高溫高濕氣體沖擊處理對中短波紅外干制紅棗品質的影響

（呂梁學院生命科學系，山西呂梁033000）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill）又名大棗，是鼠李科棗屬植物棗樹的成熟果實，我國是紅棗的原產國，紅棗的資源豐富，栽培歷史悠久。全球99%以上的紅棗由我國供應，我國紅棗的栽培面積與產量均居世界之首[1]，因此在紅棗加工方面我國占有獨特優勢[2]，紅棗富含各類生物活性成分，例如：酚類物質、維生素C、環磷酸腺苷、三萜酸、維生素E、β-胡蘿卜素等，具有較高的食用價值與藥用價值[3]，鮮棗果采摘期較短，遇陰雨天氣易霉爛變質，給棗農造成較大的經濟損失，因此干制加工成為延長其貯藏期的有效手段。

目前傳統的干燥方式——熱風干燥是紅棗干制主要的干燥技術，雖然操作簡便，設備成本較低，但存在棗果干制效率低下，干果品質較差等問題[4]。中短波紅外干燥是利用1 μm～4 μm的紅外線，基于水分吸收紅外輻射的特性，使物料得以快速干燥[5]，相關研究表明，棗果經中短波紅外干燥后其干燥效率與品質皆顯著優于熱風干燥組棗果[6]，因此本研究選用中短波紅外干燥作為棗果干燥技術。

相關研究表明，棗果經化學試劑預處理后其干燥效率與品質皆顯著提高[7-8]，但其處理成本較高，而且長期食用此類干果會對身體造成不良影響。高溫高濕氣體沖擊技術是目前新興的果蔬預處理技術，在提高辣椒、胡蘿卜、板栗等農產品的干燥方面有了較多應用[9-11]，應用結果表明它是一種優良的果蔬預處理技術，本研究將高溫高濕氣體沖擊技術應用于紅棗的干燥前處理上，探究高溫高濕氣體沖擊預處理對棗果干燥后主要酚類物質、可溶性糖、三萜酸、維生素C、總酚、總黃酮、環磷酸腺苷含量及抗氧化活性的影響，以期為提高紅棗的干燥品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用新疆若羌灰棗為試驗原料，其初始水分含量為（63.4±0.3）%，采摘后及時預冷并帶回實驗室儲存于溫度（0±1）℃，相對濕度90%的低溫冰箱中備用，挑選全紅期均勻硬果進行預處理及后續干燥試驗。

甲醇、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸、福林酚、維生素C等（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；沒食子酸、槲皮素、兒茶素、綠原酸、表兒茶素、蘆丁、丁香酸、咖啡酸、阿魏酸、對香豆酸、葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨醇、白樺脂酸、齊墩果酸、山楂酸、熊果酸、環磷酸腺苷（levetiracetam，cAMP）標準品（均為色譜純）：上海源葉生物科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、水溶性維生素E：Sigma公司

1.2 儀器與設備

K-TH120型高溫高濕氣體沖擊機：東莞市科昶檢測儀器有限公司；DK-S22型恒溫水浴鍋：上海精密試驗設備有限公司；TC型中短波紅外干燥設備：秦州圣泰科紅外科技有限公司；SB-500DTY型超聲波掃頻清洗機：寧波新芝生物科技股份有限公司；ALC-210.3型電子分析天平：賽多利斯艾科勒公司；UV-mini1240型紫外-可見分光光度計、LC-2010AHT型液相色譜儀：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 高溫高濕氣體沖擊處理條件

取2 kg紅棗洗凈后晾干，根據前期預試驗結果，高溫高濕氣體沖擊處理條件為：40%相對處理濕度，處理時間為180 s，處理溫度為105℃處理紅棗，棗果經處理后用風扇迅速冷卻至室溫（25℃）待后續干燥試驗。

1.3.2 干燥條件

紅棗的中短波紅外干燥條件：分別設置干燥溫度為 50、60、70℃，功率為 1 125 W，風速為 2 m/s，棗果的干制終點：水分比（moisture ratio，MR）為 0.3左右[7]。預處理及干燥試驗安排見表1。

