臭氧與紫外復合處理對枸杞干果風味化合物及其功能性成分含量的影響

龔媛，劉敦華

(寧夏大學農學院，寧夏銀川，750021)

枸杞(Lycium barbarum)屬茄科(Solanaceae)植物，含有豐富的蛋白質、多糖、類胡蘿卜素、黃酮以及多種氨基酸、維生素和礦質元素等多種活性物質。枸杞干果是枸杞最常見的一種低水分形態，微生物污染是枸杞制干過程中最突出的問題，臭氧、紫外單獨殺菌在低水分的產品中沒有明顯的優勢，但將兩者聯合處理蔬菜、水中細菌卻有明顯效果［1－2］。臭氧-紫外光輻射聯用法(O3/UV)的氧化過程首先是液相臭氧在紫外光輻射下分解產生OH自由基，再由OH自由基氧化污染物［3］，大大提高難氧化物質的氧化速率和效率，廣泛應用于污水處理等，同時也可用于食品揮發性成分的影響研究［4］。目前，臭氧與紫外復合作用主要是針對殺菌、貯藏保鮮等，但對枸杞揮發性成分和品質的影響研究甚少。本試驗采用固相微萃取-氣-質聯用(SPEMGC-MS)分析枸杞干果經臭氧與紫外復合處理殺菌后產品風味化合物變化的影響，同時對枸杞枸杞功能性成分枸杞黃酮、多糖、類胡蘿卜素含量進行了測定。

1 材料與方法

1.1 材料

枸杞干果，寧夏銀川同心路市場。

丙酮(分析純)，天津東方化工廠;石油醚(分析純)，天津市瑞金特化學品有限公司;無水乙醇(分析純)，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

AL204型電子天平，梅勒-勒托利多儀器(上海)有限公司;AB-K-Y-10型移動式臭氧發生器，南京奧坂干燥設備廠;DHG-9101-0S電熱恒溫鼓風干燥箱，上海鴻都電子有限公司;GJWS-A2型溫濕度表，天津市津南區工藝美術陶瓷廠;7230G可見分光光度計，上海精密科技有限公司;EST-10-03型臭氧濃度檢測儀，深圳市源恒通科技有限公司 ;JH-SCA型超凈工作臺，上海鴻都科技有限公司;20W雙端雙針石英紫外線殺菌消毒燈，東海縣創新燈具廠;PW103型空氣加濕器，上海奔騰企業有限公司;WK-600A型高速中藥粉碎機，上海新諾儀器設備有限公司;手動SPME進樣器，50/30 μm PDMS/DVB萃取頭，美國 Supelco公司;GC-MS-QP2010plus氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司制造;HH.SY21-Ni6-C型恒溫水浴鍋，北京長源實驗設備廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品預處理

未處理(對照組):市場購買的枸杞干果不做任何處理。

臭氧與紫外復合處理(試驗組):臭氧與紫外復合處理枸杞干果:在相對濕度90%土5%的環境中，將適量枸杞干果置于帶孔的篩子中，打開臭氧發生器待臭氧濃度為31(mg/m3)，打開紫外燈，輻射距離31 cm，送入篩子，處理時間32 min后，50℃烘干待測。

1.3.2 枸杞干果揮發性物質的提取

(1)樣品前處理:將對照組、試驗組的枸杞干果分別用粉碎機粉碎，待用。

(2)固相微萃取法:參考文獻［5－7］方法，稍作修改，稱取3 g樣品置于20 mL的頂空瓶中，插入已老化好的SPME針頭，在50℃恒溫水浴鍋中頂空萃取30 min，取出萃取頭，并立即插入GC/MS進樣口(溫度250℃)中，熱解吸3 min進樣，拔出萃取頭。

