橄榄盐胚表层析出物的理化性质及成分分析

丘金辉,胡晗,周美龄,刘清培,曾绍校*,林少玲*

1(福建农林大学 食品科学学院，福建 福州，350002) 2(福建省特种淀粉品质科学与加工技术重点实验室，福建 福州，350000) 3(福州大世界橄榄有限公司，福建 福州，350000)

橄榄[Canariumalbum(Lour.)Raeusch]又名青果或白榄，英文名Chinese White Olive，是著名的热带、亚热带特产果品之一[1]。橄榄营养丰富，具有较高的药用价值和保健价值，可被加工成橄榄饼干、果脯蜜饯、橄榄饮料、橄榄保健茶和橄榄醋等系列产品[2-5]。橄榄蜜饯是橄榄加工的主要产品，但在其盐渍过程中表层易析出一层灰白色物质，并会带入橄榄蜜饯终产品中，严重影响产品的外观品质和消费者的购买欲望。

果蔬的内源性析出物的产生，不仅降低了产品的感官品质及商业价值，还会影响人们对营养物质的吸收。对食品内源性析出物的理化性质及成分的分析研究是探索其控制技术的必不可少的环节之一。目前，国内外关于食品中内源性析出物的相关研究主要集中在苹果、橙子、胡萝卜等常见果蔬产品析出物和茶、饮料、酒类沉淀析出物等方面。研究表明，大多数果蔬产品的内源性析出物主要是由多酚、蛋白质、果胶、淀粉、阿拉伯糖和高价阳离子等引起，其中多酚除了本身极易聚合形成聚多酚外，还常与蛋白质、多糖等物质相互作用形成大分子复合物，是目前果蔬加工中最常见又最难控制的问题之一[6-10]。

橄榄盐胚表层析出物(white sediment on the surface of salted Chinese olive，WSSCO)属于果蔬产品内源性析出物之一。橄榄中存在较多多酚、果胶、有机酸以及各种金属离子等成分[11]，加之橄榄蜜饯制作过程盐渍中加入CaCl2、NaCl、焦亚硫酸钠等盐类物质，推测橄榄盐胚表层析出物的主要成分可能是无机盐沉淀、有机盐沉淀或多酚与其他物质形成的大分子聚合物。

本文对橄榄盐胚表层析出物的理化性质及主要成分进行系统的研究分析，通过场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope, FESEM)观察表层析出物粉末结构并测定WSSCO的主要成分及常规理化性质；利用IC法、Vario EL元素分析仪和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别测定WSSCO中无机阴离子、主要有机元素及主要金属元素[12]，以期为实际生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.2 主要仪器与设备

TCL-18C型高速离心机，上海安亭科学仪器厂；DZF-6050型真空干燥箱、DK-S23型电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；Nova Nano SEM 230型场发射扫描电子显微镜(FESEM),美国FEI公司；200FS型差示扫描量热议(DSC)，德国耐驰(NETZSCH)公司；WGZ-100型散射式光电浊度仪，上海精密仪器厂；PHS-3C型精密pH计，上海雷磁仪器厂；AL104型精密分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；DX-600型离子色谱仪，美国戴安公司；VARIO EL型元素分析仪，德国ELEMENTAR公司；ICP-MS 770X型电感耦合等离子体质谱仪，美国AGILENT公司；752Pro型紫外可见分光光度计，上海棱光技术有限公司；SX2-12-12型马弗炉，上海雷韵实验仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 WSSCO的收集(如图1)

图1 WSSCO的收集流程Fig.1 Flow chart for sediment on the surface of saltedChinese olive collecting注：本实验测定样品默认是1.3.1中真空干燥后的灰白色粉末(WSSCO)，下同。

1.3.2 扫描电子显微镜观察

取样品少许，将其轻敷在专用双面胶上，为确保在双面胶上留下一层均匀的粉末，可用洗耳球轻轻吹去粘结不牢固或未粘结的粉末。喷金60 s后于场发射扫描电子显微镜(FSSEM)下观察并拍照记录。

