比较不同干燥技术对食用海藻中植物化学物质和抗氧化活性的影响

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Comparative Study of Different Drying Techniques on Phytochemicals and Antioxidant Activity in Edible Seaweeds

　　

本研究考察了三种不同干燥技术（室温干燥、烘箱干燥和冷冻干燥）对食用绿藻（肠浒苔 *Enteromorpha intestinalis*）和红藻（真江蓠 *Gracilaria verrucosa*）的植物化学组成和抗氧化活性的影响。研究人员观察到，冷冻干燥的真江蓠具有最高的叶绿素a（Chlorophyll a, 99.29 ± 10.96 mg/100 g 干重），而肠浒苔在冷冻干燥后显示出最高的叶绿素b（Chlorophyll b, 95.37 ± 4.57 mg/100 g 干重）。对于类胡萝卜素（Carotenoids），冷冻干燥的肠浒苔含量最高（34.66 ± 1.83 mg/100 g 干重），优于其他干燥方法。此外，冷冻干燥的真江蓠显示出最高的总酚含量（Total Phenolic Content, TPC, 98.66 ± 1.62 mg 阿魏酸当量（FAE）/100 g 干重）和总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC, 74.35 ± 11.73 mg 儿茶素当量（CE）/100 g 干重），而两种海藻的烘箱干燥样品均观察到最低值。然而，室温干燥的真江蓠提取物显示出最高的总花青素含量（Total Anthocyanin Content, TAC, 24.52 ± 1.52 mg 矢车菊素-3-葡萄糖苷当量（C3G）/100 g 干重）。此外，研究人员使用2,2-二苯基-1-苦肼基（DPPH）和总抗氧化活性（TAA）评估了海藻提取物的抗氧化活性。冷冻干燥的真江蓠提取物具有最高的DPPH自由基清除能力（27.37 ± 3.66 mg CE/100 g 干重）和TAA（1570 mg α-生育酚当量（α-TPE）/100 g 干重）。总体而言，冷冻干燥是保留植物化学物质和抗氧化活性最有效的方法，而烘箱干燥导致这些化合物保留最低。因此，这些发现可能有助于选择适合的干燥方法以保存重要的植物营养素，并可能支持其在功能性食品和海藻加工工业中的应用。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**
海藻作为高营养的海洋资源，富含维生素、矿物质、抗氧化剂等生物活性化合物，广泛应用于食品、膳食补充剂和功能性食品原料。全球海藻产量从1950年的约3.47万吨增长至2022年的约3800万吨（湿重），年产值超60亿美元。然而，海藻鲜重含水量高达85%，干燥是延长货架期、便于储存运输和加工的关键预处理步骤。干燥参数（如温度、时长、紫外线暴露和脱水程度）会显著影响海藻的植物化学组成和抗氧化活性。目前常用的干燥技术包括冷冻干燥、烘箱干燥、真空干燥、热风干燥、微波干燥及传统日晒干燥。尽管已有研究探讨干燥对海藻的影响，但多数集中于单一物种或特定方法。孟加拉国沿海地区拥有丰富的海藻资源，但关于当地可食用海藻加工与保存的科学研究仍然有限。为此，研究人员开展本研究，旨在比较三种不同干燥技术（室温干燥、烘箱干燥和冷冻干燥）对两种分类学上不同的可食用海藻（绿藻肠浒苔和红藻真江蓠）的植物化学物质含量和抗氧化活性的影响，以确定最经济高效且能保留重要植物营养素的干燥方法，为海藻加工产业提供科学依据。

