不同干燥方法对番石榴果实品质及抗氧化活性的影响

邵雪花，赖 多，肖维强，贺 涵，刘传和，匡石滋

（广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广州 510640）

0 引言

番石榴(PsidiumguajavaL.)是桃金娘科番石榴属的常绿灌木或小乔木，主要种植于热带、亚热带地区[1]。其果实风味独特、爽脆可口，含有蛋白质、VA、VB、VC、磷、铁、钙等益于人体的多种营养成分[2-3]，同时富含果糖、葡萄糖、蔗糖及谷氨酸[4-5]，多酚化合物如酚酸类、黄酮类[6-7]等多种活性物质，具有较高的营养价值和药用价值，深受广大消费者喜爱[8-10]。研究表明，植物中的天然抗氧化剂可消除人体代谢过程中多余的内源性活性氧自由基并阻断自由基对人体内生物大分子如脱氧核糖核酸(DNA)、低密度脂蛋白(LDL)等的氧化损伤，从而减少心血管疾病的发生[11]。此外，番石榴抗坏血酸含量很高，抗坏血酸通过抑制氧化，有效降低多种慢性疾病的发生机率[12]。

目前，华南地区的番石榴种植规模和产量呈日益增长趋势，由于果实采后生理活动旺盛，同时也易受各种微生物侵染，导致变质腐烂，丧失原来的色、香、味，给贮运、保鲜带来很大的困难，极大限制了番石榴产业的发展[13]。干燥加工是传统的保存食品的方法，不仅能够抑制微生物繁殖，而且能够降低果蔬内源酶活性，从而延长商品货架期，并降低其运输成本和储藏成本[14]。现代食品加工技术的一个重要发展趋势是最大限度地保持食品的营养和色香味，而干燥工艺和设备的选择对干燥产品的营养和色香味有很大影响[15]。国内外对各种干燥方式下的番石榴干燥特性进行了大量试验研究，蔡泓滢等[16]采用传统热风干燥技术，制备番石榴果粉，并以感官综合评分确定了热风干燥制备番石榴果粉的工艺条件；唐卿雁等[17]以野生番石榴为原料，将番石榴打浆后添加增稠剂、甜味剂以及柠檬酸等食品添加剂，后通过加热浓缩、干燥和切条等工艺制作番石榴果条，以产品的色泽、组织形态、滋味和口感等作为评价指标，确定了番石榴果条的最佳加工工艺；闫旭等[18]采用热风干燥、热风-红外联合干燥、真空干燥和真空冷冻干燥技术，发现温度升高，黄酮保留量增加，抗坏血酸含量、清除自由基及FRAP降低。前人对番石榴热风和真空冷冻干燥进行了研究，但缺少对热风干燥和真空冷冻干燥下不同品种番石榴综合品质影响的系统研究，尚需要开展试验研究进行探索。据此，本研究采用热风干燥和真空冷冻干燥技术，以鲜果为对照探究干燥方法对‘珍珠’、‘金斗香’、‘胭脂红’、‘红宝石’、‘西瓜红’和‘水晶’6种番石榴果实的综合品质和抗氧化活性的影响，以番石榴的可溶性固形物、总糖、总酸、抗坏血酸、单宁、总酚、总黄酮及抗氧化活性为评价指标，旨在确定更为适合番石榴的干燥方式及最佳品种，以期为番石榴果品加工生产提供技术依据和参考。

1 材料与方法

试验于2020年10月—2021年4月份在广东省农业科学院果树研究所重点实验室进行。

1.1 材料及试剂

番石榴：采于广东省广州市南沙区番石榴种植区，挑选成熟度、大小、形状、色泽相近且无病虫危害的番石榴果实。

试剂及试剂盒：植物总酚测试盒(TP-1-G)，抗坏血酸(AsA)含量测试盒(ASA-1-W)，总抗氧化能力（DPPH法）测试盒(DPPH-1-D)，总抗氧化能力（ABTS法）测试盒(ABTS-1-D)，单宁含量试剂盒(DN-1-Y)和植物类黄酮测试盒(LHT-1-G)均购自苏州科铭生物技术有限公司（苏州，中国）。柠檬酸、氯化钙、氯化钠、草酸、抗坏血酸、苯酚、硫酸、无水乙醇、甲醇等均为分析纯，购自成都市科隆化学品有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原料前处理 番石榴去皮，切成1 cm厚片，挑选果实中间部位的薄片，再四分切得扇形薄片。

