压榨对酿酒葡萄皮渣酚类物质提取及抗氧化活性的影响

王霄倩，李志宇，吕佳恒，刘丽娜，孙玉霞*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271000；2.山东省农业科学院农产品研究所，山东济南250100；3.山东省农产品精深加工技术重点实验室，山东济南250100）

压榨对酿酒葡萄皮渣酚类物质提取及抗氧化活性的影响

王霄倩1，李志宇1，吕佳恒1，刘丽娜2,3，孙玉霞2,3*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271000；2.山东省农业科学院农产品研究所，山东济南250100；3.山东省农产品精深加工技术重点实验室，山东济南250100）

酿酒葡萄皮渣（皮和籽）生物活性物质含量丰富，具有很高的再加工利用价值。对鲜葡萄皮渣进行压榨处理后再干燥，研究压榨对皮渣的酚类物质提取及抗氧化活性的影响。结果表明：压榨处理可以快速降低葡萄皮渣水分含量，缩短干燥时间、提高可溶性膳食纤维提取率。压榨葡萄皮总酚、原花青素的提取量均有所增加，其含量分别为19.56mg/g和22.64mg/g。压榨葡萄皮的抗氧化能力高于未压榨葡萄皮，其DPPH、ABTS及羟自由基清除率分别为62.90%、70.18%和41.09%，铁氰化钾还原能力及金属离子螯合能力分别为0.23%和21.33%。压榨籽和皮籽混合物的酚类物质和抗氧化活性则明显降低。抗氧化活性与总酚、原花青素存在显著的相关关系（P＜0.01）。

酿酒葡萄皮渣；压榨；酚类物质；抗氧化活性

葡萄是最广泛种植的水果之一，全世界大约75%的葡萄用于酿造葡萄酒，其他的用于鲜食，加工果汁、葡萄干等制品。葡萄酿造加工剩下的皮、籽、果梗统称为葡萄皮渣[1]。近年来，随着国内葡萄酿造加工产业的发展，葡萄皮渣的产量也越来越大。在过去，大多数皮渣被用来做饲料，甚至是当做垃圾扔掉，极大的浪费资源，也给社会环境带来巨大压力。

葡萄皮渣中营养物质含量丰富，其葡萄多酚、可溶性膳食纤维、葡萄籽油、蛋白质、酒石酸、苹果酸、维生素等[2]已被人们广泛利用。国内对葡萄皮渣的利用起步较晚，但近年来，随着资源的匮乏，人们逐渐重视葡萄皮渣的开发利用，葡萄皮渣在食品[3]、医药[4-5]、化妆品[6]等行业的应用也越来越广。

新鲜葡萄皮渣含水量高，传统晾晒的方式干燥周期长，且容易腐败感染微生物，也不易规模化生产，因此急需一种能够快速脱水干燥的处理方法，为葡萄皮渣的进一步加工利用提供活性物质含量较高且充足的原料。利用微型螺杆式挤压设备对鲜皮渣进行压榨，使其快速脱水后再进行热风干燥处理，测定压榨对酚类物质及抗氧化活性的影响，以缩短干燥时间使活性物质更好的保留。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采用云南产区赤霞珠葡萄酿酒过后的皮渣作为原料。

甲醇（分析纯）：山东禹王实业有限公司；盐酸、三氯化铁、香草醛：天津市科密欧化学试剂有限公司；无水碳酸钠、三氯乙酸、30%过氧化氢、抗坏血酸：国药集团化学试剂有限公司；过硫酸钾、铁氰化钾、硫酸铁铵、氯化亚铁：天津迪博化工股份有限公司；原花青素标准品、福林肖卡试剂、2,2-联苯基-1-苦基肼基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：美国Sigma公司；2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（2,2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate，ABTS）、2-脱氧-D-核糖、菲啰嗪、2-硫代巴比妥酸：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

550D微型榨油机：龙岩中农机械制造有限公司；VPW-20N超纯水器：上海沪西分析仪器厂；KQ-250DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；ML104/02电子天平、HE53/Z02卤素水分测定仪：梅特勒-托利多仪器有限公司；CR22DIII高速冷冻离心机：日本日立公司；ZN-20L超微磨：北京兴时利和科技发展有限公司；GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司；SHB-III旋转蒸发仪：郑州长城科工贸有限公司；UV-1800紫外分光光度计：日本岛津公司；WSC-2B便携式精密色差仪：上海一点物理光学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 皮渣的压榨与干燥

取三份新鲜葡萄皮渣，每份都分为压榨和未压榨处理两部分，分别进行皮籽分离，将要压榨的皮渣依次用榨油机压榨，每份压榨结束等榨油机完全冷却再进行下一个重复处理。未压榨的皮、籽、皮籽混合物作为对照。将压榨皮渣和未压榨皮渣进行40℃热风干燥，达到质量恒定时停止干燥，记录干燥时间。

