殺青方法和冷凍超微粉碎處理對(duì)桑葉品質(zhì)的影響

熊慧薇，閔華，幸勝平，付曉記，劉光憲，李菁，李朝智，朱建航

(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江西 南昌，330200)

中國(guó)是世界蠶桑業(yè)的起源地，桑樹(shù)栽培利用起源于我國(guó)的中北部地區(qū)，距今約6 000年歷史。桑樹(shù)(MorusalbaL.)為特種經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，具有耐旱、耐瘠薄，適應(yīng)土壤性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在全國(guó)廣泛栽培，我國(guó)是世界上最大的蠶桑生產(chǎn)國(guó)[1]。

桑葉為桑科植物桑樹(shù)的葉片，是常用的中藥藥材，亦可食用，具有降血糖、降血壓、降血脂、抗菌消炎、抗病毒、抗敏、防痙攣、涼血明目等多種功效，常用于治療傷風(fēng)感冒、咽喉腫痛等癥[2]。桑葉中含有多糖、黃酮、生物堿、脫氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin，1-DNJ)、多酚等功能成分[3-4]。桑葉、桑葉制品及桑葉提取物制品在食品、藥品和保健品行業(yè)的應(yīng)用前景廣泛，隨著加工工藝和技術(shù)的提升，桑葉作為藥食兩用加工原料的應(yīng)用價(jià)值日益顯現(xiàn)。

強(qiáng)桑1號(hào)是長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)種植比較廣泛的桑樹(shù)品種，樹(shù)形直立、樹(shù)冠緊湊、枝條粗長(zhǎng)，具有產(chǎn)葉量高、較抗旱、秋葉硬化遲、葉形大適合采摘等優(yōu)點(diǎn)[5]。為了防止桑葉老化，采摘后需迅速殺青。殺青處理能使鮮葉中的酶失活，防止多酚類(lèi)的化合物氧化，保持鮮葉色澤；同時(shí)可以去除桑葉的生青味，有助于桑葉散發(fā)特有香氣；另外去除了桑葉的部分水分。冷凍超微粉碎是一種先進(jìn)的物料加工技術(shù)，冷凍粉碎不僅可以保持原料的色、香、味及功能成分活性，還可以使物料粒度達(dá)到超細(xì)微的程度，尤其適合加工成分較復(fù)雜的農(nóng)產(chǎn)品及食品原料[6]。

本研究以強(qiáng)桑1號(hào)桑葉為原料，首先研究了桑葉的殺青工藝，其次研究了桑葉粉制備和冷凍超微粉碎處理對(duì)桑葉粉理化性質(zhì)(粒徑、持水力、持油力、膨脹率和功能成分)的影響，以期為桑葉的加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：桑葉采自江西省，品種為強(qiáng)桑1號(hào)(葉用桑)。

試劑：1-DNJ、蘆丁、苦參堿、沒(méi)食子酸、甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖、葉綠素a、葉綠素b，上海源葉生物；H2SO4、石油醚、KOH、丙酮(以上為分析純)、乙酸、K2HPO4、乙腈(以上為色譜純)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙醇(分析純)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

U3000高效液相色譜儀、BR4I離心機(jī)，美國(guó)Thermo Fisher公司；mastersizer 2000激光粒度儀，英國(guó)馬爾文儀器有限公司；FA-1004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；8453紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，安捷倫科技有限公司；HE53水份測(cè)定儀，梅特勒托利多科技(中國(guó))有限公司；WZJ-12B振動(dòng)式藥物冷凍超微粉碎機(jī)，濟(jì)南天方機(jī)械有限公司；DF-70水冷雙級(jí)高速齒輪傳動(dòng)粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；熱泵干燥房，南昌永淦節(jié)能科技有限公司；YN-10kW微波干燥柜，廣州越能工業(yè)微波設(shè)備有限公司；KQ-800DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 殺青方法

