林业科学  2013, Vol. 49 Issue (5): 62-70   PDF    
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20130509
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文章信息

李文娟, 郜海燕, 陶菲, 穆宏磊, 翟纹静
Li Wenjuan, Gao Haiyan, Tao Fei, Mu Honglei, Zhai Wenjing
贮藏温度和物料初始含水量对山核桃油脂氧化及类脂褐素生成的影响
Effects of Storage Temperature and Initial Moisture Content on Oil Oxidation and Lipofuscin-like Pigments Accumulation of Walnut (Carya cathayensis)
林业科学, 2013, 49(5): 62-70
Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(5): 62-70.
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20130509

文章历史

收稿日期:2013-01-17
修回日期:2013-03-26

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李文娟
郜海燕
陶菲
穆宏磊
翟纹静

贮藏温度和物料初始含水量对山核桃油脂氧化及类脂褐素生成的影响
李文娟1, 2, 郜海燕1, 陶菲1, 穆宏磊1, 翟纹静1, 2    
1. 浙江省农业科学院食品科学研究所 杭州 310021;
2. 南京农业大学食品科技学院 南京 210095
摘要:以山核桃为研究对象,探讨不同温度和初始含水量对山核桃贮藏过程中油脂氧化、类脂褐素(LFLP)积累、多酚含量及醇提物还原力的影响。结果表明:类脂褐素的积累量随着贮藏时间的延长呈上升趋势,多酚含量及醇提物还原力呈下降趋势。在40 ℃贮藏时,含水量高(12%和16%)的山核桃原料类脂褐素积累速度略低于含水量低(4%和6%)的山核桃; 但贮藏温度为25 ℃时,含水量高的类脂褐素积累速度高于含水量低的山核桃。油脂初级氧化产物和二级氧化产物与贮藏温度和初始含水量呈现复杂关系,40 ℃贮藏时,含水量高(12%和16%)的山核桃原料油脂氧化程度低于含水量低(4%和6%)的,但贮藏温度为25 ℃时,含水量高的油脂氧化程度高于含水量低的。多酚含量随含水量的增加和温度的升高损失速度加快,醇提物的还原力变化规律与此类似。总的来说,较低的贮藏温度和低初始含水量能有效地抑制类脂褐素的生成,延缓山核桃的衰老进程。
关键词山核桃    类脂褐素    温度    初始含水量    氧化    
Effects of Storage Temperature and Initial Moisture Content on Oil Oxidation and Lipofuscin-like Pigments Accumulation of Walnut (Carya cathayensis)
Li Wenjuan1, 2, Gao Haiyan1, Tao Fei1, Mu Honglei1, Zhai Wenjing1, 2     
1. Institute of Food Science, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences Hangzhou 310021;
2. School of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University Nanjing 210095
Abstract: The effects of storage temperature and initial moisture content on lipid oxidation, lipofuscin-like pigment accumulation, phenolic content, and reducing capacity of alcohol extracts of walnut (Carya cathayensis)were investigated. The results showed that lipofuscin-like pigment accumulation increased but polyphenol content and alcohol extract reducing capacity declined during storage. Lipofuscin accumulation rate of walnut with the high initial moisture was slightly lower than that with low initial water content during storage at 40 ℃, but higher at 25 ℃. However, there existed complicated relationships between the lipid oxidation products, storage temperature and initial moisture content. The lipid oxidation products of walnut with high initial moisture were less than that with low initial moisture during storage at 40 ℃, but more at 25 ℃.With increasing initial moisture ant storage temperature, the content of polyphenol declined rapidly. Reducing capacity of alcohol extracts of walnut had a similar change pattern. Overall, lipofuscin-like pigment formation of walnut was inhibited under the low initial moisture and low storage temperature.
Key words: walnut (Carya cathayensis)    Lipofuscin-like pigments    temperature    initial moisture content    oxidation    