1.2.2 干燥处理 热风干燥(hot air drying,HAD)：取果片单层平铺于干燥箱托盘，使其载物量为(2.00±0.2)kg/m2。果片在60℃，风速2.5 m/s条件下进行热风干燥，干燥至恒质量。

真空冷冻干燥(vacuum freeze drying,FD)：取果片单层平铺于冻干托盘，置超低温冰箱(-80℃)预冻12 h后，在冷阱温度-50℃，真空压力22 Pa的真空冷冻干燥条件下，干燥至恒质量。

1.2.3 指标测定 按照植物总酚(Total Phenols,TP)试剂盒说明书进行操作测定总酚含量，称取约0.1 g待测样品，加入2.5 mL提取液，60℃荡提取2 h。10000 g，25℃，离心10min，取上清，用提取液定容至2.5 mL，待测。酶标仪预热30 min，调节波长至760 nm，ΔA=A测定-A对照，蒸馏水调零。计算见公式(1)。

式中，W为样品质量，g。

抗坏血酸含量测定：根据还原型抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)含量测定试剂盒说明书进行操作，按照组织质量(g)：提取液体积(mL)为1:5～10的比例（称取约0.1 g组织，加入1 mL提取液）进行冰浴匀浆。8000 g，4℃离心20 min，取上清置冰上待测。酶标仪预热30min，调节波长到420nm，ΔA=A测定-A空白，蒸馏水调零。计算见公式(2)。

式中，W为样品质量，g。

总抗氧化能力测定：依据总抗氧化能力（ABTS法）试剂盒说明书进行操作，按照组织质量(g)：提取液体积(mL)为1:5～10的比例（称取约0.1 g组织，加入1 mL提取液）进行冰浴匀浆，然后10000 g，4℃离心10 min，取上清，置冰上待测。酶标仪预热30 min，调节波长至734 nm，ΔA=A空白-A测定。计算见公式(3)。

式中，W为样品质量，g。以标准曲线上获得的抗氧化剂Trolox的量来表示样本的ABTS自由基清除能力。

单宁含量的测定：根据单宁含量试剂盒说明书进行操作，按照组织质量(g)：蒸馏水体积(mL)为1:5～10的比例（称取0.1 g、组织，加1 mL蒸馏水），充分匀浆后转移到EP管中，80℃水浴提取30 min，8000 g，25℃离心10 min，取上清液待测。酶标仪预热30 min，调节波长至760 nm，ΔA=A测定-A对照。计算见公式(4)。

式中，W为样本鲜重，g。

类黄酮含量测定：根据植物类黄酮(Flavonoid)试剂盒说明书进行操作，称取约0.02 g，加入2 mL提取液，60℃振荡提取2 h，10000 g，25℃，离心10 min，取上清待测。酶标仪预热30 min，调节波长至510 nm，ΔA=A测定-A对照。计算见公式(5)。

式中，W为样品质量，g。

果实品质测定：将不同干燥方法处理的6种番石榴样品送往广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所，进行可溶性固形物、总糖、总酸等果实品质测定。

1.3 数据处理

使用SPSS 22.0软件对试验数据进行单因素ANOVA数据分析，处理差异显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方法对番石榴果实品质的影响

