莲藕脆片组合干燥过程中的抗氧化性变化研究

刘珮，王建辉，吴佳丽，邢芳，何新益,4，通信作者，黄宗海,4



莲藕脆片组合干燥过程中的抗氧化性变化研究

刘珮1,2，王建辉3，吴佳丽1，邢芳1，何新益1,4，通信作者，黄宗海1,4

（1. 天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；2. 西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712100；3. 湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心，长沙 410114； 4. 天津市农副产品深加工技术工程中心，天津 300384）

为研究真空冷冻－热风组合干燥过程对莲藕抗氧化活性的影响。分别测定莲藕在整个加工过程中维生素C和总多酚的含量及其抗氧化活性；用相关系数法得出抗氧化指标与活性成分的相关性。结果表明：莲藕在加工过程中活性成分及其抗氧化性整体呈下降趋势。莲藕总多酚含量由157.70 mg/100g下降为56.23 mg/100g，维生素C含量由12.36 mg/100g下降为6.04 mg/100g。通过相关性分析可知，总多酚在莲藕抗氧化性方面强于维生素C。通过与0.1 mg/mL维生素C作阳性对照得出，莲藕中活性成分清除·OH和自由基的能力及总还原力较强。莲藕在真空冷冻－热风组合干燥加工过程中保留了良好的抗氧化性。

莲藕；维生素C；总多酚；抗氧化活性

莲藕（Gaertn）为莲科植物根茎，可餐食也可药用，是一种药食同源的食品[1]。莲藕中含有多种活性成分，如总多酚、维生素C等，其中总多酚是一大类结构不同、含有多羟基的化合物总称。莲藕中包含的总多酚为多巴、儿茶酚、没食子酸、-（＋）-儿茶素和-（-）-表儿茶素等[2]。其维生素C含量比番茄高1～2倍。莲藕中的这些活性成分具有清除自由基、抗氧化、抗衰老等功能，这些功能对人类的营养、健康和疾病的防治具有重要意义[3-4]。杨冬梅等[5]和覃海明等[6]研究了不同莲藕品种或同一品种不同部位所含活性成分的显著差异性，以及影响其抗氧化能力的因素。江宁等[7]研究了莲藕片热风干燥特性及动力学模型，结果表明莲藕片热风干燥符合模型。

组合干燥是将二种以上干燥技术进行有效组合，改善单一干燥所产生的品质缺陷。李丽娟等[8]研究了不同干燥方式对莲藕脆片品质的影响，并得出热风-真空微波-气流膨化干燥是最适宜加工莲藕脆片的方法，该组合干燥工艺未对莲藕抗氧化活性的变化进行研究。笔者前期组合应用冷冻干燥和热风干燥对莲藕进行加工处理[9]，试验结果表明，莲藕脆片最佳组合干燥条件为先冷冻干燥（温度-50 ℃，压力84 Pa，干燥4 h），再热风干燥（干燥温度50 ℃、干燥时间2.5 h），可使莲藕脆片的品质达到最佳。根据王蓓[10]的研究结果可知，莲藕中主要抗氧化活性成分为维生素C和多酚。本研究在前期工艺研究的基础上，以维生素C和多酚含量及羟基自由基清除率、超氧阴离子自由基清除效果和总还原力为指标，探讨莲藕在真空冷冻-热风组合干燥加工过程中其活性成分和抗氧化活性的变化规律，为研究莲藕在加工过程中活性成分和抗氧化活性控制提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

莲藕：购于天津市红旗农贸市场，该新鲜莲藕产自白洋淀。选用表面光滑，无霉烂，无斑，无变质，无虫蛀，大小均一，粗细均匀。

草酸、维生素C、2，6-二氯靛蓝、碳酸氢钠、没食子酸（含量99.0%）、焦性没食子酸、碳酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、无水乙醇、硫酸亚铁、过氧化氢、水杨酸、铁氰化钾、三氯乙酸、三氯化铁均为分析纯；Tris-HCl缓冲溶液与福林酚均购于北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

色差仪：CM-5型（柯尼卡美达公司）；FA2004型万分之一分析天平（天马恒基）；PHS-3C型pH计（上海红益仪器仪表有限公司）；HWS24型电热恒温水浴锅（上海恒科技术有限公司）；Sh10A型水分快速测定仪（上海精密科学仪器有限公司）；HERMLE型高速冷冻离心机（上海赵迪生物技术有限公司）；WFJ7200型可见分光光度计（尤尼柯上海仪器有限公司）；DH-101-0BS型电热恒温鼓风干燥箱（天津中环实验电炉有限公司）；CT-ALPHA1-4LDPLUS型真空冷冻干燥器（德国CHRIST冻干机有限公司）。