表1 預處理及干燥試驗安排表Table 1 Pretreatment and drying test schedule

1.3.3 酚類物質測定

取4 g紅棗果肉充分研磨后用15 mL 80%甲醇溶液超聲輔助提取30 min，后以5 000 r/min速度離心20 min收集上清液，提取步驟重復3次，合并上清液并用80%甲醇定容至100 mL，用于酚類物質的測定。總酚、總黃酮含量的測定分別以沒食子酸與槲皮素為標準品，測定方法參考Gao等[12]。

利用高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）測定棗果中單體酚的含量，色譜條件：色譜柱為Symmetry C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，3 μm）；流動相為A乙腈，BpH2.5的甲酸水溶液，A∶B=90∶10（體積比）；流速為 0.8 mL/min；溫度 30℃；檢測波長 285 nm；進樣量 10 μL。

1.3.4 可溶性糖含量測定

可溶性糖提取：取6 g紅棗果肉加50 mL超純水充分研磨勻漿，超聲輔助提取30 min，后抽濾獲得濾液，提取過程重復3次，合并濾液，過0.45 μm的水系濾膜后待測。可溶性糖含量的測定：棗果中可溶性糖含量利用高效液相色譜法測定[13]。

1.3.5 三萜酸含量測定

三萜酸的提取參考文獻[14]，利用高效液相色譜法定量分析三萜酸單體含量，色譜柱：Symmetry C18色譜柱（4.6 mm×250 mm ×5 μm）；流動相：A 甲醇，B pH 3.0的磷酸水溶液，A ∶B=90∶10（體積比），流速為0.6 mL/min；溫度：25℃；檢測波長：210nm；進樣量：10 μL。

1.3.6 維生素C測定

維生素C含量的測定采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[15]。

1.3.7 cAMP含量測定

利用高效液相色譜法定量分析紅棗中的cAMP含量[16]。色譜柱：Symmetry C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；檢測箱溫度為25℃；流動相：A甲醇，B 20 mmoL/L磷酸二氫鉀，A∶B=20∶80（體積比），流速為0.8 mL/min；檢測波長為254 nm；進樣量為10 μL。

1.3.8 抗氧化能力測定

果肉抗氧化物質的提取與酚類物質提取步驟一致，利用DPPH自由基清除法及鐵離子還原法（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）測定棗果的抗氧化能力，DPPH自由基清除能力和FRAP鐵還原能力分別使用水溶性維生素E與維生素C作為標準對照品，結果分別以mgTE/g DW與mg AAE/100 g DW表示[17]，TE表示水溶性維生素E當量；AAE表示維生素C當量。

1.4 數據分析

利用Minitab18.0軟件進行統計處理，利用鄧肯檢驗分析進行差異顯著性分析，每組試驗重復3次以x±s表示，p＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同處理及干燥溫度下棗果酚類物質含量

棗果中富含酚類物質，具有重要的營養保健功能[18]，不同處理及干燥溫度下棗果的單體酚類物質含量見表2。

棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后中短波紅外干燥測定了其中8種單體酚類的含量，其中未經處理鮮果的各類酚類物質含量最高。由表2可知，不同處理組干燥的干果酚類物質中兒茶素、綠原酸含量較高，是棗果中的主要酚類物質，未經高溫高濕氣體沖擊處理的干燥棗果中兩種主要酚類物質的含量隨著干燥溫度的升高而升高，70℃下棗果的主要酚類物質含量最高（兒茶素含量為31.2 mg/100 gDW，綠原酸含量為42.6 mg/100 gDW）這也與前人研究結果一致[6]；棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后干燥，其兩種主要酚類物質含量隨溫度的變化趨勢與未處理對照組一致，70℃下兩種主要酚類物質含量最高（兒茶素含量為37.3 mg/100 gDW，綠原酸含量為48.1 mg/100 gDW）。棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后在不同干燥溫度下干燥兩種主要酚類物質含量顯著高于未處理對照組，出現這一現象的主要原因可能為棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后其干燥時間縮短，氧氣與酚類物質結合時間變短，酚類物質氧化較少，保留率較高。