采摘新鮮桑葉，清洗晾干后殺青處理。

微波殺青：使用微波干燥柜處理原料，工作功率10 kW，處理時(shí)間2和5 min，獲得樣品1和樣品2；

沸水漂燙殺青：使用夾層鍋進(jìn)行沸水漂燙，漂燙溫度100 ℃，漂燙時(shí)間2和5 min，獲得樣品3和樣品4。

殺青后的桑葉擺盤(pán)，移入自動(dòng)控溫?zé)岜梅恐懈稍铩２捎锰荻壬郎胤ㄟM(jìn)行干燥，升溫范圍為40～55 ℃，干燥時(shí)間24 h。

1.3.1.1 殺青桑葉感官評(píng)價(jià)

10位具有農(nóng)產(chǎn)品加工專業(yè)背景的科技人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，男女比例為1∶1。對(duì)4種殺青后干燥桑葉樣品的色澤、氣味、質(zhì)地做出評(píng)價(jià)，評(píng)分細(xì)則如表1所示。

表1 干燥桑葉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of dehydrated mulberry leaf samples

1.3.1.2 桑葉功能成分檢測(cè)

(1)高效液相色譜法

1-DNJ檢測(cè)條件：C18柱；流速1 mL/min；洗脫時(shí)間30 min；柱溫箱25 ℃；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相：V(乙腈)∶V(0.1%乙酸水溶液)=50∶50；檢測(cè)波長(zhǎng)265 nm。

甘露糖、木糖、阿拉伯糖和巖藻糖檢測(cè)條件：C18柱；流速1 mL/min；洗脫時(shí)間60 min；柱溫箱25 ℃；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相：V[0.1 mol/L KH2PO4(pH 6.8)]∶V(乙腈)=82∶18；檢測(cè)波長(zhǎng)245 nm。

(2)分光光度法

檢測(cè)粗多糖、總生物堿、總黃酮、多酚、葉綠素(a、b)，方法如下：

粗多糖：苯酚硫酸法。于490 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為葡萄糖。

總生物堿：溴麝香草酚藍(lán)法。于414 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為苦參堿。

總黃酮：稱取1.0 g樣品于三角瓶中，加無(wú)水乙醇30 mL，超聲波提取1 h，過(guò)濾至50 mL容量瓶中，無(wú)水乙醇定容。吸取1 mL待測(cè)液于50 mL容量瓶，加無(wú)水乙醇至15 mL，加入100 g/L的Al(NO3)31 mL，98 g/L的乙酸鉀1 mL，定容，室溫下放置30 min，于420 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為蘆丁。

多酚：稱取0.200 0 g樣品，加5 mL 70%甲醇水溶液提取，定容至100 mL。如有渾濁或沉淀，過(guò)濾后待用。取10 mL定容至100 mL為測(cè)試液，吸取1 mL測(cè)試液于刻度試管中，在試管內(nèi)分別加入5.0 mL體積分?jǐn)?shù)10%福林酚試劑，搖勻，反應(yīng)3～8 min內(nèi)，加入4.0 mL 7.5% Na2CO3溶液，搖勻。室溫下放置60 min，于765 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為沒(méi)食子酸。

葉綠素：取樣品0.5 g左右，加入50 mL 1∶1(體積比)無(wú)水乙醇和丙酮混合溶液提取5 h，過(guò)濾，取濾液待測(cè)。分別測(cè)定645和663 nm波長(zhǎng)的吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為葉綠素a和葉綠素b。

1.3.2 桑葉粉制備和理化性質(zhì)研究

1.3.2.1 桑葉粉制備方法

根據(jù)1.3.1的試驗(yàn)結(jié)果選擇適宜的殺青方法處理桑葉，烘干。進(jìn)一步處理獲得桑葉粗粉、細(xì)粉和超微粉樣品。

粗粉處理設(shè)備為普通臺(tái)式粉碎機(jī)，常溫下粉碎，每次1 min，重復(fù)3次；細(xì)粉處理設(shè)備為水冷雙級(jí)高速齒輪傳動(dòng)粉碎機(jī)，常溫下連續(xù)處理；超微粉處理設(shè)備為冷凍超微粉碎機(jī)，處理溫度-15 ℃，處理時(shí)間10 min。

