苹果多酚与甲醛的反应特性及在鱿鱼丝加工中的应用效果研究

蒋圆圆，李学鹏，邹朝阳，励建荣

（渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁锦州121013）

苹果多酚与甲醛的反应特性及在鱿鱼丝加工中的应用效果研究

蒋圆圆，李学鹏*，邹朝阳，励建荣*

（渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁锦州121013）

通过苹果多酚与甲醛反应特性的研究，探讨苹果多酚作为甲醛捕获剂的可能性。研究了不同pH、反应温度、反应时间及苹果多酚浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响，并将苹果多酚应用于鱿鱼丝加工中对其捕获效果进行了验证。结果表明：pH、反应温度、反应时间及苹果多酚浓度对甲醛减少率均具有显著性影响（p＜0.05），碱性条件下苹果多酚与甲醛反应活性较高，随着反应温度的升高、反应时间的延长及苹果多酚浓度的增加，甲醛含量均显著减少。经苹果多酚处理的鱿鱼丝中甲醛初始含量及在30d贮藏期内甲醛含量增加量均显著（p＜0.05）低于对照组。苹果多酚在实际生产中对鱿鱼丝中甲醛具有良好的捕获效果。

苹果多酚，甲醛，反应特性，鱿鱼丝

近年来水产品安全问题层出不穷，其中以鱿鱼及其制品中甲醛超标问题尤为突出，严重制约我国鱿鱼及其制品的出口，影响整个水产行业的发展。甲醛对人的神经系统、肺、肝脏均有损害，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质[1-3]。目前，国内外许多学者致力于鱿鱼内源性甲醛控制技术的研究[4-6]，但适用于水产品的甲醛捕获剂仍不多见。本实验室前期研究发现茶多酚对甲醛的捕获效果显著，反应机理是茶多酚与甲醛发生酚醛缩合反应[7-8]；Tyihak等[9]研究发现白黎芦醇也是一种良好的甲醛捕获剂；Herrera等[10]研究发现在冻藏的蓝鳕鱼糜中加入麦芽糊精和蔗糖能显著抑制甲醛的产生，而苹果多酚对水产品中内源性甲醛的捕获效果至今未见报道。

苹果多酚是苹果中所含多元酚类物质的通称，主要包括黄烷-3-醇类、黄酮醇类化合物、羟基苯甲酸类、二氢查耳酮类、花色苷类等五大类[11-13]。研究表明，苹果多酚具有清除自由基、抗氧化、抗菌、消臭等多种生物活性[14-17]，广泛应用于食品工业[18]。本文研究了苹果多酚与甲醛的反应特性，并将其应用到鱿鱼丝加工中，考察其实际捕获效果，以期为鱿鱼及其制品中内源性甲醛的控制提供一种新的捕获剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

秘鲁鱿鱼（Dosidicus gigas） 购于锦州市林西路水产市场，为已解剖并于-20℃冻藏的鱿鱼片；调味剂 购于锦州市大润发超市；山梨酸钾（食品添加剂） 宁波王龙科技股份有限公司；苹果多酚 纯度80%，浙江天草生物制品有限公司；甲醛标准溶液（100mg/L） 国家环境保护总局标准样品研究所；甲醇 色谱纯，DIKMA公司；乙腈 色谱纯，天津虔诚伟业科技发展有限公司；2，4-二硝基苯肼、三氯乙酸、氢氧化钠 均为国产分析纯。

Agilent HPLC1200型高效液相色谱仪 美国安捷伦科技公司；FE20型pH计 METTLER TOLEDO公司；电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；SZ-1型快速混匀器 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；DK-8D型电热恒温水槽 上海一恒科技有限公司；高速冷冻离心机 Thermo公司；超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司；Milli-Q型超纯水系统 美国Millipore公司；分析天平 METTLER TOLEDO公司；粉碎机 浙江省永康市红太阳机电有限公司；YYSJ-6B新型烤鱼疏松分离机 大连乐乐家机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 pH对苹果多酚与甲醛反应的影响 取2mL 0.1%苹果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在反应温度60℃、反应时间1h条件下，考察pH2.0、4.0、6.0、8.0、10.0对苹果多酚与甲醛反应的影响。同时用蒸馏水代替苹果多酚溶液做空白对照实验。

1.2.2 反应温度对苹果多酚与甲醛反应的影响 取2mL 0.1%苹果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在pH6.0、反应时间1h条件下，考察反应温度4、20、40、60、80、100℃对苹果多酚与甲醛反应的影响。同时用蒸馏水代替苹果多酚溶液做空白对照实验。

