蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)，又名越橘，杜鹃花科越橘属植物，果实富含多酚类功能性成分，且味道鲜美，营养丰富，深受大众喜爱，为高价值天然保健食品资源[1]。蓝莓果实收获季节性强，不易长期保鲜且耐贮运性差，因此其加工与保藏技术是蓝莓科学利用的关键工程技术。干燥加工可以有效降低食品原料的营养及功能的贮运损耗，蓝莓干燥品可以更方便用于保健食品和营养强化。目前蓝莓干燥方法主要有真空冷冻干燥、热风干燥、喷雾干燥、真空干燥和真空微波干燥等，这些干燥方法对蓝莓多酚类物质的含量均有不同程度的影响，其中真空冷冻干燥蓝莓产品中多酚保留率可达90%，热风干燥为20%～30%，真空微波干燥一般为35%～50%[2-6]。真空冷冻干燥虽然对蓝莓多酚类物质具有较好的干燥保护作用，但该方法耗时长且成本高，一般企业难以实现。真空微波干燥技术是将被干燥物料处于真空条件下采用微波辐射进行干燥的技术，以干燥快和成本低而被广泛应用于各类食品的干燥加工[7]。若将蓝莓直接采用真空微波干燥处理时多酚类物质损耗较大[5]，影响蓝莓干燥产品的核心功能品质。
有研究表明改性淀粉、麦芽糊精、β-环状糊精等高分子物质可通过复合包埋作用保护多酚类物质[8]。葛粉与藕粉是以健康资源葛根和莲藕为原料提取制备的植物淀粉类商品，消费者常用热水冲调成养生糊粥直接食用，也经常作为原辅料应用于食品工业。2种植物淀粉颗粒均为球形且不易受高温影响，而藕粉还具有不易受真空微波干燥影响的特性[9-10]。综合考虑消费习惯、营养强化互补性及多酚保护功能等因素，拟考虑将葛粉和藕粉作为辅料添加到蓝莓干燥工艺及产品中，以提高蓝莓干燥产品的食用价值并扩大其使用范围。本研究以真空冷冻干燥产品为参照，将蓝莓果浆分别与辅料(葛粉和藕粉)复混后采用真空微波干燥方法制备复合蓝莓干燥产品，以蓝莓干燥产品中蓝莓游离多酚含量(free polyphenols content, FPC)、蓝莓结合多酚含量(bound polyphenols content, BPC)及其蓝莓多酚提取物体外抗氧化能力为指标评价2种辅料对蓝莓干燥产品主要功能品质的影响，拟为蓝莓的真空微波干燥加工提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
蓝莓(品种为灿烂)冻果，怀化恒祺农业发展有限公司；葛粉，张家界永定食品厂；藕粉，桂林周氏顺发食品公司。
福林酚试剂，国药集团化学试剂有限公司；没食子酸标准品，上海源叶生物科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)，上海梯希爱化成工业发展公司；2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), ABTS]试剂盒，南京建成生物工程研究所。
1.2 仪器与设备
IM-L65胶体磨，温州百力仕龙野轻工设备有限公司；WB-5微波真空干燥箱，福州法莫优科机械科技有限公司；SCIENTZ-10N冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司；101-3AB电热鼓风干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；KQ-1000DE型数控超声波清洗机，昆山市超声仪器有限公司；UV-1800紫外-可见分光光度计，日本岛津公司；CYTATION 3多功能酶标仪，美国伯腾仪器有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 蓝莓复合干燥粉制备
