壓榨對釀酒葡萄皮渣酚類物質提取及抗氧化活性的影響

王霄倩，李志宇，呂佳恒，劉麗娜，孫玉霞*

（1.山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271000；2.山東省農業科學院農產品研究所，山東濟南250100；3.山東省農產品精深加工技術重點實驗室，山東濟南250100）

壓榨對釀酒葡萄皮渣酚類物質提取及抗氧化活性的影響

王霄倩1，李志宇1，呂佳恒1，劉麗娜2,3，孫玉霞2,3*

（1.山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271000；2.山東省農業科學院農產品研究所，山東濟南250100；3.山東省農產品精深加工技術重點實驗室，山東濟南250100）

釀酒葡萄皮渣（皮和籽）生物活性物質含量豐富，具有很高的再加工利用價值。對鮮葡萄皮渣進行壓榨處理后再干燥，研究壓榨對皮渣的酚類物質提取及抗氧化活性的影響。結果表明：壓榨處理可以快速降低葡萄皮渣水分含量，縮短干燥時間、提高可溶性膳食纖維提取率。壓榨葡萄皮總酚、原花青素的提取量均有所增加，其含量分別為19.56mg/g和22.64mg/g。壓榨葡萄皮的抗氧化能力高于未壓榨葡萄皮，其DPPH、ABTS及羥自由基清除率分別為62.90%、70.18%和41.09%，鐵氰化鉀還原能力及金屬離子螯合能力分別為0.23%和21.33%。壓榨籽和皮籽混合物的酚類物質和抗氧化活性則明顯降低。抗氧化活性與總酚、原花青素存在顯著的相關關系（P＜0.01）。

釀酒葡萄皮渣；壓榨；酚類物質；抗氧化活性

葡萄是最廣泛種植的水果之一，全世界大約75%的葡萄用于釀造葡萄酒，其他的用于鮮食，加工果汁、葡萄干等制品。葡萄釀造加工剩下的皮、籽、果梗統稱為葡萄皮渣[1]。近年來，隨著國內葡萄釀造加工產業的發展，葡萄皮渣的產量也越來越大。在過去，大多數皮渣被用來做飼料，甚至是當做垃圾扔掉，極大的浪費資源，也給社會環境帶來巨大壓力。

葡萄皮渣中營養物質含量豐富，其葡萄多酚、可溶性膳食纖維、葡萄籽油、蛋白質、酒石酸、蘋果酸、維生素等[2]已被人們廣泛利用。國內對葡萄皮渣的利用起步較晚，但近年來，隨著資源的匱乏，人們逐漸重視葡萄皮渣的開發利用，葡萄皮渣在食品[3]、醫藥[4-5]、化妝品[6]等行業的應用也越來越廣。

新鮮葡萄皮渣含水量高，傳統晾曬的方式干燥周期長，且容易腐敗感染微生物，也不易規模化生產，因此急需一種能夠快速脫水干燥的處理方法，為葡萄皮渣的進一步加工利用提供活性物質含量較高且充足的原料。利用微型螺桿式擠壓設備對鮮皮渣進行壓榨，使其快速脫水后再進行熱風干燥處理，測定壓榨對酚類物質及抗氧化活性的影響，以縮短干燥時間使活性物質更好的保留。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采用云南產區赤霞珠葡萄釀酒過后的皮渣作為原料。

甲醇（分析純）：山東禹王實業有限公司；鹽酸、三氯化鐵、香草醛：天津市科密歐化學試劑有限公司；無水碳酸鈉、三氯乙酸、30%過氧化氫、抗壞血酸：國藥集團化學試劑有限公司；過硫酸鉀、鐵氰化鉀、硫酸鐵銨、氯化亞鐵：天津迪博化工股份有限公司；原花青素標準品、福林肖卡試劑、2,2-聯苯基-1-苦基肼基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：美國Sigma公司；2,2-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate，ABTS）、2-脫氧-D-核糖、菲啰嗪、2-硫代巴比妥酸：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

