臭氧与紫外复合处理对枸杞干果风味化合物及其功能性成分含量的影响

龚媛，刘敦华

(宁夏大学农学院，宁夏银川，750021)

枸杞(Lycium barbarum)属茄科(Solanaceae)植物，含有丰富的蛋白质、多糖、类胡萝卜素、黄酮以及多种氨基酸、维生素和矿质元素等多种活性物质。枸杞干果是枸杞最常见的一种低水分形态，微生物污染是枸杞制干过程中最突出的问题，臭氧、紫外单独杀菌在低水分的产品中没有明显的优势，但将两者联合处理蔬菜、水中细菌却有明显效果［1－2］。臭氧-紫外光辐射联用法(O3/UV)的氧化过程首先是液相臭氧在紫外光辐射下分解产生OH自由基，再由OH自由基氧化污染物［3］，大大提高难氧化物质的氧化速率和效率，广泛应用于污水处理等，同时也可用于食品挥发性成分的影响研究［4］。目前，臭氧与紫外复合作用主要是针对杀菌、贮藏保鲜等，但对枸杞挥发性成分和品质的影响研究甚少。本试验采用固相微萃取-气-质联用(SPEMGC-MS)分析枸杞干果经臭氧与紫外复合处理杀菌后产品风味化合物变化的影响，同时对枸杞枸杞功能性成分枸杞黄酮、多糖、类胡萝卜素含量进行了测定。

1 材料与方法

1.1 材料

枸杞干果，宁夏银川同心路市场。

丙酮(分析纯)，天津东方化工厂;石油醚(分析纯)，天津市瑞金特化学品有限公司;无水乙醇(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

AL204型电子天平，梅勒-勒托利多仪器(上海)有限公司;AB-K-Y-10型移动式臭氧发生器，南京奥坂干燥设备厂;DHG-9101-0S电热恒温鼓风干燥箱，上海鸿都电子有限公司;GJWS-A2型温湿度表，天津市津南区工艺美术陶瓷厂;7230G可见分光光度计，上海精密科技有限公司;EST-10-03型臭氧浓度检测仪，深圳市源恒通科技有限公司 ;JH-SCA型超净工作台，上海鸿都科技有限公司;20W双端双针石英紫外线杀菌消毒灯，东海县创新灯具厂;PW103型空气加湿器，上海奔腾企业有限公司;WK-600A型高速中药粉碎机，上海新诺仪器设备有限公司;手动SPME进样器，50/30 μm PDMS/DVB萃取头，美国 Supelco公司;GC-MS-QP2010plus气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司制造;HH.SY21-Ni6-C型恒温水浴锅，北京长源实验设备厂。

1.3 实验方法

1.3.1 样品预处理

未处理(对照组):市场购买的枸杞干果不做任何处理。

臭氧与紫外复合处理(试验组):臭氧与紫外复合处理枸杞干果:在相对湿度90%土5%的环境中，将适量枸杞干果置于带孔的筛子中，打开臭氧发生器待臭氧浓度为31(mg/m3)，打开紫外灯，辐射距离31 cm，送入筛子，处理时间32 min后，50℃烘干待测。

1.3.2 枸杞干果挥发性物质的提取

(1)样品前处理:将对照组、试验组的枸杞干果分别用粉碎机粉碎，待用。

(2)固相微萃取法:参考文献［5－7］方法，稍作修改，称取3 g样品置于20 mL的顶空瓶中，插入已老化好的SPME针头，在50℃恒温水浴锅中顶空萃取30 min，取出萃取头，并立即插入GC/MS进样口(温度250℃)中，热解吸3 min进样，拔出萃取头。

1.3.3 挥发性物质检测条件

气谱条件:色谱柱为DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm ×0.5 μm)，载气为 He，流速为3.7 mL/min，进样口温度250℃，不分流;FID检测器温度为250℃，起始柱温为40℃，保持2 min，以15℃/min升温到100℃，然后再以5℃/min升温到220℃，保持10min，最后以5℃/min升温到250℃。

质谱条件:色谱-质谱接口温度 250℃，谱库NIST05a.L，质谱质量扫描范围为30～450 amu。

1.3.4 挥发性化物质的鉴定

对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对NIST05a.L谱库，对枸杞干果挥发风味成分进行解析，确定枸杞干果的挥发性化学成分，并根据面积归一法求出个化学成分的相对含量。

1.3.5 理化指标的测定

水分GB 5009.3《食品中水分的测定》直接干燥法;灰分 GB 5009.4《食品中灰分的测定》;总糖GB 18672－2014《枸杞》;蛋白质 GB 5009.5《食品中蛋白质的测定》;脂肪 GB 5009.6《食品中脂肪的测定》。

1.3.6 枸杞多糖的测定

参照GB/T18672－2014《枸杞》。

1.3.7 枸杞黄酮的测定［8］

1.3.8 枸杞类胡萝卜素的测定［9－12］

1.3.9 数据处理

采用Origin9.0进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 未处理、臭氧与紫外复合处理的枸杞挥发性成分变化分析结果

