枸杞为茄科枸杞属双子叶灌木植物[1],是我国传统药食两用植物,具有益肾养肝、润肺明目、补血等功效[2]。 现代药理学研究证明枸杞具有多种生物活性,如降血糖[3]、降血脂[4]、抗氧化[5]、免疫调节[6]等。枸杞含有大量的氨基酸、维生素、纤维素、矿物质、微量元素、多糖等生物活性物质[7],其中枸杞多糖是从枸杞中提取得到的一种水溶性多糖,是枸杞主要活性物质[8]。 青海省是我国第二大枸杞生产地[9],是我国品质最好、产量最佳的主产区之一。 青海属于高原大陆性气候,枸杞主要种植在柴达木盆地[10],高海拔、强紫外线的特点使青海枸杞粒大饱满、肉质鲜厚,故选青海枸杞作为研究对象。
枸杞鲜果皮薄,且水分含量大,易发生霉变腐烂,不宜长期贮存,故市售产品多是干果形式。 干果的形式虽然水分含量较低,与新鲜枸杞相比不易腐败变质,但若储藏不当,则会导致变质,影响商品的商业价值。 储藏环境对药材质量的影响显著,不同温度条件储存,中药材多糖含量有所不同。 为了加强枸杞的深加工和深度开发利用,研究枸杞干果在储存期间品质和多糖含量的变化十分重要,目前关于枸杞的研究主要集中在其活性物质的提取和功能以及不同生长发育期活性物质的积累,而对于枸杞在不同储藏条件下品质的变化研究较少。 故本试验以青海枸杞为原料,观察并测定了4、25、40 ℃3 种不同温度储存下枸杞的复水比、含水量、多糖含量、外观性状以及微观结构的变化,以期为建立枸杞科学贮藏方法提供依据。
枸杞:青海地区市售;葡萄糖标准品、苯酚、浓硫酸、乙醇(均为分析纯):美国Sigma-Aldrich 公司。
BS110S 精密电子天平:北京赛多利斯天平有限公司;DHG-9070 A 电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;R210D 恒温水浴锅:上海豫康有限公司;UV-1200 型紫外可见分光光度计:上海美普达仪器有限公司;TDL-5-A 离心机:上海安亭科学仪器厂;DHS16 系列水分测定仪:上海方瑞仪器有限公司;Phenom 台式扫描电镜:美国FEI 公司。
1.2.1 含水量与复水性测定
采用水分测定仪测定枸杞的水分含量; 采用Doymaz 等[11]的方法对复水比进行测定,称取干燥后的枸杞样品,45 ℃水浴复水60 min,抽真空30 s,称重。 复水比的计算公式如下。
式中:mt 为枸杞复水后的质量,g;m0 为枸杞复水前的质量,g。
1.2.2 多糖含量测定
采用苯酚-硫酸法[12],精密吸取对照品溶液2.0mL,置20 mL 具塞试管内, 加5%苯酚1.0 mL 和浓硫酸试剂5.0 mL,加塞,立即摇匀,室温(25 ℃)放置1 min 后,置于沸水浴15 min,冰水浴3 min 后取出,室温(25 ℃)放置10 min 后,用紫外分光光度计测定吸光度。
1.2.2.1 标准曲线制备
精密称取105 ℃干燥恒重的葡萄糖50 mg,置50 mL 容量瓶中,然后吸取此液5 mL 置50 mL 容量瓶中,加水稀释至刻度,即得浓度为0.100 0 mg/mL的葡萄糖溶液。分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 的葡萄糖标准溶液,各试管补水至2 mL,分别加入5%苯酚1 mL,摇匀,然后快速加入5.0 mL 的浓硫酸,摇匀后室温(25 ℃)放置10 min,再于40 ℃下保温20 min。 以相应试剂为空白,用紫外-可见分光光度在490 nm 的波长处测定吸光度, 以吸光度为纵坐标,浓度为横坐标,得到标准曲线方程:y=14.207x+0.029 9,R2=0.999 1,说明线性关系良好。
1.2.2.2 供试品溶液制备及测定
准确称取5.00 g 枸杞, 按照料液比1∶40(g/mL)加入200 mL 水,置于100 ℃水浴锅中回流提取3 h,趁热抽滤得到枸杞多糖溶液,加入4 倍体积的无水乙醇,摇匀,冷藏过夜后3 000 r/min 离心5 min,弃去上清液,沉淀加80%乙醇洗涤2 次,离心,弃去上清液,沉淀加热水溶解,转移至容量瓶中,加水至刻度即得供试品溶液。
取供试品溶液1mL 于10mL 具塞试管中,加1mL水,按照1.2.2.1 标准曲线制备的方法,测定吸光度,从标准曲线上读出供试品溶液中无水葡萄糖的量,并计算即得提取液多糖浓度。
各取不同温度下储存的枸杞在同样位置及光照条件下拍摄外观图片。 并将各组枸杞制成3 mm×3 mm×2 mm 小块,固定于样品台,喷金后观察其表面的微观结构,放大倍数为500、2 000 倍。
使用Excel 2010 进行数据统计,利用Sigmaplot 12.5 软件进行绘图。
枸杞贮藏期间复水比变化见图1。
图1 枸杞贮藏期间复水比变化
Fig.1 Change of rehydration ratio of wolfberry during storage