550D微型榨油機：龍巖中農機械制造有限公司；VPW-20N超純水器：上海滬西分析儀器廠；KQ-250DE型數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；ML104/02電子天平、HE53/Z02鹵素水分測定儀：梅特勒-托利多儀器有限公司；CR22DIII高速冷凍離心機：日本日立公司；ZN-20L超微磨：北京興時利和科技發展有限公司；GZX-9240MBE電熱鼓風干燥箱：上海博訊實業有限公司；SHB-III旋轉蒸發儀：鄭州長城科工貿有限公司；UV-1800紫外分光光度計：日本島津公司；WSC-2B便攜式精密色差儀：上海一點物理光學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 皮渣的壓榨與干燥

取三份新鮮葡萄皮渣，每份都分為壓榨和未壓榨處理兩部分，分別進行皮籽分離，將要壓榨的皮渣依次用榨油機壓榨，每份壓榨結束等榨油機完全冷卻再進行下一個重復處理。未壓榨的皮、籽、皮籽混合物作為對照。將壓榨皮渣和未壓榨皮渣進行40℃熱風干燥，達到質量恒定時停止干燥，記錄干燥時間。

1.3.2 提取方法

將干燥皮渣用超微磨粉碎，過40目篩。準確稱取1.000g干燥樣品，加入含1%鹽酸的體積分數為80%的甲醇溶液（料液比1∶30（g∶mL）），在45℃條件下超聲提取40 min，離心分離取上清液。重復兩次，合并上清液。上清液用于測定酚類物質含量及抗氧化活性。以下的殘渣中加入0.4 mol/L的鹽酸（料液比1∶15（g∶mL）），75℃條件下超聲提取70min，離心分離，提取兩次合并上清液，上清液用于可溶性膳食纖維的測定。

1.3.3 水分含量及顏色測定

取干燥后的皮渣3～5 g，采用鹵素水分活度測量儀測定干燥皮渣的水分含量；將過40目篩的皮渣置于色差計的比色皿中，進行色度（c*值）、色調（h*值）及亮度（L*值）的測定。每個處理均測量3個重復。

1.3.4 酚類物質的測定

總酚含量采用福林-肖卡法[7]測定，原花青素含量采用鹽酸-香草醛法測定[8]。

1.3.5 可溶性膳食纖維的測定

可溶性膳食纖維采用酸提取法[9]進行測定。

1.3.6 抗氧化活性的測定

抗氧化活性采用DPPH自由基清除率[10]、ABTS自由基清除率[11]，羥自由基（hydroxyl radical scavenging，HRSA）清除能力[12]、鐵氰化鉀（ferric reducing antioxidant power，FRAP)還原能力[13]、金屬離子螯合能力（metal-chelating activities，MA）[14]五種方法進行比較。

1.3.7 數據分析

所有指標均進行3次重復，用Microsoft Excel 2013進行數據圖表處理，采用SPSS Statistics 17軟件對數據進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 干燥時間及水分含量

表1 不同處理方式葡萄皮渣的含水量及干燥時間Table 1 Moisture content and drying time of grape pomace by different processing method

由表1可知，壓榨皮、籽的水分含量高于未壓榨皮、籽，皮籽混合物則結果相反，壓榨皮、籽、皮籽混合物的干燥時間較未壓榨皮渣明顯縮短。葡萄皮、籽的結構疏松，內部顆粒較大，壓榨后顆粒變小容易殘留水分不易干燥徹底，所以壓榨皮、籽的水分含量反而較高，皮籽混合物中大多是皮包裹著籽，受熱面積小，壓榨后受熱面積增大有利于水分散失，因此水分含量更低。壓榨處理會有大量的汁液被擠壓流出，在此過程中水分含量迅速降低，因此壓榨皮渣節約干燥時間。