1.2.3 加热时间对苹果多酚与甲醛反应的影响 取2mL 0.1%苹果多酚溶液和2mL 20μg/mL甲醛溶液于10mL具塞比色管中，在pH6.0、反应温度60℃条件下，考察反应时间0.5、1、2、4、6、8h对苹果多酚与甲醛反应的影响。同时用蒸馏水代替苹果多酚溶液做空白对照实验。

1.2.4 苹果多酚浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响在pH6.0、反应温度60℃、反应时间1h条件下，考察2mL 20μg/mL甲醛溶液分别与2mL不同浓度0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、1.0%苹果多酚溶液的反应程度。同时用蒸馏水代替苹果多酚溶液做空白对照实验。

1.2.5 在鱿鱼丝加工中的初步验证

1.2.5.1 工艺流程 原料→自然解冻→脱皮→剖片→浸泡（2倍水，加水量0.15%苹果多酚，＜10℃，12h）→蒸煮（加水，加0.1%苹果多酚，95℃，4min）→冷却→调味（＜10℃，16h）→烘干（40℃，8h，至水分含量40%～45%）→低温储存（-18℃，3d）→复水（第二次浸泡，2倍水，加0.05%苹果多酚，外加盐、糖等，1h）→烘烤（125℃，4min）→压延，拉丝→调味→渗透（18℃以下，12h）→二次烘干（50℃，5min，至水分含量20%左右）→鱿鱼丝成品→小包分装。

1.2.5.2 初步验证 为了验证苹果多酚对实际生产中鱿鱼丝甲醛的捕获效果，模拟鱿鱼丝加工工艺，将苹果多酚在浸泡、蒸煮和复水等工序加入，将加工好的鱿鱼丝小包分装，置于室温下贮藏，每隔5d随机取样测定其甲醛含量，同时做对照实验。

1.2.6 鱿鱼丝中甲醛的提取方法 将所取鱿鱼丝样品用粉碎机粉碎，混合均匀后称取1.00g至100mL具塞三角瓶中，加入30mL超纯水，振荡搅匀后浸泡10min，加入10mL 10%三氯乙酸，搅匀，冰浴超声30min，取出后在10000r/min条件下离心5min，取滤液调pH至4左右，定容至50mL备用。

1.2.7 甲醛的测定方法 用高效液相色谱法测定甲醛含量。甲醛与2，4-二硝基苯肼于60℃水浴中衍生化反应，生成2，4-二硝基苯腙，经Eclipse Plus C18柱分离，用紫外检测器于波长355nm处检测。以保留时间定性，峰面积定量，间接测出甲醛含量[19]。测定时取2mL样品溶液，加入2，4-二硝基苯肼溶液1mL，60℃衍生30min，流水冷却，经0.45μm滤膜过滤后，进样测定。

1.3 数据处理

甲醛减少率计算公式为：甲醛减少率（%）=（AX）/A×100

式中：A—甲醛原始含量，μg/mL；X—样品中甲醛含量，μg/mL。

采用Origin 7.5作图，采用SPSS 19.0的ANOVA进行方差分析，p＜0.05认为有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 pH对苹果多酚与甲醛反应的影响

图1 pH对苹果多酚与甲醛反应的影响Fig.1 Effect of pH on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

pH对苹果多酚与甲醛反应的影响结果如图1所示。由图1可知，当pH为4时，甲醛减少率最低，这可能是因为pH为4时影响了苹果多酚的构象，使多酚中的酚羟基不易与甲醛结合，从而影响了多酚与甲醛的酚醛缩合反应。在pH2～4范围内，随着pH的减小，甲醛减少量显著增加（p＜0.05）；在pH4～10范围内，随着pH的增大，甲醛减少量也显著增加（p＜0.05），说明苹果多酚与甲醛的反应受到强酸或碱的催化。当pH为10时，甲醛减少率达到97.10%，这可能是因为在浓碱的作用下，除了与苹果多酚酚醛缩合发生反应外，甲醛自身可能发生了歧化反应，即甲醛发生了自身的氧化还原反应，一分子甲醛氧化成酸，另一分子甲醛还原成醇[20]。pH对苹果多酚与甲醛的反应影响较大，在实际应用时，可在适当范围内采用较高的pH。

2.2 反应温度对苹果多酚与甲醛反应的影响

反应温度对苹果多酚与甲醛反应的影响结果如图2所示。由图2可知，在考察的温度范围内，4℃时苹果多酚与甲醛的反应活性最低，减少率仅为6.62%。随着反应温度的升高，甲醛减少量逐渐增加，当温度高于60℃时，甲醛减少量显著增加（p＜0.05）；100℃时甲醛减少量达到最大值，减少率为53.32%。升高温度可以加快苹果多酚与甲醛的反应速率，因此在实际应用时，应在适当范围内采用较高的温度。

