欧李冻干粉物化特性及抗氧化活性的研究

晋楠，付鸿博，杜俊杰*，王鹏飞，张建成，穆霄鹏，乔羽佳，韩轩轩，宣晓毛

(1.山西农业大学 园艺学院，山西 太谷 030801;2.黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所，黑龙江 哈尔滨)

欧李(Cerasushumilis(Bge)Sok)是蔷薇科樱桃属的极矮生灌木果树，是我国特有的古老野生果树树种，因其果实含钙高又称钙果[1]。欧李果实色泽鲜艳、风味独特，且富含有机酸、氨基酸、维生素和类黄酮等功能物质，具有较强的保健功能[2,3]。然而，欧李果实成熟期在7～9月，贮藏期短，常温条件下果实采后易软化、受损伤或遭微生物的侵染而造成迅速腐烂，严重影响欧李果实的商品特性。

将新鲜水果直接加工成果粉，是近几年来出现的一种新趋势[4]。新鲜水果经真空冷冻干燥后，含水量一般低于7%。经加工后的果粉基本保持原有水果的营养成分及风味，体积减小，质量减轻，可室温储藏和运输，耗损大大降低[5～7]。果粉有效成分的溶出与其粉碎程度具有密切的关系，有效成分分布于细胞内，通过粉碎让细胞壁破碎，可以改善有效成分的溶出，提高材料的利用价值，改善产品的质量[8]。果粉几乎能应用到食品加工的各个领域，主要可用于提高产品的营养成分、改善产品的色泽和风味、以及丰富产品的种类等，例如冻干果粉可以作为面食制品、固体饮料和乳制品等产品的添加剂[9]。

本试验将真空冷冻干燥后的欧李果实进行了常规研磨和破壁粉碎处理，比较了常规研磨处理与破壁粉碎处理对冻干果粉物理性质、化学成分和抗氧化活性的影响，以期为欧李的深加工利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：欧李品种为农大4号，采自山西农业大学巨鑫试验基地。以无病虫害、机械损伤及腐烂的原料作为试验材料，去核后真空冻干处理备用。

试剂：2，2-联氮基双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2，4，6-三(2-吡啶基)-1，3，5-三嗪(TPTZ)、1，1-二苯基v2-三硝基苯肼(DPPH)、福林酚、儿茶素、没食子酸：北京索莱宝科技有限公司；Trolox：SIGMA-ALDRICH；蒽酮、葡萄糖、亚硝酸钠、硝酸铝、NaOH、H2SO4、HCl均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

智能破壁料理机(G-8800，宁波格丽思电器有限公司)；紫外可见分光光度计(UV-5200，上海元析仪器有限公司)；分光测色仪(YS3060，深圳市三恩时科技有限公司)；pH计(ST2100，奥豪斯仪器(常州)有限公司)；标准检验筛(GB/T6003.1-2012，浙江上虞市华丰五金仪器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 欧李冻干粉的制备

准确称取经真空冷冻干燥后的欧李100 g，经常规研磨后得研磨粉(研钵中研磨)，经破壁机粉碎后的果粉为破壁果粉。破壁果粉粉碎时，转速设置为10档，粉碎时间为105 s，粉碎后取50 g欧李破壁果粉经筛孔直径分别为100、200、300目的标准筛分级。将欧李破壁果粉按照粒径大小分为3个等级：100～200目、200～300目、300目，对应的粉体粒径大小范围为：154～74 μm、74～50 μm、<50 μm。破壁全粉为不经标准筛分级的果粉，欧李冻干果经常规研磨后得研磨粉。3种粒径范围破壁果粉、研磨果粉及破壁全粉供试验用，试验重复3次。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 色泽

使用分光测色仪测定不同粒径范围欧李果粉的色泽，其中L*代表明度指数，从黑暗(L*=0)到明亮(L*=100)的变化;a*代表颜色从绿色(-a*)到红色(+a*)的变化，b*代表颜色从蓝色(-b*)到黄色(+b*)的变化。

1.3.2.2 容重

将欧李果粉缓慢加入5.0 mL量筒中，加入到1 mL时，对样品进行称重，单位体积的质量即为容重，重复测定3次[10]。

1.3.2.3 持水力

准确称取0.5 g果粉(M1，g)于室温下加入10 mL蒸馏水，60 ℃水浴30 min，取出立即冰浴30 min，5 000 rpm离心20 min，去除上清。将沉淀物称重(M2，g)[11]，重复测定3次。

持水力(g·g-1)=(M2-M1)/M1

1.3.2.4 膨胀力

称取1 g果粉(M)加入到量筒中，记录所占体积(V1)，加入10 mL蒸馏水，搅拌均匀，25 ℃水浴24 h，记录体积(V2)[12]，重复测定3次。

膨胀力(mL·g-1)=(V2-V1)/M

1.3.2.5 水溶性指数

称取0.2 g果粉(S1，g)置于离心管中，室温下加入10 mL蒸馏水，80 ℃水浴30 min，6000rpm离心10 min，上清收集在预先称重的蒸发皿(S2，g)中，105 ℃干燥至恒重，将蒸发皿与残渣称重(S3，g)[13]，重复测定3次。