称取2 500 g蓝莓冻果，用胶体磨打成匀浆，均分成5份，取其中3份分别加入120 g辅料葛粉和藕粉(经感官质量及干燥速率预实验确定辅料添加量为蓝莓冻果质量的20%～25%，故取辅料添加量均为24%)，其中2份添加葛粉，1份添加藕粉，复合后经胶体磨均质，分别制得葛粉蓝莓复合果浆2份及藕粉蓝莓复合果浆1份；其余2份蓝莓果浆不添加辅料，为蓝莓纯果浆。
将蓝莓纯果浆1份，葛粉蓝莓和藕粉蓝莓复合果浆各1份置于真空微波干燥箱进行干燥(预实验确定干燥条件为温度45 ℃，压力-0.8 MPa)，分别制得真空微波干燥纯蓝莓粉(WC)、葛粉蓝莓复合粉(WG)、藕粉蓝莓复合粉(WO)；另取纯蓝莓果浆和葛粉蓝莓果浆各1份进行真空冷冻干燥(温度-50 ℃，14 Pa)，分别制得真空冷冻干燥纯蓝莓粉(LC)和葛粉蓝莓复合粉(LG)；所有干燥品水分含量控制在10%以内(直接测定法测定含水量)，干燥产品包装称重后低温保存备用。
1.3.2 蓝莓产品及辅料游离多酚和结合多酚的提取与测定
蓝莓产品游离多酚的提取参照许晓娟[11]的方法，取纯蓝莓粉各2.5 g，蓝莓复合粉各5.0 g。分次用60%乙醇20 mL在50 ℃条件下超声萃取15 min，然后4 000 r/min离心5 min，收集上清液。同法5次提取沉淀残渣游离多酚，上清液合并后浓缩并加水定容至250 mL，分别得到各蓝莓粉游离多酚提取液，置于4 ℃避光保存待测，结束后提取残渣在50 ℃常压烘干，粉碎后保存，得各产品提取游离多酚后的残渣。
参照阎海青[12]的方法提取上述残渣的结合多酚，取纯蓝莓粉残渣各0.25 g，蓝莓复合粉残渣各0.5 g。分别加浓度为3 mol/L的 NaOH溶液10 mL，混匀后避光反应1 h后超声提取15 min，离心收集上清液，各残渣均用10 mL纯净水提取3次。中和上清液并定容至50 mL，分别得到不同蓝莓产品的结合多酚提取液，置于4 ℃下避光保存待测。
福林酚法测定各蓝莓多酚提取液中总多酚含量，标准曲线绘制方法：分别取质量浓度为0.05 mg/mL没食子酸标准液 0、1、2、3、4、5 mL，置25 mL具塞比色管后各加蒸馏水至总体积5 mL，混匀后加入1.0 mL福林酚显色剂，静置1 min后加8 mL 10% Na2CO3溶液，定容后室温下避光反应2.5 h，于760 nm波长检测吸光度。以没食子酸质量浓度为横坐标，吸光度A值为纵坐标，绘制标准曲线，得到没食子酸标准曲线：y=19.52x+0.021 6(R2=0.995 8)。测定样品：取待测样品0.5 mL(空白组取0.5 mL蒸馏水)于具塞比色管，同标准曲线方法操作，根据吸光度A值和标准曲线计算出多酚含量(mg/g FW)。
辅料多酚的提取测定与上述方法完全相同。测定结果表明在此测定条件下葛粉与藕粉未检出FPC，而葛粉和藕粉BPC为0.003 mg/g DW和0.106 mg/g DW，本研究以该测定结果作为辅料多酚的扣除依据。
1.3.3 低温长时间保藏对产品多酚含量的影响
将各蓝莓干燥产品于4 ℃低温避光保藏4个月，按照1.3.2方法对各产品中FPC与BPC进行测定。
1.3.4 蓝莓干燥产品多酚提取液总花青素含量(total anthocyanin content, TAC)测定
采用pH示差法测定蓝莓产品游离多酚和结合多酚提取液中总花青素含量。游离多酚提取物TAC用TAC1表示，结合多酚提取物TAC用TAC2表示，TAC为TAC1和TAC2的算术加和值。取蓝莓产品多酚提取液(游离多酚提取液0.5 mL，结合多酚提取液2.5 mL)，分别用pH 1.0和pH 4.5的缓冲液将各测定液定容至25 mL，避光反应90 min，分别在510 nm和710 nm测定吸光度。按公式(1)计算花青素含量(以矢车菊色素-3-葡萄糖苷计，单位为mg/g FW)。