1.3 组合干燥工艺流程

莲藕脆片的制作工艺流程：鲜藕→拣选→清洗→去皮→切片（1.5～3.0 mm）→护色（护色液为0.2%柠檬酸和1%NaCl，护色30 min）→漂烫（90 ℃的热水漂烫5 min）→漂洗→沥水→冷冻（-18 ℃，冻结24 h）→冷冻干燥→热风干燥→成品。

组合干燥条件：将藕片切片护色处理后在 -50 ℃，压力84 Pa下真空冷冻干燥4 h，50 ℃热风干燥2 h。

1.4 莲藕中活性成分的测定

1.4.1 总多酚的测定

（1）标准曲线的制作

没食子酸为总多酚的主要成分，所以选择没食子酸为标准品，空白为对照。参照杨冬梅等[5]的相关结论：当没食子酸浓度在0～50 μg/mL内与其吸光度值呈线性关系。配置浓度依次为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 mg/mL的没食子酸溶液。吸取1 mL上述没食子酸溶液，依次加入1 mL稀释2倍的福林酚并摇匀，3 min后，加入3 mL 2%NaCO3溶液，室温下避光放置2 h后于765 nm处测定吸光度。得浓度与吸光值标准曲线线性回归方程为：＝8.3- 0.011，2＝0.994 3（式中为吸光度值，为没食子酸浓度，单位为mg/mL，2为相关性系数）。

（2）样品总多酚含量的测定

样品前处理：称取莲藕干基2 g，在研钵内加入按1:8比例的80%乙醇水溶液，研磨制匀浆，10 000 g冷冻离心15 min，取上清液备用，残渣重复提取2次，合并上清液备用。参照杨冬梅等[5]的方法，并根据上述标准曲线获得试验方法测定总多酚含量。

1.4.2 维生素C含量的测定

根据GB/T 6195—86测定莲藕中的维生素C含量[11]。

1.5 抗氧化能力的测定

1.5.1 羟基自由基清除率的测定

参考郭志君等[12]的方法，并对其方法加以改进。反应体系中加入0.02 mol/L FeSO4、0.02 mol/L H2O2各5 mL和0.01 mol/L的水杨酸2 mL，以及不同浓度的样品溶液1 mL，混匀。以1 mL去离子水代替样品溶液作空白对照，并以0.1 mg/mL的维生素C作为阳性对照。每个浓度组平行测定3次，取平均值。羟基清除率的计算按（1）进行。

羟基清除率/%（1）

式中：0为空白对照吸光度；s为加入样品反应后的吸光度

1.5.2 超氧阴离子自由基清除率的测定

参照牛广财等[13]的方法并加以改进。采用邻苯三酚自氧化法，25 ℃恒温条件下，反应体系中加入pH 8.3的0.05 mol/l Tris-HCl溶液5 mL、 2 mmol/L邻苯三酚0.5 mL、不同浓度的样品溶液0.5 mL，加入一定量的Tris缓冲液至总体积为 10 mL。空白与阳性对照与上述方法相同。计算超氧阴离子自由基清除率依据下式（2）进行。

超氧阴离子清除率/%（2）

式中：样为加入待测样品时的反应速率（每秒吸光度变化）；空为空白对照时的反应速率（每秒吸光度变化）

1.5.3 总还原力的测定

在0.5 mL样品溶液中分别加入2.5 mL 0.2 mol/L磷酸盐缓冲液（pH 6.6）和1%铁氰化钾溶液5 mL，混匀后置于50 ℃水浴中反应20 min，然后加入5 mL 10%三氯乙酸溶液，6 000 r/min 离心5 min。吸取上清液2.5 mL，加入蒸馏水2.5 mL和0.5 mL的0.1%三氯化铁溶液。空白与阳性对照与上述相同。在700 nm处测定吸光度值，越大还原力越强。

2 结果与分析

2.1 莲藕中活性成分的变化

由于各加工阶段莲藕水分含量不同，所以每次称取莲藕的质量也不相同，但最终的结果均是折算成2 g样品干基中所含的总多酚。样品加工过程中总多酚含量如图1所示。

查阅相关资料得知，不同品种莲藕的平均总酚含量约为117 mg/100g鲜重[6]。本试验测得，鲜藕中总多酚为157.70 mg/100g，这与杨冬梅等[5]测得的157.50 mg/100g的结果相一致。由图1可知，莲藕在整个加工过程中总多酚含量整体呈下降趋势，在热风干燥后总多酚含量下降显著。莲藕中维生素C含量在加工过程中的变化趋势与总多酚含量的变化趋势整体相似，维生素C含量的变化如图2所示。