植物衰老过程中经常会产生荧光性的脂质氧化终末产物,被称为类脂褐素(lipofuscin-like pigments,LFLP)。迄今为止,对植物类脂褐素研究为数不多,主要见于水稻(Oryza sativa)花药、草甸羊茅(Festucapratensis)、马铃薯(Solanum tuberosum)、荔枝(Litchichinensis)等中,这些研究均发现类脂褐素的积累与植物的衰老密切相关,是植物衰老时膜脂过氧化作用加剧所致(Maguire et al.,1975; Kumar et al.,1993; Düggelin et al.,1988; Yang et al.,2011; 郜海燕等,2011; 王恒明等,1995)。

山核桃(Carya cathayensis)主要产于浙江安吉、临安、淳安及安徽宁国、绩溪等地,是我国特有的名优干果和木本油料作物,具有较高的营养价值。山核桃仁中油脂含量约60%~ 70%,组成油脂的脂肪酸主要为不饱和脂肪酸,具有调节血脂、预防冠心病、抑制肿瘤等药用价值,还兼有保健、美容等功效(陶菲等,2008)。但是核桃仁中大量不饱和脂肪酸在采后贮藏中由于氧气、水分或微生物等各种因素的作用,容易发生脂质氧化反应,脂质氧化作用产物与细胞内的蛋白质、核酸、磷脂等交联产生带Schiff碱基的荧光性化合物(Sayes et al.,2005),即类脂褐素(LFLP)降低了核桃的贮藏寿命及营养价值。

目前国内外学者对核桃的贮藏方面已经有很多报道,但是对山核桃贮藏过程中类脂褐素的形成及相关品质的变化鲜有报道。本文以山核桃为研究对象,研究其不同初始含水量在2种贮藏温度下类脂褐素的形成、脂肪氧化、多酚含量及抗氧化能力的变化,更好地为山核桃原料保鲜提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

野生山核桃采摘于浙江临安昌化镇天目山,摘取已经成熟的果实,所有山核桃自然晾干处理(含水量在6%左右),于4 ℃冷库贮存备用。

1.2 试验设计

挑选色泽、大小基本统一的带壳果实进行不同含水量处理的试验。经干燥和无菌水加湿处理法使山核桃果肉的初始含水量分别为4%,6%,12%,16%,然后将不同含水量的山核桃分装入20 cm×10 cm的塑料包装袋中,充入氧气(氧气的纯度为99.9%),封口机密封后分别于40,25 ℃进行贮藏,隔20天取样1次。

1.3 试验方法 1.3.1 类脂褐素(LFLP)的测定参考

Wilhelm等(1981)Fletcher等(1973)Wilhelmová等(2006)的方法,取一定量的山核桃样品经粉碎后采用氯仿-甲醇提取法,氯仿层经0.45 μm 微孔滤膜过滤后用于荧光分光光度计分析。以365 nm作为激发光的波长,440 nm作为发射光的波长,以发射波长为440 nm的荧光强度为类脂褐素的积累量。

1.3.2 油脂提取

将山核桃去壳、粉碎,以无水乙醚为提取试剂,按料液比1:5加入无水乙醚,室温搅拌2 h,静置过夜后过滤,滤液旋转蒸发去除溶剂,所得油脂低温保存用于测定油脂的共轭二烯值(CD)、过氧化值(POV)、茴香胺值(p-AV)、MDA 含量。

1.3.3 共轭二烯值(CD)的测定

参考Chandrasekara等(2011)方法,略作修改。0.007 5 g油样溶解在9 mL 环己烷中,混匀后测定232 nm处的吸光值,以环己烷调零。CD 值以下面公式计算:CD = OD232/C× L,其中C 为油样浓度[g·(100mL)-1]L 是比色皿厚度(cm)。

1.3.4 过氧化值(POV)的测定

按照国标GBT5009.37—2003 测定。

1.3.5 茴香胺值(p-AV)的测定

按照国标GBT24304—2009 测定。

1.3.6 MDA 含量的测定

参考Al-Bandak等(2011)方法,取适量的油样品,加入一定量的水混匀,然后加入等体积的TBA 试剂,煮沸15 min,冷却至室温,离心(2 000 r·min-1,15 min)。测定上清液在532 nm处的吸光值。