2.2 壓榨對葡萄皮渣顏色的影響

表2 壓榨葡萄皮渣的亮度、色度及色調Table 2 Lightness,chroma and hue of squeezed grape pomace

由表2可知，葡萄皮的亮度大于葡萄籽和皮籽混合物，壓榨處理后，葡萄皮亮度下降，葡萄籽亮度增加，皮籽混合物亮度變化不大。壓榨葡萄皮的色度與色調均降低，葡萄籽及皮籽混合物有所增加。這表明壓榨處理可以增加葡萄籽與皮籽混合物的不飽和顏色，與其酚類物質的含量相關（色度及色調降低，亮色調減少，暗色調增加，暗色調與不飽和顏色相關）[15]。

2.3 壓榨對葡萄皮渣可溶性膳食纖維的影響

可溶性膳食纖維可以預防腫瘤、心腦血管疾病，降低血糖，還可以改善腸道環境，對人體健康十分重要[16]。

圖1 不同處理方式葡萄皮渣可溶性膳食纖維含量Fig.1 Soluble dietary fiber contents of grape pomace by different processing method

由圖1可知，壓榨皮渣和未壓榨皮渣可溶性膳食纖維提取率均是皮中大于皮籽混合物，籽中含量最低，壓榨皮、籽、皮籽混合物可溶性膳食纖維含量均高于未壓榨皮渣，壓榨皮的可溶性膳食纖維提取率最高，高達7.2%。壓榨處理破壞榨料細胞組織結構，有助于可溶性膳食纖維的浸出提取。

2.4 壓榨對葡萄皮渣多酚含量的影響[17]

圖2 不同處理方式對葡萄皮渣總酚（A）及原花青素（B）含量的影響Fig.2 Effect of different processing method on total polyphenols contents(A)and proanthocyanidin contents(B)of grape pomace

由圖2A可知，壓榨處理后葡萄籽、皮籽混合物中總酚含量明顯降低，葡萄皮中總酚含量略有升高。未壓榨皮渣葡萄籽總酚含量最高為38.86 mg/g，而壓榨過后籽中總酚含量最低，僅為11.02 mg/g。郭澤美等[18]認為干燥過程中皮渣與氧氣充分作用，干燥時間越長，多酚物質損失越高。壓榨皮渣葡萄皮干燥時間最短，多酚氧化酶作用時間也就最短，多酚類物質損失相對較少，因此壓榨皮中總酚含量最高。葡萄籽水分含量較低，壓榨過程中受擠壓摩擦溫度迅速升高，多酚氧化酶作用活躍，總酚含量損失嚴重。在葡萄皮和皮籽混合物壓榨過程中會有大量汁液產生，葡萄皮擠壓汁中總酚含量為74.53 mg/L，皮籽混合物擠壓汁為89.38 mg/L，擠壓過程中皮渣細胞遭到破壞，皮渣中的酚類物質會隨汁液流出而大量減少。

由圖2B可知，壓榨及未壓榨皮渣原花青素含量，與總酚含量規律一致，壓榨皮原花青素提取率升高，其含量為22.64 mg/g，而壓榨籽與皮籽混合物提取率降低，僅為15.22 mg/g和17.81 mg/g。原花青素是類黃酮的一種，對溫度比較敏感[19]，烘干過程中溫度升高，特別是壓榨處理后，原花青素暴露于細胞外部，更易損失。但同時細胞破壞又利于原花青素提取，葡萄皮擠壓汁原花青素含量為0.08mg/L，皮籽混合物擠壓汁原花青素含量為0.1 mg/L，壓榨皮原花青素流失較少，因此壓榨皮原花青素含量最高，壓榨籽及皮籽混合物含量降低。

2.5 抗氧化活性

2.5.1 壓榨對葡萄皮渣自由基清除率的影響

圖3 不同處理方式葡萄皮渣對DPPH（A）、ABTS（B）、HRSA（C）自由基清除率的影響Fig.3 Effect of grape pomace with different processing method on DPPH(A),ABTS(B),HRSA(C)free radical scavenging capacity