1.3.2 提取方法

将干燥皮渣用超微磨粉碎，过40目筛。准确称取1.000g干燥样品，加入含1%盐酸的体积分数为80%的甲醇溶液（料液比1∶30（g∶mL）），在45℃条件下超声提取40 min，离心分离取上清液。重复两次，合并上清液。上清液用于测定酚类物质含量及抗氧化活性。以下的残渣中加入0.4 mol/L的盐酸（料液比1∶15（g∶mL）），75℃条件下超声提取70min，离心分离，提取两次合并上清液，上清液用于可溶性膳食纤维的测定。

1.3.3 水分含量及颜色测定

取干燥后的皮渣3～5 g，采用卤素水分活度测量仪测定干燥皮渣的水分含量；将过40目筛的皮渣置于色差计的比色皿中，进行色度（c*值）、色调（h*值）及亮度（L*值）的测定。每个处理均测量3个重复。

1.3.4 酚类物质的测定

总酚含量采用福林-肖卡法[7]测定，原花青素含量采用盐酸-香草醛法测定[8]。

1.3.5 可溶性膳食纤维的测定

可溶性膳食纤维采用酸提取法[9]进行测定。

1.3.6 抗氧化活性的测定

抗氧化活性采用DPPH自由基清除率[10]、ABTS自由基清除率[11]，羟自由基（hydroxyl radical scavenging，HRSA）清除能力[12]、铁氰化钾（ferric reducing antioxidant power，FRAP)还原能力[13]、金属离子螯合能力（metal-chelating activities，MA）[14]五种方法进行比较。

1.3.7 数据分析

所有指标均进行3次重复，用Microsoft Excel 2013进行数据图表处理，采用SPSS Statistics 17软件对数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 干燥时间及水分含量

表1 不同处理方式葡萄皮渣的含水量及干燥时间Table 1 Moisture content and drying time of grape pomace by different processing method

由表1可知，压榨皮、籽的水分含量高于未压榨皮、籽，皮籽混合物则结果相反，压榨皮、籽、皮籽混合物的干燥时间较未压榨皮渣明显缩短。葡萄皮、籽的结构疏松，内部颗粒较大，压榨后颗粒变小容易残留水分不易干燥彻底，所以压榨皮、籽的水分含量反而较高，皮籽混合物中大多是皮包裹着籽，受热面积小，压榨后受热面积增大有利于水分散失，因此水分含量更低。压榨处理会有大量的汁液被挤压流出，在此过程中水分含量迅速降低，因此压榨皮渣节约干燥时间。

2.2 压榨对葡萄皮渣颜色的影响

表2 压榨葡萄皮渣的亮度、色度及色调Table 2 Lightness,chroma and hue of squeezed grape pomace

由表2可知，葡萄皮的亮度大于葡萄籽和皮籽混合物，压榨处理后，葡萄皮亮度下降，葡萄籽亮度增加，皮籽混合物亮度变化不大。压榨葡萄皮的色度与色调均降低，葡萄籽及皮籽混合物有所增加。这表明压榨处理可以增加葡萄籽与皮籽混合物的不饱和颜色，与其酚类物质的含量相关（色度及色调降低，亮色调减少，暗色调增加，暗色调与不饱和颜色相关）[15]。

2.3 压榨对葡萄皮渣可溶性膳食纤维的影响

可溶性膳食纤维可以预防肿瘤、心脑血管疾病，降低血糖，还可以改善肠道环境，对人体健康十分重要[16]。

图1 不同处理方式葡萄皮渣可溶性膳食纤维含量Fig.1 Soluble dietary fiber contents of grape pomace by different processing method

由图1可知，压榨皮渣和未压榨皮渣可溶性膳食纤维提取率均是皮中大于皮籽混合物，籽中含量最低，压榨皮、籽、皮籽混合物可溶性膳食纤维含量均高于未压榨皮渣，压榨皮的可溶性膳食纤维提取率最高，高达7.2%。压榨处理破坏榨料细胞组织结构，有助于可溶性膳食纤维的浸出提取。

2.4 压榨对葡萄皮渣多酚含量的影响[17]

图2 不同处理方式对葡萄皮渣总酚（A）及原花青素（B）含量的影响Fig.2 Effect of different processing method on total polyphenols contents(A)and proanthocyanidin contents(B)of grape pomace