维生素C是一种不稳定的维生素，可溶于水，常温下即可分解，在酸中稳定，畏光怕热，铜、铁、锌、锰等金属元素可促使其氧化分解。因此，维生素C含量在漂烫后大幅度降低（图2），沥干和组合干燥后缓慢降低，这与维生素C本身的属性相关。

上述两类活性物质在护色后含量均增加，该试验中护色剂为0.1%NaCl和0.2%柠檬酸，柠檬酸本身没有抗氧化性，与抗氧化剂混合使用，可以提高其抗氧化效果，尤其对酚类抗氧化剂有增效作用。表1显示，护色后总多酚、维生素C含量增加分别为0.348 mg/mL、0.098 3 mg/mL，总多酚增加的量多于维生素C，与上述说法相一致。

莲藕中活性成分种类丰富，活性成分含量在护色后增加的原因可能是：在加入柠檬酸以前，测得的鲜藕中的活性成分可能为活性较强的成分，活性较弱的成分可能并未检出。加入柠檬酸后，通过其增效作用使活性较弱不能够检出的成分转化为活性较强能够检出的成分；也有学者认为，增效剂能与抗氧化剂的基团发生作用，使抗氧化剂再生。所以加入柠檬酸后，最终测得护色后莲藕中活性成分含量较鲜藕高。

莲藕中总多酚的含量在热风干燥后显著下降，而维生素C则不明显。为了解总多酚含量在热风干燥整个过程中的变化趋势，本试验以莲藕片冷冻干燥4 h后，每隔20 min测定莲藕在热风干燥过程中总多酚与维生素C含量，其结果如图3所示。

由图3可知，总多酚在热风干燥的整个过程中下降趋势较明显，维生素C的含量在整个热风干燥过程中下降趋势不明显。总多酚含量由 90.10 mg/100g降至56.23 mg/100g，总多酚在热风干燥的前80 min均缓慢下降，在第80 min后总多酚含量下降较快，而维生素C的含量则在整个热风干燥过程中由7.743 mg/100g降至6.036 mg/100g。说明莲藕中维生素C的热稳定性较总多酚稳定。在20～60 ℃期间，维生素C随温度升高分解加快，在60～80 ℃期间，还原型维生素C已基本被破坏[14]。本试验热风干燥温度为50 ℃，莲藕片中维生素C在热风干燥过程中已基本分解完全。

2.2 抗氧化能力的变化

莲藕在加工过程中自由基及总还原力的变化如下表1所示。由表1可知，莲藕活性成分的抗氧化能力在加工过程中整体呈下降趋势。自由基的清除率及其总还原力在整个加工过程中与阳性对照组0.1 mg/mL维生素C相比，在冷冻干燥前期均大于阳性对照组，在热风干燥过程后均低于对照组。莲藕在加工过程中，自由基及总还原力的变化趋势与活性成分的变化趋势相似，说明莲藕活性成分与自由基的清除率及其总还原力之间有一定相关性。

表1 莲藕在加工过程中自由基及总还原力的变化

注：表中△指用1.4.1、1.4.2的相关方法测定时，1 mL样品溶液所含维生素C和总多酚的含量；☆指阳性对照组0.1 mg/mL维生素C

2.3 相关性分析

用相关系数法分析活性成分与抗氧化能力之间的相关性，以及各种抗氧化指标之间的相关性。其莲藕中活性成分与抗氧化能力之间的相关性如表2所示。由表2可知，总多酚与羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率及总还原力的相关性分别为0.968、0.955、0.863，即具有明显的正相关关系。维生素C与抗氧化性指标之间的相关性分别为0.890、0.875、0.735。从上述数据可知，莲藕中总多酚的抗氧化活性能力强于维生素C。莲藕中活性成分总多酚与维生素C之间具有显著相关性（＝0.968），说明总多酚与维生素C为协同抗氧化关系。对于大多数果蔬来说，其抗氧化性与总多酚含量具有一定相关性，但由于酚类物质多样性及样品中具有抗氧化活性的有效酚类的种类和含量不同，显示出抗氧化活性也不同。多酚类物质含有的酚羟基具有提供质子氢的能力，能够淬灭和还原自由基，终止自由链式反应，从而起到抗氧化作用[15]。

表2 3种抗氧化指标与总多酚和维生素C的相关性及抗氧化活性指标之间的相关性

注：*指在0.05水平（双侧）上显著相关

3 小结

莲藕活性成分在整个加工中整体呈下降趋势，在真空冷冻-热风干燥过程中，总多酚较维生素C更敏感。莲藕通过与0.1 mg/mL维生素C作阳性对照得出，莲藕中活性成分清除·OH自由基和O自由基的能力以及总还原力在冷冻干燥前较强，在热风干燥后明显降低。

通过相关性分析得出，总多酚与抗氧化指标具有显著正相关性，与羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率以及总还原力之间的相关性系数均大于维生素C。说明莲藕中总多酚起主要的抗氧化作用。

随着科技的不断发展与人们对健康意识的不断提升，人们越来越重视天然抗氧化活性物质。莲藕具有较高的抗氧化性能，在莲藕加工的过程中抗氧化活性物质会有所损失，通过真空冷冻-热风组合干燥可减少该损失。所以寻找既发挥该组合干燥过程的作用又不致影响莲藕中活性成分的方案是当下减少活性成分损失的重要创新点。

参考文献：

[1] 中国科学院武汉植物研究所. 中国莲[M]. 武汉：科学出版社，1987.

