0 引言
【研究意义】植物多酚是植物的次生代谢物,广泛存在于植物体内。蓝莓（Blueberry）在我国有着丰富的资源储备,自1983年我国引种蓝莓以来,在辽宁、山东、黑龙江、北京、江苏、浙江、四川、重庆等地已大面积种植,蓝莓叶有待进一步的开发和利用。诸多研究表明蓝莓叶多酚含量高于果实和花[1,2,3],且具有优良的抗氧化、抑菌、改善血液循环、生物防御等功能[1, 4-7],一些商家也开始把蓝莓叶直接烘干作为保健茶出售[8,9]。蓝莓叶含水量较高,在采摘后需及时干燥,而多酚类物质不仅在生长过程中受光照、温度及其他因素的影响,而且在干燥过程中会发生氧化、集合或分解,导致酚类物质含量下降,出现褐变和活性成分损失[10,11]。蓝莓叶多酚类物质发挥其生理功效与总酚含量、酚的种类及组分相关,DPPH、ABTS+自由基清除法及亚铁还原能力FRAP法是体外评价各种天然提取物抗氧化活性常用的简便快捷方法。因此,比较不同干燥方式对蓝莓叶酚类物质含量及抗氧化性能的影响,对选择适宜的干燥方法,最大限度地保留其生物活性物质,进一步开发功能性蓝莓叶茶饮料及蓝莓叶深加工具有重要意义。【前人研究进展】植物多酚属于热敏性物质,干燥温度、氧分压等会影响干品中多酚的含量及功能活性。吕芳楠等[12]采用不同干燥方式对蓝莓干品品质的影响进行研究,发现在保留多酚和花青素含量方面,真空干燥优于热泵干燥与热风干燥,热风干燥对多酚和花青素的损失较大。许晴晴等[13]研究了真空干燥和冷冻干燥对蓝莓品质的影响,发现真空冷冻干燥蓝莓复水性好,且总花色苷和总酚的含量显著高于热风干燥的产品。WINNY等[14]采用热风干燥、微波干燥、冷冻干燥等方法对蓝莓叶的干燥特性进行了研究,表明冻干样品中总酚含量、花青素含量及抗氧化活性均最高,微波60℃处理条件下的酚类物质含量及抗氧化性能仅次于冻干样品。真空冷冻干燥是目前公认的较好的干燥方式,能避免物料的颜色、质构、营养及功效成分的巨大变化[15,16],但其批处理能力小。传统热风干燥设备简单、操作简便,但干燥周期长、热量利用率底、干燥不均匀。微波干燥与传统热风干燥方式相比,具有干燥速率大、穿透性较强、生产效率高、清洁生产、易实现自动化控制等优点,有效成分也不易被分解、破坏,同时起到灭酶、杀菌的作用,在干燥领域愈发受到重视[17,18]。【本研究切入点】目前针对蓝莓叶干燥方式的研究很少,缺乏综合比较不同干燥方式对蓝莓叶总酚类物质、主要酚类单体成分及抗氧化活性影响的研究。【拟解决的关键问题】本研究通过采用热风干燥、真空热干燥、微波干燥和真空冷冻干燥4种方式干燥蓝莓叶,测定总酚、总黄酮和绿原酸、芦丁组分含量,以及 FRAP值和ABTS+、DPPH自由基清除能力这3 个抗氧化指标,探讨不同干燥方式对蓝莓叶酚类物质含量的影响,分析不同干燥方式下酚类物质与其抗氧化能力的相关性,为蓝莓叶综合开发利用提供参考。1 材料与方法
1.1 试验材料
蓝莓叶采自重庆市永川区五间蓝莓基地,蓝莓品种为南金3#,树龄3年,采集9月末的蓝莓叶。试验所用芦丁、没食子酸、绿原酸（纯度98%以上）购自美国Sigma公司;福林酚（Folin-Ciocalteu）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt,ABTS）、2,4,6-三(2-吡啶)-1,3,5-三嗪（2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ）均为分析纯,购自上海荔达生物科技有限公司。1.2 仪器与设备
LC-20A型高效液相色谱仪（日本岛津公司）;UV-2600型分光光度计（上海天美仪器有限公司）;ALPHA 1-4型真空冷冻干燥机（德国 Christ 公司）;DGG-9246A型电热鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）;G80D23CN2P-T7型微波炉（佛山市格兰仕电器有限公司）。1.3 试验方法
