棗中苯甲酸形成機理的初步研究

蘭文忠　張彥昊　黃艷紅　蘇理

（山東省食品發酵重點實驗室山東省食品發酵研究設計院，山東濟南250014）

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棗中苯甲酸形成機理的初步研究

蘭文忠張彥昊黃艷紅蘇理

（山東省食品發酵重點實驗室山東省食品發酵研究設計院，山東濟南250014）

摘要：從果園棗樹上采摘不同品種的鮮棗，并采用不同干燥方式制得干棗樣品，按照GB/T 23495-2009方法《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定高效液相色譜法》分別檢測鮮棗和干棗苯甲酸含量。結果表明：干燥溫度可明顯影響干棗的苯甲酸含量。分析干棗中苯甲酸含量數據推斷出：棗中苯甲酸的形成是在棗的生長期內次級代謝過程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經CoA依賴型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物-苯丙酰CoA，最終生成苯甲酸；苯丙酰CoA在棗中含量較高，生成苯甲酸的過程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過程。

關鍵詞：棗；苯甲酸；形成機理

紅棗為鼠李科多年生植物棗樹的果實，是我國第一大干果資源。紅棗營養豐富，含蛋白質，粗脂肪，多糖、維生素及礦物質等多種營養物質。

苯甲酸對酵母、霉菌和細菌都有抑制作用，是食品中常用的一種防腐劑。國家在GB 2760《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中明確規定了不同食品中苯甲酸及其鈉鹽的最大使用量，其中干棗制品不允許添加苯甲酸及其鈉鹽。2012年，南京市工商局等對市場上流通的食品進行抽檢，發現干棗制品中含有苯甲酸鈉0.1g/kg，而干棗生產許可證審查細則中規定不得檢出。此類消息一經報道，引起廠家的廣泛關注，對山東省棗行業造成嚴重影響。

在本項目實施過程中，對不同生長期的鮮棗中苯甲酸進行了監測，發現鮮棗中天然存在苯甲酸，因此對棗中苯甲酸形成機理的研究有利于指導生產廠家在干棗存儲加工過程中減少苯甲酸的累積。

1　材料與方法

1.1材料

供試鮮棗為2015年10月7日采摘于山東鼎力集團棗林基地（位于德州市慶云縣）；

鮮棗品種為長紅棗、普通金絲小棗、金絲4號棗、魯棗5號；

經試驗發現，棗生長期內所用農藥和肥料中均不含苯甲酸。

其它化學試劑為色譜純。

1.2儀器和設備

高速組織破碎機、電熱恒溫干燥箱、高效液相色譜儀(配紫外檢測器)戴安UltiMate3000；

色譜柱：C18柱，250mm×4.6mm。

1.3試驗方法

1.3.1樣品處理

稱取50g去核鮮棗于高速組織破碎機中破碎打漿，用氨水調節pH值為7，將漿液定容至250ml，在冰箱中靜止，測定時取上清液。

1.3.2鮮棗干燥及貯存方式

將曬干樣品低溫（-18℃）儲存，自然晾干常溫儲存和105℃烘干常溫儲存。

1.3.3苯甲酸測定

按照GB/T 23495-2009《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定高效液相色譜法》測定。

2　結果與討論

2.1不同品種鮮棗苯甲酸含量

按1.3.1樣品處理方法分別處理采摘的鮮棗樣品，測定其中的苯甲酸含量如表1（其中表中的苯甲酸含量為折成純干棗中的苯甲酸含量，下同）。

從表1中數據可以看出：不同品種的鮮棗中苯甲酸含量有較大差別，金絲4號棗含量最低，僅為4.3mg/kg；長紅棗含量最高，達到14.3mg/kg，是金絲4號棗的3.3倍。

2.2采用不同干燥方式棗中苯甲酸含量

將4個品種的供試鮮棗樣品分別采用曬干、自然晾干和105℃烘干，并測定樣品中苯甲酸含量，數據如表2。

表2　不同干燥方式棗中苯甲酸含量(mg/kg)

與表1數據比較可以看出：試驗的四個棗品種，鮮棗采用不同干燥方式后，干棗中苯甲酸含量明顯增加，采用105℃烘干的棗中苯甲酸含量最大，長紅棗為65.7mg/kg，普通金絲小棗為36.3mg/kg，金絲4號棗為32.4 mg/kg，魯棗5號為52.4mg/kg。

樣品干燥后，其中苯甲酸含量增長率如表3所示。

表3　不同干燥方式棗中苯甲酸含量增長率（%）

從表3數據可知：105℃高溫烘干的樣品苯甲酸含量增長率都在300%以上；自然晾干的樣品苯甲酸增長率最低，這說明干棗中苯甲酸含量與干燥溫度有密切關系，干燥溫度越高樣品中苯甲酸含量越高。

表4　低溫儲存曬干樣品不同儲存期苯甲酸含量(mg/kg)

2.3不同干燥方式樣品在儲存期苯甲酸含量變化

試驗中，測定曬干樣品低溫儲存（-18℃）、自然晾干樣品常溫儲存和 105℃烘干樣品常溫儲存分別為30d，60d，90d的苯甲酸含量，數據如表4、表5和表6所示。

表5　常溫儲存晾干樣品不同儲存期苯甲酸含量(mg/kg)

