干燥方式对澳洲坚果青皮酚类物质提取量及抗氧化活性的影响

张明 帅希祥 杜丽清 涂行浩

摘 要 本研究以新鲜澳洲坚果青皮为对照组，研究60 ℃热风干燥、微波干燥及真空冷冻干燥对澳洲坚果青皮总酚、总黄酮提取量及抗氧化活性的影响。结果表明：与对照组相比，不同干燥处理对澳洲坚果青皮总酚、总黄酮提取量及抗氧化活性均有影响，真空冷冻干燥处理对其影响最小，总酚提取量、总黄酮提取量分别为935.61、995.75 mg/hg，DPPH自由基、ABTS自由基半数清除率IC50分别为6.83、63.84 mg/L，总抗氧化能力约为Trolox的1.74倍；不同干燥处理后，澳洲坚果青皮总酚、总黄酮提取量及抗氧化活性存在显著性差异（p<0.05）。相关性分析结果表明：不同干燥处理后抗氧化活性与总酚、总黄酮提取量显著相关（p<0.05）。因此，与60 ℃热风干燥、微波干燥相比，真空冷冻干燥能较好的保留澳洲坚果青皮中酚类物质，并具有较强抗氧化活性，适于澳洲坚果青皮干燥处理。

关键词 干燥方式；澳洲坚果青皮；酚类物质；抗氧化

中图分类号 TS202.1 文献标识码 A

Abstract In this study， the effects of 60 曟 hot air， microwave and vacuum freezing drying methods on the total phenols content， total flavoniods content and antioxidant capacity of macadamia green peel were investigated. The results showed that the total phenols content， total flavonoids content and antioxidant capacity were affected by the three drying methods， and the vacuum freezing drying was the most suitable drying method for macadamia green peel. The total phenols content and total flavonoids content of vacuum freezing dried macadamia green peel was 935.61， 995.75 mg/hg， respectively. The IC50 of vacuum freezing dried macadamia green peel for scavenging capacity against DPPH， ABTS free radical was 6.83， 63.84 mg/L， respectively. The total antioxidant capacity of vacuum freezing dried macadamia green peel was about 1.74 times of Trolox. The total phenols content， total flavonoids content and antioxidant capacity were significantly affected by the three drying methods （p<0.05）. The results of correlation analysis showed that the antioxidant activities were significantly correlated the extraction yield of total phenols and total flavonoids（p<0.05）. Based on the results， vacuum freezing drying is the most suitable drying method for macadamia green peel retaining phenols compounds and antioxidant capacity.

Key words drying methods； macadamia green peel； phenols compounds； antioxidant activities

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.04.028

澳洲堅果，原产于澳大利亚，又称夏威夷果、昆士兰果，隶属山龙眼科澳洲坚果属[1]。澳洲坚果于20世纪60年代开始引入我国，已在我国南部山区广泛种植[2]，每年种植面积约为6伊104 hm2，年产量约为9 000 t，其果实主要用于加工开口澳洲坚果壳果，青皮作为其加工副产物，利用率极低，除少量用作沤肥外，绝大部分被随意堆放，腐败后还会造成当地水源与土壤的污染[3]。

干燥处理能抑制呼吸作用，防止腐败变质，有利于物质的保存。陈伟琦等[4]研究了自然阴干、热风干燥和真空冷冻干燥对苹果幼果干酚类物质及抗氧化活性的影响；徐亚飞等[5]研究了不同干燥方式对核桃青皮含水率、色差、总酚、总黄酮和蒽醌类物质的影响；Justyna等[6]研究了冷冻干燥、微波干燥、真空干燥等对果梨色泽、酚类物质组成和抗氧化活性的研究。目前，已有研究[7-8]表明澳洲坚果青皮中含有丰富的酚类物质，并具有较强的抗氧化活性，但干燥方式对澳洲坚果青皮酚类物质提取量及抗氧化活性影响等方面的研究却未见报道。因此，本研究将以未经干燥处理的新鲜澳洲坚果青皮为对照组，研究60 ℃热风干燥、微波干燥和真空冷冻干燥对澳洲坚果青皮总酚及总黄酮提取量的影响，并进行体外抗氧化活性评价，以期为澳洲坚果青皮干燥工艺提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

澳洲坚果青皮（南亚1号）由中国热带农业科学院南亚热带作物研究所提供；福林酚、没食子酸（>99%）、芦丁、水溶性维生素E（Trolox）、Fe3+-三吡啶三吖嗪（TPTZ）、2，2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）、1，1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）购自Sigma公司；无水乙醇、盐酸、醋酸购自天津富宇精细化工有限公司；碳酸钠、氯化铝为广州化学试剂厂产品；六水氯化铁为广东光华科技股份有限公司产品；氢氧化钠、亚硝酸钠为天津市福晨化学试剂厂产品。