1.3.1 蓝莓叶干粉的制备挑选无霉烂的叶片,单层平铺装盘（冻干）,其他干燥方法单层平铺于白纸上,分别干燥至水分达5%以下,不同干燥方式条件如下：
热风干燥（以下简称热风）：电热恒温鼓风干燥箱干燥,60℃条件下连续干燥14 h,得率为38.55%,水分含量2.45%。
真空干燥（以下简称真空）：真空干燥机干燥,温度60℃,真空度0.08—0.1 MPa条件下连续干燥20 h,得率为39.74%,水分含量3.23%。
微波干燥（以下简称微波）：家用微波炉干燥,功率800 w,每次1 min,间歇干燥8—10次,得率为39.28%,水分含量2.66%。
真空冷冻干燥（以下简称冻干）：真空冷冻干燥机干燥,蓝莓叶于-80℃超低温冰箱预冻12 h,然后移入冻干机,真空度为0.12 mbar,冷阱温度-50℃,隔板加热温度20℃,连续干燥32 h,得率41.36%,水分含量4.41%。
取部分干燥后的蓝莓叶片粉碎过60目筛,密封于50 mL离心管后再置于黑色封口袋中,-80℃保藏备用。测定前,将样品置于干燥器中平衡过夜。每种干燥方式重复 3 次。
1.3.2 总酚、总黄酮含量
蓝莓叶醇提取物的制备：精确称取1 g样品,加入70%乙醇,于40℃水浴超声浸提30 min,离心、微孔滤膜过滤,密封避光-20℃保存备用。
总酚含量测定：以没食子酸为标准品,参照CAI等[19]福林酚法测定上述提取液总酚含量,结果以没食子酸当量（mg GAE·g-1 DW）表示。
总黄酮含量测定：以芦丁为标准品,采用CHUN等[20]改良的比色法测定上述提取液的总黄酮含量,结果以芦丁当量（mg RE·g-1 DW）表示。
1.3.3 蓝莓叶中绿原酸、芦丁含量的HPLC分析
参照文献[21]进行测定分析,具体条件和操作如下：
色谱条件：色谱柱为岛津Shim-packVP-ODSC18柱（250 mm×4.6 mm,5μm）;流动相A相为2%甲酸,B相为2%甲酸甲醇;梯度洗脱程序为0.01— 8.00 min维持15%B,8.01—25.00 min 15%—50% B,25.01—40.00 min维持50% B,40.01—45.00 min 50%—90% B,45.01—50.00 min 90%—15%B,50.01—60.00 min 15%B;流速为0.7 mL·min-1;柱温35℃;进样量为20 μL;检测波长为320、360 nm。
标准品溶液配制：准确称取绿原酸、芦丁标准品各0.0100 g,用70%乙醇溶解定容到10 mL,再用70%乙醇梯度稀释。在上述色谱条件下,分别测定不同浓度标准品,根据峰面积与标准物质的含量关系进行线性回归,相关系数均达到0.9998以上,表明线性关系良好,能满足定量分析要求。
样品的测定：取1 mL提取的蓝莓叶多酚提取液过0.22 µm滤膜（一次性针头式过滤器）,-20℃保存待测。样品中多酚单体的含量要求在相应的标准品线性范围内,才能进行分析。
1.3.4 抗氧化性能的测定
总抗氧化FRAP（ferric reducing antioxidant potential）值的测定：参考卢引[22]、冯进[23]等方法;
清除DPPH自由基能力：采用文献[2]改良的方法;
清除ABTS+自由基能力：参考文献[24]并稍做改动。
半数清除浓度（median elimination concentration,EC50）定义为清除50%自由基所需的样品。质量浓度,是通过获得的清除DPPH或ABTS+自由基回归方程计算所得;以待测样品质量浓度为横坐标（X）,清除率为纵坐标（Y）得待测样品清除自由基的关系曲线。计算得到待测样品的EC50。
1.4 数据处理
用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0 软件对数据进行统计分析,试验重复3次,并采用方差分析进行Duncan多重比较分析,显著水平为P<0.05。2 结果
2.1 干燥方式对蓝莓叶主要酚类物质含量的影响