1.3.7 多酚含量的测定

参考Labuckas等(2008)方法,略做修改,采用福林-酚法测定总酚。取适量的不同处理后的山核桃样品粉碎后用70%的乙醇溶液室温浸提,取一定量的提取液,加入1 mL 福林-酚,并加入2 mL 10%的碳酸钠(W/V),25 ℃下反应1 h 后,测定765 nm处吸光值。用没食子酸建立标准曲线。

1.3.8 醇提物还原力的测定

参考Pereira等(2008)的方法。取一定浓度不同初始含水量山核桃样品的70%乙醇提取物1 mL,加入2.5 mL PBS溶液(0.2 mmol·L-1,pH6.6)和2.5 mL 1%的铁氰化钾(W/V),混匀后在50 ℃下反应20 min。然后加入2.5 mL 10%的三氯乙酸(W/V),以1 000 r·min-1离心8 min,上清液取1 mL 加入适量的蒸馏水,并加入0.2 mL 三氯化铁(0.1%),测定700 nm处吸光值的变化,以吸光值的大小表示还原力的大小。

1.3.9 数据统计

所有试验均重复3次,结果所列的数据是3次重复的平均值。采用SPSS 16.0 对数据进行处理,试验数据采用ANOVA 进行邓肯氏多重差异分析(P<0.05)。

2 结果与分析 2.1 贮藏因素对山核桃类脂褐素积累量的影响

荧光性的类脂褐素(LFLP)主要来源是脂质氧化产物醛酮类物质(主要为不饱和醛和丙二醛)和含氮生物分子(主要为细胞膜磷脂、蛋白或遗传物质DNA 上的自由氨基)之间发生交联(Gatellier et al.,2007),产物根据反应发生的具体环境可能是共轭结构或者环化产物,由于环化和共轭的化合物在外来光源激发时会产生荧光,因此可以通过荧光检测器来检测。经扫描荧光光谱发现山核桃氯仿-甲醇提取物具有365 nm的荧光激发峰和440 nm的荧光发射峰。山核桃的LFLP 的激发和发射峰与动物组织的脂褐素及植物的LFLP类似。

在40和25 ℃的贮藏温度下,不同初始含水量的山核桃充入氧气加速氧化,贮藏不同时间后LFLP的积累量(在激发波长为EX365 nm,发射波长为EM440 nm的荧光强度)如图 1 所示。

图 1 不同贮藏因素下山核桃的类脂褐素(LFLP)积累量 Fig. 1 Lipofuscin-like pigment(LFLP) content of walnut under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃ —●—16% —○—12% ——6% —△— 4% 下同。The same below.

不同初始含水量贮藏山核桃LFLP 的积累有较大的差异。在40 ℃贮藏时,不同初始含水量山核桃的LFLP 随贮藏时间的延长,积累量整体呈上升趋势,LFLP 积累的速度在贮藏前期(0~40天)不同含水量的差别不大,但在贮藏后期(40~80天),初始含水量为6%的山核桃LFLP 积累速度较快,从贮藏第60天的荧光强度为173 上升至361,其贮藏末期(第100天,以下均同)的荧光值是贮藏初始的8.1 倍。4%,12%,16%贮藏末期的类脂褐素的荧光值分别是贮藏初始的4.8,4.3,2.8 倍。经显著性分析,4种含水量处理的LFLP 值之间均有显著性差异(P<0.05)。由此可见,不同初始含水量对山核桃LFLP 形成具有较大的影响。

贮藏温度为25 ℃时,不同含水量的山核桃LFLP 积累大体呈现上升趋势,较高初始含水量(16%,12%)的山核桃LFLP 积累速度高于低初始含水量(6%,4%)的,以初始含水量在16%的LFLP积累速度为最快。初始含水量为16%,12%,6%,4%贮藏末期的类脂褐素的荧光值分别是贮藏初期(第0天,以下均同)的5.8,3.1,2.3,2.4 倍,经显著性分析,4%和6%的差异不显著(P>0.05),其余初始含水量之间均差异性显著(P<0.05)。

