两种干燥方法对不同品种荔枝多糖抗氧化及降血糖作用研究

张君慧，段 续，杨 佳，谢 天，亓盛敏

1.中粮营养健康研究院有限公司 (北京 102209)2.河南科技大学食品与生物工程学院 (洛阳 471023)

2017-08-11

张君慧，女，1983年出生，工程师，主要从事食

品加工和知识产权研究。

两种干燥方法对不同品种荔枝多糖抗氧化及降血糖作用研究

张君慧1，段 续2，杨 佳1，谢 天1，亓盛敏1

1.中粮营养健康研究院有限公司 (北京 102209)2.河南科技大学食品与生物工程学院 (洛阳 471023)

以桂味、妃子笑和糯米糍3种常见的荔枝品种为原料，研究了热风干燥和微波真空干燥对荔枝常规化学指标和荔枝多糖抗氧化能力的影响，并且通过动物实验，研究了粗多糖的降血糖作用。结果发现热风干燥桂味的多糖含量最高，妃子笑的EC50值最小、FRAP值最大。微波真空干燥妃子笑对糖尿病小鼠的降血糖作用最好。桂味和妃子笑都能够明显降低糖尿病小鼠血液中的甘油三酯含量，桂味的降低效果甚至好于阳性药物组。所有样品对糖尿病小鼠血液中总胆固醇的降低效果都不明显。总而言之，荔枝粗多糖含量与抗氧化活性及降血糖作用之间不存在正比例关系，妃子笑的抗氧化能力最强，热风干燥的荔枝多糖抗氧化性更强，但两种干燥方式荔枝多糖都有很好的降血糖效果。

干燥方法；抗氧化活性；降血糖；荔枝果肉；多糖

荔枝(LitchichinensisSonn.)为无患子科常绿乔木。其果实味道鲜美营养丰富，是我国南方的特色水果之一。据统计我国拥有的荔枝的品种超过200个，主要有妃子笑、糯米糍、桂味、怀枝等。常温条件下荔枝采摘后极易变质，商业价值迅速下降,因此研究荔枝的精深加工尤为重要[1-2]。

干燥工艺被广泛应用于荔枝的加工，最常见的是传统的热风干燥(air drying, AD)[3-4]，热风干燥得到的荔枝果肉柔软呈深棕色，和新鲜的荔枝差别较大，常被认为是低端的荔枝干产品。冷冻干燥 (freeze drying, FD)[5]和微波真空干燥(microwave vacuum drying, MVD)[6-8]得到的荔枝果肉营养价值高呈雪白色，吃起来酥脆可口，常被认为是高端的荔枝产品。然而，冷冻干燥的高耗能和高成本严重限制了其在荔枝上的应用。微波真空干燥作为一种新型的干燥方式，能耗低、干燥品质好，近些年在食品干制加工方面的应用越来越多。综合品质和经济性，微波真空干燥似乎是当下最合适的加工方法，但是这仅仅是针对一般的物理化学指标，若是以多糖作为评价指标，微波真空干燥是否一定会好于热风干燥，还需要我们进行深入研究。另外，目前对于荔枝多糖的研究主要集中在结构特性[9]、抗氧化性[10]和功能特性[11-12]，大部分的研究以新鲜荔枝为原料且干燥方法单一，比较不同干燥方法对不同品种荔枝粗多糖影响的研究未见报道。

胰岛素和相关西药常被用于治疗糖尿病。事实上，传统的中药也可用于治疗糖尿病，研究发现中药具有提高胰岛和肾脏功能、促进血液循环和清除自由基的作用[13]。中药中的生物活性成分主要有多酚、多糖、皂苷和生物碱，这些成分在荔枝中都有发现[10,14-15]。然而，对于荔枝多糖降血糖作用的研究还很少，特别是利用动物实验进行的相关研究。

本文以3种大宗荔枝品种为原料，研究热风干燥和微波真空干燥对其主要化学指标及抗氧化活性的影响，并利用小鼠实验研究荔枝多糖的降血糖作用，以便阐明这些指标之间的关系，得出最佳的荔枝品种和最好的干燥方式，为荔枝的精深加工奠定基础。

1 材料与方法

1.1材料与试剂

新鲜荔枝(桂味、糯米糍、妃子笑)，购买自深圳市的西丽果场，从中挑选大小相似且无病虫害的荔枝，单个荔枝平均果重为25 g；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,4,6-三(2-吡啶基)三嗪(TPTZ)，美国Sigma公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2仪器与设备

HWZ-5B微波真空干燥设备，广东省广州市兴兴微波能设备有限公司；DHG-91230热风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；ALPHA 1-4 LSC冻干机，德国Marin Christ公司；5810R离心机，德国艾本德股份公司；DK-20水浴磁力搅拌器，江苏省金坛市文华仪器有限公司；L6紫外-可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司。