表6　常溫儲存105℃烘干樣品不同儲存期苯甲酸含量(mg/kg)

從以上數據可知：低溫儲存（-18℃）曬干樣品在90d的儲存期內，苯甲酸含量幾乎未發生變化；常溫儲存自然晾干樣品苯甲酸含量逐步升高；常溫儲存105℃烘干樣品苯甲酸含量幾乎未發生變化。

2.4棗中苯甲酸形成機理的探索

天然食物中的苯甲酸主要來源于兩類，一類來源于微生物，在食物加工過程中，尤其是發酵性食品，經微生物代謝產生苯甲酸[1]；另一類來源于植物，植物生長過程中次級代謝產生苯甲酸[2]。微生物次級代謝產生的苯甲酸常存在于發酵食品中，主要有三種合成途徑，一是經馬尿酸生成，牛乳中的馬尿酸經乳酸菌作用下水解，生成苯甲酸[3]；二是苯丙氨酸代謝，微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸與植物中的苯丙氨酸次級代謝途徑相似，以肉桂酸作為中間產物[4]；三是由細菌代謝的芳香物苯甲醛直接氧化生成[5]。

植物生長過程中次級代謝合成苯甲酸途徑：經苯丙氨酸經一系列酶催化次級代謝生成，先經苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再通過CoA依賴型β氧化途徑或非CoA依賴非氧化途徑或CoA依賴非氧化途徑生成苯甲酸。T-肉桂酸的CoA依賴型β氧化途徑為：T-肉桂酸首先被活化成肉桂酸-CoA酯，然后水化成3-羥基-3-苯丙酰CoA，苯丙酰CoA是苯甲酸的前體物[6]。

在本試驗中，四個品種的鮮棗中都含有苯甲酸，并且經過105℃烘干后，苯甲酸含量急劇上升，說明棗中苯甲酸的產生與微生物無關，應該是植物生長過程中次級代謝產生的。另外，在105℃下烘干樣品，輔酶A（CoA）是沒有生物活性的，但是樣品中苯甲酸含量卻急劇上升，這說明棗中含有大量的苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA受熱分解生成苯甲酸。

因此，棗的次級代謝生成苯甲酸途徑為：苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經CoA依賴型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA生成苯甲酸的過程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過程。

3　結論

通過對試驗區種植的長紅棗、普通金絲小棗、金絲4號棗、魯棗5號四個主要品種的鮮棗和干棗中苯甲酸含量的研究，發現：1）鮮棗的干燥溫度可明顯影響干棗的苯甲酸含量，干燥溫度越高樣品中苯甲酸含量越高。2）隨儲存時間的延長，低溫儲存（-18℃）的干棗樣品，苯甲酸含量基本不發生變化，常溫儲存自然晾干樣品苯甲酸含量逐步升高，常溫儲存105℃烘干樣品苯甲酸含量幾乎未發生變化。3）棗中苯甲酸的形成是棗的次級代謝過程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經CoA依賴型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，最終生產苯甲酸；苯丙酰CoA在棗中含量較高，生成苯甲酸的過程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過程。

參考文獻：

[1]吳麗莉.酸牛乳發酵過程中苯甲酸的形成及發酵制品中苯甲酸的水平分析[D].南京:南京農業大學,2005.

[2]高必達.生理植物病理學[M].北京:科學出版社,2006.

[3]Chandan R.C.,Gordo J.F.Morrison.A Natural benzoate content of dairy products[J].Milchwissenschaft,1977,32:524-537.

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[5]Imhof R.,Glattli H.Bosset J.O.Volatile organic aroma compounds product by thermophilic and mesophilic mixed strain dairy starter cultures[J].Lebensm.-Wiss.u.-Technol.,1994,27:442-449.

[6]Hertweck C,Jarvis A P,Xiang L,et al.A mechanism of benzoic acid biosynthesis in plants and bacteria that mirrors fatty acid beta-oxidation[J].Chem Biochem,2001(2):784-786.

Preliminary Research on the Formation Mechanism of Benzoic Acid in Chinese Jujube

LAN Wen-zhongZHANG Yan-haoHUANG Yan-hongSU Li
(Shandong province Food fermentation engineering key laboratory, Shandong Food Ferment Industry Research&Design Institute,Jinan 250014,China)

Abstract:Picking different varieties of fresh jujube in Chinese jujube orchard,and the author used different methods of drying fresh jujube.The fresh jujube and the dried samples were detected the benzoic acid content.The results show that the drying temperature can significantly affect the content of benzoic acid.Analysis of dates of benzoic acid content data infer that benzoic acid in Chinese jujube formation is in the growth period of the jujube in secondary metabolism of phenylalanine ammonia lyase catalyzes the formation of trans cinnamic acid(T-cinnamic acid),then formation of benzoic acid through the CoA dependent beta oxidation process.Benzene propionyl CoA in jujube were higher,generating benzoic acid process is relatively slow,but the temperature increase can significantly speed up the process.

Key words:Chinese jujube;benzoic acid;formation mechanism

中圖分類號：S665.1

文獻標志碼：A

文章編號：1008-1038(2016)04-0010-03

收稿日期：2016-03-11

基金項目：山東省德州市慶云縣農產品加工技術服務平臺科技攻關項目

作者簡介：蘭文忠，男，研究方向為食品工程