(1)
式中：ΔA=(A510 nm-A710 nm)pH 1.0-(A510 nm-A710 nm)pH 4.5；DF为稀释倍数；V,蓝莓果干粉提取液体积，L；M，花青素3-糖配基相对分子质量449.2；ε，矢车菊色素-3-葡萄糖苷摩尔吸光率26 900；m，蓝莓冻果质量，g。
1.3.5 蓝莓干燥产品各提取液的体外抗氧化能力比较
分别采用 DPPH和 ABTS法测定各干燥产品游离多酚及结合多酚提取液的体外抗氧化能力，以进一步评估干燥工艺效果。
DPPH法评价,参照唐柯等[13]方法稍作修改进行测定。称取 12.5 mg的DPPH溶于甲醇并定容到100 mL，使用时稀释至25 mg/L作为反应液。分别取5 μL多酚提取液与5 μL稀释至多酚质量浓度为12.2 μg/mL的蓝莓产品多酚提取液作为待测液，加入DPPH反应液195 μL，黑暗中反应20 min，515 nm测定吸光度A值，对照以相同体积蒸馏水代替待测液。抗氧化能力用trolox-equivalent antioxidant ability(TE) 当量来表示，参照试剂盒方法得DPPH标准曲线为y=-0.976x+0.252 2(R2= 0.998 2)。
ABTS法评价,分别取定容后的蓝莓产品多酚提取液与稀释至多酚质量浓度为12.2 μg/mL的蓝莓产品多酚提取液作为待测液，按照ABTS试剂盒说明书提供方法进行检测，抗氧化能力用TE当量表示，ABTS标准曲线为y=-1.069 5x+1.170 4(R2=0.996 9)。
按照上述方法同时测定辅料多酚提取液的抗氧化能力，葛粉和藕粉2种多酚提取液的DPPH和ABTS抗氧化能力测定结果均与对照组无显著差异，故对产品抗氧化能力无影响。
1.4 数据处理
本实验所有指标测定均为3次重复，采用SPSS 软件对数据进行邓肯式差异显著性分析，P<0.05时判定为显著性差异，用不同大小写字母表示。
2 结果与分析
2.1 辅料对蓝莓干燥产品外观品质及干燥速度的影响
观察各组蓝莓产品，发现2种干燥方式和辅料种类对干燥速度和产品外观的影响存在较大区别(见表1)。与LC比较，WC干燥效率高，但产品疏松性较差，添加葛粉后蓝莓冻干品(LG)粉碎后呈细粉状，产品分散性更好。与林西[14]发现麦芽糊精和羧甲基纤维素钠添加可以降低蓝莓干燥品黏稠度的研究结果类似。添加葛粉后蓝莓真空微波干燥产品(WG)与真空冷冻产品(LG)比较，除外观形状外，其他无明显区别，但真空微波干燥效率大幅度提升。辅料添加能明显改善蓝莓干燥物黏稠结块问题，提高干燥速度，其中葛粉效果更好。
表1 辅料对蓝莓干燥产品外观品质及干燥速度的影响
Table 1 Effects of two kinds of excipients on the appearancequality and drying rate of blueberry drying products
蓝莓干燥产品形状颜色结构粉末性状干燥速度/hLC海绵状紫黑多孔疏松黏稠、易结块43 WC块状紫黑紧密黏结黏稠、易结块1.2LG海绵状紫红多孔疏松呈细粉状40 WG块状紫红疏松连结呈细粉状0.6WO块状深紫黑疏松连结呈颗粒状0.9
2.2 辅料对蓝莓干燥产品多酚含量的影响
