水煮杀青对槟榔营养物质和抗氧化能力的影响

代文婷，康效宁，王世萍，代佳慧，张晶，吉建邦

1.海南省农业科学院农产品加工设计研究所（海口 570100）；2.海南省农业科学院三亚研究院（三亚 572000）；3.海口市槟榔加工研究重点实验室（海口 570100）

我国是世界第二大槟榔生产国，海南槟榔种植面积占全国95%以上，已成为海南乡村振兴的支柱性产业，同时海南也是全国槟榔初加工的主阵地[1]。水煮杀青是槟榔初加工过程中必不可少的关键环节，类似于各类果蔬的漂烫处理，软化植物细胞壁的同时，还能有效抑制酶促褐变[2]，引起物料理化性质和生理功能的改变[3]，继而影响产品品质。

水煮可加速食物中的糖类、酚类和黄酮类等营养物质溶解到沸水中，致使其抗氧化成分损失[4]。张慢等[5]研究发现水煮过程中秀珍菇总酚含量减少，抗氧化值降低。而Hassan等[6]研究表明，水煮可提高花生壳的总酚和总黄酮含量。水煮过程中活性物质的变化与水煮时间密切相关[7]。Nie等[8]发现随着水煮时间的延长，香菇的总酚含量及其抗氧化能力均呈下降趋势。Cruz等[9]对高良姜叶进行煮沸处理，结果发现处理10 min时，总酚和总黄酮浓度最高，DPPH自由基清除能力达最大。最大程度保持甚至提高食物的营养价值，指导科学加工，对食物的营养功能品质十分必要。

槟榔富含多酚、黄酮等多种生物活性物质，具有抗氧化、抗衰老、防辐射和提高记忆力等功效[10]。如何对其进行科学合理的加工，使之发挥更好功效，已成为槟榔行业的关注热点之一。关于水煮杀青时间对槟榔主要理化性质及抗氧化能力变化的研究很少，试验以槟榔鲜果为材料，研究不同沸水杀青时间对槟榔主要理化性质及抗氧化能力的影响，为槟榔初加工工艺提升及其功能性成分的开发利用提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

槟榔鲜果（含水率73.59%±3.18%，采自海南省琼海市石壁镇南星村委会巷仔山种植园）；植物总酚试剂盒、类黄酮含量试剂盒、总抗氧化能力（ABTS法、DPPH法、FRAP法）试剂盒、半纤维素含量试剂盒、木质素含量试剂盒和纤维素含量试剂盒，均购于苏州梦犀生物医药科技有限公司；氢氧化钠、硼酸、硫酸、盐酸、乙醇（≥95%）、石油醚（沸程30～60℃）等，均为分析纯，购自海南青峰生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

2500C粉碎机（永康市红太阳机电有限公司）；K9860全自动凯氏定氮仪（广州市鸿洲实验器材科技有限公司）；SOX406索氏提取仪（海能未来技术集团股份有限公司）；EPOCH 2酶标仪（美国BioTek仪器公司）；5910R高速冷冻离心机（德国Eppendorf公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

将采集的槟榔鲜果清洗后置于沸水中进行杀青处理，分别处理0（对照组），20，25和30 min（每组槟榔1.0±0.1 kg）后干燥，槟榔干果含水率至13.57%±1.45%结束干燥。分别置于粉碎机中，粉碎15 s后过0.180 mm（80目）筛，所获样品用于纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和脂肪的检测。

槟榔提取物的制备：参考宋菲等[11]方法，略有修改。称取20 g粉碎过筛后的槟榔样品，按料液比1∶20（g/mL）加入80%乙醇，超声温度40 ℃，超声时间20 min，冷却到室温，重复提取3次，合并提取液后置于高速冷冻离心机中，以10 000 r/min离心10 min，取上清液，浓缩、冻干，用于总酚、总黄酮、总抗氧化能力的测定。

1.3.2 纤维素、半纤维素和木质素的测定

参考Tang等[12]方法，稍作修改，测定其纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量，结合苏州梦犀生物医药科技有限公司的试剂盒说明书，使用酶标仪进行检测。

1.3.3 蛋白质含量的测定[13]

蛋白质含量测定参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法。氮含量换算为粗蛋白含量的换算系数为6.25。

1.3.4 脂肪含量的测定[14]

脂肪含量测定参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法。

1.3.5 总酚、总黄酮和总抗氧化能力测定

根据Jiménez-Moreno等[15]及Xiong等[16]方法，稍作修改，结合苏州梦犀生物医药科技有限公司的试剂盒说明书，检测总酚含量、黄酮类化合物含量和总抗氧化能力（ABTS，DPPH和FRAP法）。

1.4 数据分析

所有试验数据平行测试3次，用平均值±标准差表示，利用SPSS 17.0软件进行统计学分析，使用OriginPro 2021软件绘图。P＜0.05为差异的显著性水平。

2 结果与分析

2.1 木质纤维素生物质的变化

槟榔坚硬的木质纤维素外壳占60%～80%，主要成分是纤维素、半纤维素和木质素[17]。水煮杀青过程中槟榔半纤维素、纤维素和木质素发生不同变化。水煮杀青过程中，槟榔半纤维素含量呈显著下降趋势（P＜0.05）（图1 A），水煮杀青20，25和30 min时，半纤维素比对照组降低11.35%～30.68%，可能是由于半纤维素具有高度分枝性，聚合度较低，与纤维素、木质素相比稳定性较低，更易分解[18]。水煮杀青过程中，纤维素含量没有显著变化（图1 B）。随着水煮杀青时间增加，木质素含量有所升高（图1 C），水煮杀青30 min时，木质素含量比对照组的显著增加8.09%（P＜0.05），产生这种现象的原因可能是水煮杀青处理使槟榔中部分半纤维素降解，导致木质素相对含量升高，或者半纤维素副产物与木质素发生缩合反应[19-20]。槟榔木质纤维素生物质在水煮杀青过程中的变化，与以往报道研究结果近似[21-22]。