同一初始含水量山核桃在不同温度下类脂褐素积累量差别也比较大。初始含水量为16%的山核桃在40和25 ℃贮藏末期的荧光强度分别为129,265,经显著性分析,在贮藏末期差异性显著(P<0.05)。其他同一含水量在不同温度下经显著性分析,在贮藏末期均差异性显著(P<0.05)。

2.2 贮藏因素对核桃油脂氧化初级产物的影响 2.2.1 共轭二烯值(CD)的变化

不饱和脂肪酸氧化过程通常会产生有230~235 nm紫外吸收的共轭二烯结构。通过测定230~235 nm处的紫外吸收可以反映脂质过氧化反应的中间产物的含量,它作为脂质氧化的初级产物的指标之一,能够反映脂质过氧化的程度(Halliwell et al.,1993)。

图 2 可知: 贮藏温度为40 ℃时,不同初始含水量的山核桃贮藏过程中油脂的共轭二烯值(CD)差异比较大。含水量低(6%,4%)的CD 值上升比较快,含水量高(12%,16%)的CD 值上升幅度不大。经显著性分析,贮藏末期不同含水量样品的CD值均有显著性差异(P<0.05)。

图 2 不同贮藏因素下山核桃油脂的共轭二烯值(CD) Fig. 2 Conjugated diene value of walnut oil under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

贮藏温度为25 ℃时,含水量低(6%,4%)的CD值均呈上升趋势,含水量高的(12%和16%)CD值在贮藏过程中上升后下降,可能是随着贮藏时间的延长,脂质氧化中间产物的分解引起。经显著性分析,贮藏末期4%和6%的初始含水量油脂的CD值差异不显著(P>0.05),12%和16%的初始含水量油脂的CD 值差异不显著(P>0.05),其余含水量之间均差异性显著(P<0.05)。

2.2.2 过氧化值(POV)的变化

过氧化值(POV)是反映脂质过氧化物含量的重要指标,表示脂质氧化的初级程度。过氧化物也是油脂氧化的一个中间产物,氢过氧化物极不稳定,一方面在不断地形成,另一方面在不断地分解。过氧化值高表明脂质氧化的中间产物积累多,但是这些中间产物在积累的过程中还会进一步发生氧化分解生成醛、酮、酸等物质。

图 3 可知: 贮藏温度为40 ℃时,低含水量(6%,4%)的POV值变化与高含水量(16%,12%)的POV值变化差异较大。其中初始含水量在6%的POV值增长最快,由贮藏初期(第0天)的0.46meq·kg-1增长到贮藏末期的24.45 meq·kg-1。初始含水量在4%的POV值增长较快,贮藏末期增长到10.52 meq·kg-1,经显著性分析,4%和6%的在整个贮藏期间POV值变化显著(P<0.05)。而高含水量(16%,12%)的POV值变化值比较小,且不是随着贮藏时间的延长呈现上升的趋势。经显著性分析,在贮藏末期12%和16%的POV值差异不显著(P>0.05),其余含水量之间均差异性显著(P<0.05)。

图 3 不同贮藏因素下山核桃油脂的过氧化值(POV) Fig. 3 POV value of walnut oil under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

贮藏温度为25 ℃时,不同含水量的山核桃POV值总体上随着贮藏时间的延长而升高,含水量低(4%,6%)的山核桃POV值的增加幅度略大于含水量高(16%,12%)的山核桃。经显著性分析,在贮藏末期各含水量之间POV值均差异性显著(P<0.05)。

