脉冲强光处理对花生芽理化指标及白藜芦醇富集的影响

付欣，渠皓琳，孙剑，于淼*

（1.辽宁省农业科学院食品与加工研究所，辽宁 沈阳 110161；2.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866）

花生种子经过人工培育后长出的芽菜，即为花生芽，又名“长寿芽”，是一种食疗兼备的绿色食品[1]。发芽是一种被广泛用于改善种子的营养物质、感官质量及生物利用率的有效手段。花生芽不但可以生吃，在发芽的过程中还可以产生多种有益的变化[2]。花生芽鲜甜可口、十分爽脆[3]，花生中的蛋白质水解成有易于人体吸收的氨基酸[4]，一部分油脂在发芽过程中被消耗，脂肪含量降低[5]，白藜芦醇和没食子酸等酚类物质骤增[6]。

酚类化合物是生物活性化合物（第二代谢物），广泛分布于自然界，影响水果和蔬菜的味道、风味、外观和营养情况[7]。白藜芦醇是一种具有极高保健价值的非黄酮类多酚有机化合物，是植物中天然存在的抗毒素[8]。研究表明，白藜芦醇具有降血脂、抗氧化、抗炎以及保护心血管等作用，通过口服就有很好的吸收性。花生是含有白藜芦醇的少数植物之一。花生发芽前的白藜芦醇含量很低，一般低于0.20 μg/g，然而花生芽中白藜芦醇含量显著高于花生种子的白藜芦醇含量[9]，发芽5 d后的花生芽中白藜芦醇含量为种子中的5倍～10倍，且白藜芦醇的富集效果因不同的处理方式而异。从营养学的角度来看，结合酚类的光敏感性来开发可以使酚类富集的加工技术，使食品中保留白藜芦醇以及提高白藜芦醇富集是必要的。

脉冲强光是一种富含紫外光的非热加工技术，以短时高频的强短脉冲的形式应用广谱辐照，属于非激光光源[10]。它具有成本低、效率高和稳定性高等优势[11]。相对热加工，脉冲强光技术可有效保持新鲜产品的感官和营养质量[12]。与连续的紫外光相比，脉冲式的紫外光是一种更有效的应用方法，因为它发射短脉冲的能量[13]。1996年脉冲强光技术开始应用于食品工业，到2020年，脉冲强光技术在食品中的应用已经取得了相当大的进展[14]。脉冲强光旨在生产稳定和安全的食品，且不会引起加热造成的损害。这些机制都与光谱的紫外光部分及其光化学和/或光热有关。Sales等[15]研究表明，酚类化合物的生物合成途径在受到各种生物（例如微生物入侵）和非生物胁迫（例如紫外光、超声波和化学处理）时被激活。紫外光刺激酚类物质合成，这种现象被称为“激素作用”，即通过低水平的辐射对有益反应进行生理上的刺激，它可以作为食品工业的一个工具来创造更健康的产品[16-17]。此外，由于脉冲强光是一种表面处理，而多酚类物质位于细胞液泡中，这就解释了在脉冲强光处理后多酚被保留的原因[18-19]。同时，脉冲强光处理又可以减少多酚氧化酶，使植物中保留较高的酚类化合物和低褐变效应[20-21]。因此，采用低水平的辐射有益于在加工和储存过程中增加白藜芦醇的含量[22]。研究脉冲强光技术处理对白藜芦醇富集的影响，既可以取代使用防腐剂或热加工，又能确保食品安全，也是高营养和感官质量的保障手段。

本研究以脉冲强光作为处理手段，探究脉冲强光对花生芽的感官指标、理化指标的影响，进一步考察比较脉冲强光处理组和无处理组花生芽中白藜芦醇的富集情况，为脉冲强光技术在花生发芽中的广泛应用提供参考，并为富含白藜芦醇的花生芽的功能性产品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花生：带壳四粒红种子，辽宁省农业科学院花生所提供。

白藜芦醇标准品（纯度≥98%）：上海源叶生物科技有限公司；次氯酸钠（分析纯）：西陇化工股份有限公司；氢氧化钠、无水乙醇（均为分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；乙酸镁、氢氧化钾、硫酸铜、硫酸钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；冰乙酸、乙腈（均为色谱纯）：天津市大茂化学试剂厂。

L500离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；P1411002紫外分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司；TB-214分析天平：美国Denver公司；BD-ZGX-400G-4P植物生长箱：南京贝帝实验仪器有限公司；2.5L7670531真空冷冻干燥机：美国Labconco Corporation公司；1260 InfinityⅡ高效液相色谱仪：安捷伦科技有限公司；脉冲装置：沈阳农业大学食品工程原理实验室自制。

