不同干燥方式对桑椹活性成分含量的影响

黄小丹，吴银秀，林刚云，李俊，徐开遵，屈达才

（广西大学农学院蚕学研究所，南宁市530003）

桑椹，又名桑果，桑椹子、桑泡儿、乌椹等，是桑科桑属（Morus alba.L．）双子叶植物的浆果类果实，不同品种的桑椹形状大小、颜色、活性成分含量各异，大多品种的桑椹成熟后主要呈椭圆形或长条型，颜色为紫黑色、红色或者白色［1］。桑椹在世界各地均有种植，并有多个品种，我国桑椹产区主要分布在广西、广东、江苏、四川、山东等多个地方。桑椹酸甜多汁，具有良好的天然风味和滋补营养功效，自古就是药食兼用的上品，被列为第三代水果资源。成熟的桑椹果实富含糖类、有机酸、脂类、维生素、色素、酚，氨基酸和矿物质等物质［2-3］。研究结果表明，桑椹的基本组成成分为：水分（80%～88%）、总糖（12%～15%）、总酸（0.97%左右）、粗纤维（0.89%～0.91%）、灰分（约0.66%）、粗蛋白（约0.38%）。桑椹中含有19种氨基酸，其中有12种为非必需氨基酸，7种必需氨基酸［2-3］。此外，桑椹中还富含有胡萝卜素、维生素C、维生素B1、维生素B2，其维生素含量达154～223μ g［3］。桑椹中糖类主要有葡萄糖、果糖以及蔗糖这3大类，总糖含量与其成熟度呈正相关［4］。而矿物质主要是钾、钙、镁、磷等，不同品种不同地区矿物质含量存在一定差异［5］。

随着蚕桑产业战略转移，广西已是当今中国乃至世界上最大的蚕桑生产基地，蚕桑产业的快速发展促进了亚热带桑产业的异军突起，果桑的大量种植已经成为近年来蚕桑产业不可或缺的一部分。然而，桑椹的成熟期短、上市时间集中、含水率高、果肉柔软、易霉变、易受病虫害侵染及不耐储藏等特点，使得其极易失去应有的营养和商品价值。将桑椹干燥制成果干，不仅可以有效延长了桑椹的保存期、减少运输成本，还可以增加桑椹精深加工产品的应用范围。但是干燥加工会不可避免地引起桑椹的活性成分和营养成分的损失以及色泽劣变等问题。因此，如何通过有效的干燥方式尽可能的保留桑椹原有的营养与风味已成为当今研究的热点。目前，其他果蔬干燥加工方面的研究报道较多，但比较不同干燥方式对桑椹活性成分影响方面的研究报道较少。为此，本研究以学紫一号果桑品种的桑椹为原料，通过比较真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥3种不同的干燥方式处理后对其花色苷、总黄酮、总糖、还原糖含量的影响，以期寻找一种高效节能并能有效地保持桑椹营养品质的干燥方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料和仪器

供试材料：桑椹鲜果（果桑品种：学紫一号），由广西大学蚕学研究所提供。

试验仪器：101-2型电热恒温鼓风干燥箱，由上海福玛实验设备有限公司生产；ALPHA2-4型冷冻干燥机，由宁波新芝生物科技股份有限公司生产；SCIENTZ-30ND远红外干燥机，由上海跃进医疗机械厂生产。

1.2 试验设计

将采摘的新鲜桑椹以纯净水清洗干净并沥干，分别置于电热恒温鼓风干燥箱、远红外干燥机、真空冷冻干燥机并处理一段时间后得到桑椹果干，然后将桑椹干粉碎成桑椹干粉，以鲜果中各活性物质含量为对照，分别测定桑椹花色苷、总黄酮、还原糖、总糖的含量变化。

1.3 测定指标与方法

桑椹花色苷的测定采用pH示差法测定［6］；桑椹总黄酮的测定采用 NaNO2-A1（N03）3比色法测定［7］；总糖、还原糖的测定采用3，5-二硝基水杨酸（DNS试剂）比色法测定［8］。

2 结果与分析

2.1 不同干燥处理方式对桑椹外观的影响

学紫一号桑椹鲜果平均果长5～6 cm，宽约为2 cm左右，平均单果重8～10 g（图1）。从图1可知，经过不同干燥处理后的学紫一号桑椹在外观形态上虽然都发生了不同程度的变化，但是真空冷冻干燥所得的干果果形保持完整，大小接近鲜果，而热风干燥、远红外干燥的干桑椹则出现了明显的收缩和不同程度的皱缩，干果大小仅有鲜桑果的1/2左右。从干果果粉色泽上比较，经过真空冷冻干燥后桑椹的果粉颜色为紫色，接近鲜果颜色，热风干燥的桑椹果粉颜色比真空冷冻干燥的略淡，而远红外干燥的桑椹果粉颜色变化最大，为褐色，这可能是远红外干燥处理过程中桑椹花色苷某种活性物质变性或分解所引起，具体机理有待下一步分析研究。