1.3.3 WSSCO的理化性质分析

1.3.3.1 热特性分析

准确称样5.8 mg置于坩埚内，密封压盖。采用差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry,DSC)进行测定，以空坩埚作为对照，扫描温度为20～225 ℃，加温速率为10 ℃/min，利用DSC配套的NETZSCH-Proteus-6分析处理数据，从DSC吸热曲线上可以得出样品相变的起始温度(onset temperature,To)、峰值温度(peak temperature,Tp)、终止温度(conclusion temperature,Tc)和热焓值(enthalpy of gelatinization, ΔH)。

1.3.3.2 溶解性分析

准确称取0.010 0 g样品于1～15号50 mL的烧杯中，分别加入20 mL未经稀释的有机溶剂[甲醇、乙醇、丙酮、脲、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)]、双重蒸馏水、1.0 mol/L的碱溶液(NaOH、氨水)、酸溶液(草酸、醋酸、磷酸、盐酸、硝酸)、盐溶液(六偏磷酸钠、氯化铵)，在室温下搅拌后观察WSSCO的溶解情况并测定其溶液浊度。

浊度测定：以双蒸水为“0”度标准液及“100”度标准浊度液分别进行调零与调百。样液稀释一定倍数在仪器测量范围内进行测量。浊度按公式(1)计算：

T=T1×N-T0

(1)

式中：T,最终浊度(NTU)；T1,溶液的测定浊度(NTU)；N,溶液稀释倍数；T0,纯溶剂的初始浊度(NTU)。

1.3.4 无机阴离子的测定

准确称样0.200 0 g于100 mL烧杯中,加入50 mL 1 mol/L的HCl,80 ℃水浴加热5 min,冷至室温，砂芯漏斗吸滤过滤,用50 ℃去离子水洗涤过滤物3次,用3.5 mol/L Na2CO3和1 mol/L NaHCO3混合液定容于100 mL容量瓶,0.45 μm滤膜过滤,得到待测样。将预处理的待测样品，在以下参数下进行测定：色谱柱IonPac AS14A；淋洗液3.5 mmol/L Na2CO3,1.0 mmol/L NaHCO3缓冲液；流速 0.25 mL/min；进样体积 25 μL；柱温30 ℃。

1.3.5 元素的测定

1.3.5.1 矿质元素的测定

准确称取K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Al和Mn标准储备液(1 mg/mL)适量，用1%的硝酸溶液配制成1 μg/mL的K、Na、Ca、Mg、Fe和0.1 μg/mL的Cu，Zn、A1、Ba的混合标准液。准确称样0.100 0 g于消解罐,加入浓HNO3，冷消解48 h,微波消解(消解程序见表1),待样品消解完全后，在电炉上蒸发至近干,2%的硝酸溶解消化产物,用2%的硝酸定容于50 mL的聚四氟乙烯材质的容量瓶，备用。同时，按上述流程做空白对照实验。ICP-MS的工作条件参数如表2所示。将预处理的待测样品，按表2参数进行测定。

表1 微波消解仪的消解程序Table 1 Program of microwave digestion

表2 ICP-MS工作条件参数Table 2 Operating condition of the ICP-MS

1.3.5.2 有机物主要组成元素的测定

样品处理方法：取适量的粉状样品，充分混匀后于160 ℃的烘箱中烘1 h以上，然后趁热将样品转入干燥器中(内置干燥剂)，待样品自然冷却至室温0.5 h后立即测定。

准确称取灰白色样品4.8～5.2 mg，按表3元素分析仪的工作条件，磺胺标准物质计算当天校正因子，按照表3的方法自动定量计算样品中各元素含量。

表3 元素分析仪的工作条件参数Table 3 Operating condition of the element analyzer

1.3.6 成分测定

1.3.6.1 多糖的测定

准确称样0.100 0 g于100 mL三角瓶，加10倍体积的石油醚(30～60 ℃)脱脂去色素，再加入25 mL去离子水，用保鲜膜封口，然后用100 ℃水浴提取2～3 h后倒出上清液，加等量去离子水重复1次，合并提取液与未溶解物一起倒入离心管,在常温下4 200 r/min离心20 min后取上清液，测得490 nm处吸光度。根据罗永会等[13]的多糖测定方法绘制葡萄糖标准曲线并求得样品多糖含量。

