加工方式对板栗壳主要成分及提取液自由基清除能力的影响

邢 颖，王 艳

运城学院 生命科学系，山西 运城 044000

板栗(CastaneamollissimaBlume)属壳斗科，在我国种植广泛，已有3 000余年栽培历史，素有“干果之王”的美誉，在国外被称为“人参果”[1-2]。板栗壳为板栗的外果皮，约占板栗总质量的10%[3]，具有一定的药理作用，如抗菌、抗炎、抗凝血及治疗慢性支气管炎等[4]。研究表明，板栗壳含有多酚类物质、黄酮及原花青素等活性成分，其中多酚类物质具有潜在的抗癌和抗氧化作用，可用于营养保健品或功能性食品[5-6]；黄酮类物质具有较好的抑菌效果[7]；原花青素具有抗癌、改善心血管疾病及抗病毒等生物活性[8]。市场上的板栗产品多以果实为原材料加工开发，板栗壳一般用作燃料或被直接丢弃，充分合理利用这些废弃物不仅可减少对环境的影响，也可获得较好的经济效益[9-10]。

板栗的加工方式主要有水煮、烤制及炒制，研究表明不同加工方式对食品的营养及功能成分有不同程度的影响[11]。Barro等[12]通过对煮制及烤制板栗中维生素C的含量及抗氧化活性的研究发现，不同品种板栗中维生素C的含量在煮制后下降25%～54%，在烤制后下降2%～77%，同时，其抗氧化活性也显著下降。Gonçalves等[13]对比了烤制和煮制对板栗中氨基酸含量和矿物质成分的影响，结果表明加工后的板栗中总氨基酸含量相比于生板栗有明显升高。Li等[14]研究了不同加工方式对板栗果实中主要成分的影响，结果表明与生板栗果实相比，加工之后的板栗果实中可溶性蛋白质、黄酮及酚类等物质含量显著降低，主成分分析表明烘烤和炒制的板栗中主要成分变化类似，而煮制板栗中主要成分的变化不同。

作为板栗加工过程中的副产物，板栗壳具有化学成分种类多、含量高的特点。对于板栗壳的研究主要集中在黄酮、多酚、多糖、原花青素及色素等的提取方面，而有关加工方式对板栗壳主要成分的影响未见报道。笔者以板栗壳为研究对象，以生板栗壳为参照，对比不同加工方式(水煮、烤制、炒制)对板栗壳的主要成分(黄酮、多酚、原花青素、水溶性蛋白质)及提取液自由基清除作用的影响，为板栗壳的加工利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜板栗：购于河北迁西，挑选新鲜、无虫眼的板栗，于4 ℃冰箱中保存；没食子酸(纯度≥95%)、芦丁(纯度≥95%)：国药集团化学试剂有限公司；福林酚试剂：北京索莱宝科技有限公司；硝酸铝、亚硝酸钠、碳酸钠、硫酸亚铁、水杨酸、DPPH、原花青素标准品(UV≥98%)、香草醛(纯度≥99%)、氯化钠、乙醇、甲醇、浓盐酸、双氧水等：西陇化工有限公司；所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

KQ-300GDV型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；UV5500PC紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；DHG-9070A电热烘干箱、DZF-6050型粉碎机：上海一恒科学仪器有限公司；FAl604电子天平：上海舜宇恒平科技有限公司；TDL6M型离心机：湖南湘立科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 板栗的处理方法

称取约2 000 g板栗平均分为4份，将板栗清洗干净，用刀子在板栗壳顶部切口(长1 cm)，将1份板栗直接手工剥壳，收集板栗壳为对照；水煮：取1份板栗在沸水中煮制20 min，冷却手工剥壳，收集备用；烤制：取1份板栗在烤箱中200 ℃烤25 min，冷却手工剥壳，收集备用；炒制：取1份板栗于250 ℃炒15 min，冷却手工剥壳，收集备用[15]。将未加工及经过3种方式处理后的板栗壳于室温下阴干(20～25 ℃，湿度35%)，用粉碎机粉碎，分别装袋密封后置于干燥阴凉处保存备用。