2.2 不同干燥处理方式对桑椹活性成分含量的影响

2.2.1 桑椹花色苷的含量变化 从图2可知，学紫一号的鲜果花色苷含量为（2.617±0.008）mg/g，使用真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥桑椹得到花色苷的含量分别为（2.122±0.007）mg/g、（0.915±0.003）mg/g、（0.189±0.001）mg/g，与桑椹鲜品中花色苷含量比较，真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥对总花色苷的损失率分别为18.89%、65.02%、92.79%，且差异极显著（P＜0.01）。可见不同干燥处理对桑椹花色苷的影响不同，3种干燥方法中总花色苷的含量大小依次为真空冷冻干粉＞热风干粉＞远红外干粉。真空冷冻干燥是在低温状态下冻干原料，减少了花色苷类物质的损失，故真空冷冻干燥能较好的保持桑椹花色苷的含量。

2.2.2 桑椹总黄酮的含量变化 结果如图3所示，学紫一号鲜果黄酮含量为（0.379 5±0.001 6）mg/g，真空干燥粉总黄酮含量最高，为（0.341 3±0.006 4）mg/g，远红外干燥粉次之，为（0.233 1±0.006 3）mg/g，热风干燥最低，为（0.159 0±0.002 7）mg/g，与桑椹鲜果含量比较，学紫一号桑椹真空冷冻干粉、热风干粉、远红外干粉的黄酮损失率分别10.05%、58.11%、38.58%，且差异极显著（P＜0.01）。真空冷冻干燥后的桑椹黄酮含量接近于鲜果的含量，说明真空冷冻干燥能较好的保持桑椹黄酮类物质，而热风干燥后桑果干粉中的黄酮类物质损失量最高，这可能是在加热的过程中造成了黄酮类物质的分解而引起损失。

2.2.3 桑椹总糖的含量变化 图4为桑椹经过不同干燥方法加工后所得干品总糖含量。由图4中结果得知，桑椹鲜果的总糖含量为（13.21±0.75）%，真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥后的桑椹干粉的总糖含量分别为（12.14±0.62）%、（10.17±0.67）%、（7.16±0.55）%，干燥后总糖含量均有一定的损失。与桑椹鲜果含量比较，学紫一号桑椹真空冷冻干粉、热风干粉、远红外干粉的总糖损失率分别8.10%、23.01%、45.80%，且差异极显著（P＜0.01）。因此真空冷冻干燥所得桑椹干品的总糖含量是最高的，这为桑椹干品降低含糖量损失的加工方法提供了一定的参考依据。

2.2.4 桑椹还原糖的含量变化 从图5的数据可知，新鲜桑椹还原糖的含量为（3.11±0.20）%，真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥的还原糖含量分别为（2.77±0.17）%、（2.15±0.19）%、（1.46±0.13）%。与桑椹鲜果含量比较，学紫一号桑椹真空冷冻干粉、热风干粉、远红外干粉的还原糖损失率分别10.93%、30.87%、53.05%，且差异极显著（P＜0.01）。真空冷冻干燥对还原糖破坏性最低，可见真空冷冻干燥法对桑椹干燥的优越性是非常明显的。

3 讨论

本次试验除比较3种干燥方式对桑椹干果外形保持程度外，还通过紫外分光光度法分析比较了3种干燥方法对桑椹活性成分含量变化的影响。结果显示，真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥3种干燥方法对桑椹花色苷、总黄酮、总糖、还原糖的含量变化等均有较明显影响。依据外形保持与干果活性成分等综合评价，桑椹的3种干燥方式中以真空冷冻干燥为最理想，远红外干燥综合效果较差。