不同初始含水量的山核桃在贮藏过程中油脂发生酸败主要分为3个类型: 水解型酸败、酮型酸败和氧化型酸败(周拥军等,2010; 张文涛等,2012)。

在40 ℃贮藏的过程中,初始高含水量的山核桃水分会随着时间的延长而散失较快,在贮藏中还有微生物的侵染,其可能发生的酸败有水解型、酮型和氧化型; 40 ℃贮藏时初始含水量为16%的POV值呈现下降趋势,12%的呈现略微上升后下降的趋势可能是因为由于微生物等分解脂质过氧化产物(Smith et al.,1968),另外可能由于含水量高的情况下,山核桃细胞内自由水含量比较高,原生质由凝胶转变成溶胶状态,细胞生理状态比较活跃,过氧化物分解速度加快; 而初始含水量较低的(4%和6%)在贮藏过程中发生的酸败类型可能以氧化型酸败为主,产生脂质过氧化产物的速率大于其分解速率,在贮藏的过程中POV值呈现上升趋势。

在25 ℃室温贮藏的过程中,初始含水量高(16%)的山核桃在贮藏过程中随着时间的延长散失较慢,其可能发生的酸败类型以水解型和氧化型为主,产生脂质过氧化产物的速率大于其分解速率,所以POV值呈现上升趋势,12%含水量的POV值可能是由于脂质过氧化产物产生与分解处于动态波动中,因此POV值出现波动趋势; 初始含水量低的山核桃在贮藏过程可能发生的酸败类型主要以氧化型为主,脂质过氧化产物生成的速率大于其分解成二级产物的速率,所以POV值呈现一直增加的趋势。

2.3 贮藏因素对山核桃油脂氧化二级产物的影响 2.3.1 茴香胺值(p-AV)的变化

茴香胺值(p-AV)是油脂氧化检测的重要指标。由图 4 可知:贮藏温度为40 ℃时,不同含水量的p-AV值变化的差异比较大。低含水量的山核桃(6%,4%)随着贮藏时间的延长p-AV值呈增大趋势。其中初始含水量为6%的p-AV值在贮藏的后期上升速度最快,p-AV值由贮藏初期(第0天)的0.03 增长到贮藏末期的9.78; 4%含水量的p-AV值上升速度也比较快,贮藏末期上升到4.26。高含水量的p-AV值在贮藏第0~20天有略微上升,但是随着贮藏时间的延长,p-AV值呈略下降趋势,可能由于生成的醛类物质与细胞内物质发生反应而导致其含量降低的缘故,经显著性分析,在贮藏末期各种含水量的p-AV值均有显著性差异(P<0.05)。

图 4 不同贮藏因素下山核桃油脂的茴香胺值 Fig. 4 p-AV value of walnut oil under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

贮藏温度为25 ℃时,p-AV值大体上随着贮藏时间的延长而增高,其中16%含水量的p-AV值上升速度最快,12%含水量的p-AV值上升速度较快,而低含水量的p-AV值上升速度较慢。经显著性分析,在贮藏末期各种含水量的p-AV值均有显著性差异(P<0.05)。

贮藏温度对同一初始含水量的山核桃油脂的p-AV值影响也比较大,p-AV值在40和25 ℃贮藏末期进行经显著性分析,均差异显著(P<0.05)。

2.3.2 丙二醛含量(MDA)的变化

丙二醛(MDA)是油脂氧化产生的诸多醛酮产物中主要产物之一。丙二醛的含量通常采用硫代巴比妥酸法(TBARS)来测定。MDA具有很强的生物反应活性,几乎能攻击细胞内所有的生物大分子,导致其结构改变和功能的丧失,最终引起细胞功能的减退加速衰老进程,特别是会导致荧光性的类脂褐素的生成(Yin et al.,1995; Esterbauer et al.,1991;Nair et al.,1986)。

图 5 可知: 贮藏温度为40 ℃时,不同含水量的MDA 含量变化的差异较大。低含水量的山核桃(6%,4%)随着贮藏时间的延长MDA 含量是增大的,其中6%含水量的MDA 含量上升幅度最大,且以贮藏第40~100天期间上升的速度为最快。高含水量的MAD 含量在贮藏前40天有所上升,但是随着贮藏时间的延长,含量降低。经显著性分析,在贮藏末期不同含水量MDA 含量均有显著性差异(P<0.05)。