多酚大多为水溶性且存在于植物细胞液泡，食物在加工或咀嚼过程中，植物细胞破裂后一部分多酚类物质在从液泡中释放时与植物大分子结合，根据多酚在原料中的结合方式和萃取难易程度不同，通常将其分为游离多酚和结合多酚，结合多酚还被认为对于肠道健康具有非常重要的价值和意义[15]。本文分别测定了蓝莓干燥产品中FPC和BPC，拟比较工艺和辅料对产品品质的影响。考虑到2种辅料自带的游离多酚和结合多酚影响结果判断，本实验多酚含量测定结果均扣除了辅料多酚含量值。
2.2.1 辅料对蓝莓干燥产品FPC的影响
蓝莓各干燥产品FPC测定结果如图1所示。就干燥方式而言，WC与LC比较FPC减损显著(P<0.05)，说明真空微波干燥的游离多酚保存率明显低于真空冷冻干燥，与其他研究结果一致[2-4]。添加辅料后各复合蓝莓产品FPC均比同法干燥的纯蓝莓产品显著增高(P<0.05)，如LG较LC上升12.30%，WG较WC上升22.44%，说明葛粉添加有利于降低蓝莓游离多酚的干燥加工损耗，其保护作用可能与辅料对多酚的包埋作用有关。2种辅料比较，藕粉较葛粉在真空微波干燥中表现出更好的多酚保护效果，其FPC测定值达到10.99 mg/g FW，甚至高于LC的FPC测定值10.08 mg/g FW。
图1 辅料对蓝莓干燥产品FPC的影响
Fig.1 Effects of two kinds of excipients on FPC in blueberry drying products
注：不同小写字母具有显著性差异(P<0.05)(下同)
2.2.2 辅料对蓝莓干燥产品BPC的影响
蓝莓各干燥产品BPC测定结果如图2所示。各蓝莓产品BPC测定值明显低于各自的FPC值，与相关研究结果一致[16]。LC与WC比较，其BPC无显著差异(P>0.05)，说明真空冷冻干燥和真空微波干燥对蓝莓BPC影响在数值上没有明显差异；添加辅料后的蓝莓干燥产品的BPC测定结果均显著下降(P<0.05)，可能与辅料添加降低了复合蓝莓干燥产品BPC的提取率有关。
图2 辅料对蓝莓干燥产品BPC的影响
Fig.2 Effects of two kinds of excipients on BPC in blueberry drying products
2.2.3 辅料对蓝莓干燥产品TPC的影响
蓝莓TPC为FPC和BPC的算术加和值，各产品的TPC如图3所示。辅料添加对真空冷冻干燥产品TPC影响不大(LG与LC比较)；与冻干方法比较，真空微波干燥会导致纯蓝莓产品TP较大减损；辅料藕粉对蓝莓TPC表现出显著保护作用(与WC比较)，尽管BPC测定结果明显小于WC。
图3 辅料对蓝莓干燥产品TPC的影响
Fig.3 Effects of two kinds of excipients on TPC in blueberry drying products
2.2.4 低温长时间保藏对蓝莓干燥产品多酚含量的影响
干燥产品4 ℃避光保藏4个月后测定其FBC和BPC值并计算TPC值，结果如表2所示。表2结果显示各蓝莓产品FPC和BPC均发生不同程度的变化
表2 保藏对蓝莓干燥产品多酚含量的影响
Table 2 Effects of storage on polyphenols content in blueberry drying products
注：同个指标相同字母表示无显著差异性(P>0.05)，不同字母表示差异性显著(P<0.05) (下同)
蓝莓干燥产品FPC/(mg·g-1 FW)变化率/%BPC/(mg·g-1 FW)变化率/%TPC/(mg·g-1 FW)变化率/%LC10.49±0.04d4.074.12±0.02a-2.8314.16±0.03b2.03WC7.31±0.04e-6.523.68±0.01b-9.8011.43±0.06d-7.65LG13.28±0.22a17.312.61±0.01c-12.1615.88±0.21a11.20WG11.30±0.05c17.971.85±0.02d-17.4113.14±0.06c11.26WO12.47±0.05b13.471.87±0.03d-9.7114.34±0.03b9.81