3.1 干燥方式对花色苷的影响

试验结果表明，果桑学紫一号的干果粉花色苷的含量以真空冷冻干燥的为最高，其次为热风干燥，而远红外干燥的含量最低，这是因为干燥处理过程由于桑椹受接触到的空气影响而引起花色苷氧化变性，造成含量下降。有研究表明，花色苷是一种水溶性物质，被称为类黄酮类化合物，其化学性质不稳定，是典型的B环邻二苯酚结构，呈现出2-苯基苯并吡喃阳离子［9］。前人已经从植物中鉴定出20种单体，在常见的矢车菊素、飞燕草素、天竺葵素、芍药色素、矮牵牛素和锦葵色素单体中均有H＋、OH－、OCH3－离子，在自然环境中3，5和7碳位易与酚羟基、烷基或糖形成醚键或苷键，极容易被氧化成为其他物质［10］。在本次试验中也发现桑椹在整个干燥和制成粉末过程中，桑椹果粉的颜色也因干燥方式不同而有明显差异。其中以真空冷冻干燥的色泽保持最佳，其粉末色泽最接近桑椹鲜品的颜色。远红外干燥的色泽保持效果较差，其干燥处理后得到的果粉色泽已经变成焦糖色。热风干燥法的色泽保持效果则处于上述两者之间。综合分析，花色苷含量的多少除了与物质本身结构的稳定性有关外，与其所处的温度、气压和光照等条件也有密切关系。桑椹花色苷在高温受热时会发生不同程度降解而减少，在同一条件下桑椹花色苷比蓝莓、樱桃的花色苷降解会更快；另外，花色苷对光线也更敏感，不同的光照条件，其含量变化也存在着显著差异［11］。还有以血橙为研究对象的试验结果表明，低温储藏能增加果品中花色苷的含量［12］。真空冷冻干燥是在低温的条件下进行，而热风或远红外干燥相对真空冷冻干燥都属于较高温度处理，这两种处理方式对桑椹花色苷的破坏更剧烈，所以采用真空冷冻干燥是干燥桑椹处理中保持花色苷损失较小的一种最佳方式。

3.2 干燥方式对黄酮的影响

桑椹中黄酮类活性成分也是因干燥方式不同有较大差异，桑椹真空冷冻干燥的果粉中黄酮的含量虽然较鲜果有所下降，但其含量仍然远远高于热风干燥和远红外干燥。黄酮类化合物是由15个碳原子多元酚化合物组成的以2-苯基色原酮为母核的低分子，分子中通常含有多个酚羟基［13-14］。酚羟基团具有很强的还原能力，极容易被氧化，在提取纯化和保存放置过程中均具有不稳定性［15-16］。有研究表明，加热处理的时间越长和处理温度越高，黄酮类物质越容易被氧化成酚类，因此推测，在超低温的真空状态下桑椹极容易发生氧化反应的某些活性成分得到了保护而不被裂解，从而降低了黄酮类易氧化物质含量的损失［17］。而热风干燥和远红外干燥这两种干燥处理方式均是在长时间和较高的温度状态下进行的，从而加速了黄酮类物质的氧化分解。

3.3 干燥方式对糖类的影响

桑椹中的总糖、还原糖的含量也是和黄酮类物质一样，随着干燥方式不同有明显的差异。其中，真空冷冻干燥对总糖、还原糖影响最小。温度高低对糖类等成分变化是有影响的，热风和远红外干燥温度高于冷冻干燥，从而使得糖分焦化增加，所以干果果粉的总糖和还原糖的含量会减少。农产品采收后仍属于“活”物质，采收后的果品更是具有“生命代谢”的物质，果实采摘后的生理研究结果表明，采后果实的呼吸作用随着其保存或干燥环境的温度高低差异很大，呼吸作用强弱一般是随着环境温度的降低而减少。冷冻真空干燥处理中由于环境温度很低从而抑制了桑椹中多糖的热降解，从而减少了桑椹中糖类成分的损失。同时，对银耳多糖的抗氧化性能研究表明，在热风、冷冻、真空等不同干燥方式的作用之下，冷冻干燥的干果果粉的抗氧化活性最高［18］。

4 结论

本研究以亚热带果桑品种学紫一号桑椹为研究对象，分别采用真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥的3种干燥方式处理新鲜桑椹，比较分析桑椹中总花色苷、总黄酮、多糖等活性成分的含量变化，结果明确了这一品种桑椹的最佳干燥方式和获取桑椹活性成分的最佳干燥方法为真空冷冻干燥。人们可以根据不同的需要选择干燥方式，但不同品种的桑椹对干燥方式的需求还需进一步研究。

不同的干燥方式对桑椹活性成分的影响极其明显，真空冷冻干燥、热风干燥、远红外干燥这3种干燥处理后的桑椹粉末的花色苷、总黄酮、总糖、还原糖的含量都较鲜桑椹有明显下降，但以真空冷冻干燥的损失率最低，热风干燥和远红外干燥的损失率则较高，而且冷冻干燥还能较好地保持桑椹果形和色泽，因此，综合试验结果表明采用真空冷冻干燥处理能最大程度地保持桑椹中活性成分。