DPPH自由基是一種相對穩定的人工含氮自由基，其易溶于醇溶液，抗氧化劑會使紫紅色的醇溶液褪色，根據褪色程度判斷樣品抗氧化能力的大小[20]。由圖3A可知，葡萄籽中DPPH自由基清除率最高，達到75.86%，葡萄皮中最低，僅為58.67%。壓榨過后，葡萄皮的DPPH自由基清除率上升為62.90%，而葡萄籽和皮籽混合物則下降到63.00%和60.50%。DPPH自由基清除率與總抗氧化活性存在明顯的相關關系，也與總酚含量相關，在擠壓過程中葡萄籽溫度升高，總酚大量損失，所以壓榨籽的DPPH自由基清除率也明顯降低。

ABTS自由基是另外一種人工合成的自由基，在某些酶或者化學試劑的作用下呈現藍綠色，抗氧化劑會使藍綠色迅速消失[22]。由圖3B可知，壓榨處理后，葡萄皮的ABTS自由基清除率由63.44%提高到70.18%，葡萄籽和皮籽混合物清除能力明顯下降，僅為55.59%和47.94%。這與總酚及原花青素含量存在一定關系。葡萄皮擠壓汁ABTS自由基清除率為67.18%，皮籽混合物壓榨汁為83.14%。

由圖3C可知，葡萄皮羥自由基清除率為33.08%，壓榨過后上升到41.09%，葡萄籽和皮籽混合物分別由66.57%和58.55%下降到63.32%和50.97%。壓榨處理破壞細胞及細胞器結構，利于抗氧化成分的提取，但葡萄籽含水量低，壓榨過程溫度升高，抗氧化活性受損，因此壓榨處理降低葡萄籽清除自由基能力。葡萄皮壓榨汁羥自由基清除率為50.55%，皮籽混合物為59.23%。

壓榨處理后，葡萄皮渣3種自由基清除能力變化規律基本一致，其自由基清除能力與酚類物質存在一定的相關關系[21]，壓榨皮的酚類物質含量增加壓榨籽及皮籽混合物降低，因此壓榨皮的自由基清除能力增加，壓榨籽及皮籽混合物自由基清除能力下降。葡萄籽及皮籽混合物中含水量較低，壓榨過程中物料摩擦溫度升高，高溫使其抗氧化活性損失。

2.5.2 FRAP還原能力

圖4 不同處理方式葡萄皮渣鐵氰化鉀還原能力Fig.4 Potassium ferricyanide reducing power of grape pomace by different processing method

由圖4可知，葡萄皮鐵氰化鉀還原能力為0.19，壓榨葡萄皮增加為0.23，壓榨葡萄籽和皮籽混合物由0.49和0.28降低到0.14和0.21。鐵氰化鉀還原能力越強，樣品的抗氧化能力越強。壓榨過程葡萄籽及皮籽混合物含水量少，摩擦劇烈，且破碎后接觸空氣面積變大，葡萄籽中的抗氧化劑易被氧化而含量降低，不能將三價鐵還原為二價鐵，從而導致還原能力降低。葡萄籽鐵氰化鉀還原能力下降了71.4%，損失最為嚴重。葡萄皮和皮籽混合物壓榨汁的鐵氰化鉀還原能力分別為0.88和3.38，是皮渣中的4～20倍。

2.5.3 金屬離子螯合能力

圖5 不同處理方式葡萄皮渣金屬離子螯合能力Fig.5 Metal-chelating activities of grape pomace by different processing method

由圖5可知，同鐵氰化鉀還原能力一致，壓榨處理后，葡萄皮的金屬離子螯合能力上升了1.31個百分點，而葡萄籽及皮籽混合物則分別下降9.93和2.43個百分點，壓榨籽的金屬離子螯合能力低于皮及皮籽混合物。葡萄皮及皮籽混合物壓榨汁的金屬離子螯合能力為皮渣的3～17倍。同其它抗氧化能力降低的原因一致，壓榨過程中葡萄籽及皮籽混合物中活性物質含量降低，螯合Fe2+的物質也隨之降低，Fe2+可以介導多種自由基生成，有很強的促氧化作用，使其抗氧化能力下降。壓榨過程中葡萄籽及皮籽混合物中抗氧化劑流失到壓榨汁中，使其擁有很高的抗氧化能力。