由表1可知，6个品种的番石榴经热风干燥和真空冷冻干燥后，其可溶性固形物含量与鲜果相比呈下降趋势，但‘红宝石’、‘西瓜红’、‘胭脂红’、‘金斗香’和‘珍珠’5种番石榴与鲜果相比差异均不显著(P＞0.05)，只有‘水晶’番石榴经干燥后其可溶性固形物含量显著低于鲜果，这说明干燥可降低番石榴的可溶性固形物含量，但影响较小，2种干燥处理间呈显著差异(P＜0.05)。

表1 不同干燥方式对6种番石榴可溶性固形物含量的影响 %

由表2可知，‘胭脂红’、‘金斗香’、‘珍珠’和‘水晶’番石榴的总糖含量在真空冷冻干燥后与鲜果相比差异不显著(P＞0.05)，2种干燥方法相比，除‘西瓜红’番石榴外，其总糖含量差异均不显著，可见真空冷冻干燥与热风干燥相比是控制番石榴总糖损失的较好方法。

表2 不同干燥方式对6种番石榴总糖含量的影响 mg/g

由表3可知，热风干燥处理后的总酸含量与鲜果相比，6个品种均显著下降(P＜0.05)，而真空冷冻干燥后‘金斗香’和‘水晶’番石榴的总酸含量与鲜果相比差异不显著(P＞0.05)，2种干燥方法间差异显著，可见干燥可严重损失番石榴的总酸含量，但不同品种损失的差异较大。

表3 不同干燥方式对6种番石榴总酸含量的影响 %

2.2 不同干燥方法对番石榴果实总酚含量的影响

由表4可知，6种番石榴鲜果的总酚含量由高到低依次为：‘金斗香’＞‘胭脂红’＞‘珍珠’＞‘红宝石’＞‘水晶’＞‘西瓜红’，干燥后总酚含量与鲜果相比均显著升高(P＜0.05)，热风干燥和真空冷冻分别提升1.47～2.99倍和1.89～3.18倍，且‘西瓜红’和‘金斗香’番石榴的总酚含量在干燥后的提升率高于其他品种。说明干燥加工有助于获取番石榴更高含量的酚类物质，但不同番石榴品种对干燥处理后的总酚提升率差异较大。此外，真空冷冻干燥后‘红宝石’、‘胭脂红’、‘珍珠’和‘水晶’番石榴的总酚含量显著高于热风干燥(P＜0.05)，可见，真空冷冻干燥对番石榴总酚的提升高于热风干燥处理，可能是因为真空和低温条件抑制了植物细胞的呼吸作用，抑制了多酚氧化酶的活性，阻止了多酚向醌类物质转化，从而提高了总酚的含量。

表4 不同干燥方式对6种番石榴总酚含量的影响 mg/g

2.3 不同干燥方法对番石榴抗坏血酸(ASA)含量的影响

由表5可见，热风干燥的番石榴抗坏血酸保留量显著低于鲜果(P＜0.05)，保留率为57.2%～67.3%；而真空冷冻干燥的抗坏血酸保留量较高，为83.2%～96.18%，与鲜果相比差异不显著(P＞0.05)。因为热风干燥是在较高温度和有氧条件下进行的，对抗坏血酸产生较大的破坏，导致样品中其含量较低，而真空冷冻干燥在一定程度上降低了干燥环境中氧气浓度，抗坏血酸在低氧条件下发生无氧降解，其降解速率远低于有氧降解，因此真空条件有利于番石榴抗坏血酸保留。

表5 不同干燥方式对6种番石榴ASA含量的影响 mg/g

2.4 不同干燥方法对番石榴单宁含量的影响

由表6可知，经热风干燥和真空冷冻干燥后的番石榴单宁含量与鲜果相比均显著降低(P＜0.05)，其中真空冷冻干燥后的单宁含量低于热风干燥，可见真空冷冻干燥后的番石榴单宁含量损失较严重，是其保鲜中脱涩的有效措施。6个番石榴品种中，‘西瓜红’番石榴的单宁含量在干燥前后均最高，而‘金斗香’的含量最低，可见不同品种番石榴间的单宁含量差异较大，但干燥处理对不同品种间单宁含量影响不大。