图2 温度对苹果多酚与甲醛反应的影响Fig.2 Effect of temperature on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.3 加热时间对苹果多酚与甲醛反应的影响

反应时间对苹果多酚与甲醛反应的影响结果如图3所示。由图3可知，随着加热时间的延长，甲醛减少量逐渐增加。反应前2h内，甲醛的减少量非常显著（p＜0.05），继续延长反应时间，甲醛的减少趋于平缓，这是由于在反应过程中苹果多酚与甲醛的浓度逐渐降低，反应速率逐渐下降。当反应时间分别为6h和8h时，甲醛减少率分别为27.59%和33.22%。可见在考察的温度范围内，反应尚未达到平衡。因此在实际应用时，可适当延长反应时间。

图3 时间对苹果多酚与甲醛反应的影响Fig.3 Effect of time on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.4 苹果多酚浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响

底物（苹果多酚）浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响结果如图4所示。由图4可知，随着苹果多酚浓度的增加，甲醛减少率显著增加（p＜0.05）。当苹果多酚浓度为0.05%时，甲醛减少率仅有6.37%；当苹果多酚浓度为1.0%时，甲醛减少率达到71.03%。这是由于随着苹果多酚浓度的增加，单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多，苹果多酚与甲醛的反应速率加快。因此在实际应用时，可在适当范围内采用较高浓度的苹果多酚。

图4 苹果多酚浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响Fig.4 Effect of concentration on reaction of formaldehyde with apple polyphenols

2.5 在鱿鱼丝加工中的初步验证

水产品内源性甲醛的形成与调控机制一直是国内外专家研究的热点和难点，开发新的甲醛捕获剂，为鱿鱼等水产品甲醛控制提供新的技术方法，对于保障水产食品安全、促进水产品加工业的健康发展具有重要的现实意义。通过模拟鱿鱼丝加工工艺，将苹果多酚在浸泡、蒸煮和复水等工序加入鱿鱼丝生产过程，验证苹果多酚在实际生产中的应用效果，结果如图5所示。由图5可知，经苹果多酚处理的鱿鱼丝初始甲醛含量显著低于对照组（p＜0.05），且在30d贮藏期内，处理组中甲醛含量上升缓慢，显著低于对照组（p＜0.05），处理组中甲醛含量从6.51mg/kg上升到50.40mg/kg，而对照组中甲醛含量从13.75mg/kg上升到71.29mg/kg。可见，苹果多酚在实际生产中对鱿鱼丝中甲醛具有良好的捕获效果。

图5 苹果多酚对鱿鱼丝贮藏过程中甲醛含量变化的影响Fig.5 Effect of apple polyphenols on the content of formaldehyde in the storage of dried-seasoned squid

2.6 苹果多酚与甲醛的反应机制

本实验室前期研究发现茶多酚具有很强的甲醛捕获作用[5-8]，茶多酚的主要组分是以儿茶素为主的黄烷醇类化合物[21]，通过研究儿茶素单体及简单酚类物质与甲醛的反应，发现儿茶素类具有较强的与甲醛反应活性，是由于它们的A环中存在间苯三酚型结构，且B环上羟基数目多少基本不影响其与甲醛的反应活性（见图6）。苹果多酚也含有儿茶素类A环间苯三酚型结构，能与甲醛发生酚醛缩合反应，从而使甲醛含量降低。但由于苹果多酚是一类成分复杂的多酚类物质，其成分中的其他物质能否与甲醛发生反应，有待于进一步研究。

图6 儿茶素的单体结构Fig.6 Structures of green tea catechins

3 结论

本研究通过考察不同pH、反应温度、反应时间及苹果多酚浓度对苹果多酚与甲醛反应的影响，发现pH对甲醛减少率具有显著影响，碱性条件下更利于甲醛与苹果多酚的反应；反应温度、反应时间及苹果多酚浓度对甲醛减少率均具有显著影响，随着反应温度的升高、反应时间的延长及苹果多酚浓度的增加，甲醛减少率均显著增加。以秘鲁鱿鱼为原料，经过苹果多酚处理加工成的鱿鱼丝，在30d贮藏期内甲醛含量显著低于对照组，说明苹果多酚用于捕获鱿鱼制品中的内源性甲醛具有较好效果。

[1]庚晋，周洁.甲醛污染的危害、来源及预防[J].吉林建材，2002（4）：54-57.

[2]姚亚东.浅谈水产品中甲醛对人体的危害[J].中国动物检疫，2004，21（1）：28.

[3]于立群，何风生.甲醛的健康效应[J].国外医学卫生学分册，2004，31（2）：84-87.

