其中酚酸化合物含量之間存在相關(guān)性，芥子酸、沒食子酸含量分別與香草酸含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。油菜蜂花粉在干燥后的色澤變化與酚酸化合物含量有關(guān)。沒食子酸含量與油菜蜂花粉總色差顯著正相關(guān)（P＜0.05），香草酸含量與總色差極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；沒食子酸、香草酸含量與L*值極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與b*值顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；對(duì)香豆酸含量與總色差顯著負(fù)相關(guān)，與L*值顯著正相關(guān)（P＜0.05）；芥子酸含量與a*值極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；沒食子酸、香草酸含量與b*值呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。但是，DPPH法和FRAP法測(cè)定的抗氧化活性與酚酸化合物之間在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著的相關(guān)性（P＞0.05），這可能是由于除酚酸之外，干燥過程中生成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可提高抗氧化活性[34]。此外，Imeh等[39]在不同品種的蘋果和梨的研究中發(fā)現(xiàn)，除了多酚以外的其他因素（如β-胡蘿卜素）也有助于提高總抗氧化活性。

圖5 不同干燥方式處理下油菜蜂花粉色澤、酚酸化合物含量及抗氧化活性的相關(guān)系數(shù)熱圖Fig.5 Heatmap for Pearson’s correlation coefficients between color,phenolic acid contents and antioxidant activity of rape bee pollen subjected to different drying methods

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)探究了不同干燥方式對(duì)油菜蜂花粉的干燥動(dòng)力學(xué)、色澤、酚酸化合物含量、抗氧化活性和微觀結(jié)構(gòu)的影響。中短波紅外干燥導(dǎo)致其細(xì)胞表面破裂，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部水分?jǐn)U散；自然晾曬耗時(shí)最長(zhǎng)，色澤劣變最嚴(yán)重，并且干燥過程導(dǎo)致油菜蜂花粉受到了微生物污染；真空脈動(dòng)干燥油菜蜂花粉色澤保持最好，與所有其他干燥樣品相比，真空脈動(dòng)干燥處理的油菜蜂花粉FRAP顯著增加（P＜0.05）。與新鮮油菜蜂花粉相比，所有干燥方式處理下的油菜蜂花粉的沒食子酸含量增加，綠原酸、香草酸和芥子酸含量顯著增加（P＜0.05）。通過對(duì)色澤、酚酸含量和抗氧化活性進(jìn)行主成分和聚類分析，較好地區(qū)分了不同干燥方式處理的油菜蜂花粉樣品。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，香草酸含量分別與芥子酸含量和沒食子酸含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；對(duì)香豆酸含量與總色差顯著負(fù)相關(guān)，而與L*值顯著正相關(guān)（P＜0.05）。本研究為蜂花粉干燥工藝的選擇及品質(zhì)調(diào)控提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考。