表6 不同干燥方式对6种番石榴单宁含量的影响 mg/g

2.5 不同干燥方法对番石榴类黄酮含量的影响

由表7可知，6种番石榴鲜果的总黄酮含量由高到低分别为‘金斗香’＞‘胭脂红’＞‘珍珠’＞‘红宝石’＞‘西瓜红’＞‘水晶’，经热风干燥和真空冷冻干燥后与鲜果相比均显著下降(P＜0.05)，类黄酮保留率分别为鲜果的51.93%～66.71%和26.8%～56.86%，其中‘红宝石’和‘金斗香’番石榴的类黄酮保留率均在50%以上，显著高于其他品种。可见，干燥对黄酮和高聚合度的黄酮类化合物具有破坏作用，但不同番石榴品种破坏程度不同。此外，真空冷冻干燥的总黄酮含量显著低于热风干燥，番石榴黄酮类物质的损失较多，可能由于预冻处理形成的冰晶会破坏细胞膜，造成细胞内容物流出，黄酮类物质因羟基基团多而易被氧化，胞内黄酮类化合物在酶作用下发生氧化，结果导致冷冻干燥后的总黄酮含量较低。黄酮类物质常以糖苷配基或糖基化形式存在于植物细胞液泡，易被甲醇等极性溶剂提取，因此测得的番石榴鲜果总黄酮含量较高。

表7 不同干燥方式对6种番石榴类黄酮含量的影响 mg/g

2.6 不同干燥方法对番石榴抗氧化活性的影响

由表8可知，番石榴鲜果的抗氧化能力最高，热风干燥和真空冷冻干燥处理后6种番石榴抗氧化能力均显著降低(P＜0.05)，其中真空冷冻干燥得到的番石榴总抗氧化能力显著高于热风干燥(P＜0.05)，总抗氧化力保留率分别为42.17%～60.98%和9.01%～29.66%，这可能与活性成分受到高温破坏有关。6个番石榴品种中，‘金斗香’的总抗氧化力最高，‘胭脂红’次之，而‘红宝石’和‘水晶’的总抗氧化力最低；且经干燥处理后‘红宝石’和‘西瓜红’的总抗氧化力损失最严重，而‘金斗香’番石榴损失最小，可见番石榴的总抗氧化力在不同品种间差异较大，且干燥后的总抗氧化力会因品种不同而损失量不同。

表8 不同干燥方式对6种番石榴总抗氧化力的影响 μmol/g

3 结论

不同干燥方式对番石榴品质及活性成分的影响不同，且不同品种间也存在差异。与鲜样相比，干燥后番石榴可溶性固形物、总糖、总酸、单宁、总黄酮和抗坏血酸含量显著降低，总酚含量显著增加。真空冷冻干燥得到的可溶性固形物、总糖、总酸、总酚及抗坏血酸含量较高，但黄酮保留量较低。此外，真空冷冻干燥得到的番石榴的单宁含量显著低于热风干燥。干燥后6个番石榴品种的总抗氧化力均显著降低，与热风干燥相比，真空冷冻干燥更有利于保留番石榴的抗氧化活性。6个品种番石榴经热风干燥和真空冷冻干燥后，只有‘金斗香’番石榴的可溶性固形物、总糖和总酸含量与鲜果相比无显著下降；此外，‘金斗香’番石榴的总酚、类黄酮含量和总抗氧化力均高于其他品种，经干燥处理后总酚含量可提升2.5倍左右，而类黄酮含量可保留鲜果的50%以上，总抗氧化力的保留率最高可达60.98%。

实验结果表明，干燥加工有助于获取更多番石榴酚类物质，真空冷冻干燥更有利于酚类物质和抗坏血酸的保留，热风干燥有利于黄酮的保留。从有效成分保留和品种特性考虑，真空冷冻干燥可作为规模化生产番石榴干制品的较优加工手段，而‘金斗香’番石榴可作为首选品种。