1.3.2 水分含量的测定

采用直接干燥法[16]测定4份板栗壳样品的水分含量(以湿基含水量表示)，每次测定重复3次，取平均值。

1.3.3 水溶性蛋白质的提取与测定

取1.400 g样品，加入蒸馏水15 mL，33 ℃水浴加热47 min，然后以4 000 r/min离心15 min得上清液；残渣按上述方法重复提取一次，合并上清液，调pH值至 4.5，静置2 h，再以4 000 r/min离心15 min，取沉淀；采用考马斯亮蓝法测定板栗壳中水溶性蛋白质的含量(mg/g)[17]。

1.3.4 板栗壳提取液的制备及主要成分的测定

分别称取4种板栗壳样品粉末1.000 g于三角瓶中，加入20 mL 40%的乙醇；在300 W、50 ℃超声波提取20 min，过滤得滤液；残渣于相同条件下重复提取，合并两次滤液，用蒸馏水定容至100 mL容量瓶中[18]，备用。

1.3.4.1 黄酮含量的测定

采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法[19]测定板栗壳提取液的黄酮含量。准确移取板栗壳提取液1.00 mL置于10 mL容量瓶中，加入0.30 mL 5%亚硝酸钠溶液，摇匀、静置6 min；再加入0.30 mL 10%硝酸铝溶液，摇匀、静置6 min；再加入4.00 mL 4%氢氧化钠溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀、静置10～15 min；以不加样液为空白对照，于510 nm处测吸光度。用不同浓度的芦丁作标准曲线，板栗壳中黄酮含量(mg/g)以每克板栗壳中的芦丁当量表示。

1.3.4.2 多酚含量的测定

采用福林酚法[18]测定板栗壳提取液中的多酚含量。准确吸取板栗壳提取液1.00 mL于25 mL试管中，用蒸馏水稀释至10 mL，加入0.5 mL福林酚试剂，混匀后加入10 mL 7.5%碳酸钠溶液，混匀后放入25 ℃水浴锅中避光水浴60 min，然后加蒸馏水定容至25 mL，以不加样液为空白对照，于750 nm处测定吸光度。用不同浓度的没食子酸作标准曲线，板栗壳中多酚含量(mg/g)以每克板栗壳中的没食子酸当量表示。

1.3.4.3 原花青素含量的测定

采用香草醛-盐酸法[20]测定板栗壳提取液中的原花青素含量。准确吸取板栗壳提取液1.0 mL于25 mL试管中，加入无水甲醇至10 mL，再加入6 mL 4%的香草醛-甲醇溶液、3 mL浓盐酸，充分摇匀，在35 ℃水浴中反应30 min，于500 nm处测吸光度。用不同浓度的原花青素标准品作标准曲线，板栗壳中原花青素含量(mg/g)以每克板栗壳中的原花青素质量表示。

1.3.5 自由基清除能力的测定

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力的测定

称取0.003 9 g DPPH试剂，用少量乙醇溶解，然后转移至100 mL棕色容量瓶中，用乙醇定容至刻度，配成的DPPH溶液浓度为0.1 mmol/L；分别移取未加工板栗壳、煮板栗壳、炒板栗壳、烤板栗壳提取液1.0 mL于试管中，加入配好的DPPH溶液2.0 mL，摇匀使其充分混合；取1.0 mL 40%乙醇溶液与2.0 mL DPPH溶液混合后作为空白，在常温下避光反应60 min。于517 nm处测定各溶液的吸光度，用40%的乙醇溶液校零[21]。DPPH自由基清除率按式(1)计算。

DPPH自由基清除率=(A0-A)/A0×100%，

(1)

式中：A0为空白对照的吸光度；A为样品的吸光度。

1.3.5.2 羟基自由基清除能力的测定

分别移取未加工和处理后的板栗壳提取液3.0 mL于试管中，依次加入0.5 mL 2 mmol/L FeSO4溶液、2 mL 6 mmol/L水杨酸溶液，摇匀后加入0.5 mL 0.01% H2O2，充分混合后，于37 ℃恒温水浴锅中反应0.5 h，取出冷却至常温后在510 nm处测定吸光度[22]。羟基自由基清除能力按式(2)计算。

(2)