采用冻干、微波、热风、真空4种方式处理蓝莓叶,并对其总酚、总黄酮进行了测定（图1-A）,冻干、微波与热风、真空间存在显著差异（P<0.05）。冻干样品总黄酮含量最高（104.8 mg RE·g-1 DW）,分别是微波、热风、真空的1.2倍、2.8倍、2.9倍;冻干方式获得的总酚含量最高（55.7 mg GAE·g-1 DW）,分别是微波的1.3倍、热风的3.2倍和真空干燥的2.9倍,而微波为热风的2.5倍;热风与真空干燥处理的总酚和总黄酮含量无显著差异（P>0.05）,说明干燥温度及时间、氧分压含量对总酚类物质有较大影响。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1干燥方式对蓝莓叶总酚（A）及主要酚类单体（B）物质含量的影响
肩标字母不同表示不同干燥方式间差异显著（P<0.05）。下同
-->Fig. 1Effects of drying methods on total phenols (A) and main polyphenol compounds (B) of blueberry leaves
The different letters mean significant difference between different drying methods (P<0.05). The same as below
-->
采用HPLC对蓝莓叶主要多酚单体绿原酸和芦丁进行测定,定量分析结果如图1-B,色谱图见图2。结果可见,冻干与其他3种干燥方式间均存在显著差异（P<0.05）,其中冻干样品中绿原酸含量最高（38.3 mg·g-1）,是微波的1.5倍,真空的6倍,与热风（3.1 mg·g-1）相差10倍以上;微波与热风、真空也存在显著差异,真空（6.2 mg·g-1）是热风2倍;而芦丁的含量在3种干燥方式间差异较绿原酸小,冻干分别是微波、真空和热风的1.5倍、2.2倍和4倍,微波与真空间无显著差异,两者均是热风的2倍左右,存在显著性差异（P<0.05）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2绿原酸、芦丁混合标准品（A）及冻干样品提取液（B）的高效液相色谱
-->Fig. 2HPLC chromatograms of chlorogenic acid, rutin mixed standards (A) and phenols extracted from freeze dried blueberry leaves (B)
-->
2.2 干燥方式对蓝莓叶提取物DPPH自由基清除能力的影响
由图3可知,4种干燥方式处理的蓝莓叶乙醇提取物对DPPH自由基的清除能力均随着其质量浓度的增加而逐渐增大。其中,冻干样品表现出较高的清除能力,在试验质量浓度范围内（12.5—200 µg·mL-1）,清除率从15.0%上升到90.5%;真空最低,仅上升到67.3%。从半数清除浓度EC50来看,冻干（54.8 µg·mL-1）最小,其次是微波（61.8 µg·mL-1）,热风（136.6 µg·mL-1）和真空（136.1µg·mL-1）效果最差。冻干和微波样品的DPPH 自由基清除能力随着浓度的增加而变化较大,且两者与真空和热风在整个试验的浓度范围内均存在极显著差异（P<0.01）,而热风和真空间无显著差异（P>0.05）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3干燥方式对蓝莓叶提取物DPPH自由基清除能力的影响
-->Fig. 3Effect of drying methods on the DPPH radical scavenging capacity of polyphenols extracted from blueberry leaves
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2.3 干燥方式对蓝莓叶提取物总抗氧化FRAP值的影响