1.3干燥试验

荔枝热风干燥设定干燥温度为70 ℃，热风风速为1 m/s，直到含水率小于27%(干基)。荔枝微波真空干燥参照Huang等[2]的方法，设定微波真空干燥机的压力为5 kPa(绝对压力)，微波功率为0.6 W/g，温度为60 ℃～65 ℃。当中心温度低于下限温度时打开微波开关，当中心温度高于温度上限时关闭微波开关，直到荔枝含水率小于27%(干基)。两种干燥方法干燥后的荔枝用聚乙烯袋密封，在-40 ℃保存待用。

1.4荔枝干中主要化学成分测定

含水量的测定使用烤箱干燥法[16]；抗坏血酸含量的测定采用高效液相色谱法(HPLC)[17]；总多糖浓度的测定采用苯酚-硫酸法[18]；蛋白含量测定采用Bradford法[19]；多酚含量的测定采用Foline-Ciocalteau法[20]。

1.5粗多糖的提取

粗多糖提取采用传统的热水浴法[21]，并加以改进。

1.6抗氧化能力测定

1.6.1清除DPPH自由基能力的测定

粗多糖清除DPPH自由基能力的测定依照Zhang等[22]的方法，略有改动。

1.6.2FRAP法抗氧化能力测定

FRAP法抗氧化能力测定依照江慎华等[23]的方法，略有改动。

1.7降血糖试验

1.7.1正常小鼠的口服葡萄糖耐性试验(OGTT)

正常小鼠的口服葡萄糖耐性试验依照Xue等[24]的方法，略有改动。

1.7.2糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐性试验(OGTT)

糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐性试验依照Li等[25]的方法，略有改动。

1.7.3血液样品分析

用ELISA试剂盒检测血清中的甘油三酯(triglyceride, TG)和总胆固醇(total cholesterol, TCH)水平。

1.8统计分析

采用SPSS 18进行试验数据分析并且用ANOVA程序进行显著性分析。所有的测量都需要重复3次。当P≤0.05时，平均值被认为有显著性差异。

2 结果与讨论

2.1粗多糖含量

不同品种荔枝干燥后主要化学成分和粗多糖含量如表1所示。可以看出相同干燥方式下不同品种荔枝含水率差别不明显。对于同种品种的荔枝，热风干燥和微波真空干燥得到的荔枝含水率差别也不明显。相同干燥方式下，妃子笑的抗坏血酸含量要高于桂味和糯米糍。对于同种品种的荔枝，微波真空干燥得到的荔枝的抗坏血酸含量要高于热风干燥的。从表中我们还可以看出热风干燥桂味的多糖含量最高。对于同种荔枝品种，热风干燥荔枝多糖的含量、多酚含量和蛋白含量要高于微波真空干燥荔枝。

表1 AD和MVD对不同品种荔枝主要化学成分和多糖含量的影响

注：同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。

2.2粗多糖的抗氧化能力

DPPH是一种稳定的自由基，常被用来测定物质的抗氧化能力[26]。荔枝果肉干燥后得到的粗多糖提取物对DPPH自由基的清除作用如图1所示。可以看出热风干燥妃子笑粗多糖的清除能力最强(EC50=0.189 mg/mL)，微波真空干燥桂味粗多糖的清除能力最弱(EC50=0.764 mg/mL)。对于桂味荔枝，我们发现热风干燥得到粗多糖的抗氧化能力要好于微波真空干燥，而且妃子笑和糯米糍也有相同的结论。热风干燥方式下，妃子笑荔枝粗多糖的抗氧化能力要高于桂味和糯米糍，而且微波真空干燥方式下也存在相同的结论。因此，我们发现对于荔枝粗多糖妃子笑是最好的荔枝品种，热风干燥是更好的干燥方式。

FRAP法测定荔枝粗多糖的抗氧化能力如图2所示。实验中选取的荔枝多糖的浓度分别为0.1 mg/mL、 0.2 mg/mL和0.3 mg/mL。 从图中可以看出热风干燥妃子笑粗多糖的抗氧化能力最强(多糖浓度为0.3 mg/mL时，FRAP值为332.04 μmol/L FeSO4·7H2O/g DW)，微波真空干燥糯米糍的抗氧化能力最弱(多糖浓度为0.3 mg/mL时，FRAP值为22.02 μmol/L FeSO4·7H2O/g DW)。我们发现热风干燥样品的抗氧化能力要好于微波真空干燥的(P<0.05)。在相同干燥方式下荔枝粗多糖的抗氧化能力为：妃子笑 > 桂味 > 糯米糍。

图1 不同干燥方法对3种荔枝果肉清除DPPH自由基的影响

图2 不同干燥方法对3种荔枝果肉FRAP法测定抗氧化能力的影响

目前，对于不同品种荔枝粗多糖的抗氧化性研究还很少。郭亚娟[27]研究发现荔枝多糖主要由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等组成。微波真空干燥过程对单糖成分没有影响，但是热风干燥过程中阿拉伯糖和半乳糖有所增加，甘露糖和葡萄糖有所减少。总之，不同品种荔枝多糖中含有的单糖成分不同，这可能是它们表现出不同的抗氧化性的原因。事实上，热风干燥的干燥温度更高、干燥时间更长，这可能是造成其抗氧化活性更强的原因。