仪器：UTP-313分析天平（上海花潮电器有限公司）；ST40高速冷冻离心机[赛默飞世尔科技（中国有限公司）]；FZ-06六两装高速药材调料粉碎机（浙江温岭市百乐粉碎设备厂产）；UV2007型紫外-可见分光光度计[岛津企业管理（中国）有限公司；BCD-]

539WT冰箱（青岛海尔股份有限公司）；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（郑州杜甫仪器厂）；热风循环干燥箱CX871型（吴江市创新烘箱制造有限公司）；FD-1C-50冷冻干燥机（上海乔跃电子有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 澳洲坚果青皮干燥方式 新鲜澳洲坚果青皮粉碎、过筛（40目）后进行不同干燥处理。（1）60 ℃热风干燥：准确称取2.00 g澳洲坚果青皮置于60 ℃热风鼓风箱中干燥2 h；（2）真空冷冻干燥：准确称取2.00 g澳洲坚果青皮于-40 ℃、60 Pa条件下进行真空冷冻干燥2 h；（3）微波干燥：准确称取2.00 g澳洲坚果青皮于平皿中，在微波功率为800 W、微波时间为3 min条件下进行干燥；（4）对照组：新鲜澳洲坚果青皮不经任何干燥处理。

1.2.2 澳洲坚果青皮酚类物质提取方法 将不同干燥处理后的澳洲坚果青皮分别置于100 mL三角瓶中，加入100 mL 40 %乙醇溶液，在提取温度为50 ℃、提取时间为90 min条件下进行提取，提取结束后，10 000 r/min离心10 min，取上清液保存于4 ℃冰箱备用。每个干燥处理进行3次重复实验。

1.2.3 澳洲坚果青皮总酚提取量测定 澳洲坚果青皮总酚提取量测定采用Pantelidis等[9]的方法并加以改进。准确移取0.2 mL澳洲坚果青皮提取液，加入5.8 mL 40%乙醇溶液和2 mL 0.1 mol/L福林酚试剂，摇匀后加入2 mL 10% Na2CO3溶液，避光反应45 min后于760 nm处测吸光值，平行测3次。以没食子酸为标准物质制作标准曲线：y=0.0992x+0.013 （x：没食子酸浓度，单位为mg/L；y：吸光值；R2=0.9988）。澳洲坚果青皮总酚提取量计算公式为：

其中：X：经标准曲线查得的没食子酸浓度，单位为mg/L；V：提取液体积，单位为mL；M：澳洲坚果青皮质量，单位为g。

1.2.4 澳洲坚果青皮总黄酮提取量测定 澳洲坚果青皮总黄酮提取量的测定采用Dewanto 等[10]的方法并加以改进。准确移取0.2 mL澳洲坚果青皮提取液，分别加入3.5 mL 40 %乙醇溶液、0.15 mL 0.5 mol/L NaNO2溶液和0.15 mL 0.3 mol/L AlCl3溶液，摇匀静置5 min后加入1 mL 1 mol/L NaOH溶液，于506 nm处测吸光值，平行测3次。以芦丁为标准物质制作标准曲线：y=0.001x+0.004 9（x：芦丁浓度，单位为mg/L；y：吸光值；R2=0.993 9）。澳洲坚果青皮总黄酮提取量计算公式为：

其中：X：经标准曲线查得的芦丁浓度（mg/L）；V：提取液体积（mL）；M：澳洲坚果青皮质量（g）。

1.2.5 澳洲坚果青皮提取液体外抗氧化活性研究 澳洲坚果青皮提取液体外抗氧化活性均以Trolox为对照。DPPH自由基清除能力的测定采用Brand-Williams等[11]的方法并加以改进。将澳洲坚果青皮提取液稀释至总酚浓度为4、6、8、10、12 mg/L，取2 mL稀释后的澳洲坚果青皮提取液和2 mL 2.0×10-4 mol/L DPPH溶液，摇匀混合避光反应30 min后于517 nm测吸光度，平行测3次；以40%乙醇溶液为空白对照。DPPH自由基清除率P=（A0-A1）/A0×100%，A0和A1分别表示空白对照吸光值和DPPH溶液中加入样品液后吸光值。半数清除率IC50是清除能力达到50%时总酚的浓度，半数清除率IC50越小，表示其清除能力越强。