图 5 不同贮藏因素下山核桃油脂的丙二醛(MDA)含量 Fig. 5 MDA content of walnut oil under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

贮藏温度为25 ℃时,16%含水量的山核桃油脂的MDA 含量上升比较剧烈,以贮藏第20~80天上升速率为最大,由贮藏第20天的油脂由7.4 nmol·g-1上升到贮藏第80天的107 nmol·g-1,上升幅度较大,而其他含水量的MDA 上升幅度相比而言较小。经显著性分析,4%和6%的差异性不显著(P>0.05),其余含水量均有显著性差异(P<0.05)。

相同初始含水量山核桃油脂的MAD 含量在40和25 ℃贮藏末期分别经显著性分析,均差异性显著(P<0.05)。

荧光性类脂褐素的来源主要为脂质氧化二级产物醛酮类(主要为不饱和醛和MDA)与细胞内含有自由氨基的大分子物质交联形成具有荧光性结构的物质,另外还原糖及其氧化产物和抗坏血酸氧化产物等与细胞内自由氨基物质结合形成含有Schiff 碱基结构的物质是荧光性类脂褐素的另一个来源。由图 45 可以看出,低初始含水量(6%和4%)山核桃油脂的p-AV值和MDA 含量在40和25 ℃贮藏过程中都是升高的,贮藏温度为40 ℃时的p-AV和MDA含量升高的速率分别大于贮藏温度为25 ℃的,这与其对应的荧光性类脂褐素的增加规律基本上是一致的。但是40 ℃时高初始含水量(16%和12%)的p-AV和MDA 含量则上升幅度非常小,与其对应的荧光性类脂褐素的增加速率并不一致,可能原因是40 ℃时高初始含水量的荧光性类脂褐素前体物质来源于油脂氧化的醛类只是很小一部分,另一部分可能来源于其他途径产生的醛类物质(如还原糖和抗坏血酸等)。25 ℃时高初始含水量(16%和12%)的p-AV和MDA 含量均为上升趋势,且16%的p-AV和MDA 含量上升幅度为最大,这与其对应的荧光性类脂褐素的增加速率基本上一致。

2.4 贮藏因素对山核桃多酚含量的影响

植物多酚的酚羟基很容易被氧化,因此可以通过还原反应降低植物细胞内的氧含量,也可以与植物细胞内的自由基结合,终止自由基引发的链式反应,从而阻止氧化的继续进行(徐国前等,2011)。从山核桃食用品质方面考虑,其多酚具有清除机体自由基、抗脂质氧化、抗辐射、预防心血管疾病等生物活性(Bagchi et al.,2000)。山核桃仁中含有丰富的具有生理活性的多酚物质,对山核桃贮藏过程中抗氧化也起到积极的作用。

不同初始含水量的山核桃在40和25 ℃贮藏中多酚含量的变化如图 6 所示。40 ℃贮藏时,初始含水量高(16%,12%)的山核桃多酚含量下降幅度较大。16%的由贮藏初期(第0天)的39.7 mg·g-1到贮藏第20和40天的时候分别下降到13.8和4.2 mg·g-1,下降的幅度分别为65.2%和89.4%;12%含水量到贮藏第20和40天的时候分别下降到25.1和4.8 mg·g-1,下降的幅度分别为36.7%和87.9%; 经过显著性分析,从贮藏初期到贮藏40天时,多酚含量变化均呈显著性差异(P<0.05)。初始含水量为6%和4%的山核桃在整个贮藏期下降的幅度不大。经显著性分析,在贮藏末期12%和16%差异不显著(P>0.05),其他均显著(P<0.05)。

图 6 不同贮藏因素下山核桃的多酚含量 Fig. 6 Plyphenol content of walnut under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 40 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