[4]FU Xueyan，XUE Changhu，MIAO Benchun，et al.Effect of processing steps on the physico-chemical properties of driedseasoned squid[J].Food Chemistry，2007，50（3）：287-294.

[5]朱军莉，励建荣，李学鹏，等.基于高温非酶途径的秘鲁鱿鱼内源性甲醛的控制[J].水产学报，2010，34（3）：375-381.

[6]苗林林，朱军莉，励建荣.基于混料实验设计优化鱿鱼甲醛复合抑制剂[J].食品工业科技，2012，33（8）：348-351.

[7]励建荣，俞其林，胡子豪，等.茶多酚与甲醛的反应特性研究[J].中国食品学报，2008，8（2）：52-57.

[8]俞其林.茶多酚作为甲醛捕获剂的反应特性及在鱿鱼制品中的应用研究[D].杭州：浙江工商大学，2008：1-67.

[9]TYIHAK E，ALBERT L，SZENDE B，et al.Formaldehyde cycle and the natural formaldehyde generators and capturers[J]. Acta Biol Hung，1998，49（2-4）：225-238.

[10]HERRERA J J，PASTORIZA L，SAMPEDRO G，et al.Effect of various cryostabilizers on the production and reactivity of formaldehyde in frozen-stored minced blue whiting muscle[J].J Agric Food Chem，1999，47：2386-2397.

[11]唐传核，彭志英.苹果多酚的开发及应用[J].中国食品添加剂，2001（2）：41-45.

[12]VALLES B S，VICTORERO J S，GOMIS D B，et al.Highperformance Liquid chromatography of the neutral phenolic compounds of low molecular weight in apple juice[J].J Agric Food Chem，1994，42：2732-2736.

[13]庞伟.苹果多酚的分离纯化及抗氧化性研究[D].西安：西北大学，2007：1-70.

[14]戚向阳，陈福生，陈维军，等.苹果多酚抑菌作用的研究[J].食品科学，2003，24（5）：33-36.

[15]严琼琼，唐书泽，孙承锋.苹果多酚对冷却猪肉腐败菌抑菌效果的影响[J].食品研究与开发，2009，30（10）：117-121.

[16]孙建霞，孙爱东，白卫滨，等.苹果多酚的提取工艺及其对油脂的抗氧化作用[J].食品与发酵工业，2005，31（3）：122-124.

[17]古绍彬，吴影，董红敏，等.苹果多酚抗氧化作用及其清除自由基能力的研究[J].中国粮油学报，2013，28（4）：58-61.

[18]赵京矗.苹果多酚的特性及其应用[J].中国食物与营养，2010（3）：24-25.

[19]LI Jianrong，ZHU Junli，YE Lifang.Determination of Formaldehyde in Squid by high-performance liquid chromatography[J].Asia Pac J Clin Nutr，2007，16（S1）：127-130. [20]汪小兰.有机化学[M].北京：高等教育出版社，2005.

[21]杨贤强，王岳飞，陈留记.茶多酚化学[M].上海：上海科学技术出版社，2003.

Study on reaction characteristics of apple polyphenols and formaldehyde and its application in dried-seasoned squid processing

JIANG Yuan-yuan，LI Xue-peng*，ZOU Zhao-yang，LI Jian-rong*
（Research Institute of Food Science，Bohai University，Food Safety Key Lab of Liaoning Province，Jinzhou 121013，China）

The reaction characteristics of apple polyphenols with formaldehyde were studied in this paper to explore the possibility of apple polyphenols as formaldehyde capture agent.Effects of pH，temperature，reaction time，and apple polyphenols’concentration were examined.The capture effect was also verified by adding apple polyphenols into the dried-seasoned squid during processing.Results showed that pH，temperature，reaction time and the concentration of apple polyphenols had significant influence（p＜0.05）on the reducing rate of formaldehyde.The reaction activity was higher under alkaline conditions.The content of formaldehyde decreased significantly with the increase of temperature，reaction time and concentration of apple polyphenols. The dried-seasoned squid treated with apple polyphenols kept less formaldehyde content than that of the control group during the 30 days storage（p＜0.05）.Thus，apple polyphenols had good effect and application value in capturing formaldehyde in squid products.

apple polyphenols；formaldehyde；reaction characteristics；dried-seasoned squid

TS254.1

A

1002-0306（2014）06-0090-04

2013－07－30 *通讯联系人

蒋圆圆（1986-），女，硕士研究生，研究方向：水产品贮藏加工。

“十二五”国家支撑计划项目课题（2012BAD29B06）；高等学校博士学科点专项科研基金课题（优先发展领域）（20113326130001）。