式中：A0为未加样液的吸光度；Ai为加入样液的吸光度；Ai0为试剂空白的吸光度。

1.4 数据处理

所有试验平行进行3次，结果以平均值±标准差表示，采用IBM SPSS Statistics 19 统计分析软件处理数据，采用ANOVA进行显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 加工方式对板栗壳主要成分含量的影响

食品体系在不同的热加工条件下会发生一系列变化，如产生活性醛类、形成N-葡基胺和发生Amadori重排、美拉德反应、脂质过氧化及焦糖化反应等，这些反应既能赋予食品良好的风味及色泽，也会导致一些有害物质的形成[23]。由表1可见，未加工板栗壳中水溶性蛋白质含量为40.58 mg/g。徐娟等[24]在对不同品种板栗贮藏前后主要营养成分变化的研究时发现，板栗果实中水溶性蛋白质的含量为51.53～57.93 mg/g，相比而言，板栗壳中的水溶性蛋白质含量低于果实。加工后，板栗壳中的水溶性蛋白质含量均有所下降，其中水煮板栗壳中蛋白质含量最低，为29.76 mg/g，这可能与板栗在煮制过程中水溶性蛋白质溶解有关。

与未加工的板栗壳相比，经过水煮、烤制及炒制后的板栗壳中的黄酮、多酚含量均有所升高，Navarre等[25]在对马铃薯的研究中也有类似发现，采用微波、烘烤、水煮及油炸之后的马铃薯中总酚及酚酸含量显著升高。未加工板栗壳中黄酮含量为14.04 mg/g，而经过水煮、烤制及炒制之后的板栗壳中黄酮含量分别为15.59、22.00、28.58 mg/g。烤制板栗壳中的多酚含量最高，为17.05 mg/g，未加工的板栗壳含量最低，为9.21 mg/g，水煮和炒制板栗壳的多酚含量相比未加工板栗壳分别提高了33.33%和67.64%。与未加工板栗壳相比，经过水煮、烤制及炒制之后板栗壳中的原花青素含量均有所下降，未加工板栗壳中的原花青素含量为28.70 mg/g，经过水煮、烤制及炒制后原花青素含量分别降至22.89、20.81、27.04 mg/g。研究表明，低温对原花青素的稳定性没有太大影响，但当温度到达60 ℃以上时，原花青素的稳定性会降低，在热处理过程中容易降解，原花青素的降解主要是由氧化、共价键裂解或因热处理引起的高强度氧化反应所致[23]。

表1 不同加工方式板栗壳的主要成分含量Table 1 Content of major components of chestnut shells treated by different processing methods mg/g

注：同列不同小写字母表示组间有显著性差异(P<0.05)，表2同。

2.2 加工方式对板栗壳提取液自由基清除能力的影响

由表2可知，不同加工方式板栗壳提取液对DPPH自由基及羟基自由基均有一定的清除能力。未加工板栗壳提取液的DPPH自由基清除率最低，炒制板栗壳提取液的DPPH自由基清除能力最高，水煮和炒制的板栗壳提取液DPPH自由基清除能力之间差异不显著。炒制板栗壳提取液的羟基自由基清除能力最高，而水煮、烤制及未加工板栗壳提取液的羟基自由基清除率之间差异不显著。

表2 不同加工方式板栗壳提取液的自由基清除能力Table 2 Free radical scavenging capacity of extracts from chestnut shells treated by different processing methods %

3 结论

与未加工的板栗壳相比，不同加工条件的板栗壳中主要成分变化显著(P<0.05)。未加工板栗壳中水溶性蛋白质、黄酮、多酚及原花青素含量分别为40.58、14.04、9.21、28.70 mg/g，经过水煮、烤制及炒制之后板栗壳中的水溶性蛋白质含量及原花青素含量均有所下降，而黄酮含量和多酚含量均有所升高。板栗壳提取液对于DPPH自由基及羟基自由基均有一定的清除能力，其中未加工板栗壳提取液的DPPH自由基清除率最低，为55.69%，烤制板栗壳提取液的羟基自由基清除能力最低。随着板栗深加工技术的不断成熟，对板栗壳的研究也越来越多，本研究为板栗壳的应用提供了理论基础。