水溶性指数(%)=(S3-S2)/S1×100

1.3.2.6 可溶性糖

采用蒽酮硫酸比色法[14]。

1.3.2.7 可滴定酸

采用NaOH滴定法[15]。

1.3.2.8 总酚

采用福林酚法[16]。

1.3.2.9 总黄酮

采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法[17]。

1.3.2.10 花色苷

采用pH示差法[18]。

1.3.2.11 抗氧化活性

DPPH自由基清除能力，ABTS自由基清除能力及亚铁还原能力(FRAP)测定参考张文娟的方法[19]。

1.4 数据统计与分析

采用Excel软件进行数据计算和作图，采用SAS 8.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同粒径范围欧李果粉色泽变化

由表1可知，随着欧李果粉粒径的减小，果粉的L*呈现增大的趋势,a*呈减小趋势。200～300目破壁粉b*值显著高于其它果粉，表明破壁粉碎处理后200～300目粉偏黄色。(图1)。

表1 不同粒径范围欧李果粉色泽变化Table 1 The colour change of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

注:数据右上角标注的字母表示不同处理的同一指标在0.05水平上的显著差异性，下同。
Note:Different capital letters show significant difference at the0.05level in the same row,the same below.

2.2 不同粒径范围欧李果粉物理特性

由表2可知，破壁全粉持水力显著低于研磨粉；破壁粉持水力、容重，随粒径减小而降低，100～200目破壁粉持水力显著高于其它果粉；破壁粉容重随粒径减小而降低，由0.636 0 g·mL-1降至0.423 6 g·mL-1，破壁全粉与研磨粉差异不显著。破壁全粉水溶性指数、膨胀力显著高于研磨粉。破壁粉的水溶性指数、膨胀力随果粉粒径减小而增加，300目破壁粉水溶性指数、膨胀力显著高于其它果粉。

2.3 不同粒径范围欧李果粉营养特性

由表3可知，破壁全粉可溶性糖、可滴定酸、总酚、总黄酮及花色苷含量显著高于研磨粉。破壁粉可溶性糖及可滴定酸含量随粒径减小而升高，各粒径之间差异显著，300目冻干粉可溶性糖及可滴定酸含量显著高于其它粒径果粉；破壁粉总酚、总黄酮及花色苷含量随粒径减小而降低，100～200目破壁粉总酚、总黄酮及花色苷含量显著高于其它果粉。

2.4 不同粒径范围欧李果粉抗氧化特性

由表4可知，果粉对三种自由基的清除能力依次为ABTS>FRAP>DPPH。破壁全粉清除ABTS自由基、亚铁还原能力显著高于研磨粉，破壁全粉清除DPPH自由基能力与研磨粉差异不显著。破壁粉清除ABTS、DPPH自由基能力及亚铁还原能力随粒径减小而降低。100～200目破壁粉清除ABTS、DPPH自由基及亚铁还原能力显著高于其它果粉。

2.5 总酚、总黄酮和花色苷与抗氧化活性相关性分析

由表5可知，总酚与总黄酮含量及总酚与花色苷含量均呈极显著正相关(R=0.9954，P<0.01；R=0.9626，P<0.01)，总黄酮与花色苷含量呈显著正相关(R=0.9502，P<0.05)。

抗氧化活性采用DPPH、ABTS及FRAP三种方法测定，与总黄酮含量(相关系数分别为R=0.9654、R=0.9841、R=0.9998)及总酚含量(相关系数分别为R=0.9683、R=0.9740、R=0.9963)均呈极显著正相关；DPPH与花色苷含量呈显著正相关(相关系数R=0.9152)，ABTS和FRAP与花色苷含量呈极显著正相关(相关系数分别为R=0.9675、R=0.9655)。

图1 不同粒径范围欧李果粉色泽Fig.1 The Color of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes 注：1.研磨粉；2.破壁全粉；3.100～200目破壁粉；4.200～300目破壁粉；5.300目破壁粉。Note:1.conventional grinding powder；2.whole cell wall disruption powder；3.100～200 mesh cell wall disruption powder；4.200～300 mesh cell wall disruption powder；5.300 mesh cell wall disruption powder.

