枣中苯甲酸形成机理的初步研究

兰文忠　张彦昊　黄艳红　苏理

（山东省食品发酵重点实验室山东省食品发酵研究设计院，山东济南250014）



枣中苯甲酸形成机理的初步研究

兰文忠张彦昊黄艳红苏理

（山东省食品发酵重点实验室山东省食品发酵研究设计院，山东济南250014）

摘要：从果园枣树上采摘不同品种的鲜枣，并采用不同干燥方式制得干枣样品，按照GB/T 23495-2009方法《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的测定高效液相色谱法》分别检测鲜枣和干枣苯甲酸含量。结果表明：干燥温度可明显影响干枣的苯甲酸含量。分析干枣中苯甲酸含量数据推断出：枣中苯甲酸的形成是在枣的生长期内次级代谢过程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再经CoA依赖型β氧化途径生成苯甲酸的前体物-苯丙酰CoA，最终生成苯甲酸；苯丙酰CoA在枣中含量较高，生成苯甲酸的过程比较缓慢，但温度的升高可明显加快这一过程。

关键词：枣；苯甲酸；形成机理

红枣为鼠李科多年生植物枣树的果实，是我国第一大干果资源。红枣营养丰富，含蛋白质，粗脂肪，多糖、维生素及矿物质等多种营养物质。

苯甲酸对酵母、霉菌和细菌都有抑制作用，是食品中常用的一种防腐剂。国家在GB 2760《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中明确规定了不同食品中苯甲酸及其钠盐的最大使用量，其中干枣制品不允许添加苯甲酸及其钠盐。2012年，南京市工商局等对市场上流通的食品进行抽检，发现干枣制品中含有苯甲酸钠0.1g/kg，而干枣生产许可证审查细则中规定不得检出。此类消息一经报道，引起厂家的广泛关注，对山东省枣行业造成严重影响。

在本项目实施过程中，对不同生长期的鲜枣中苯甲酸进行了监测，发现鲜枣中天然存在苯甲酸，因此对枣中苯甲酸形成机理的研究有利于指导生产厂家在干枣存储加工过程中减少苯甲酸的累积。

1　材料与方法

1.1材料

供试鲜枣为2015年10月7日采摘于山东鼎力集团枣林基地（位于德州市庆云县）；

鲜枣品种为长红枣、普通金丝小枣、金丝4号枣、鲁枣5号；

经试验发现，枣生长期内所用农药和肥料中均不含苯甲酸。

其它化学试剂为色谱纯。

1.2仪器和设备

高速组织破碎机、电热恒温干燥箱、高效液相色谱仪(配紫外检测器)戴安UltiMate3000；

色谱柱：C18柱，250mm×4.6mm。

1.3试验方法

1.3.1样品处理

称取50g去核鲜枣于高速组织破碎机中破碎打浆，用氨水调节pH值为7，将浆液定容至250ml，在冰箱中静止，测定时取上清液。

1.3.2鲜枣干燥及贮存方式

将晒干样品低温（-18℃）储存，自然晾干常温储存和105℃烘干常温储存。

1.3.3苯甲酸测定

按照GB/T 23495-2009《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的测定高效液相色谱法》测定。

2　结果与讨论

2.1不同品种鲜枣苯甲酸含量

按1.3.1样品处理方法分别处理采摘的鲜枣样品，测定其中的苯甲酸含量如表1（其中表中的苯甲酸含量为折成纯干枣中的苯甲酸含量，下同）。

从表1中数据可以看出：不同品种的鲜枣中苯甲酸含量有较大差别，金丝4号枣含量最低，仅为4.3mg/kg；长红枣含量最高，达到14.3mg/kg，是金丝4号枣的3.3倍。

2.2采用不同干燥方式枣中苯甲酸含量

将4个品种的供试鲜枣样品分别采用晒干、自然晾干和105℃烘干，并测定样品中苯甲酸含量，数据如表2。

表2　不同干燥方式枣中苯甲酸含量(mg/kg)

与表1数据比较可以看出：试验的四个枣品种，鲜枣采用不同干燥方式后，干枣中苯甲酸含量明显增加，采用105℃烘干的枣中苯甲酸含量最大，长红枣为65.7mg/kg，普通金丝小枣为36.3mg/kg，金丝4号枣为32.4 mg/kg，鲁枣5号为52.4mg/kg。

样品干燥后，其中苯甲酸含量增长率如表3所示。

表3　不同干燥方式枣中苯甲酸含量增长率（%）

从表3数据可知：105℃高温烘干的样品苯甲酸含量增长率都在300%以上；自然晾干的样品苯甲酸增长率最低，这说明干枣中苯甲酸含量与干燥温度有密切关系，干燥温度越高样品中苯甲酸含量越高。