由图1 可知, 青海枸杞复水比在2.00~3.50 范围内, 初始复水比为3.23,15 ℃储存3 个月下降至2.60,之后变化较平稳。25 ℃储存复水比也呈下降趋势,储存9 个月后下降至2.60。40 ℃储存条件下,0~15 d 下降速度较快,15 d 时复水比已下降至2.56,之后变化较为平稳。复水性是评价产品干燥后外观形态恢复至原来状态的重要指标之一[13],样品干燥过程中形成的结构越疏松,复水时水分越容易进入[14],样品的持水性及细胞结构会对复水率产生较大的影响[15]。复水比越大表明越接近鲜枸杞的含水率,越接近鲜枸杞的口感,故复水比越大越好[16]。 本研究中,在储存初期枸杞在不同温度下的复水比都呈现下降趋势,40 ℃储存条件下枸杞的复水比总体较低,可能是储存过程中,原料表面时内部的塌陷作用加上高温加热环境造成皱变、萎缩变形[17],导致复水性能变差。而在15 ℃和25 ℃储存条件下,温度较低,枸杞内水分迁移速度较慢,其结构具有充分的时间来释放由水分迁移而造成的结构压力,故有利于枸杞的复水过程。 因此低温下复水性能相对于高温较好[18]。
不同储存温度对枸杞含水量的变化见图2。
图2 枸杞贮藏期间含水量变化
Fig.2 Changes in water content of wolfberry during storage
由图2 可知, 青海枸杞初始含水量为24.73%。15 ℃储存条件下,含水量先呈下降后上升的趋势,储存6 个月时上升至26.39%,可能是因为物料具有吸湿性,导致含水量上升;之后再下降,最终储存12个月含水量为20.70%。 25 ℃储存下枸杞的含水量随储存时间的延长呈先上升后下降再上升的趋势,最终含水量低于初始含水量。40 ℃储存下枸杞的含水量呈先下降后上升再下降再上升的趋势,储存60 d时含水量最高为25.19%。青海枸杞在不同温度下的含水量均呈波动变化的趋势。 含水量的增加可能是由于微生物的大量繁殖,生命活动反应加剧,枸杞内的某些物质被分解而产生了水分,导致含水量会出现增加[19]。
枸杞储存期间多糖含量变化如图3 所示。
图3 枸杞贮藏期间多糖含量变化
Fig.3 Changes in polysaccharide content of wolfberry during storage
枸杞多糖是一种水溶性多糖,以木糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖与半乳糖醛酸组成的杂多糖或蛋白质组成的复合多糖为主[20]。 由图3可知, 青海枸杞初始多糖含量为1.18%,15 ℃储存下多糖含量呈先增加后下降的趋势,9 个月上升至最大值为3.46%,12 个月降至3.18%。 25 ℃储存条件下呈现先增加后减小的趋势,储存6 个月上升至6.51%。 40 ℃储存条件下总体呈增大趋势,120 d 后多糖含量上升为5.83%。 整体上看在不同温度的储存过程中, 枸杞多糖的含量呈现逐渐升高的趋势。可能原因是原料中的纤维素等进一步降解为可溶性多糖及纤维寡糖等物质,纤维素等降解导致的多糖更加容易提取获得,从而使得多糖的得率逐渐提高。 在0~90 d 内,40 ℃储存的枸杞多糖含量低于其他温度,可能是长期较高温度导致了杂多糖的降解分解成单糖,从而发生美拉德反应,且温度越高多糖速度降解的越快,从而使得多糖的得率降低[21]。
不同储存温度对枸杞外观和微观结构的影响如图4 所示。
图4 不同贮藏温度对枸杞外观和微观结构的影响
Fig.4 The effect of different storage temperatures on the appearance and microstructure of wolfberry
由图4 所示,不同储存温度能改变枸杞的外观和微观结构,从而改变枸杞的品质。 青海枸杞15 ℃和25 ℃储存6 个月颜色仍能保持,但随着储存时间的增加会出现颜色暗红发黑, 并伴随着黏度增大;40 ℃条件下45 d 颜色已变暗红,120 d 后大部分枸杞已呈黑红色且发黏现象严重。 储存温度越高,原料形态变化越大。 随着储存时间及储存温度的增加,枸杞内部会发生美拉德反应,导致褐色色素的产生。 类胡萝卜素的含量与枸杞色泽也有一定的相关性[22-24],温度升高时类胡萝卜素会发生氧化降解反应,导致颜色变化。 所含的挥发油、脂肪油、糖类等因受热或受潮而在其表面会出现油状物质,这也就造成了枸杞返软、发黏、颜色变深以及有油败气味,这种现象称为“走油”[25]。枸杞子的“走油”是储存过程中易发生的变质现象。 由电镜下的微观结构可知,枸杞蜡质层均呈疏松排列的平行束状,束与束之间有明显的间隙,表面粗糙,有明显的凹陷,蜡质层受到破坏[26]。随着储存时间和储存温度的增加,束状结构排列越紧密,枸杞的表面褶皱增多。
在储存初期,枸杞在不同温度下复水比都呈现下降趋势,40 ℃储存条件下枸杞的复水比总体较低;青海枸杞在不同温度下的含水量都呈现波动变化的趋势;枸杞多糖含量在储存期整体呈现逐渐升高的趋势;温度对原料形态的影响较大,在40 ℃储存后期,枸杞已出现走油发黑等现象;随着储存时间的增长,枸杞褶皱增多,表面排列的平行线结构越紧密。 本试验通过测定不同储存温度下枸杞复水比、含水量、多糖含量、外观性状以及微观结构的变化,以期为枸杞的科学储存提供数据参考。
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