[2] 柳承芳，刘乐承. 莲藕的活性成分研究进展[J]. 长江蔬菜，2013，18：48-53.

[3] 朱定和，夏文水. 莲藕食品的加工现状与发展[J]. 食品科技，2002，23（8）：99-100.

[4] 夏文水，姜启兴，张家骊. 莲藕方便食品加工技术的研究[J]. 食品与机械，2007，23（1）：139-142.

[5] 杨冬梅. 莲藕抗氧化特性研究[D]. 杭州：浙江大学，2007.

[6] 覃海明，艾有伟，易阳. 莲藕多酚的提取工艺优化及抗氧化活性评价[J]. 食品工业科技，2015，36（4）： 242-246.

[7] 江宁，李丽娟，李大婧，等. 莲藕片热风干燥特性及动力学模型[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：247-250.

[8] 李丽娟，刘春泉，李大婧，等. 不同干燥方式对莲藕脆片品质的影响[J]. 核农学报，2013，27（11）：1697-1703.

[9] 邢芳，王建辉，何新益，等. 莲藕脆片组合干燥工艺研究[J]. 食品与机械，2015，31（6）：190-192.

[10] 王蓓. 莲藕品种对莲藕汁抗氧化活性的影响[J]. 江苏调味副食品，2013，1（132）：28-33.

[11] GB/T 6195-1986 水果、蔬菜维生素C含量测定法[S]. 北京：中国标准出版社，1986.

[12] 郭志君，房玉林，马立娜. 中国野生刺葡萄冬剪枝条多酚类物质含量及其抗氧化活性研究[J]. 食品科学，2012，33（19）：159-163.

[13] 牛广财，朱丹，王军，等. 沙棘酒清除自由基作用的研究[J]. 中国食品学报，2010，10（1）：36-41.

[14] 杨金凤，谢天柱，王凤霞，等. 新鲜果蔬中还原型VC含量的测定方法优化[J]. 湖北农业科学，2013，52（21）：5308-5310.

[15] 翁文江，高雪. 火棘果不同极性部位提取物体外抗氧化研究[J]. 食品工业科技，2015，36（1）：77-80.

Changes in Antioxidant Activity of Lotus Root Chips during Combination Drying

LIU Pei1,2, WANG Jian-hui3, WU Jia-li1, XING Fang1, HE Xin-yi1,4,Corresponding Author, HUANG Zong-hai1,4

（1.College of Food Science and Biotechnology, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi Province, China; 3. Aquatic Resource Food Processing Engineering Research Center of Hunan Province, Changsha 410114, China; 4. Tianjin Engineering Research Center of Agricultural Products Processing, Tianjin 300384, China）

To investigate the effect of freeze and hot-air combination drying on antioxidant activities in lotus root，the contents of vitamin C and total phenols and their antioxidant activities in lotus root were assayed. By the means ofcorrelation coefficient, we got the correlation between antioxidant index and active components. The results showed that the active components and their antioxidant activities in lotus root had an overall downward trend. The contents of total phenols reduced from 157.70 mg/100g to 56.23 mg/100g, and the contents of vitamin C reduced from 12.36 mg/100g to 6.04 mg/100g. The correlation analysis showed that the antioxidant activities of total phenols were better than that of vitamin C. The active components in lotus root had strong ability of scavenging hydroxyl free radical and superoxide anion free radical with 0.1 mg/mL vitamin C as positive control, which suggested the lotus root had a good antioxidant activity in the process of freeze and hot-air combination drying processing.

lotus root; vitamin C; total phenols; antioxidant activity

TS201.2

A

1008-5394（2016）03-0006-05

2016-03-05

“十二五”国家科技支撑计划项目“环洞庭湖特色植物资源综合加工技术研究与产业化”（2012BAD31B08）；长沙理工大学湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心开放基金资助项目“莲藕脆片组合干燥技术研究”（2015GCZX01）

刘珮（1991-），女，河南郑州人，硕士在读，主要从事农产品加工研究。E-mail：lppyhappy@163.com。

何新益（1974-），男，湖南郴州人，教授，博士，研究方向为农产品加工与产品开发。E-mail: hedevid@163.com。