1.3.3 揮發性物質檢測條件

氣譜條件:色譜柱為DB-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm ×0.5 μm)，載氣為 He，流速為3.7 mL/min，進樣口溫度250℃，不分流;FID檢測器溫度為250℃，起始柱溫為40℃，保持2 min，以15℃/min升溫到100℃，然后再以5℃/min升溫到220℃，保持10min，最后以5℃/min升溫到250℃。

質譜條件:色譜-質譜接口溫度 250℃，譜庫NIST05a.L，質譜質量掃描范圍為30～450 amu。

1.3.4 揮發性化物質的鑒定

對總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統檢索及核對NIST05a.L譜庫，對枸杞干果揮發風味成分進行解析，確定枸杞干果的揮發性化學成分，并根據面積歸一法求出個化學成分的相對含量。

1.3.5 理化指標的測定

水分GB 5009.3《食品中水分的測定》直接干燥法;灰分 GB 5009.4《食品中灰分的測定》;總糖GB 18672－2014《枸杞》;蛋白質 GB 5009.5《食品中蛋白質的測定》;脂肪 GB 5009.6《食品中脂肪的測定》。

1.3.6 枸杞多糖的測定

參照GB/T18672－2014《枸杞》。

1.3.7 枸杞黃酮的測定［8］

1.3.8 枸杞類胡蘿卜素的測定［9－12］

1.3.9 數據處理

采用Origin9.0進行數據處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 未處理、臭氧與紫外復合處理的枸杞揮發性成分變化分析結果

未處理、臭氧與紫外復合處理的枸杞揮發性成分使用固相微萃取和GC-MS聯合進行分析，得到揮發性成分總離子流圖，見圖1。

由圖1和表1可知，未處理和經臭氧與紫外復合處理的枸杞中揮發性物質共79種，其中從未經臭氧處理的枸杞中鑒定出52種揮發性化合物，經臭氧與紫外復合處理的枸杞中鑒定出60中揮發性化合物。兩者的共有成分是L(-)-乳酸乙酯有較強的酒香氣味［13］、異辛醇有淡淡的花香［14］、正辛醇、1-十六烷醇有玫瑰香氣、2-丁基辛醇、4，6-二甲基十二烷、4-甲基十五烷、十二烷、正十五烷、正十八烷、正二十一烷、8-甲基十七烷、正十三烷、正十四烷、正十七烷、正二十八烷、正十九烷、2，6，10，14-四甲基十六烷、正十六烷、2-壬酮、2-十一酮、α-異甲基紫羅蘭酮具有紫羅蘭香氣、二辛基酮、beta-紫羅蘭酮具強烈的花香、2-十三酮、壬醛具有強烈的油脂氣味和甜橙氣、反式-2-壬烯醛、癸醛有果味香［15］、β-環檸檬醛、2-(乙酰氨基)-3-(4-羥基-3，5-二碘苯基)丙酸、辛醚、2-乙酰基吡咯、萘具有樟腦丸氣味［16］。

圖1 未處理(A)和臭氧與紫外復合處理(B)的枸杞揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile flavor compounds in untreated(A)and ozone and ultraviolet combined treatment(B)Lycium barbarum

續表1

由圖2可知，2種處理方式下的枸杞中都含有酯類、醇類、烷烴類、酮類、醛類、醚類、酸類、雜環類揮發性成分，在未處理的枸杞中檢測出的4 6中揮發性成分中酯類3種、醇類9種、烷烴類1 4種、酮類1 0種、醛類6種、醚類1種、酸類2種、雜環類3種;在臭氧與紫外復合處理的枸杞中檢測出的5 1中揮發性成分中酯類6種、醇類11種、烷烴類13種、酮類11種、醛類5種、醚類1種、酸類2種、雜環類3種。通過對比可知，2種處理方式下的枸杞中烷烴類揮發性化合物數量最多，約為其他種類的一倍多，其次是酮類、醇類、醛類、酯類、雜環類、酸類、醚類最少;經臭氧與紫外復合處理的枸杞中酯類、醇類、烷烴類、酮類揮發性化合物的數量均高于未處理的枸杞，但各類揮發性化合物差異不明顯。