1.3.2.2 粒度分析

稱取適量的桑葉粉，配制懸浮溶液(1 g/100 mL)，超聲波均質(zhì)處理10 min，上激光粒度儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.2.3 桑葉粉持水力、持油力和膨脹率[7-8]

持水力：準(zhǔn)確稱量1.0 g的桑葉粉于50 mL離心管中，加入純水25 mL，超聲波均質(zhì)20 min，然后，3 600 r/min離心20 min，棄上清液，盡量吸干離心管壁上的剩余水珠，稱質(zhì)量。持水力按公式(1)計(jì)算。

(1)

持油力：準(zhǔn)確稱量1.0 g的桑葉粉于50 mL離心管中，加入食用油25 mL，超聲波均質(zhì)20 min，3 600 r/min離心20 min，棄上層油脂，盡量吸干離心管壁上的剩余油脂，稱質(zhì)量。持油力按公式(2)計(jì)算。

(2)

膨脹率：準(zhǔn)確稱取5.0 g的桑葉粉樣品，置于50 mL量筒中，記錄體積，加入45 mL純水，攪拌均勻并且超聲波均質(zhì)20 min，靜置24 h，記錄粉體的體積。膨脹率按公式(3)計(jì)算。

(3)

1.3.2.4 桑葉粉功能成分檢測(cè)

對(duì)桑葉細(xì)粉、超微粉的主要功能成分進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)方法同1.3.1.2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 24進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，平行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，使用Excel 2019制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑葉殺青方法研究

2.1.1 感官評(píng)價(jià)分析

即使采用較大型的微波加熱設(shè)備，在微波殺青的過(guò)程中，處于設(shè)備托盤(pán)邊緣的桑葉仍然出現(xiàn)了焦枯的現(xiàn)象，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是微波加熱不均，處于外圍的桑葉局部劇烈脫水而導(dǎo)致的。漂燙殺青法是將原料置于沸水中進(jìn)行漂燙處理，漂燙過(guò)程中不斷攪拌，原料受熱均勻，因此不易發(fā)生原料受熱不均的現(xiàn)象。

表2為桑葉殺青后干燥的感官評(píng)價(jià)結(jié)果。微波殺青樣品得分低于沸水漂燙殺青樣品，樣品4的色澤、氣味、質(zhì)地分?jǐn)?shù)均為最高，且與其他樣品具有顯著性差異。

表2 干燥桑葉感官評(píng)價(jià)得分Table 2 Sensory evaluation scores of 4 dehydrated mulberry leaves

2.1.2 桑葉功能成分分析

1-DNJ存在于?？浦参镏械母?、枝、葉中，它可競(jìng)爭(zhēng)性地抑制小腸黏膜上的α-糖苷酶的活性，減緩葡萄糖的吸收速率，有效降低餐后血糖濃度，且無(wú)胃腸道副作用[9-11]。1-DNJ標(biāo)樣的色譜響應(yīng)圖見(jiàn)圖1。液相色譜的試驗(yàn)條件下，1-DNJ的出峰時(shí)間為3.02 min前后。

圖1 1-DNJ標(biāo)樣液相色譜圖Fig.1 LC of 1-DNJ standard sample

粗多糖、4種單糖(甘露糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖)、總生物堿、總黃酮、多酚、葉綠素(a、b)和1-DNJ的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。樣品4的粗多糖、4種單糖、總生物堿、總黃酮和葉綠素b含量最高，樣品2多酚和葉綠素a的含量最高，樣品3的1-DNJ含量最高。結(jié)果表明漂燙殺青提高了桑葉樣品中粗多糖、總生物堿、1-DNJ和總黃酮的含量，大幅提高了4種功能單糖含量。由于多酚易溶于水，沸水漂燙殺青的樣品3、樣品4多酚損耗比較大。同微波殺青相比，漂燙殺青的樣品葉綠素a含量有所下降，葉綠素b含量升高。漂燙殺青提高了多種功能成分的含量，有助于這些成分的保持和溶出，因此漂燙殺青是適宜的處理方式。