。与产品保藏起始数据比较，添加辅料的复合蓝莓产品(LG、WG、WO)在保藏4个月后FPC均显著上升，而纯蓝莓产品LC的FPC变化较小，WC则出现下降；所有产品在4个月保藏后BPC均出现不同程度下降。保藏后复合蓝莓产品FPC的增加幅度与其BPC的下降幅度有一定相关性，即BPC下降幅度越大的产品其FPC增加的幅度相对也较大，推测保藏后多酚与淀粉辅料形成的复合关系减弱，以致结合多酚转变成易于提取的游离多酚[17]；所有产品经保藏后仅WC出现FPC和BPC的同向下降，意味着无辅料添加的真空微波干燥产品多酚不但加工损耗大，而且产品保留多酚的贮藏稳定性也相对较差。分析将FPC和BPC加和的TPC，2种干燥方法中辅料添加产品的TPC均上升。结果说明多酚与辅料大分子可能以氢键、疏水相互作用、静电相互作用、离子相互作用及范德华力等作用发生吸附、聚合、包埋等[18-19]，而藕粉和葛粉的复合蓝莓干燥产品与淀粉形成的结合态的蓝莓多酚在贮藏过程中会释放解离，从而表现出BPC减少，FPC增加。
2.3 辅料对蓝莓干燥产品总花青素含量的影响
花青素具有抗氧化、避免动脉硬化[20]、预防中风[21]、调节肠道菌群生长[22]等多种功能。TAC是相关产品中花青素类物质分析常用的评价指标，本实验分别测定蓝莓干燥产品游离多酚和结合多酚提取物中的TAC，蓝莓各干燥产品TAC1和TAC2见表3。
表3 辅料对蓝莓干燥产品花青素含量的影响
Table 3 Effects of two kinds of excipients on anthocyanin content in blueberry drying products
蓝莓干燥产品TAC1/(mg·g-1 FW)TAC2/(mg·g-1 FW)TAC/(mg·g-1 FW)LC1.78±0.06a0.08±0.01a1.86±0.07aWC1.22±0.01c0.05±0.01a1.27±0.02cLG1.78±0.04a0.09±0.01a1.87±0.05aWG1.20±0.03c0.02±0.01b1.22±0.04cWO1.39±0.03b0.06±0.01a1.45±0.04b
就干燥方式的而言，WC的TAC1显著低于LC(P<0.05)，LG与LC含量相同，说明真空冷冻干燥对TAC1保存率显著强于真空微波干燥。添加辅料后的WG的TAC1与WC接近，二者比较无显著性差异(P>0.05)，而WO与WC 比较TAC1显著增加，但其数量上更加接近于WC，而远低于所有冻干产品的TAC1含量，说明干燥方式对TAC1的影响较大，藕粉表现出TAC1保护作用，但葛粉不明显，推测应与藕粉性质不易受真空微波干燥过程影响有关，对花青素有一定结合能力有关[8]。各产品TAC2均很低，较TAC1而言均可忽略不计，说明蓝莓中的花青素可能主要以游离态存在，这应与花青素的易溶性有关，而结合多酚种类主要为酚酸，黄烷醇，黄酮醇等[23]，本实验中TAC1远大于TAC2，与前人研究结果一致[24]。
2.4 蓝莓产品多酚提取液的体外抗氧化能力比较
同时采用DPPH和ABTS实验方法评价各干燥产品提取液的等体积抗氧化能力和以总多酚含量为指标的各提取液等浓度抗氧化能力，并加和计算得到各产品的总抗氧化能力(total antioxidant ability, TAA)，TAA为产品游离多酚和结合多酚提取液等体积抗氧化能力算术加和值。