表2 不同處理及干燥溫度下棗果的酚類物質含量Table 2 Phenol content of jujube fruit under different treatment and drying temperature mg/100 gDW

2.2 不同處理及干燥溫度下棗果可溶性糖含量

不同處理及干燥溫度下紅棗可溶性糖含量見表3。

表3 不同處理及干燥溫度下棗果可溶性糖含量比較Table 3 Comparison of soluble sugar content of jujube fruit under different treatment and drying temperature mg/100 gDW

由表3所示，利用高效液相色譜法測定棗果中4種可溶性糖含量，其中鮮棗果中蔗糖含量最高，達到了1 815.9 mg/100 gDW，是棗果中最主要的可溶性糖，棗果經干燥后在60、70℃條件下干燥可溶性糖含量有所降低，在50℃干燥條件下棗果主要可溶性糖含量略有上升。無論是經過高溫高濕氣體處理還是未處理過的棗果干燥后其可溶性糖隨著干燥溫度的升高而降低，經過高溫高濕氣體處理后紅棗在不同干燥溫度下干燥可溶性糖含量皆顯著高于未處理組，50℃干燥條件下棗果主要可溶性糖——蔗糖含量最高為1 824.6 mg/100 gDW，出現這一現象的主要原因為：干燥溫度較高條件下干燥棗果的褐變程度較高，焦糖化、美拉德反應嚴重導致大量可溶性糖損失[19]。

2.3 不同處理及干燥溫度下紅棗三萜酸含量

紅棗在不同處理及干燥條件下三萜酸的含量見表4。

表4 不同預處理條件下干燥棗果的三萜酸含量比較Table 4 Comparison of triterpenic acids content in dried jujube fruit under different preteatment conditions mg/100 gDW

如表4所示，紅棗中共檢測出4種三萜酸，其中白樺脂酸含量最高，是最主要的三萜酸，其次是齊墩果酸、熊果酸、山楂酸。鮮果中白樺脂酸含量最高達到了63.5 mg/100 gDW。未經高溫高濕氣體沖擊處理的紅棗經中短波紅外干燥后其白樺脂酸含量隨干燥溫度的升高而升高，出現這一現象的主要原因為較高溫度下干燥的紅棗中與其他物質結合的三萜酸解離程度較高，三萜酸含量提高[20]。棗果經高溫高濕氣體處理后在不同干燥溫度下干燥其白樺脂酸含量顯著提高（50℃下提高6.1%，60℃下提高4.5%，70℃下提高12.3%），出現這一現象的主要原因可能為高溫高濕氣體處理促進了棗果中三萜酸與其他物質的解離。經高溫高濕氣體處理后70℃中短波紅外干燥溫度下干燥其白樺脂酸含量最高達到了82.9 mg/100 gDW。

2.4 不同處理及干燥溫度下紅棗VC、總酚、總黃酮、cAMP含量及抗氧化活性

不同干燥條件下紅棗的營養成分及抗氧化活性見表5。

果蔬加工中維生素C保留量是衡量其加工手段優劣的重要評價手段，果蔬制品中維生素C對溫度極為敏感，溫度較高會使其含量降低，影響干制品品質。不同處理條件及干燥溫度下紅棗維生素C含量變化如表5所示，鮮果的維生素C含量最高，達到了875.5 mg/100 gDW，棗果經干制后維生素C含量顯著降低，且其含量隨著干燥溫度的升高而降低，棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后70℃干燥，其維生素C含量顯著高于未處理對照組，這可能的原因為高溫高濕氣體處理棗果使其表皮發生細微破裂，提高了其干燥效率，降低了其與氧氣的接觸時間，減少了維生素C的降解。