1.3.6.2 多酚的测定

参照王振宇等[14]的方法，准确称0.100 0 g WSSCO于100 mL三角瓶，加10倍体积的石油醚(30～60 ℃)脱脂去色素，然后加入40%丙酮，料液比为1∶40(g∶mL)，塞子封口，摇匀，1 min后置于超声清洗器中处理60 min(超声功率100 W、温度40 ℃)，取出后倒出上清液，重新加入与第1次等量的40%丙酮，再提取1次，合并2次的提取液并与没有溶解的物质一起倒入离心管，常温下4 200 r/min离心20 min，取上清液稀释50倍后，测765 nm处的吸光度。并根据谢倩等[15-17]的多酚测定方法绘制没食子酸标准曲线从而得到样品多酚含量。

1.3.6.3 灰分测定

参照GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定方法》的灼烧称重法测定，按公式(2)计算：

(2)

式中：m1,坩埚与灰分的质量,g；m2,坩埚质量,g；m3,坩埚与试样的质量,g。

1.3.7 统计分析

所有数据均重复测定3次，取均值，采用Excel与SPSS 13.0统计分析软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 橄榄盐胚表层析出物的状态及扫描电镜分析

图2所示为橄榄盐胚，橄榄表面的白色斑点，即为橄榄盐胚表层析出物。

A-浸泡在PC桶中橄榄；B-从浸泡桶中取出的橄榄图2 橄榄盐胚上的表面析出物Fig.2 Sediment on surface of salted Chinese olive

由图3可见,其结构较为混乱，颗粒形状不规则且大小不均一，并且可以看出这些不规则形状主要是由更小的蠕虫状结构团聚形成的聚合物，而不是均一的晶体结构，由此推测橄榄盐胚表层析出物的主要组成不是某种单一的无机盐，而是多种伴有或不伴有无机金属离子的大分子的聚合物。

A-干燥后的橄榄盐胚表层析出物；B-橄榄盐胚表层析出物的电镜扫描图图3 干燥的WSSCO及其扫描电镜图Fig.3 Dry white sediment on the surface of salted Chineseolive and SEM diagram of WSSCO

2.2 橄榄盐胚表层析出物的理化性质分析

2.2.1 WSSCO的热特性分析

从图4可知，橄榄盐胚表层析出物的熔点为142.6 ℃，熔程(ΔT)为20.3 ℃，热焓值ΔH为221.2 J/g。熔融峰是化合物纯度的灵敏标准，根据范德霍夫方程，高纯度且结晶完善的化合物的DSC熔程(ΔT)极小，熔融峰非常尖锐；当熔融峰较宽时，即可认为物质纯度降低，熔点起始温度降低[18]。该图熔融峰比较尖锐，但熔程(ΔT)较大，表明橄榄盐胚表层析出物并不是单一物质，而是混合物，但以某种物质为主，且该主要物质的熔点大于142.6 ℃。

图4 WSSCO的DSC曲线Fig.4 DSC curve of sediment on the surface of salted Chinese olive

2.2.2 WSSCO溶解性分析

通过加入不同的溶剂观察橄榄盐胚表层析出物的溶解情况，从而初步判断橄榄盐胚表层析出物的类型。橄榄盐胚表层析出物的溶解性如表4及图5所示，从表4可知，橄榄盐胚表层析出物不溶于双蒸水、六偏磷酸钠盐溶液与草酸、醋酸、磷酸、盐酸等酸溶液，如图5所示，以上几种溶液的浊度也证实了这一点，并且通过肉眼观察，未发现析出物在以上几种溶剂中颜色、状态的差异；而图5显示橄榄盐胚表层析出物几乎完全溶解于NaOH及氨水等碱溶液(浊度由1062±23 NTU降至30 NTU内)。酸碱溶解结果表明，产生橄榄盐胚表层析出物的主要原因可能是多酚与蛋白质所引起[19]。并且有机溶剂的种类对橄榄盐胚表层析出物的溶解度影响较大，其中，由于丙酮、脲和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是氢键阻断剂，可使得橄榄盐胚表层析出物在其中几乎完全溶解[20]；此外，橄榄盐胚表层析出物在硝酸与氯化铵盐溶液中也有一定的溶解度，可能与它们共同含有氮元素存在一定关系，这些结果进一步表明橄榄盐胚表层析出物的主要成分为有机大分子。

表4 WSSCO的溶解性Table 4 The solubility of sediment on the surface ofsalted Chinese olive