1.2 方法

1.2.1 脉冲强光诱导花生发芽工艺

1.2.1.1 前处理

选择完整无损、大小一致、成熟饱满的花生种子。将优选后的种子浸泡于1%NaClO溶液中消毒15 min后，去离子水重复冲洗3次。过滤掉水分，避光处保存。

1.2.1.2 诱导发芽

将预处理好的花生种子置于消毒处理后的密封袋中，对花生进行脉冲强光处理。输入电压1 250 V、辐照次数200次、辐照距离7 cm的脉冲强光参数进行诱导处理。以未被脉冲强光处理的种子作为对照（空白组）。恒温27℃，黑暗条件下浸泡6 h后，将种子放置在底部铺有滤纸的托盘上，覆盖一层纱布用于保持温度和水分，置于暗处进行发芽。每日2次消毒清洗，每24 h进行一次取样。发芽时间为5 d。

1.2.1.3 样品处理

新鲜样品用于测定芽长和水分含量，样品进行冷冻干燥后用于测定其他指标，经粉碎后过80目筛，得待测冻干粉，置于-20℃冰箱中备用。

1.2.2 花生芽感官指标测定

评定小组由10名感官评定人员组成，感官评定人员对两组花生芽（鲜样）进行评分，评分指标包括色泽（20分）、外观形态（30分）、滋味和气味（50分），评价标准见表1。

表1 花生芽感官评价标准Table 1 Standard for sensory evaluation of peanut sprout

1.2.3 理化指标的测定方法

采用游标卡尺对花生芽长进行测定；参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》对水分含量进行测定；参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》对灰分进行测定；参照GB 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》对粗纤维进行测定；采用酚-硫酸法对总糖进行测定；参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》对脂肪进行测定；参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》对蛋白含量进行测定。

1.2.4 白藜芦醇的测定方法

参照NY/T 2641—2014《植物源食品中白藜芦醇和白藜芦醇苷的测定高效液相色谱法》对花生芽中白藜芦醇含量进行测定。

1.2.4.1 标准曲线绘制

以浓度梯度为 0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L 制作白藜芦醇标准曲线。进样体积为10 μL，重复3次，横坐标为白藜芦醇浓度，纵坐标为峰面积，绘制标准曲线见图1，线性方程为Y=182 891X+11 028，R2=0.999 8。

图1 白藜芦醇标准曲线Fig.1 Standard curve for resveratrol

1.2.4.2 花生芽中白藜芦醇的提取

准确称取1 g冻干粉以料液比1∶50（g/mL）加入80%乙醇溶液中，80℃恒温、140 r/min、振荡处理 45 min，待冷却后，进行离心（5 000 r/min，10 min），取上清液，微孔滤膜（0.45 μm）过滤，脱气，待测[9]。

1.2.4.3 色谱条件

色谱柱：4.6mm×250mm，5μm（WatersSunfireC18）；柱温：30 ℃；流动相乙腈∶水=1∶3（体积比，含 0.1%冰乙酸），过滤并脱气；流速：1.0 mL/min；检测波长：306 nm；进样量：20 μL。

1.3 数据处理

各组试验均做3次重复，试验结果以平均值±标准差表示，采用Excel对数据进行整理计算，采用Origin软件对试验结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 脉冲强光对花生芽感官特性的影响

花生芽感官评价结果见表2。

表2 花生芽感官评价结果Table 2 Sensory evaluation results of peanut sprout

由表2可知，脉冲强光组总分略高于空白组。其中，脉冲强光组外观形态明显好于空白组，可能是由于脉冲强光其本身具有的杀菌作用[23]。由于脉冲强光的低辐射热特征，两组间的色泽、滋味和气味相差不大，表明脉冲强光处理并没有损坏花生芽的感官特性。而且，脉冲强光组的花生芽较为粗壮，说明脉冲强光处理还可以刺激花生芽的生长。

2.2 脉冲强光对花生发芽过程中芽长的影响

发芽期间芽长的变化见图2。

图2 发芽期间芽长的变化Fig.2 Changes of sprout length during germination

由图2所示，发芽第1天，脉冲强光组与空白组的芽长未见明显变化。发芽1 d～4 d芽长的增长幅度较缓，发芽4 d～5 d芽长的增加迅速。空白组第5天芽长较第1天增长了（1.75±0.34）cm，脉冲强光组第5天芽长较第1天增长了（2.80±0.38）cm。结果表明，适当的脉冲强光处理可以明显促进花生种子的萌发。其原因可能是脉冲强光打破种子的休眠，使种子内用于萌发的关键酶活性增强，从而促进种子的萌发[24]。