由图2A可知，压榨处理后葡萄籽、皮籽混合物中总酚含量明显降低，葡萄皮中总酚含量略有升高。未压榨皮渣葡萄籽总酚含量最高为38.86 mg/g，而压榨过后籽中总酚含量最低，仅为11.02 mg/g。郭泽美等[18]认为干燥过程中皮渣与氧气充分作用，干燥时间越长，多酚物质损失越高。压榨皮渣葡萄皮干燥时间最短，多酚氧化酶作用时间也就最短，多酚类物质损失相对较少，因此压榨皮中总酚含量最高。葡萄籽水分含量较低，压榨过程中受挤压摩擦温度迅速升高，多酚氧化酶作用活跃，总酚含量损失严重。在葡萄皮和皮籽混合物压榨过程中会有大量汁液产生，葡萄皮挤压汁中总酚含量为74.53 mg/L，皮籽混合物挤压汁为89.38 mg/L，挤压过程中皮渣细胞遭到破坏，皮渣中的酚类物质会随汁液流出而大量减少。

由图2B可知，压榨及未压榨皮渣原花青素含量，与总酚含量规律一致，压榨皮原花青素提取率升高，其含量为22.64 mg/g，而压榨籽与皮籽混合物提取率降低，仅为15.22 mg/g和17.81 mg/g。原花青素是类黄酮的一种，对温度比较敏感[19]，烘干过程中温度升高，特别是压榨处理后，原花青素暴露于细胞外部，更易损失。但同时细胞破坏又利于原花青素提取，葡萄皮挤压汁原花青素含量为0.08mg/L，皮籽混合物挤压汁原花青素含量为0.1 mg/L，压榨皮原花青素流失较少，因此压榨皮原花青素含量最高，压榨籽及皮籽混合物含量降低。

2.5 抗氧化活性

2.5.1 压榨对葡萄皮渣自由基清除率的影响

图3 不同处理方式葡萄皮渣对DPPH（A）、ABTS（B）、HRSA（C）自由基清除率的影响Fig.3 Effect of grape pomace with different processing method on DPPH(A),ABTS(B),HRSA(C)free radical scavenging capacity

DPPH自由基是一种相对稳定的人工含氮自由基，其易溶于醇溶液，抗氧化剂会使紫红色的醇溶液褪色，根据褪色程度判断样品抗氧化能力的大小[20]。由图3A可知，葡萄籽中DPPH自由基清除率最高，达到75.86%，葡萄皮中最低，仅为58.67%。压榨过后，葡萄皮的DPPH自由基清除率上升为62.90%，而葡萄籽和皮籽混合物则下降到63.00%和60.50%。DPPH自由基清除率与总抗氧化活性存在明显的相关关系，也与总酚含量相关，在挤压过程中葡萄籽温度升高，总酚大量损失，所以压榨籽的DPPH自由基清除率也明显降低。

ABTS自由基是另外一种人工合成的自由基，在某些酶或者化学试剂的作用下呈现蓝绿色，抗氧化剂会使蓝绿色迅速消失[22]。由图3B可知，压榨处理后，葡萄皮的ABTS自由基清除率由63.44%提高到70.18%，葡萄籽和皮籽混合物清除能力明显下降，仅为55.59%和47.94%。这与总酚及原花青素含量存在一定关系。葡萄皮挤压汁ABTS自由基清除率为67.18%，皮籽混合物压榨汁为83.14%。

由图3C可知，葡萄皮羟自由基清除率为33.08%，压榨过后上升到41.09%，葡萄籽和皮籽混合物分别由66.57%和58.55%下降到63.32%和50.97%。压榨处理破坏细胞及细胞器结构，利于抗氧化成分的提取，但葡萄籽含水量低，压榨过程温度升高，抗氧化活性受损，因此压榨处理降低葡萄籽清除自由基能力。葡萄皮压榨汁羟自由基清除率为50.55%，皮籽混合物为59.23%。

压榨处理后，葡萄皮渣3种自由基清除能力变化规律基本一致，其自由基清除能力与酚类物质存在一定的相关关系[21]，压榨皮的酚类物质含量增加压榨籽及皮籽混合物降低，因此压榨皮的自由基清除能力增加，压榨籽及皮籽混合物自由基清除能力下降。葡萄籽及皮籽混合物中含水量较低，压榨过程中物料摩擦温度升高，高温使其抗氧化活性损失。

2.5.2 FRAP还原能力

图4 不同处理方式葡萄皮渣铁氰化钾还原能力Fig.4 Potassium ferricyanide reducing power of grape pomace by different processing method

由图4可知，葡萄皮铁氰化钾还原能力为0.19，压榨葡萄皮增加为0.23，压榨葡萄籽和皮籽混合物由0.49和0.28降低到0.14和0.21。铁氰化钾还原能力越强，样品的抗氧化能力越强。压榨过程葡萄籽及皮籽混合物含水量少，摩擦剧烈，且破碎后接触空气面积变大，葡萄籽中的抗氧化剂易被氧化而含量降低，不能将三价铁还原为二价铁，从而导致还原能力降低。葡萄籽铁氰化钾还原能力下降了71.4%，损失最为严重。葡萄皮和皮籽混合物压榨汁的铁氰化钾还原能力分别为0.88和3.38，是皮渣中的4～20倍。