2.3粗多糖的降血糖能力

2.3.1正常小鼠口服葡萄糖耐量试验

正常小鼠口服葡萄糖耐量试验(OGTT)结果如图3所示。可以看出与模型组相比，阳性药物组能够明显地降低小鼠血糖(p<0.05)。另外与模型组相比，热风干燥桂味和热风干燥糯米糍在每个时间点都能明显降低小鼠血糖(p<0.05)且热风干燥桂味的降血糖作用最好。在0.5 h时热风干燥妃子笑和微波真空干燥所有样品降血糖作用都不明显(p>0.05)。

图3 正常小鼠的口服葡萄糖耐量试验

2.3.2糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量试验

糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量试验(OGTT)结果如图4所示。从图4可以看出，与模型组相比，阳性药物组在每个时间点都能显著降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)。热风干燥桂味对糖尿病小鼠的降血糖作用最好，甚至在0.5 h对糖尿病小鼠的降血糖作用要好于阳性药物组。与模型组相比，微波真空干燥桂味和微波真空干燥妃子笑在每个时间点都能显著降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)，甚至微波真空干燥妃子笑的降血糖作用要好于阳性药物组。在0.5 h，微波真空干燥所有样品都能显著的降低糖尿病小鼠的血糖(p < 0.05)。

图4 糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐量试验

2.3.3粗多糖对糖尿病小鼠血液中TG和TCH的影响

糖尿病小鼠血液中的甘油三酯(TG)、总胆固醇(TCH)含量如图5所示。可以看出与模型组相比，阳性药物组可以明显地降低小鼠血液中的TG和TCH浓度(p < 0.05)。热风干燥桂味、热风干燥妃子笑、微波真空干燥桂味和微波真空干燥妃子笑都能明显的降低TG浓度(p < 0.05)，热风干燥桂味和微波真空干燥桂味对TG浓度的降低程度甚至好于阳性药物组。另外与模型组相比，所有样品组对小鼠血液中TC浓度的降低作用都不明显。

图5 荔枝干粗多糖对糖尿病小鼠血液中甘油三脂和总胆固醇浓度的影响

3 结论

在相同干燥方式下，同一品种荔枝的抗氧化性和多糖浓度呈正相关且抗氧化性最好的为妃子笑。在不同干燥方式下，热风干燥荔枝多糖的抗氧化性要好于微波真空干燥。多糖含量、抗氧化性和降血糖作用之间并没有一致性，也就是说更高的多糖含量并不意味着更好的抗氧化活性和降血糖作用。这也从侧面说明了动物实验和活性成分研究的必要性。总之，热风干燥荔枝多糖的抗氧化活性要好于微波真空干燥，抗氧化活性最好的荔枝为妃子笑；桂味具有最好的降血糖作用。

对于一般的物理化学指标(外观、色泽、孔隙率和抗坏血酸含量等)，微波真空干燥要好于热风干燥。然而本研究却发现热风干燥荔枝粗多糖的抗氧化活性要远远好于微波真空干燥。在不同的干燥方式下，荔枝多糖的成分会发生变化，这可能是热风干燥和微波真空干燥样品在抗氧化活性和降血糖作用方面不同的原因。本研究主要是以荔枝粗多糖作为测定指标，下一步可以对粗多糖进行提纯和分离，以期能从分子水平上解释干燥对荔枝多糖的影响。

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Effectsontheantioxidantandhypoglycemicactivitiesofthedifferentlycheepolysaccharidesbytwodryingmethods

Zhang Junhui1, Duan Xu2, Yang Jia1, Xie Tian1, Qi Shengmin1

1.Nutrition & Health Research Institute, COFCO Corporation (Beijing 102209)2.College of Food & Bioengineering, Henan University of Science and Technology (Luoyang 471023)

Effect of air drying and microwave vacuum drying on polysaccharides of lychee with three cultivars (Guiwei, Feizixiao, Nuomici) was determined in terms of polysaccharides yield, antioxidant capacity and hypoglycemic action. The results show that Guiwei lychee dried by air drying has the highest polysaccharide content among three lychees. However, Feizixiao lychee has the lowest EC50 concentration and the highest FRAP value. Moreover, Feizixiao lychee dried by microwave vacuum drying has the best effect for improving glucose tolerance of diabetic mice. The effect of Guiwei and Feizixiao samples on decreasing TG of diabetic mice is the best and it is even better than dapagliflozin group. All lychees have no significant effect on the TC content in blood. In a word, there are also no consistency among crude polysaccharides content, antioxidant capacity and hypoglycemic effect. Feizixiao lychee has the best antioxidant capacity. Antioxidant capacity of air-dried lychee pulp is better. However, polysaccharides in air dried and microwave vacuum dried lychee both have significant hypoglycemic action.

drying method; antioxidant activity; hypoglycemic; Lychee pulp; polysaccharides

TS201

A

1672-5026(2017)05-060-06