ABTS自由基清除能力的测定采用Re等[12]的方法并加以改进。将澳洲坚果青皮提取液稀释至总酚浓度为60、80、100、120、140 mg/L，取50 μL稀释后的澳洲坚果青皮提取液和4 mL ABTS+溶液（7 mmol/L ABTS溶液和2.45 mmol/L K2S2O8按1∶1混合，避光反应12～16 h后用40%乙醇溶液稀释，于732 nm处测得吸光值为0.70±0.02即为ABTS+溶液），37 ℃水浴10 min后于732 nm处测吸光值，平行测3次；以40%乙醇溶液为空白对照。ABTS自由基清除率P=（A0-A1）/A0×100%，A0和A1分别表示空白对照吸光值和ABTS+溶液中加入样品液后吸光值。当反应体系中有抗氧化剂存在时，ABTS+与抗氧化剂自由电子配对发生消色反应，溶液消色越明显，则表示抗氧化剂抗氧化能力越强。

总抗氧化能力的测定采用Benzie等[13]的方法并加以改进。将澳洲坚果青皮提取液稀释至总酚浓度为120 mg/L，取20 μL稀释后的澳洲坚果青皮提取液、1 mL去离子水和1.8 mL FRAP溶液（10 mmol/L TPTZ溶液、20 mmol/L 六水氯化铁溶液、pH 3.6的0.3 mmol/L 醋酸缓冲液按1∶1∶10的比例配置即為FRAP溶液），37 ℃水浴10 min后于593 nm处测定吸光值，平行测3次；以40%乙醇溶液为空白对照。以Trolox为标准物质制作标准曲线计算其总抗氧化能力。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS 17.0数据处理软件对实验数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对澳洲坚果青皮总酚提取量的影响

从图1中可知，澳洲坚果青皮经干燥处理，总酚提取量大小依次为真空冷冻干燥、微波干燥、60 ℃热风干燥，与对照组相比分别下降了1.59 %、10.49%、14.87 %。澳洲坚果青皮经不同方式干燥处理后总酚提取量具有显著性差异（p<0.05），但是真空冷冻干燥与对照组相比无显著差异（p>0.05）。

2.2 干燥方式对澳洲坚果青皮总黄酮提取量的影响

干燥方式对澳洲坚果青皮总黄酮提取量的影响见图2。不同干燥方式与对照组相比总黄酮提取量差异显著（p<0.05）；经真空冷冻干燥处理后总黄酮提取量为995.75 mg/hg，与另外两种干燥方式相比差异显著（p<0.05）；经60 ℃热风干燥处理后总黄酮提取量最低，为840.75 mg/hg，与微波干燥之间差异不显著（p>0.05）。

2.3 澳洲坚果青皮提取液体外抗氧化活性

2.3.1 DPPH清除能力 从图3中可知，澳洲坚果青皮总酚在4.0～12.0 mg/L浓度范围内，其DPPH自由基清除能力随浓度的增加而提高；澳洲坚果青皮总酚在同一浓度时，DPPH清除能力大小依次为：真空冷冻干燥>微波干燥>60 ℃热风干燥；3种干燥方式对DPPH自由基清除能力具有显著性差异（p<0.05）。真空冷冻干燥、微波干燥、60 ℃热风干燥处理对DPPH自由基的半数清除率IC50分别为6.83 mg/L、7.04 mg/L、7.34 mg/L，表明澳洲坚果青皮总酚具有很强的DPPH自由基清除能力。

2.3.2 ABTS清除能力 从图4中可知，澳洲坚果青皮总酚对ABTS自由基清除能力与其对DPPH清除能力结果相似，且对ABTS自由基的清除能力明显弱于对DPPH自由基的清除能力，澳洲坚果青皮总酚在60.0～140.0 mg/L浓度范围内，ABTS自由基清除能力与浓度呈正相关；真空冷冻干燥与微波干燥、60 ℃热风干燥处理后对ABTS自由基清除能力分别具有显著性差异（p<0.05），当多酚浓度为60、80、140 mg/L时，微波干燥与60 ℃热风干燥处理后对ABTS自由基清除能力没有显著性差异（p>0.05）。真空冷冻干燥与微波干燥、60 ℃热风干燥处理对ABTS自由基的半数清除率IC50分别为63.84、70.07、72.80 mg/L，说明澳洲坚果青皮总酚对ABTS自由基具有较强的清除能力。

2.3.3 总抗氧化能力 以Trolox为标准物质，根据浓度与吸光值得关系制作标准曲线（见图5，标准曲线为：Y=0.001 2X+0.007 9，R2=0.999 2，其中，X为Trolox浓度（mg/L），Y为吸光值），通过换算得出各干燥方式在总酚浓度为120 mg/L时的当量浓度。从图6中可知，真空冷冻干燥、微波干燥、60 ℃热风干燥处理后，总酚浓度为120 mg/L时，分别相当于208.69、198.69、178.69 mg/L Trolox溶液，即总抗氧化能力分别是Trolox的1.74、1.61、1.49倍；3种干燥方式处理后总抗氧化能力具有显著性差异（p<0.05），真空冷冻干燥与对照组无显著性差异（p>0.05）。

