深纹核桃分心木主要成分测定及其速溶粉的制备

徐涵，高妙资，阚欢，胡祥，刘灿，刘云*

1. 西南林业大学生命科学学院（昆明 650224）；2. 西南林业大学材料科学与工程学院（昆明 650224）

深纹核桃（Juglans sigillata）又称为云南核桃、泡核桃，是云南省主要经济林木之一，由于产量丰富，其分心木资源蕴藏量巨大[1]。近年来关于核桃的研究较为广泛，对核桃仁、核桃壳、核桃青皮、枝叶、树皮、根皮等皆有研究[2]，发现多种抗肿瘤、抗氧化活性成分，但关于深纹核桃分心木的研究鲜有报道。

分心木（Diaphragma juglandisFructus）是核桃果核内的木质隔膜，别名胡桃夹、核桃隔膜、胡桃隔[3]。分心木可以健脾固肾、利尿清热，具有治淋病尿血、暑热泻痢等功效，适用于治疗遗溺、崩中下血、遗精、尿频等多种疾病[4-5]，用核桃分心木泡水喝，具有补肾涩精的功能，可缓解腰酸腿疼的症状，提高免疫力和睡眠质量[6]。分心木的化学成分较为复杂，含有糖类、黄酮、酚类、甾类等多种化学成分，其中黄酮含量最高[7-10]。

分心木主要以直接冲泡为主，作为一种具有良好保健作用的代茶饮，受诸多因素影响，其利用价值极低，功能发挥有限。速溶茶粉不仅冲泡方便，也便于携带，符合现代快节奏生活需求，我国最早的速溶茶名为“茶膏”，始于唐、兴于宋、成于清[11]。随着科学技术发展，速溶茶的制作工艺得到提升。超声波辅助法是一种增强天然产物提取效率的新技术，超声波辅助进行低温提取，不仅提高提取效率，而且有效减少分心木中多种功能性成分的损失[12-13]，以冷冻干燥技术进行干燥处理可以减少分心木中香气物质的损失。试验采用代用茶加工技术，利用超声波辅助提取法对深纹核桃分心木中的可溶性干物质进行提取，并采用冻干技术进行速溶粉的制备，研究结果为深纹核桃副产物分心木的开发利用提供试验基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

深纹核桃分心木（云南磨浆农业股份有限公司提供，于45 ℃低温烘干后粉碎，过0.180 mm筛后避光备用）。

95%乙醇、盐酸、芦丁、苯酚、葡萄糖（天津市大茂化学试剂厂）；硫酸钾、硫酸铜、亚硝酸钠、硝酸铝、浓硫酸（天津市致远化学试剂有限公司）；石油醚（云南杨林工业开发区油滇药业有限公司）；氢氧化钠（成都艾科达化学试剂有限公司）；硼酸、碳酸钠（广东光华科技股份有限公司）；甲基红（天津市风船化学试剂科技有限公司）；溴甲酚绿（常州明和化工有限公司）；试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SB25-12DTDS超声波清洗机（宁波新艺超声设备有限公司）；RV10旋转蒸发仪（德国IKA公司）；SHZ-D III循环水式真空泵（上海苍茂实业有限公司）；UV-2600紫外可见分光光度计（日本岛津仪器有限公司）；BT22S电子天平（北京赛多利斯科学仪器有限公司）；FD5-3冷冻干燥机（德国SIM公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 分心木基本营养成分测定

粗脂肪测定，参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》；粗纤维测定，参照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》；粗蛋白测定，参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》。

1.3.2 总黄酮测定

参照余旭亚等[14]的方法，略有改动。精密吸取0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0和6.0 mL 0.1 mg/mL的标准芦丁溶液分别置于25 mL容量瓶中，分别加入1 mL 5%亚硝酸钠溶液，静置6 min，其次加入1 mL 10%硝酸铝溶液静置6 min，加入10 mL 4%氢氧化钠溶液，用无水乙醇定容并放置15 min。以芦丁质量浓度为横坐标，在360 nm处测定的吸光度为纵坐标，绘制芦丁标准曲线。

精确称取1.0 g分心木粉末于锥形瓶中，加入50 mL 95%乙醇后于60 ℃水浴中温浸4 h，过滤，滤渣中加入50 mL 95%乙醇，加热回流2次，每60 min 1次，过滤后合并滤液，旋蒸浓缩后定容至100 mL。吸取1.0 mL分心木样品液加入到25 mL容量瓶中，按紫外可见分光光度法进行测定。