2.5.3 金属离子螯合能力

图5 不同处理方式葡萄皮渣金属离子螯合能力Fig.5 Metal-chelating activities of grape pomace by different processing method

由图5可知，同铁氰化钾还原能力一致，压榨处理后，葡萄皮的金属离子螯合能力上升了1.31个百分点，而葡萄籽及皮籽混合物则分别下降9.93和2.43个百分点，压榨籽的金属离子螯合能力低于皮及皮籽混合物。葡萄皮及皮籽混合物压榨汁的金属离子螯合能力为皮渣的3～17倍。同其它抗氧化能力降低的原因一致，压榨过程中葡萄籽及皮籽混合物中活性物质含量降低，螯合Fe2+的物质也随之降低，Fe2+可以介导多种自由基生成，有很强的促氧化作用，使其抗氧化能力下降。压榨过程中葡萄籽及皮籽混合物中抗氧化剂流失到压榨汁中，使其拥有很高的抗氧化能力。

2.6 相关性分析

5种抗氧化活性与总酚、原花青素含量之间的相关性见表3。

由表3可知，除羟自由基清除率外，DPPH、ABTS自由基清除率及铁氰化钾还原能力、金属离子螯合能力四种抗氧化活性指标均与总酚含量有极显著性相关（P＜0.01），ABTS自由基清除率、金属离子螯合能力、铁氰化钾还原能力与原花青素含量也存在极显著性相关（P＜0.01）。不同方式抗氧化活性之间也存在一定的相关关系，其相关性大小呈多样性。DPPH、ABTS两种人工合成自由基清除率之间存在显著正相关（P＜0.05），铁氰化钾还原能力与DPPH、ABTS自由基清除率均有极显著性相关（P＜0.01），金属离子螯合能力与ABTS、HRSA自由基清除率及HRSA自由基清除率与ABTS自由基爱清除率之间相关性较低。

表3 压榨皮渣总酚、原花青素及抗氧化活性的相关性分析Table 3 Correlation analysis among total polyphenols content, proanthocyanidin and antioxidant activity of squeezed grape pomace

3 结论

压榨处理可以降低葡萄皮渣的水分含量，缩短干燥时间，增加可溶性膳食纤维的提取率。压榨处理后，葡萄皮的原花青素、总酚提取率有所上升，其抗氧化活性也明显提高，而葡萄籽及皮籽混合物原花青素、总酚含量、抗氧化活性均有所损失。抗氧化活性与总酚、原花青素含量存在显著的相关关系（P＜0.01），不同抗氧化测定方法之间也存在一定相关性。葡萄皮及皮籽混合物压榨汁中总酚、原花青素含量及抗氧化活性也很高，可以添加到食品中或利用其它方式使其得到合理利用。

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Effect of squeezing on phenolic compounds extraction and antioxidant activity of wine grape pomace

WANG Xiaoqian1,LI Zhiyu1,L Jiaheng1,LIU Lina2,3,SUN Yuxia2,3*(1.College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271000,China;2.Institude of Agricultural-Food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Science,Jinan 250100,China;3.Key Laboratory of Agro-Products Processing Technology of Shandong,Jinan 250100,China)

As grape pomace(including peels and seeds)is rich in bioactive substances,it has great value of reproducing and utilization.In this study, fresh wine grape pomace was squeezed and then dried,to study the effect of squeezing on the phenolic compounds extraction and antioxidant activity of pomace.The results showed that squeezing could quickly reduce the moisture content,shorten the drying time and enhance the extraction yield of soluble dietaryfiber.The extractcontentoftotalpolyphenols,proanthocyanidin in squeezed grape skin all increased,being 19.56 mg/g and 22.64 mg/g, respectively.The antioxidant activity of squeezed peels was higher than that of peels without squeezing.The DPPH,ABTS and HRSA scavenging capacity of squeezed peels were 62.90%,70.18%and 41.09%,respectively.The potassium ferricyanide reducing power and metal-chelating activities of squeezed peels were 0.23%and 21.33%.However,as for the squeezed seeds and the pomace(mixture of seeds and peels),the phenolic compounds and antioxidant activity reduced significantly.There was obvious correlation of antioxidant activity with total polyphenols and proanthocyanidin（P＜0.01）.

wine grape pomace;squeeze;phenolic compounds;antioxidant activity

TS255.4

0254-5071（2017）01-0093-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.019

2016-08-12

公益性行业（农业）科研专项经费项目（201303076）；山东省农业重大应用技术创新课题

王霄倩（1990-），女，硕士研究生，研究方向为食品加工原理与技术。

*通讯作者：孙玉霞（1973-），女，副研究员，硕士，研究方向为酿酒技术及酒类风味物质。