2.3 脉冲强光对花生发芽过程中主要化学成分含量的影响

发芽期间花生芽中主要成分含量的变化见图3。

图3 发芽期间花生芽中水分、灰分、粗纤维、脂肪、蛋白质和氨基酸的含量变化Fig.3 Changes of the content of moisture，ash，crude fiber，fats，proteins，and amino acids in peanut sprout during germination

由图3a可以看出，种子的水分含量低于5%，发芽第1天水分出现增长趋势，2 d～5 d增加迅速，最终达到80%，因为2 d～5 d花生芽的迅速生长需要大量的水分，此时酶活性增强、物质的分解和转换加快[25]，水分饱满的花生芽也会更加脆嫩。第5天的水分含量脉冲强光组高于空白组，这可能由于脉冲强光激发种子中的酶活，促使花生芽快速生长吸收水分。感官评价结果也是脉冲强光组高于空白组，这进一步证明了脉冲强光可提高花生芽的感官品质。由图3b可知，灰分含量在发芽过程中随着发芽时间的延长表现出与水分含量相反的变化趋势，种子灰分含量范围为2.1%～2.4%，发芽5 d后的灰分含量范围为0.5%～0.7%，两组无差异，说明脉冲强光对花生种子中的矿物质基本上不产生影响。由图3c可知，发芽5 d后的粗纤维含量低于花生种子中的粗纤维含量，花生种子中的粗纤维含量在9%～10%之间，5 d后的粗纤维含量在1%～2%，粗纤维含量的降低也有助于花生芽感官品质的改善。由图3d可知，脂肪含量在发芽过程中呈明显的降低趋势。空白组和脉冲强光组发芽5 d期间脂肪含量分别从38.8%降低至7.6%和38.4%降低至7.7%，分别降低了31.2%和30.7%，两组间无差异。这种现象可能是在发芽过程中花生种子的脂肪酶被激活，脂肪被降解，为花生芽的生长发育提供脂肪酸和能量基础[26]。由图3e和图3f可知，在发芽5 d过程中，可以观察到两组中蛋白质和氨基酸含量均呈现下降趋势，两组间蛋白质含量无差别，而脉冲强光组在发芽5 d后的氨基酸含量略高于空白组。原因可能是脉冲强光使得蛋白酶在发芽过程中被激活，可溶性蛋白逐渐被分解为小分子的氨基酸，游离氨基酸含量增多。

2.4 脉冲强光对花生发芽过程中白藜芦醇含量的影响

发芽期间花生芽白藜芦醇的变化见图4。

图4 发芽期间花生芽白藜芦醇的变化Fig.4 Variation of resveratrol content in peanut sprout during germination

如图4所示，在空白组中，种子的白藜芦醇含量为（1.64±0.02）μg/g，随后缓慢上升，发芽第 5天的白藜芦醇含量达到（22.67±1.53）μg/g，发芽第 5天的白藜芦醇含量较种子中的增大了12.8倍。在脉冲强光组中，发芽第1天的白藜芦醇含量迅速升高至（49.17±4.48）μg/g，随着发芽时间的延长出现下降趋势，发芽结束后白藜芦醇含量最终达到（29.83±3.33）μg/g，发芽第5天的白藜芦醇含量较种子中的增大了17.1倍。造成这种现象的原因可能是由于脉冲强光对DNA的破坏作用，刺激了花生种子的防御机制，进而刺激次级代谢物（即酚类化合物）的积累[27]。同时由于白藜芦醇是一种植保素类物质，在植物受到外界逆境刺激的条件下会在植物体内迅速累积。因此，在花生种子受到脉冲强光刺激后，白藜芦醇合成通路打开，使其在花生芽中迅速累积，在发芽第1天就富集达到最高值；而脉冲发芽后期和空白组中，无外界逆境条件诱导，仅靠发芽过程中的酶活性作用，因此白藜芦醇含量在脉冲发芽后期略有降低，在空白组中缓慢增长。

3 结论

本研究利用脉冲强光处理花生种子诱导培育花生芽，探究脉冲强光对花生芽的感官特性、理化指标及白藜芦醇富集的影响。试验结果表明，花生水分含量持续增加，花生芽的感官品质提高。通过对发芽过程中主要成分的测定，发现发芽可促进活性物质的增加。脂肪含量减少，大分子蛋白质降解成小分子的氨基酸，易于人体消化吸收，白藜芦醇含量增大12.8倍（空白组）和17.1倍（脉冲强光组）。进一步证明萌发是提高花生营养品质的良好方法，并且脉冲强光组的花生芽形态、口感和营养含量优于空白组的花生芽，对白藜芦醇诱导富集作用也更好，使处理后的花生芽拥有更高的食用价值，符合现代人对低脂高营养、绿色无污染食品的追求，适用于规模化生产和开发新型功能类食品，拥有广阔的市场前景。