三种抗氧化活性测定结果之间也呈极显著正相关(DPPH与ABTS，R=0.9826；DPPH与FRAP，R=0.9633；ABTS与FRAP，R=0.9827)，表明欧李果粉抗氧化活性在三种测定方法中具有可比性。

3 讨论

颜色是一个重要的属性，由于100～200目粉果皮含量最高，200～300目果皮含量次之，300目粉果肉含量高，而果皮颜色红于果肉，所以随着欧李果粉粒径的减小，果粉的L*呈现增大的趋势,a*呈减小趋势。200～300目破壁粉b*值显著高于其它果粉，表明破壁粉碎处理后200～300目粉偏黄色。研磨粉亮度值高于破壁全粉，红色值低于破壁全粉，可能由于粉碎方式不同所致。破壁全粉采用机械破壁粉碎方式，粉末较均匀一致，研磨粉为研钵研磨，研磨过程中果肉包裹果皮，导致研磨粉亮度值上升，红色值下降。

表2 不同粒径范围欧李果粉物理特性Table 2 Physical characteristics of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

Chanvorleak Phat等人的研究表明，蘑菇粉持水力随粒径增加而增加，水溶性指数与膨胀力随粒径减小而增加[20]；Li-hua Zhang等人对海棠粉的研究表明果粉粒径减小，膨胀力有不同程度的提高[21]；均与本试验研究结果一致。持水力随粒径增加而增加可能是由于粒径大，果粉颗粒内或颗粒间空间大，更适合水分储存。Berton,B.也指出粒径大小是决定持水力的最重要参数，它总是随粒径的降低而增加[22]。欧李果粉随粒径减小，膨胀力从2.370 0 mL·g-1上升至5.916 7 mL·g-1，说明粉体粒径减小，相同条件下颗粒数目相对增多，更多亲水基团暴露出来，颗粒与水的接触面积和接触部位增多，溶于水后各自膨胀伸展产生更大的容积，从而提高其溶胀性[23]。水溶性指数随粒径减小而增加，这是因为当粉体的粒度减小时，破碎程度变大，其表面积比增大，这样不仅增加了粉体与水分子的有效接触面积，而且还缩短了水分子进入粉体的距离，增加了水与羟基的结合机会，从而使溶解性增大[24]。本试验中，果粉容重随粒径减小而降低。这与杨磊磊等人对西兰花冻干粉的研究结果一致[25]，与Xin Huang等人对甜菜粉容重随粒径减小而增大的研究结果相反[26]。这可能是由于，粉末粒径减小，使单位体积内颗粒数目增多，空隙率增大，从而导致粉末所占体积增加，容重降低。

表3 不同粒径范围欧李果粉营养特性Table 3 Nutritional characteristics of Cerasus humilis fruit powder in differen t particle sizes

表4 不同粒径范围欧李果粉抗氧化特性Table 4 Antioxidant properties of Cerasus humilis fruit powder in different particle sizes

表5 抗氧化活性与总酚、总黄酮及花色苷含量的相关性Table 5 Correlation between antioxidant activity and contents of total phenol,total flavonoid and anthocyanin

注:**为极显著:*为显著。
Note:**Extremely striking contrast,*Striking contrast.

有效成分主要集中在细胞的内部，被细胞壁包围着，完整的细胞壁和细胞膜对细胞内有效成分的溶出具有一定的阻力，而且根据细胞内外浓度渗透压原理，细胞内有效成分始终无法完全溶出[27]。果粉可溶性糖及可滴定酸含量随粒径减小而升高，各粒径之间差异显著，这可能是由于果粉粒径减小，细胞破碎率增大，导致细胞内物质释放量增多，溶解性增高。破壁全粉可溶性糖、可滴定酸、总酚、总黄酮、花色苷含量及抗氧化能力显著高于研磨粉，说明欧李冻干果经破壁粉碎后，营养物质释放量增多，抗氧化能力提高。

欧李抗氧化活性是其重要功效之一，欧李含有的多酚、黄酮与花色苷，是欧李抗氧化活性的重要成分。Xiaoyan Zhao等人对红葡萄渣粉的研究结果表明，总酚和总黄烷醇含量随粒径减小而明显增加[28]。与本试验结果相反，欧李果粉总酚、总黄酮及花色苷含量随粒径减小而降低，100～200目破壁粉总酚、总黄酮及花色苷含量最高，分别为55.332 2 mg·g-1、54.337 8 mg·g-1、149.889 2 mg·100 g-1。白东海的研究结果表明欧李果皮类黄酮含量高于果肉[17]；在李欧等人对欧李多酚的研究中发现，3个品种欧李中多酚含量大小均为果皮大于果肉[2]。所以可能是由于粒径大的果粉中含果皮较多，粒径小的果粉中含果肉较多。欧李果皮中总酚、总黄酮及花色苷含量较果肉中高，所以使得果粉粒径越大酚类物质含量越高。总酚含量与总黄酮含量、花色苷含量呈极显著正相关，抗氧化能力与总酚、总黄酮和花色苷含量呈显著正相关，三种抗氧化活性测定结果之间也呈极显著正相关，这与Xiaoyan Zhao等人研究结果一致[28]，果粉对三种自由基的清除能力依次为ABTS>FRAP>DPPH。

4 结论

在本研究中，制备了欧李冻干粉，研究了研磨粉、破壁全粉及不同粒径破壁粉的物理性质、化学成分和抗氧化活性。结果表明，随着破壁粉粒径减小，物理性质有效改善，可溶性糖和可滴定酸含量显著提高；100～200目破壁粉抗氧化活性成分含量最高，抗氧化活性最强；破壁全粉物理性质优于研磨粉，有效成分及抗氧化能力均高于研磨粉。