25 ℃贮藏时,初始含水量为16%的山核桃多酚含量下降的幅度最大。初始含水量16%山核桃在贮藏第20和40天的时候分别下降到19.4和9.1mg·g-1,下降的幅度分别为51.1%和77.0%; 12%含水量的山核桃在贮藏第20和40天的时候分别下降到29.1和26.1 mg·g-1,下降的幅度分别为26.7%和34.2%; 初始含水量低(4%和6%)的山核桃多酚含量相比较而言下降幅度较小。在贮藏末期,经显著性分析,4%和6%差异不显著(P>0.05),其他均显著(P<0.05)。

贮藏温度对不同初始含水量的山核桃多酚含量降低影响不同。初始含水量为16%,12%,6%的山核桃在40和25 ℃贮藏末期的多酚含量经显著性分析,差异性显著(P<0.05)。而初始含水量为4%的差异性不显著(P<0.05)。

2.5 贮藏因素对山核桃醇提物还原力的影响

样品的还原力与其抗氧化活性存在显著的相关性,还原能力的高低可以间接反应其抗氧化能力的强弱。不同初始含水量的山核桃在40和25 ℃贮藏中醇提物还原力如图 7 所示。贮藏温度为40 ℃,山核桃贮藏初始含水量对醇提物的还原力影响较大。高含水量山核桃(16%,12%)醇提物还原力随着贮藏时间的延长呈显著下降趋势,经显著性分析,贮藏初期到贮藏40天时,还原力变化差异显著(P<0.05)。在贮藏末期,各种含水量醇提物还原力均有显著性差异(P<0.05)。

图 7 不同贮藏因素下山核桃的醇提物还原力 Fig. 7 Ethanol extract reducing power of walnut under different storage conditions A: 贮藏温度为40 ℃ At storage temperature of 25 ℃
B: 贮藏温度为25 ℃ At storage temperature of 25 ℃

贮藏温度为25 ℃时,16%含水量的山核桃醇提物的还原力下降最大,12%含水量的山核桃醇提物的还原力下降较大。低含水量的山核桃(4%,6%)醇提物的还原力随着贮藏时间的延长也出现下降,但是相比较而言下降的幅度不大。经显著性分析,在贮藏末期各种含水量醇提物还原力均有显著性差异(P<0.05)。

3 结论与讨论

山核桃是一种有三千多年栽培历史的干果和加工品,富含油脂、蛋白质和多种维生素,具有极高的食用及医疗价值,深受消费者欢迎,是目前市场上最具开发潜力的纯天然保健食品之一(郗荣庭等,1996; 陶菲等,2009)。但山核桃仁中脂肪和不饱和脂肪酸含量很高容易发生氧化反应,使其贮藏寿命及商品营养价值大大降低。

不饱和脂肪酸氧化通常会产生醛酮类物质,其中以ɑ,β不饱和醛和丙二醛(MDA)的毒性最大。醛类与细胞膜脂上自由氨基结合会导致膜透性增大,膜脂组分变化,膜流动性降低; 醛类与细胞内结构蛋白和功能蛋白上活性氨基酸结合,导致细胞内酶的功能下降,生命活动失调,细胞结构受损,影响细胞的生命力导致衰老; 醛类物质与DNA 上的自由氨基结合,导致遗传物质损伤(Luczaj et al.,2003; 陈少裕等,1991)。类脂褐素的产生是植物细胞衰老进程的反映,而类脂褐素的积累又促进了植物细胞的衰老。

从食用角度而言,脂肪氧化的产物醛类与蛋白质赖氨酸的ε-氨基发生羰氨反应,生成具有Schiff碱基结构的物质,随后由亲核氨基酸残基(赖氨酸的ε-氨基,半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基,精氨酸的胍基),参与迈克尔加成反应(Michaeladdition reaction),从而导致蛋白发生变性、聚集,最后导致类脂褐素的生成,大大降低山核桃的食用品质和营养价值(Huang et al.,2006; Uchida et al.,1992; Tsai et al.,1995; Inoue et al.,1998; Kikugawa et al.,1987)。