1.3.3 粗多糖测定

参照王艳等[15]的方法，略有改动。精确吸取0.0，0.6，1.2，1.8，2.4和3.0 mL 0.1 mg/mL标准葡萄糖溶液，加入3 mL 6%苯酚溶液摇匀，加15 mL浓硫酸，采用蒸馏水定容至25 mL，室温下反应20 min后在490 nm处测定吸光度，以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。

称取1.0 g分心木粉末，经石油醚脱脂6 h后，沸水提取3次，合并提取液并加入4倍体积的无水乙醇进行醇沉分离，抽滤后用旋蒸仪浓缩滤液，移入100 mL容量瓶中用蒸馏水定容，得到粗多糖提取液。吸取3.0 mL提取液，加水补齐至7 mL后，按上述苯酚硫酸法测定。

1.3.4 超声波辅助水提制备分心木速溶粉

1.3.4.1 工艺流程

分心木细粉→超声浸提→抽滤→旋转蒸发仪浓缩→冷冻干燥→速溶粉。其中，超声波辅助提取的提取率按式（1）计算。

式中：Y为提取率，%；m为速溶粉质量，g；M为分心木原材料质量，g。

1.3.4.2 超声时间对分心木速溶粉提取率的影响

在超声功率300 W、超声温度45 ℃、料液比1∶60 g/mL条件下研究不同超声时间（15，25，35，45和55 min）对速溶粉提取率的影响。

1.3.4.3 超声功率对分心木速溶粉提取率的影响

在超声温度45 ℃、超声时间25 min、液料比1∶60 g/mL条件下研究不同超声功率（100，200，300，400和500 W）对可溶性性干物质提取率的影响。

1.3.4.4 超声温度对分心木速溶粉提取率的影响

在超声时间25 min、超声功率300 W、料液比1∶60 g/mL条件下研究不同超声温度（35，45，55，65和75 ℃）对速溶粉提取率的影响。

1.3.4.5 料液比对分心木速溶粉提取率的影响

在超声时间25 min、超声功率300 W、超声温度45 ℃条件下研究不同料液比（1∶50，1∶60，1∶70，1∶80和1∶90 g/mL）对速溶粉提取率的影响。

1.3.4.6 正交试验设计

根据单因素的试验结果，以超声时间、超声功率、超声温度和料液比进行正交试验优化，正交试验水平如表1所示。

表1 正交试验因素与水平设计

1.3.4.7 速溶粉的制备及理化测定

通过最优超声波辅助提取条件得到水提物浓缩并进行冷冻干燥，得到速溶粉[16]，并测定分心木速溶粉中粗多糖、总黄酮、粗蛋白质的质量分数。

2 结果与分析

2.1 标准曲线绘制及成分测定结果

2.1.1 芦丁标准曲线

芦丁标准曲线见图1。回归方程y=0.041 9x+0.014 5（R2=0.999 2）。结果表明，芦丁质量浓度在0～24 μg/mL范围内与吸光度呈良好线性关系。

图1 芦丁标准曲线

2.1.2 葡萄糖标准曲线

葡萄糖标准曲线见图2。回归方程y=0.003 9x+ 0.001 9（R2=0.999 0）。结果表明，葡萄糖质量浓度在0～120 μg/mL范围内与吸光度呈良好的线性关系。

图2 葡萄糖标准曲线

2.1.3 分心木主要成分的测定结果

由表2可看出：深纹核桃分心木中粗脂肪质量分数为0.67%，粗蛋白质量分数为1.14%，总黄酮和粗多糖分别为5.22%和5.04%，具有一定开发价值；粗纤维作为分心木的主体，质量分数达30.82%。

表2 分心木主要营养成分质量分数

2.2 超声波辅助法提取分心木速溶粉

2.2.1 超声时间对提取率的影响

如图3所示，超声时间的延长使分心木速溶粉提取率逐步增加。在15～35 min增加较快，其原因可能是超声时间延长使水分浸透分心木粉，改变分心木细胞璧的通透性，可溶性物质更易溶于水中，提取量增加。但随超声时间增加，各物质之间相互影响而抑制总物质浸出[17-18]。考虑时间和成本，超声时间选择35 min。