4 讨论

岭南地区番石榴品种资源丰富，品质优良，产业优势明显，是广东重要的经济作物之一。研究表明番石榴富含酚类物质、抗坏血酸等有利于人体健康的功能活性成分[19-20]并具有降低低密度胆固醇功效[21]。干燥是降低果蔬水分、酶活及抑制微生物繁殖，延长保存期的重要工艺过程，不同干燥方式对番石榴生产过程以及产品的影响具有明显差异，选择低能耗、低成本、高质量的干燥方式，可为番石榴加工业的发展提供理论依据和技术支持。笔者以广东省6个主要品种番石榴为材料，用鲜果作对照研究了热风干燥和真空冷冻干燥对广东省主要番石榴品种的果实品质、活性成分及抗氧化活性等方面的差异。结果表明，2种干燥处理后的番石榴与鲜果相比，可溶性固形物、总糖、总酸、抗坏血酸、单宁及类黄酮含量均显著降低，且抗氧化活性也呈下降趋势，只有总酚含量显著增加。此外，番石榴经真空冷冻干燥后，其果实的可溶性固形物、总糖和总酸的含量均高于热风干燥，进一步检测其活性成分，发现总酚和抗坏血酸含量经真空干燥后也显著高于热风干燥。这可能是因为酚类物质常以缩合单宁等大分子物质形式存在，或通过共价键与多糖、蛋白等大分子物质结合，这些多酚不易有机溶剂提取出来。干燥加工可能破坏了酚类化合物结构，一是使缩合单宁发生降解，形成低聚和度的酚类物质，二是破坏共价键、疏水键，使与高分子化合物结合的多酚释放出来，更易被提取出来。真空环境在一定程度上隔绝了氧气，减少了酚类物质的氧化，并且真空冷冻干燥是在低温条件下进行，避免热源存在，因而其酚类物质保留率最高。在进行热风干燥、冷冻干燥对番茄多酚影响的研究中发现干燥加工会提高番茄总酚含量。闫旭等[18]研究了干燥方式对番石榴活性物质含量的影响，比较得出干燥温度升高，干燥后的总酚含量增加，抗坏血酸含量降低。

抗氧化活性与果实酚类物质含量及ASA浓度呈正相关[22-25]，番石榴果实经干燥后抗氧化能力均显著降低，其中真空冷冻干燥得到的番石榴总抗氧化能力显著高于热风干燥。因在干燥加工过程会导致活性物质（总酚、类黄酮和ASA等）的降解和氧化，造成含量损失，抗氧化能力相应降低[26-27]。Wojdyło和Li等也得到冷冻干燥较热风干燥更能高效地保留草莓的自由基清除能力，热风干燥随温度升高，DPPH自由基、ABTS＋清除能力和FRAP降低[28]。此外，单宁类或高聚合度的酚类物质分解形成单酚等低聚合度的酚类物质，相应的抗氧化能力可能会降低[26]；酚类物质苯环上羟基化状态也与总抗氧化和清除自由基能力相关[29]；黄酮类化合物的聚合度和糖基化程度也直接影响其抗氧化能力[30-32]；干燥过程中形成的美拉德反应产物、酚类物质氧化的中间产物也会对抗氧化能力产生影响[33-34]。因此，番石榴干燥后的抗氧化能力是包括上述在内的多因素影响下的综合表现。

同一种水果的不同品种之间在营养成分和生物活性上也往往存在差别。选择出某一种生物活性或者专一功能强的品种，有利于此种水果的综合利用、便于消费者的择优选取以及最优品种的培育。6个品种相比仅‘金斗香’番石榴经干燥处理后，其可溶性固形物、总酸和总糖含量与鲜果差异最小；此外，其总酚含量经冷冻干燥后可提升至24.83 mg/g，单宁含量降低16.7%，且更好地保留了其类黄酮含量及总抗氧化能力，可作为番石榴深加工的首选品种。但干燥后番石榴品种间的品质及活性成分的差异机理，有待进一步研究。