2.6 相關性分析

5種抗氧化活性與總酚、原花青素含量之間的相關性見表3。

由表3可知，除羥自由基清除率外，DPPH、ABTS自由基清除率及鐵氰化鉀還原能力、金屬離子螯合能力四種抗氧化活性指標均與總酚含量有極顯著性相關（P＜0.01），ABTS自由基清除率、金屬離子螯合能力、鐵氰化鉀還原能力與原花青素含量也存在極顯著性相關（P＜0.01）。不同方式抗氧化活性之間也存在一定的相關關系，其相關性大小呈多樣性。DPPH、ABTS兩種人工合成自由基清除率之間存在顯著正相關（P＜0.05），鐵氰化鉀還原能力與DPPH、ABTS自由基清除率均有極顯著性相關（P＜0.01），金屬離子螯合能力與ABTS、HRSA自由基清除率及HRSA自由基清除率與ABTS自由基愛清除率之間相關性較低。

表3 壓榨皮渣總酚、原花青素及抗氧化活性的相關性分析Table 3 Correlation analysis among total polyphenols content, proanthocyanidin and antioxidant activity of squeezed grape pomace

3 結論

壓榨處理可以降低葡萄皮渣的水分含量，縮短干燥時間，增加可溶性膳食纖維的提取率。壓榨處理后，葡萄皮的原花青素、總酚提取率有所上升，其抗氧化活性也明顯提高，而葡萄籽及皮籽混合物原花青素、總酚含量、抗氧化活性均有所損失。抗氧化活性與總酚、原花青素含量存在顯著的相關關系（P＜0.01），不同抗氧化測定方法之間也存在一定相關性。葡萄皮及皮籽混合物壓榨汁中總酚、原花青素含量及抗氧化活性也很高，可以添加到食品中或利用其它方式使其得到合理利用。

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Effect of squeezing on phenolic compounds extraction and antioxidant activity of wine grape pomace

WANG Xiaoqian1,LI Zhiyu1,L Jiaheng1,LIU Lina2,3,SUN Yuxia2,3*(1.College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271000,China;2.Institude of Agricultural-Food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Science,Jinan 250100,China;3.Key Laboratory of Agro-Products Processing Technology of Shandong,Jinan 250100,China)

As grape pomace(including peels and seeds)is rich in bioactive substances,it has great value of reproducing and utilization.In this study, fresh wine grape pomace was squeezed and then dried,to study the effect of squeezing on the phenolic compounds extraction and antioxidant activity of pomace.The results showed that squeezing could quickly reduce the moisture content,shorten the drying time and enhance the extraction yield of soluble dietaryfiber.The extractcontentoftotalpolyphenols,proanthocyanidin in squeezed grape skin all increased,being 19.56 mg/g and 22.64 mg/g, respectively.The antioxidant activity of squeezed peels was higher than that of peels without squeezing.The DPPH,ABTS and HRSA scavenging capacity of squeezed peels were 62.90%,70.18%and 41.09%,respectively.The potassium ferricyanide reducing power and metal-chelating activities of squeezed peels were 0.23%and 21.33%.However,as for the squeezed seeds and the pomace(mixture of seeds and peels),the phenolic compounds and antioxidant activity reduced significantly.There was obvious correlation of antioxidant activity with total polyphenols and proanthocyanidin（P＜0.01）.

wine grape pomace;squeeze;phenolic compounds;antioxidant activity

TS255.4

0254-5071（2017）01-0093-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.019

2016-08-12

公益性行業（農業）科研專項經費項目（201303076）；山東省農業重大應用技術創新課題

王霄倩（1990-），女，碩士研究生，研究方向為食品加工原理與技術。

*通訊作者：孫玉霞（1973-），女，副研究員，碩士，研究方向為釀酒技術及酒類風味物質。