图1 水煮杀青时间对槟榔木质纤维素的影响

2.2 蛋白质和脂肪的变化

槟榔中的蛋白质含量随水煮杀青时间的延长呈逐渐下降趋势，随着热水渗入和槟榔细胞内外的水分渗透，蛋白质随之溶出，从而造成部分损失，但整个水煮杀青过程中蛋白质含量变化并不显著（图2 A）。而水煮杀青对脂肪含量的影响比蛋白质明显（图2 B），随着水煮杀青时间的延长，脂肪含量呈逐渐下降趋势，水煮杀青30 min时，脂肪含量明显降至对照组的21.55%（P＜0.05），可能是因为粗脂肪中含有沸点低、易挥发的成分，或含一些在受热过程中易发生氧化反应或降解的脂类物质[2]。

图2 水煮杀青时间对槟榔蛋白质和脂肪的影响

2.3 总酚和总黄酮含量的变化

槟榔富含酚类和黄酮类物质，其抗氧化性与所含的酚类和黄酮类物质的含量密切相关[23-24]，研究水煮杀青对槟榔中总酚和总黄酮含量的影响十分重要。通过研究发现，槟榔总酚含量随着水煮杀青时间的延长呈显著下降趋势（图3 A），但与对照组相比，处理20和25 min时，总酚含量分别上升16.5%和5.66%（P＜0.05），水煮杀青30 min时，总酚含量较对照组降低6.23%（P＜0.05），这与香蕉、香菇等果蔬的部分研究结果有相似之处[25,8]。可能是由于水煮处理导致槟榔木质纤维素结构软化和破裂，诱导酚类等抗氧化物质释放，从而增加酚类物质水平，提高槟榔的总酚含量，而进一步的水煮杀青则会促使部分游离酚氧化或热降解[26-27]。水煮杀青过程中，总黄酮含量的变化趋势与总酚相似，水煮杀青20 min时，类黄酮含量与对照组相比显著增加30.36%（P＜0.05），继续延长水煮杀青时间，则类黄酮含量呈显著下降趋势（P＜0.05）。这可能是由于高分子量多酚类物质的裂解，释放出新的低分子量衍生物，进而提高黄酮类物质浓度，随着煮制时间的延长，部分黄酮类物质流失到沸水中。此外，部分黄酮类化合物含有C-糖苷键，以二聚体和低聚体的形式存在，或经热加工水解形成单体[28-29]。

图3 水煮杀青时间对槟榔主要生物活性成分的影响

2.4 抗氧化能力及其相关性分析

与总酚和总黄酮含量变化情况一致，水煮杀青过程中槟榔的抗氧化能力（DPPH、ABTS和FRAP）呈显著下降趋势，说明总酚及总黄酮含量是槟榔具有抗氧化能力的主要因素。如图4所示，水煮杀青20 min时，槟榔的DPPH自由基清除能力和ABTS自由基清除能力和FRAP均达到最高值，可能与热处理后多酚、黄酮等抗氧化物质含量增加有关。水煮杀青时间超过20 min后，槟榔的抗氧化能力均有所降低，可能是热处理时间过长引起酚类和黄酮物质的热降解、渗漏和扩散等，与文献报道一致[30]。水煮杀青超过20 min后，槟榔的DPPH自由基清除活力和铁离子还原能力的下降幅度显著小于ABTS自由基清除能力的下降幅度，这可能与3种抗氧化能力中起主导作用的功能因子不同有关，不同功能因子耐高温程度有差异。通过相关性分析发现（图5），水煮杀青过程中槟榔的总酚和总黄酮含量与DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力之间均呈极显著正相关（P＜0.01），进一步说明总酚和总黄酮是槟榔的主要抗氧化成分。且抗氧化能力与总酚和总黄酮含量的相关系数为ABTS＞DPPH＞FRAP。

图5 水煮杀青过程中槟榔抗氧化成分与抗氧化能力相关性分析图

3 结论

试验表明，水煮杀青对槟榔理化性质和抗氧化能力均产生影响。水煮杀青过程中半纤维素和脂肪含量显著下降，木质素含量明显升高，蛋白质和纤维素含量变化不明显。随着水煮杀青时间的延长，槟榔的总酚和总黄酮含量及其抗氧化能力均呈显著下降趋势，水煮杀青20 min时，其总酚和总黄酮含量最高，抗氧化能力最强，能够较好保持槟榔的营养价值。水煮杀青超过20 min，槟榔的抗氧化能力显著下降，且其变化趋势与总酚和总黄酮含量呈极显著正相关。因此，从营养价值和抗氧化活性角度来看，槟榔的水煮杀青时间可控制在20 min。此外，加工后多酚的变化行为与其化学结构，在细胞中的位置，与其他成分的相互作用以及所使用的热处理方式等因素有关，未来还可从这些方面对加工过程中酚类物质的变化规律进行深入解析。试验结果为槟榔的合理加工提供理论依据。