表3 四種桑葉樣品中的功能成分含量 單位：mg/kg

2.2 超微粉碎處理對(duì)桑葉粉理化性質(zhì)的影響

2.2.1 桑葉粉粒徑及分布

D50通常用來(lái)表示樣品的平均粒徑，由表4可知，粗粉、細(xì)粉和超微粉的D50分別為282.508 0、200.000 0和28.251 0 μm。-15 ℃，超微粉碎10 min，對(duì)樣品的粒徑影響顯著。

粒徑分布跨度值(Span值)說(shuō)明樣品顆粒分布的范圍，值越小，分布范圍區(qū)間越小。根據(jù)表4，冷凍超微粉碎10 min，超微粉的Span值為4.33，大于粗粉和細(xì)粉。分析是因?yàn)槔鋬龀⒎鬯樘幚頃r(shí)間較短，樣品顆粒的粒徑大幅下降的同時(shí)粒徑分布范圍擴(kuò)大了。進(jìn)一步延長(zhǎng)冷凍超微粉碎的處理時(shí)間(>30 min)，可獲得分布范圍小的冷凍超微粉顆粒(Span<2)。綜合考慮時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本以及產(chǎn)品的實(shí)際使用效果，-15 ℃粉碎10 min是比較適宜的操作參數(shù)。

表4 桑葉粉的粒徑檢測(cè)結(jié)果Table 4 Particle size of mulberry leaf powder

2.2.2 桑葉粉的持水力、持油力和膨脹率

根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)協(xié)會(huì)的定義，膳食纖維一般是指不易被消化酶消化的多糖類(lèi)食物。高纖維含量的樣品一般都具有比較高的持水力、持油力和膨脹率，食用膳食纖維能夠保持人體消化系統(tǒng)健康，起到預(yù)防高血壓、高血糖、心腦血管疾病的作用[12-13]。

表5為樣品的持水力、持油力和膨脹率。粗粉的持水力為0.26 g/g，細(xì)粉的持水力為0.31 g/g，超微粉的持水力為0.21 g/g。超微粉的持水力最低，這和何運(yùn)等[8]的研究結(jié)果相同。分析認(rèn)為隨著粉碎處理程度的提升，桑葉粉樣品的顆粒比表面積增大，暴露了更多的纖維素和半纖維素的親水基團(tuán)，因此樣品的持水力有所上升，隨著粒徑進(jìn)一步降低，更多的疏水基團(tuán)暴露，持水力轉(zhuǎn)而下降。3種樣品的持油力基本持平，樣品的持油力主要有親油物質(zhì)決定，說(shuō)明粉碎方式對(duì)親油物質(zhì)的影響較小。粗粉、細(xì)粉和超微粉的膨脹率分別為241.67%、357.87%、376.67%。分析可能是因?yàn)榉鬯楹螽a(chǎn)生更多的纖維顆粒，溶于水后顆粒伸展從而產(chǎn)生更大的體積，冷凍超微粉碎有可能使桑葉的纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)一步蓬松，增大孔隙率，因此膨脹率增大。

表5 桑葉粉的持水力、持油力和膨脹率Table 5 Water holding capacity, oil holding capacity and expansibility of mulberry leaf powder

2.2.3 桑葉粉功能成分分析

細(xì)粉和冷凍超微粉單糖含量結(jié)果如表6所示，冷凍超微粉碎后，核糖、木糖、阿拉伯糖的含量略有上升，甘露糖、鼠李糖、葡糖糖醛酸、半乳糖醛酸、半乳糖、巖藻糖的含量略有下降，葡糖糖含量下降明顯。因此，冷凍超微粉碎對(duì)樣品的單糖含量綜合影響較小。