由图4可知,4种干燥方式处理的蓝莓叶乙醇提取物的铁离子还原能力均随着其质量浓度的增加而逐渐增大。其中,冻干样品FRAP值变化最大,在试验质量浓度范围内（200—1000 µg·mL-1）,从1.3增加到6.0;其次是微波,从0.8增加到3.9;最差的是热风,从0.5到1.7。冻干和微波样品的铁离子还原能力显著优于其他两种（P<0.01）,冻干也与微波存在显著差异（P<0.05）,而热风与真空间无显著差异（P>0.05）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4干燥方式对蓝莓叶提取物还原力的影响
-->Fig. 4Effect of drying methods on the reducing power of polyphenols extracted from blueberry leaves
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2.4 干燥方式对蓝莓叶提取物ABTS+自由基清除能力的影响
由图5可知,4种干燥方式处理的蓝莓叶乙醇提取物中冻干样品表现出较高的清除能力,均随着其质量浓度的增加对ABTS+自由基的清除能力逐渐增大。在50—400 µg·mL-1质量浓度范围内,清除率从19.2%上升到93.1%,微波可达80.7%,而热风和真空不足50%;当浓度达到800 µg·mL-1时,真空为76.7%,热风也仅为65.5%,远远低于冻干（98.7%）和微波（96.4%）（P<0.05）。从半数清除浓度EC50来看,冻干（183.9 µg·mL-1）最大,其次是微波干燥（225.7 µg·mL-1）,最差的是热风（575.1 µg·mL-1）。冻干、微波与热风、真空间存在显著差异（P<0.05）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5干燥方式对蓝莓叶提取物ABTS+· 清除能力的影响
-->Fig. 5Effect of drying methods on the ABTS+ radical scavenging capacity of polyphenols extracted from blueberry leaves
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2.5 酚类物质与抗氧化能力相关性分析
不同干燥方式处理的蓝莓叶总酚、总黄酮、绿原酸含量均与DPPH和ABTS+自由基清除能力存在极显著负相关（P<0.01）,其中总黄酮与自由基清除能力间相关性最强,而芦丁与DPPH、ABTS+自由基清除能力间无显著相关性（P>0.05）;总酚和总黄酮含量与FRAP值存在显著相关性（P<0.05）,绿原酸和芦丁含量与FRAP值存在极显著相关性（P<0.01）,芦丁相关性最强（表1）。Table 1
表1
表1不同干燥蓝莓叶样品多酚物质含量及抗氧化性能的相关分析
Table 1Correlation analysis between polyphenol content and oxidation resistance
| 指标 Target | DPPH自由基清除率EC50 EC50 value of DPPH | ABTS+·清除率EC50 EC50 value of ABTS+· | FRAP值 Value of FRAP |
|---|---|---|---|
| 总酚含量Total phenolic content | -0.850** | -0.950** | 0.681* |
| 总黄酮含量Total flavonoid content | -0.890** | -0.965** | 0.639* |
| 绿原酸含量Chlorogenic acid content | -0.762** | -0.893** | 0.736** |
| 芦丁含量Rutin content | -0.174 | -0.410 | 0.827** |