表4　低温储存晒干样品不同储存期苯甲酸含量(mg/kg)

2.3不同干燥方式样品在储存期苯甲酸含量变化

试验中，测定晒干样品低温储存（-18℃）、自然晾干样品常温储存和 105℃烘干样品常温储存分别为30d，60d，90d的苯甲酸含量，数据如表4、表5和表6所示。

表5　常温储存晾干样品不同储存期苯甲酸含量(mg/kg)

表6　常温储存105℃烘干样品不同储存期苯甲酸含量(mg/kg)

从以上数据可知：低温储存（-18℃）晒干样品在90d的储存期内，苯甲酸含量几乎未发生变化；常温储存自然晾干样品苯甲酸含量逐步升高；常温储存105℃烘干样品苯甲酸含量几乎未发生变化。

2.4枣中苯甲酸形成机理的探索

天然食物中的苯甲酸主要来源于两类，一类来源于微生物，在食物加工过程中，尤其是发酵性食品，经微生物代谢产生苯甲酸[1]；另一类来源于植物，植物生长过程中次级代谢产生苯甲酸[2]。微生物次级代谢产生的苯甲酸常存在于发酵食品中，主要有三种合成途径，一是经马尿酸生成，牛乳中的马尿酸经乳酸菌作用下水解，生成苯甲酸[3]；二是苯丙氨酸代谢，微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸与植物中的苯丙氨酸次级代谢途径相似，以肉桂酸作为中间产物[4]；三是由细菌代谢的芳香物苯甲醛直接氧化生成[5]。

植物生长过程中次级代谢合成苯甲酸途径：经苯丙氨酸经一系列酶催化次级代谢生成，先经苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再通过CoA依赖型β氧化途径或非CoA依赖非氧化途径或CoA依赖非氧化途径生成苯甲酸。T-肉桂酸的CoA依赖型β氧化途径为：T-肉桂酸首先被活化成肉桂酸-CoA酯，然后水化成3-羟基-3-苯丙酰CoA，苯丙酰CoA是苯甲酸的前体物[6]。

在本试验中，四个品种的鲜枣中都含有苯甲酸，并且经过105℃烘干后，苯甲酸含量急剧上升，说明枣中苯甲酸的产生与微生物无关，应该是植物生长过程中次级代谢产生的。另外，在105℃下烘干样品，辅酶A（CoA）是没有生物活性的，但是样品中苯甲酸含量却急剧上升，这说明枣中含有大量的苯甲酸的前体物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA受热分解生成苯甲酸。

因此，枣的次级代谢生成苯甲酸途径为：苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再经CoA依赖型β氧化途径生成苯甲酸的前体物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA生成苯甲酸的过程比较缓慢，但温度的升高可明显加快这一过程。

3　结论

通过对试验区种植的长红枣、普通金丝小枣、金丝4号枣、鲁枣5号四个主要品种的鲜枣和干枣中苯甲酸含量的研究，发现：1）鲜枣的干燥温度可明显影响干枣的苯甲酸含量，干燥温度越高样品中苯甲酸含量越高。2）随储存时间的延长，低温储存（-18℃）的干枣样品，苯甲酸含量基本不发生变化，常温储存自然晾干样品苯甲酸含量逐步升高，常温储存105℃烘干样品苯甲酸含量几乎未发生变化。3）枣中苯甲酸的形成是枣的次级代谢过程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再经CoA依赖型β氧化途径生成苯甲酸的前体物——苯丙酰CoA，最终生产苯甲酸；苯丙酰CoA在枣中含量较高，生成苯甲酸的过程比较缓慢，但温度的升高可明显加快这一过程。

参考文献：

[1]吴丽莉.酸牛乳发酵过程中苯甲酸的形成及发酵制品中苯甲酸的水平分析[D].南京:南京农业大学,2005.

[2]高必达.生理植物病理学[M].北京:科学出版社,2006.

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

[4]Kurisaki J.,Sasago K.,Tsugo T.,Yamauchi K.Formation of benzoic acid in cheese[J].Journal-Food Hygienic Society of Japan, 1973,14:25-30.

[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

中图分类号：S665.1

文献标志码：A

文章编号：1008-1038(2016)04-0010-03

收稿日期：2016-03-11

基金项目：山东省德州市庆云县农产品加工技术服务平台科技攻关项目

作者简介：兰文忠，男，研究方向为食品工程