表6 冷凍超微粉碎前后桑葉顆粒樣品的單糖含量 單位：mg/kg

粗多糖、總生物堿、1-DNJ、總黃酮、多酚和葉綠素的結(jié)果如表7所示，冷凍超微粉碎后，粗多糖、總生物堿、總黃酮和葉綠素a的含量上升，其中粗多糖和總黃酮含量明顯上升；1-DNJ、多酚和葉綠素b含量略有下降。冷凍超微粉碎對(duì)樣品的粗多糖、總黃酮的影響非常顯著，分析可能是因?yàn)槔鋬龀⒎鬯閷?duì)大分子、長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的成分(纖維素等)具有破碎作用，纖維素分解成多糖，因此多糖含量增加。冷凍超微粉碎處理可以促進(jìn)黃酮類(lèi)物質(zhì)溶出，因此黃酮含量增加。

表7 冷凍超微粉碎前后桑葉顆粒樣品的其他功能成分 單位：mg/kg

3 討論和結(jié)論

桑葉功能成分的變化可以反映殺青和超微粉碎對(duì)桑葉品質(zhì)的影響效果。本研究有針對(duì)性地選取了具有代表性的功能成分作為分析對(duì)象。多糖類(lèi)物質(zhì)是生物體中維持細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)和提供能量來(lái)源的物質(zhì)，生物堿是一類(lèi)含氮的堿性化合物，黃酮類(lèi)物質(zhì)是一種天然植物成分，它們均廣泛存在于植物中。這些物質(zhì)具有多種生物活性和生理功能，包括免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、抗疲勞、抗炎、控制血糖、代謝膽固醇、降血脂以及護(hù)肝等[14-16]。一些功能性單糖的含量往往被用來(lái)衡量此類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量，其中，甘露糖具有促進(jìn)傷口愈合、抗炎、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、避免細(xì)菌感染、抗癌等生物活性；木糖具有優(yōu)異的促進(jìn)人體腸道益生菌生長(zhǎng)的作用，從而起到抗細(xì)菌、抗霉菌的作用；阿拉伯糖具有抑制蔗糖吸收的作用，可以控制血糖升高，預(yù)防便秘；巖藻糖具有神經(jīng)傳導(dǎo)，抑制癌癥，預(yù)防和治療呼吸道感染等作用，因此對(duì)植物多糖中的單糖組成分析非常有必要[17]。此外，黃酮和葉綠素還可以用作天然色素。

為了有效利用桑葉特別是不可直接食用的桑葉，拓展和延長(zhǎng)桑葉在食品加工和保健品加工業(yè)中的用途和生產(chǎn)周期，開(kāi)展本研究得到以下結(jié)論：

(1)漂燙殺青(100 ℃、5 min)處理的樣品，感官評(píng)價(jià)總分為26.4分，漂燙殺青(100 ℃、2 min)處理的樣品總分為21.4分，微波殺青(10 kW功率，5 min)處理的樣品總分為12.4分，微波殺青(10 kW功率，2 min)處理的樣品總分為16分。漂燙殺青樣品具有更好的色澤、氣味和質(zhì)地，提高了產(chǎn)品的附加值。

(2)漂燙殺青提高了桑葉樣品中粗多糖、總生物堿、1-DNJ和總黃酮的含量，大幅提高了4種單糖(甘露糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖)含量。

(3)冷凍超微粉碎能夠在短時(shí)間內(nèi)(10 min)降低樣品顆粒的粒徑(D50<30 μm)、提高樣品的膨脹率、顯著增加樣品的粗多糖、總黃酮等成分的檢出量。粗多糖檢出量提高60.83%，總生物堿檢出量提高1.31%，總黃酮檢出量提高45.16%。研究結(jié)果可為桑葉資源的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。