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3 讨论
多酚类物质在干燥过程中易受光照、温度、氧分压、水分活度等因素的影响,发生氧化、集合或分解,导致酚类物质含量下降。干燥温度越低、氧分压越小、受热时间越短及干燥环境水分活度越低,酚类物质的氧化及其他化学反应速度越小。多酚类物质发挥其生理功效不仅与总酚含量有关,其所含多酚的种类及组成也是关键要素[25]。绿原酸是干燥过程中酶促氧化而导致酚酸类物质损失的代表性物质,该反应与氧含量及干燥温度等密切相关[13]。在本课题组前期的研究中发现,蓝莓叶中绿原酸和芦丁含量较高,因此本研究采用HPLC法定量分析了这两种单体,便于了解不同干燥方式对蓝莓叶多酚及其主要单体绿原酸和芦丁含量的影响。真空冷冻干燥在低温及氧分压极低条件下进行,因而干燥品质和保留原有各种成分的效果最好;微波加热时间短,结果也较为理想;热风和真空干燥时间较长,尽管真空干燥处于较低氧分压,但因其处于密闭环境,干燥器里水分活度较热风干燥大,因而两者在总酚、总黄酮含量上无显著差异,但绿原酸和芦丁含量上有显著差异,说明在温度相同的条件下,绿原酸和芦丁受氧分压的影响较水分活度的影响大。本研究采用 FRAP 法来反映蓝莓叶醇提取物对铁离子的还原能力,用 DPPH 和 ABTS+来评价其对自由基的清除能力,较全面反映了蓝莓叶的抗氧化功效。研究结果表明,不同干燥方式对总酚、总黄酮的影响与对绿原酸、芦丁的影响,以及抗氧性能趋势基本一致,说明蓝莓叶酚类物质含量能较好地反应其抗氧化性能;且冷冻干燥优于热干燥方式（微波、热风和真空）,而微波又优于热干燥时间较长的真空和热风干燥。本研究结果与金银花、苹果等研究结果一致[26,27],但与一些果胶物质含量较多的果蔬研究结果正好相反。郭泽美等[28]研究晒干、冻干、烘干和阴干处理后的葡萄皮渣多酚及其抗氧化活性表明,烘干样品的总酚、总黄烷-3-醇含量和总花色苷含量均最高,且抗氧化能力也最强。邓媛元等[29]研究干燥方式对苦瓜品质的影响中发现,热风干燥（95℃,3 h）苦瓜干中多酚和黄酮含量均高于热泵干燥（60℃,7 h）。CHANG等[30]比较新鲜、热风干燥以及冷冻干燥的番茄的抗氧化活性成分,发现新鲜的番茄总黄酮含量最低,而热风干燥的番茄总酚含量最高,同时各干燥方式下番茄酚类提取物的抗氧化能力,热风干燥的亚铁离子螯合能力和 DPPH 清除能力相对较好。这可能是因为苦瓜、番茄等瓜果蔬菜细胞中果胶物质含量相对较高,大部分的酚酸与果胶等碳水化合物以及一些蛋白质等大分子结合在一起,加热反而可以促进组织细胞破碎和共价键的断裂,有利于酚类物质释出[31];尽管热加工过程中会导致酚类物质的氧化,但如果快速达到高温,亦可导致内源酶的失活,从而阻止酚类物质被氧化[32]。可见,干燥方式对酚类物质及抗氧化性能的影响与植物种类相关。
本研究中也存在一些不足,如微波干燥没有采用生产用微波干燥设备处理,家庭用微波炉干燥面偏小,且温度不易控制,干燥效果可能受到一定影响。另外,酚类单体仅测了蓝莓叶中具有代表性的绿原酸和芦丁,考查指标偏少,不能全面地反应单体成分的变化规律。今后,可在不同温度、不同功率条件下进一步研究微波干燥对蓝莓叶酚类物质的影响,并采用高效液相色谱质谱联用仪对酚类单体成分进行进一步定性定量研究。
4 结论
采用真空干燥、热风干燥、微波干燥和真空冷冻干燥4种方式对蓝莓叶进行处理时,冻干样品的总酚、总黄酮及绿原酸、芦丁含量均最大,微波次之,热风最差;4种干燥方式对总酚和绿原酸的影响大于对总黄酮和芦丁的影响。真空冷冻干燥对DPPH、ABTS+自由基清除能力及铁还原能力最强,其次是微波干燥,最后是热风和真空干燥,4种干燥方式对DPPH自由基清除能力优于对ABTS+的清除能力。综上所述,真空冷冻和微波干燥都能够保证处理效果,生产上可以根据样品处理量的大小和生产效能等具体情况选择不同干燥方式。The authors have declared that no competing interests exist.