2.4 相关性分析

由表1中可知，DPPH自由基清除率IC50和ABTS自由基半数清除率IC50与总酚提取量呈显著负相关（p<0.05），总抗氧化能力与总酚提取量呈极显著正相关（p<0.01）；DPPH自由基清除率IC50与总黄酮提取量呈显著负相关（p<0.05），ABTS自由基半数清除率IC50与总黄酮提取量呈极显著显著负相关（p<0.01），总抗氧化能力与总黄酮提取量呈极显著正相关（p<0.01）。

3 讨论

澳洲坚果青皮经60 ℃热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥处理后，总酚提取量、总黄酮提取量及体外抗氧化活性存在显著差异（p<0.05）。真空冷冻干燥后总酚提取量、总黄酮提取量最高，分别为935.61、995.75 mg/hg。本研究对照组总酚提取量为950.76 mg/hg，而林文秋等[7]的研究结果为470 mg/hg，这可能是乙醇体积分数与提取温度的差异造成两者结果相差较大。3种干燥方式处理后总酚提取量出现显著性差异主要与多酚氧化酶有关。真空冷冻干燥是在隔绝氧、低温条件下进行，可以有效抑制多酚氧化酶的活性，从而减少了酚类物质的氧化，Sogi等[14]以芒果皮为研究对象，其研究结果表明冷冻干燥处理后总酚提取量显著高于其他处理方式，本研究结果与其一致。采用60 ℃热风干燥对澳洲坚果青皮进行干燥时，由于较长时间暴露在空气中，多酚氧化酶活性较高，加剧了酚类物质的氧化进程[15]，从而酚类物质提取量较低。微波干燥时间为3 min，酚类物质与氧接触时间短，氧化还原反应时间少，同时，微波干燥温度较高导致多酚氧化酶部分失活[16]，因此微波干燥后总酚提取量与60 ℃热风干燥相比较高。Zheng等[17]以枇杷花茶为研究对象时，其研究结果也表明真空冷冻干燥处理后总黄酮提取量显著高于微波干燥和热风干燥，且热风干燥处理后总黄酮提取量最低，本研究结果与其一致。这可能是由于在真空与低温条件下，干燥过程中活性物质损失较少，因而真空冷冻干燥处理后总黄酮提取量与其他方法相比较高。

本研究结果显示真空冷冻干燥后DPPH自由基、ABTS自由基半数清除率IC50分别为6.83、63.84 mg/L，并具有较强的总抗氧化能力；微波干燥次之；60 ℃热风干燥由于干燥时间长，样品与空气接触时间较长，所以总酚、总黄酮损失最多，体外抗氧化能力最弱。通过相关性分析，DPPH自由基清除率IC50和ABTS自由基半数清除率IC50均与总酚提取量、总黄酮提取量显著相关（p<0.05）。DPPH自由基清除法是评价抗氧化能力常用方法之一。Karakaya等[18]的研究结果表明，植物提取物的抗氧化活性与酚类物质有关，因此，影响总酚含量的干燥方法也会影响其抗氧化活性。在本研究中，澳洲坚果青皮的抗氧化能力与总酚浓度呈正相关，澳洲坚果青皮经干燥处理后提取物抗氧化能力减弱，这可能是酚类物质在干燥过程中不同程度的分解造成的[19]。FRAP法是一种高效快速测定抗氧化物总抗氧化能力的方法，抗氧化物的抗氧化作用主要有两种方式：一是直接与自由基发生反应，破坏自由基链[20]；二是与过氧化物前体反应，阻止过氧化物生成[21]。Lakshmi等[22]的研究表明，与新鲜原料相比，微波干燥处理后总抗氧化能力有所下降。同时，An等[23]研究了热风干燥、冷冻干燥、近红外干燥和微波干燥对提取物总抗氧化能力的影响，其研究结果表明，热风干燥与微波干燥处理后提取物总抗氧化能力显著弱于其他干燥方式，本研究結果与其一致。总酚提取量和总黄酮提取量均与DPPH自由基半数清除率IC50、ABTS自由基半数清除率IC50、总抗氧化能力显著相关，说明澳洲坚果青皮中总酚和总黄酮含量会影响其提取物抗氧化活性的强弱。

綜上所述，真空冷冻干燥处理对澳洲坚果青皮总酚、总黄酮破坏最少，抗氧化能力最强，显著优于60 ℃热风干燥及微波干燥，为澳洲坚果青皮高值化利用以及开发多种类酚类产品提供理论基础。

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