圖2 未處理與臭氧處理的枸杞中各類揮發性成分的數量Fig.2 The number of volatile components belonging to different chemical classes in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

由表1和圖3可知，在未處理的枸杞中檢測出的46中揮發性成分，占色譜流出組分總含量的64.02%，其中烷烴類、醇類、酮類、醛類相對含量分別占總成分的16.46%、15.05%、13%、11.84%，其中相對含量較高的物質有二十八烷醇(7.7%)、壬醛(5.45%)、2-十一酮(4.58%)、甲基庚烯酮(3.52%)、4，6-二甲基十二烷(3.09%)等;經臭氧與紫外復合處理的枸杞中檢測出的51種揮發性化成分，占色譜流出組分總含量的70.73%，其中酮類、烷烴類相對含量分別占總成分的20.68%、12.9%，醇類、醛類相對含量分別占總成分的13.95%、11.5%，其中相對含量較高的物質有壬醛(7.97%)、2-十一酮(4.6%)、3，4，4-三甲 基-2-戊 烯 (3.58%)、 6-甲 基-5-庚 烯-2-酮(3.17%)、4，6-二甲基十二烷(2.89%)等;未處理的和經臭氧與紫外復合處理的枸杞的揮發性成分相對含量主要要差別在于烷烴類、酮類，后者烷烴類、酮類的相對含量比前者均高5%左右，而剩余類揮發性成分相對含量無明顯差異。

圖3 未處理與臭氧處理的枸杞中各類揮發性成分的含量Fig.3 Contents of various classes of volatile components in untreated and ozone and ultraviolet combined treatment Lycium barbarum

表2 未處理、臭氧與紫外復合處理的枸杞中各功能性成分的平均含量Table 2 The average content of functional ingredients in ozone and ultraviolet combined treatment and untreated Lycium barbarum

2 未處理、臭氧與紫外復合處理的枸杞中的功能性成分含量分析

黃酮、多糖、類胡蘿卜素是枸杞果實中重要的抗氧化物質，其含量決定著枸杞果實的抗氧化活性。由表2及方差分析可知，經臭氧與紫外復合處理的枸杞中的水分、灰分、總糖、蛋白質、脂肪、黃酮、多糖的含量與對照組差異性不顯著(P＞0.05)，而類胡蘿卜素的含量存在顯著性差異(P＜0.05)，經臭氧與紫外復合處理的枸杞的類胡蘿卜素的含量明顯低于對照組，由于類胡蘿卜素見光易分解，也容易被氧化，試驗組的既有臭氧的強氧化性作用還有紫外燈照射作用，使得類胡蘿卜素含量明顯下降;試驗組黃酮的含量比對照組稍高一些，這與文獻［17－18］研究臭氧、紫外對黃酮類化合物含量變化的結果相符;試驗組多糖的含量比對照組稍低些，分析原因可能是臭氧的高強氧化性與紫外在一定濕度的條件下結合表現出更強的作用導致不飽和的有機分子破裂，導致多糖被降解，但差異性不明顯。

3 結論

(1)采用固相微萃取和GC-MS對未處理和臭氧與紫外復合處理的枸杞的揮發性成進行提取分析，未處理和經臭氧與紫外復合處理的枸杞中揮發性物質共79種，其中從未經臭氧處理的枸杞中鑒定出52種揮發性化合物，經臭氧與紫外復合處理的枸杞中鑒定出60中揮發性化合物，這些物質主要有醇類、酯類、醛類、酮類、酸類、醚類、雜環類，枸杞在臭氧處理的作用下揮發性成分發生了很大的變化，多類揮發性成分中的數量和相對含量均增加和升高。

(2)與未處理相比，經臭氧與紫外復合處理的枸杞功能性成分中黃酮含量稍有提高，多糖、類胡蘿卜素的含量均有不同程度的下降，但類胡蘿卜素含量下降的差異顯著。

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