表5 不同干燥條件下紅棗的營養成分及抗氧化活性Table 5 Nutrient composition and antioxidant activity of jujube at different drying conditions

紅棗中酚類物質含量豐富，其中酚類物質含量與其抗氧化能力相關，不同處理及干燥條件下棗果的總酚、總黃酮含量如表5所示，棗果經干燥后其酚類物質含量降低，無論是經過高溫高濕氣體處理的棗果還是未處理對照組其干制后總酚、總黃酮含量皆隨著干燥溫度的升高而降低，在未處理組中，50℃條件下干燥棗果的總酚、總黃酮含量最高（總酚含量為857.4 mg/100 gDW，總黃酮含量為466.3 mg/100 gDW）。棗果經高溫高濕氣體處理后干燥與未處理組相比其總酚含量顯著提高（50℃干燥條件下提高13.8%，60℃干燥條件下提高8.6%，70℃干燥條件下提高16.5%），出現這一現象的主要原因為高溫高濕氣體沖擊處理縮短了棗果的干燥時間，減少了其與氧氣的接觸時間，使其干燥后酚類物質保留率較高。

棗果中含有豐富的抗氧化物質，這些抗氧化物質賦予了棗果較強的抗氧化能力，不同處理及干燥條件下棗果的DPPH自由基清除能力如表5所示，鮮棗果具有較高的DPPH清除自由基能力（9.9 mg TE/g DW），棗果經干制后其DPPH清除自由基能力下降，無論是經過高溫高濕氣體沖擊處理還是未處理對照組棗果其DPPH自由基清除能力隨著干燥溫度的變化趨勢與總酚含量變化趨勢一致，棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后干制，其DPPH自由基清除能力顯著提高（50℃干燥條件下提高15.4%，60℃干燥條件下提高13.1%，70℃干燥條件下提高18.2%），棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后在50℃條件下中短波紅外干燥其DPPH自由基清除能力最強（7.5 mg TE/gDW）。不同處理及干燥條件下棗果的的鐵離子還原能力（FRAP）如表5所示，棗果的鐵離子還原能力與其DPPH自由基清除能力變化趨勢類似，鮮棗果顯示出較強的鐵離子還原能力（975.6 mg AAE/100 gDW），棗果經干燥后鐵離子還原能力顯著降低，棗果干燥后其鐵離子還原能力隨著干燥溫度的變化規律與其DPPH自由基清除能力變化規律一致，棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后50℃條件下干制其鐵離子還原能力最強（837.8 mg AAE/100 gDW）。

3 結論

將不同高溫高濕氣體沖擊處理技術應用于紅棗的中短波紅外干制中，探究其處理后在不同干燥溫度下（50、60、70℃）棗果中的主要酚類物質、可溶性糖、三萜酸、環磷酸腺苷、維生素C、總酚、總黃酮含量及抗氧化能力的變化，所得結論如下：不同處理及干燥溫度下棗果鑒定出8種酚類物質，4種可溶性糖，4種三萜酸，其中兒茶素、綠原酸為主要的酚類物質，蔗糖為主要的可溶性糖，白樺脂酸為主要的三萜酸。

紅棗經高溫高濕氣體沖擊處理后在不同干燥溫度下干燥其主要的酚類物質、可溶性糖、三萜酸含量較高；棗果經處理后維生素C、總酚、總黃酮含量在50℃干燥條件下較高（維生素C含量為656.7 mg/100 gDW；總酚含量為975.8 mg/100 gDW；總黃酮含量為512.6 mg/100 gDW），環磷酸腺苷含量在70℃干燥條件下最高（82.5 mg/100 gDW），棗果經高溫高濕氣體沖擊處理后干制具有較高的抗氧化活性（50℃干燥條件下DPPH自由基清除能力為7.5 mg TE/gDW，鐵離子還原能力為837.8 mg TE/100 gDW），這表明高溫高濕氣體沖擊處理是一種優良的紅棗干燥前處理方法，可為實際生產提供理論依據。