图5 WSSCO在不同溶剂中的浊度Fig.5 The turbidity of sediment on the surface of salted Chinese olive in different solvents

2.3 橄榄盐胚表层析出物中无机阴离子分析

2.4 橄榄盐胚表层析出物中元素分析

2.4.1 橄榄盐胚表层析出物的矿质元素分析

由于Ca、Mg、Al、Ba、Fe、Cu是形成不溶性盐的常见矿物质元素，本研究对其矿物质元素进行分析。结果显示，橄榄盐胚表层析出物的矿物质元素Ca、Fe、Mg、Al、Cu、Ba含量分别是(0.76±0.09)、(0.61±0.03)、(0.54±0.06)、(0.28±0.03)、(0.016±0.001)、(0.004 1±0.000 4) mg/g，Ca元素含量虽然相对其他几种矿物质元素含量稍高，但含量还是极低，不到橄榄盐胚表层析出物的0.1%，因此，确定无机盐难溶物或有机盐难溶物不是橄榄盐胚表层析出物主要成分，并且推测其主要成分为有机大分子聚合物。所以用元素分析仪进一步测定WSSCO中有机物主要组成元素C、N含量。

2.4.2 WSSCO有机物主要组成元素分析

经检测发现橄榄盐胚表层析出物的组成元素中C元素含量最高，多达(517.47±11.90)mg/g，占总量的50%左右；其次是N元素，含量为(14.62±0.68) mg/g，占比达1.46%。由于N主要来自蛋白质，将N含量折算成蛋白质含量为(91.25±4.25) mg/g[根据蛋白质中N的平均质量分数(16%)]。因此可以确定蛋白质是橄榄盐胚表层析出物的主要成分之一，而由于碳元素几乎是所有有机物的主要组成元素，所以需对其具体成分进一步分析。

2.5 橄榄盐胚表层析出物的主要成分分析

前人研究发现，果蔬析出物主要是由于植物多酚、蛋白质及多糖的相互作用引起[7]。结合橄榄主要成分及溶解性分析实验结果，对上述碳元素的具体来源做进一步探索。由于蛋白质含量已测，所以本部分主要测定了多糖、多酚及灰分含量，多糖及多酚浓度分别稀释到各自标准曲线的线性范围内测定，3者根据1.3.6的公式计算。结果表明，多酚含量最高，高达(308.08±6.13)mg/g，表明多酚是橄榄盐胚表层析出物的最主要的成分；多糖含量最低，约为1%；而灰分含量仅4.5%左右。

3 结论与讨论

本研究通过电子显微镜图观察到橄榄盐胚表层析出物颗粒形状不规则且大小不均一；熔点为142.6℃，熔程较宽，其不溶于水与酸(除硝酸)，但几乎完全溶解于碱与多种有机溶剂；橄榄盐胚表层析出物中常见、易形成难溶性盐的无机阴离子与矿质元素含量均较低。这些结果表明，橄榄盐胚表层析出物是一种混合物，且主要成分不是难溶性盐。此外，有机元素测定结果显示，橄榄盐胚表层析出物的有机元素C、N质量分数分别为(51.75±1.19)%、(1.46±0.07)%，根据蛋白质氮元素质量分数(0.16)换算得到其蛋白质含量为(9.13±0.43)%；同时，具体成分测定结果显示，橄榄盐胚表层析出物多糖质量分数为(0.50±0.01)%、多酚质量分数为(30.81±0.61)%及灰分质量分数(4.5±0.12)%。由此确定橄榄盐胚表层析出物的主要成分有多酚、蛋白质及灰分，质量分数总和达44.4%。综合橄榄盐胚表层析出物的溶解特性及碳元素含量，确定其主成分还包括多酚-蛋白质复合物(目前无法定量检测)，这表明橄榄盐胚表层析出物形成与多酚和蛋白质有较大的相关性。本论文的研究结果与前人的研究报导相一致。

本研究对橄榄盐胚表层析出物的理化性质及主要成分进行系统的研究分析，通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察表层析出物粉末结构并测定WSSCO的主要成分及常规理化性质；利用IC法、Vario EL元素分析仪和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别测定WSSCO中无机阴离子、主要有机元素及主要金属元素。深入分析了果蔬内源性析出物的理化性质及成分，为实际生产中选择合适有效的控制技术提供科学依据。