2.4.1 不同蓝莓产品等体积多酚提取液的抗氧化能力比较
蓝莓产品游离多酚和结合多酚提取液的DPPH·和ABTS+·清除能力结果如图4所示。蓝莓复合产品均保留了较高的TAA，DPPH法和ABTS法测定的结果基本相符；各蓝莓游离多酚与结合多酚提取液对ABTS+·的清除能力明显优于其DPPH·的清除能力，与其他研究结果相同[25]；LG产品游离多酚和结合多酚提取液抗氧化能力显著高于LC(P<0.05)，WO显著高于WC(P<0.05)，说明藕粉添加可有效保护蓝莓干燥产品体外抗氧化能力，葛粉则不显著。藕粉复合产品的体外抗氧化能力应与其多酚保护作用相关。
a-DPPH法；b-ABTS法图4 不同蓝莓干燥产品等体积多酚提取液的抗氧化能力比较
Fig.4 Comparison of antioxidant ability of equal volume polyphenol extracts from different dring blueberry products
2.4.2 不同蓝莓产品等多酚浓度提取液的抗氧化能力比较
蓝莓干燥产品工艺及辅料不同，多酚提取物的化学组成也会不同，为初步探讨和评估这种差异，本实验以福林酚法测定的多酚含量数据为基础，将蓝莓产品的游离多酚和结合多酚提取液稀释为等多酚浓度的溶液并评估其抗氧化能力。图5结果显示，不同产品等浓度游离多酚提取液的抗氧化能力组间差异很小，几乎表现了相同的抗氧化能力，而不同产品等浓度结合多酚提取液的抗氧化能力产品间差异较明显，推测辅料添加后主要影响结合多酚的组成；等浓度游离多酚提取液与结合多酚提取液比较，游离多酚抗氧化能力均远强于结合多酚，可能与多酚种类尤其是与游离多酚富含抗氧化能力较强的花青素有关。扶雄[26]发现甘蔗游离态酚酸对DPPH·和ABTS+·的清除能力均优于结合态酚酸。本研究也与阎海青[12]的研究结果一致，即TAC1>TAC2且体外抗氧化活性游离多酚强于结合多酚。
a-DPPH法；b-ABTS法图5 不同蓝莓干燥产品等多酚浓度提取液的抗氧化能力比较
Fig.5 Comparison of antioxidant ability of the same polyphenol concentration diluent of different blueberry drying products
3 结论与讨论
多酚类物质含量是蓝莓及其加工制品的核心功能品质，本研究思路和方法将为解决蓝莓在干燥加工存在的多酚损耗、干燥产品物性缺陷及应用局限等商业关键问题提供一些新的科学依据。本研究结果显示藕粉和葛粉添加不仅可提高干燥效率，改善产品分散性等物性，并且能提高蓝莓多酚的加工及保藏稳定性，有效保护蓝莓产品的体外抗氧化能力。
研究认为真空微波干燥工艺对FPC的影响较大，对BPC的影响较小，2种辅料均显著降低了蓝莓产品游离多酚的真空微波干燥损耗，藕粉及葛粉颗粒对蓝莓多酚的包埋或结合作用可能会对蓝莓酚产生一定的保护作用，其中藕粉对蓝莓产品多酚及抗氧化能力保护作用更加显著，可能与藕粉对微波干燥处理不敏感有关[10]；辅料添加显著降低了复合蓝莓产品BPC，但在低温较长期保藏后复合蓝莓产品BPC均下降，FPC和TPC则均出现提升，淀粉类辅料可能通过与蓝莓多酚结合改变结合多酚提取率，而存放后部分结合多酚转化为游离多酚。藕粉和葛粉能有效提高真空微波干燥蓝莓产品的感官品质、功能品质和保藏品质，亦符合绿色复合添加原则，研究结果为富含多酚类植物原料的真空微波干燥提供了新的思路和方法。
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