试验结果表明,不同初始含水量在不同贮藏温度下对山核桃氧化与类脂褐素的积累量影响显著。在40和25 ℃充氧贮藏过程中,不同初始含水量的山核桃在保藏过程中均能导致类脂褐素积累量的上升。40 ℃贮藏过程中,初始含水量较低的类脂褐素积累量高于初始含水量较高的山核桃,类脂褐素的积累量以6%的初始含水量为最高; 贮藏温度为25 ℃时,初始含水量较高的山核桃类脂褐素积累量高于初始含水量较低的山核桃,以16%初始含水量为最高。不同初始含水量的山核桃在不同贮藏温度下可能由于油脂的酸败类型不同,因此导致油脂氧化初级产物和二级氧化产物与贮藏温度和初始含水量呈现复杂关系。

贮藏温度为40 ℃时,初始含水量高的山核桃类脂褐素积累速度低于含水量低的,可能是40 ℃时,初始含水量高的山核桃在贮藏中有微生物侵染的现象,且由于温度高的缘故水分含量会在随着贮藏时间的延长丧失比较快(其在整个贮藏过程中并不能一直维持高含水量的状态,这与25 ℃贮藏时有很大不同)以及细胞内生理状态差异的综合影响导致初始含水量高的山核桃在贮藏过程中油脂酸败类型与初始含水量低的不同。初始含水量高的油脂酸败类型可能以水解和酮型为主,而初始含水量低的油脂酸败类型可能以氧化型为主,因此导致生成的油脂氧化产生的醛酮类物质含量不同,即导致生成的荧光性类脂褐素的前体物质不同。在各种因素(如油脂氧化及其他可能导致类脂褐素形成的因素)的综合作用下,40 ℃时初始含水量高的山核桃能导致荧光性类脂褐素产生的前体物质少于初始含水量低的,因此荧光性类脂褐素的量少于初始含水量低的山核桃。

贮藏温度为25 ℃时,初始含水量高的山核桃类脂褐素积累速度高于含水量低的,可能是25 ℃时,初始含水量高的山核桃水分含量散失比较慢,基本上在整个贮藏过程中都能维持高含水量状态,且贮藏过程中受微生物侵染并不明显(这与40 ℃贮藏的不同初始含水量贮藏规律有很大差异),初始含水量高的山核桃由于细胞内的自由水含量增高,分子运动速率加快,加速细胞的衰老劣变和油脂氧化发生; 而低含水量的山核桃细胞质的黏滞度大,促进玻璃态的形成,延缓了油脂氧化及其他生理劣变反应的发生,因此荧光性类脂褐素的前体物质积累速度低于初始含水量高的,因此最后类脂褐素的含量也低于初始含水量高的。

综上所述,不同初始含水量和山核桃在40和25 ℃时贮藏过程中类脂褐素积累量受微生物侵染与否、细胞内自由水散失速率等影响,导致油脂酸败途径不同,油脂氧化产生的醛类含量不同,最终导致了类脂褐素积累量出现很大差异。低初始含水量(4%和6%)的山核桃油脂氧化产生的醛类在温度高(40 ℃)的环境下远大于温度低(25 ℃)的,类脂褐素的积累规律也是如此。高初始含水量(16%,12%)的山核桃在40和25 ℃下则受多种因素影响,导致油脂酸败类型与低初始含水量不同,油脂氧化产生的醛类以25℃时初始16%含水量的为最高,类脂褐素积累量也最高。

初始含水量和贮藏温度对山核桃的抗氧化物质多酚含量影响很大,多酚含量随着温度升高和初始含水量的增大,下降速度提高。初始含水量高的山核桃多酚含量下降很快,在贮藏第0 到40天下降幅度为最大,初始含水量低的多酚类物质下降的幅度较小。醇提取物的还原力与多酚含量的变化趋势大致上比较相似,也是随着贮藏温度和初始含水量的增大,下降速度增大。

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