图3 超声时间对速溶粉提取率的影响

2.2.2 超声功率对分心木速溶粉提取率的影响

如图4所示，超声功率的增强使分心木速溶粉的提取率逐步增加。在100～300 W范围内分心木速溶粉提取率迅速增加，在400～500 W范围内提取率增加缓慢。这可能是由于100～300 W范围内超声波可辐射植物细胞，使细胞内部快速升温，达到产生膨胀破裂的临界内压，在此范围内破壁能力逐步增强，但大于500 W后破壁能力降低[19-20]。考虑成本因素，超声功率选择400 W。

图4 超声功率对可溶性干物质提取率的影响

2.2.3 超声温度对分心木速溶粉提取率的影响

如图5所示，超声温度的升高使分心木速溶粉提取量逐步增加。以35～55 ℃增加较快，但超声温度达到55 ℃后，提取率几乎不再增加，说明可溶性物质基本完全提取，因此最佳超声温度为55 ℃。

图5 超声温度对可溶性干物质提取率的影响

2.2.4 料液比对分心木速溶粉提取率的影响

如图6所示，料液比在1∶30～1∶70 g/mL范围内，提取率极速增加，原因是料液比中液体比例增加有利于提高细胞内外的渗透压差，提高细胞壁内外物质交换容量，提取率增加。料液比1∶70 g/mL达到最高提取率11.11%时，可能由于物质溶出浓度增加，改变细胞内外渗透压差，抑制物质溶出[21-25]，同时还增加后续工作量，因此最佳料液比为1∶70 g/mL。

图6 料液比对可溶性干物质提取率的影响

2.3 正交试验结果及极差分析

以超声时间、超声功率、超声温度和料液比进行四因素三水平正交试验，结果如表3所示。

由表3可以看出，4个因素对提取率的影响大小为A＞B＞C＞D。随着超声时间增加，提取率也随之提高；随着超声功率增高，提取率先高后降，可能是超声功率太高会抑制分心木中某些成分的溶出；随着超声温度升高，提取率先快速上升后趋于平缓，原因可能是分心木中可溶性物质的析出趋于饱和；对于料液比，提取液增加可以防止溶剂过少较早达到饱和而没有完全提取，但提取液过高则可能会抑制物质的析出。综上所述，可以得出最优方案为A3B3C2D2，即在超声时间45 min，超声功率500 W，超声温度55 ℃，料液比1∶70 g/mL条件下，分心木速溶粉提取率最高。

根据表3所分析的结果，在最优方案条件下进行验证试验，平行3次。测得提取率为14.41%，高于正交试验的所有提取率，证明最优方案可行。

表3 正交试验与直观分析

2.4 分心木速溶粉理化测定结果

分心木速溶粉理化测定结果如表4所示。粗多糖质量分数为28.93%，总黄酮质量分数为31.32%，粗蛋白质质量分数为0.24%。分心木速溶粉活性物质粗多糖、总黄酮质量分数相远高于分心木原材料，提高分心木利用率，具有更好的生理调节功能，且速溶粉具有体积小、分量轻、饮用方便的特点，因此分心木速溶粉具有广阔的开发前景，可作为一款良好的代茶饮及保健品[26-28]。

表4 速溶粉理化测定结果

3 结论

通过对深纹核桃分心木主要成分测定得粗脂肪质量分数0.67%，粗蛋白质量分数1.14%，粗纤维质量分数30.82%，总黄酮质量分数5.22%，粗多糖质量分数5.04%，深纹核桃分心木中黄酮质量分数高于新疆、陕西等地核桃（Juglans regiaL.）分心木中的黄酮质量分数[29]，表明深纹核桃分心木的开发价值更大，是较好的分心木速溶粉原材料。超声波辅助水浸提分心木速溶粉的最佳条件是超声时间45 min、超声功率500 W、超声温度55 ℃、料液比1∶70 g/mL，在此条件下分心木速溶粉提取率达14.41%。制备得到的分心木速溶粉中粗多糖质量分数为28.93%，总黄酮质量分数为31.32%，粗蛋白质质量分数为0.24%。速溶茶粉携带方便，便于冲泡，无茶渣，无需茶具要求，水温控制宽裕，且可与其他产品复配，在速溶粉加工过程中除去原料中含有的砂石、重金属及农药残留，是较为纯净的饮品。深纹核桃分心木具有较高的开发价值，将其制备为速溶代茶饮，可以提高深纹核桃分心木中活性物质的利用，且速溶粉的制备易实现机械化、自动化和连续化，可增加核桃加工副产物的利用价值，减少资源浪费等问题。