未处理、臭氧与紫外复合处理的枸杞挥发性成分使用固相微萃取和GC-MS联合进行分析，得到挥发性成分总离子流图，见图1。

由图1和表1可知，未处理和经臭氧与紫外复合处理的枸杞中挥发性物质共79种，其中从未经臭氧处理的枸杞中鉴定出52种挥发性化合物，经臭氧与紫外复合处理的枸杞中鉴定出60中挥发性化合物。两者的共有成分是L(-)-乳酸乙酯有较强的酒香气味［13］、异辛醇有淡淡的花香［14］、正辛醇、1-十六烷醇有玫瑰香气、2-丁基辛醇、4，6-二甲基十二烷、4-甲基十五烷、十二烷、正十五烷、正十八烷、正二十一烷、8-甲基十七烷、正十三烷、正十四烷、正十七烷、正二十八烷、正十九烷、2，6，10，14-四甲基十六烷、正十六烷、2-壬酮、2-十一酮、α-异甲基紫罗兰酮具有紫罗兰香气、二辛基酮、beta-紫罗兰酮具强烈的花香、2-十三酮、壬醛具有强烈的油脂气味和甜橙气、反式-2-壬烯醛、癸醛有果味香［15］、β-环柠檬醛、2-(乙酰氨基)-3-(4-羟基-3，5-二碘苯基)丙酸、辛醚、2-乙酰基吡咯、萘具有樟脑丸气味［16］。

图1 未处理(A)和臭氧与紫外复合处理(B)的枸杞挥发性成分的总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile flavor compounds in untreated(A)and ozone and ultraviolet combined treatment(B)Lycium barbarum

续表1

由图2可知，2种处理方式下的枸杞中都含有酯类、醇类、烷烃类、酮类、醛类、醚类、酸类、杂环类挥发性成分，在未处理的枸杞中检测出的4 6中挥发性成分中酯类3种、醇类9种、烷烃类1 4种、酮类1 0种、醛类6种、醚类1种、酸类2种、杂环类3种;在臭氧与紫外复合处理的枸杞中检测出的5 1中挥发性成分中酯类6种、醇类11种、烷烃类13种、酮类11种、醛类5种、醚类1种、酸类2种、杂环类3种。通过对比可知，2种处理方式下的枸杞中烷烃类挥发性化合物数量最多，约为其他种类的一倍多，其次是酮类、醇类、醛类、酯类、杂环类、酸类、醚类最少;经臭氧与紫外复合处理的枸杞中酯类、醇类、烷烃类、酮类挥发性化合物的数量均高于未处理的枸杞，但各类挥发性化合物差异不明显。

图2 未处理与臭氧处理的枸杞中各类挥发性成分的数量Fig.2 The number of volatile components belonging to different chemical classes in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

由表1和图3可知，在未处理的枸杞中检测出的46中挥发性成分，占色谱流出组分总含量的64.02%，其中烷烃类、醇类、酮类、醛类相对含量分别占总成分的16.46%、15.05%、13%、11.84%，其中相对含量较高的物质有二十八烷醇(7.7%)、壬醛(5.45%)、2-十一酮(4.58%)、甲基庚烯酮(3.52%)、4，6-二甲基十二烷(3.09%)等;经臭氧与紫外复合处理的枸杞中检测出的51种挥发性化成分，占色谱流出组分总含量的70.73%，其中酮类、烷烃类相对含量分别占总成分的20.68%、12.9%，醇类、醛类相对含量分别占总成分的13.95%、11.5%，其中相对含量较高的物质有壬醛(7.97%)、2-十一酮(4.6%)、3，4，4-三甲 基-2-戊 烯 (3.58%)、 6-甲 基-5-庚 烯-2-酮(3.17%)、4，6-二甲基十二烷(2.89%)等;未处理的和经臭氧与紫外复合处理的枸杞的挥发性成分相对含量主要要差别在于烷烃类、酮类，后者烷烃类、酮类的相对含量比前者均高5%左右，而剩余类挥发性成分相对含量无明显差异。

图3 未处理与臭氧处理的枸杞中各类挥发性成分的含量Fig.3 Contents of various classes of volatile components in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

表2 未处理、臭氧与紫外复合处理的枸杞中各功能性成分的平均含量Table 2 The average content of functional ingredients in ozone and ultraviolet combined treatment and untreated Lycium barbarum

2 未处理、臭氧与紫外复合处理的枸杞中的功能性成分含量分析

黄酮、多糖、类胡萝卜素是枸杞果实中重要的抗氧化物质，其含量决定着枸杞果实的抗氧化活性。由表2及方差分析可知，经臭氧与紫外复合处理的枸杞中的水分、灰分、总糖、蛋白质、脂肪、黄酮、多糖的含量与对照组差异性不显著(P＞0.05)，而类胡萝卜素的含量存在显著性差异(P＜0.05)，经臭氧与紫外复合处理的枸杞的类胡萝卜素的含量明显低于对照组，由于类胡萝卜素见光易分解，也容易被氧化，试验组的既有臭氧的强氧化性作用还有紫外灯照射作用，使得类胡萝卜素含量明显下降;试验组黄酮的含量比对照组稍高一些，这与文献［17－18］研究臭氧、紫外对黄酮类化合物含量变化的结果相符;试验组多糖的含量比对照组稍低些，分析原因可能是臭氧的高强氧化性与紫外在一定湿度的条件下结合表现出更强的作用导致不饱和的有机分子破裂，导致多糖被降解，但差异性不明显。

3 结论

(1)采用固相微萃取和GC-MS对未处理和臭氧与紫外复合处理的枸杞的挥发性成进行提取分析，未处理和经臭氧与紫外复合处理的枸杞中挥发性物质共79种，其中从未经臭氧处理的枸杞中鉴定出52种挥发性化合物，经臭氧与紫外复合处理的枸杞中鉴定出60中挥发性化合物，这些物质主要有醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、醚类、杂环类，枸杞在臭氧处理的作用下挥发性成分发生了很大的变化，多类挥发性成分中的数量和相对含量均增加和升高。

(2)与未处理相比，经臭氧与紫外复合处理的枸杞功能性成分中黄酮含量稍有提高，多糖、类胡萝卜素的含量均有不同程度的下降，但类胡萝卜素含量下降的差异显著。

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