**主要技术方法**
研究人员从孟加拉国科克斯巴扎尔Bakkhali河河口（21°28′27.1″N 92°12′45.1″E）采集肠浒苔和真江蓠样品。采用三种干燥技术处理新鲜样品：室温干燥（约32°C，相对湿度56%-65%，持续2-4天）、烘箱干燥（50°C，48小时）和冷冻干燥（-55°C冷冻1天，-40°C干燥2天）。干燥后样品研磨至细粉（筛孔500 μm）。测定方法包括：叶绿素和类胡萝卜素含量（80%丙酮提取，分光光度法测A₆₄₅、A₆₆₃和A₄₈₀）；总酚含量（TPC，Folin-Ciocalteu法，标准品为阿魏酸）；总黄酮含量（TFC，比色法，标准品为儿茶素）；总花青素含量（TAC，pH示差法，以矢车菊素-3-葡萄糖苷当量计）；抗氧化活性采用DPPH自由基清除法（标准品为儿茶素）和总抗氧化活性（TAA，磷钼法，标准品为α-生育酚）。统计学分析采用双因素方差分析（ANOVA）和Tukey HSD检验（p < 0.05）。

**研究结果**
**3.1 海藻提取物的植物化学物质含量**
- **叶绿素和类胡萝卜素**：冷冻干燥的真江蓠叶绿素a含量最高（99.29 ± 10.96 mg/100 g DW），冷冻干燥的肠浒苔叶绿素b含量最高（95.34 ± 4.57 mg/100 g DW）。与室温干燥相比，烘箱干燥使肠浒苔和真江蓠的叶绿素a分别降低38%和43%，叶绿素b分别降低39%和61%。冷冻干燥使肠浒苔叶绿素a增加5%、叶绿素b增加7.97%，但使真江蓠叶绿素b降低25.85%。类胡萝卜素含量在冷冻干燥的肠浒苔中最高（34.66 ± 1.83 mg/100 g DW），烘箱干燥导致肠浒苔类胡萝卜素损失50%，真江蓠损失17%。研究指出，烘箱干燥因氧化和热损伤导致色素损失更严重，而室温干燥和冷冻干燥因低温条件更好地保护了热敏化合物。
- **总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）**：冷冻干燥使两种海藻TPC和TFC最高，真江蓠TPC达98.66 ± 1.62 mg FAE/100 g DW，TFC达74.35 ± 11.73 mg CE/100 g DW。烘箱干燥导致TPC和TFC最低，与室温干燥相比，肠浒苔TPC降低7%，真江蓠降低9%；TFC在肠浒苔降低39%，真江蓠降低24%。冷冻干燥使TPC在肠浒苔增加42%，真江蓠增加5%；TFC增加19%和13%。研究认为，冷冻干燥的低温真空条件减少氧化和热降解，烘箱干燥则因高温导致酚类和黄酮类化合物破坏。
- **总花青素含量（TAC）**：室温干燥的真江蓠TAC最高（24.52 ± 1.52 mg C3G/100 g DW），其他干燥处理的肠浒苔和真江蓠TAC均较低且无显著差异。肠浒苔各处理TAC介于2.66-4.27 mg C3G/100 g DW。研究指出，室温干燥的温和温度可能限制了花青素的热降解，而冷冻干燥的长时间可能导致花青素损失。红藻叶中花青素较高可能与其光保护和环境适应功能有关。

**3.2 海藻的抗氧化活性**
- **DPPH自由基清除活性**：冷冻干燥的真江蓠最高（27.37 ± 3.66 mg CE/100 g DW），而冷冻干燥的肠浒苔最低（6.81 ± 0.38 mg CE/100 g DW）。室温干燥样品抗氧化能力高于烘箱干燥。研究认为，强烈和长时间热处理导致天然抗氧化剂损失，且不同藻种所含化合物差异影响DPPH活性。
- **总抗氧化活性（TAA）**：冷冻干燥的真江蓠TAA最高（1570.58 mg α-TPE/100 g DW），其次为冷冻干燥的肠浒苔（1278.56 mg α-TPE/100 g DW）。与室温干燥相比，肠浒苔冷冻干燥后TAA增加约60%，烘箱干燥降低15%；真江蓠烘箱干燥降低34%，冷冻干燥增加约78%。研究指出，TAA受酚类化合物影响，且红藻和绿藻间细胞壁结构和生理特性差异可能导致TAA不同。

**3.3 植物化学物质与抗氧化能力的皮尔逊相关性**
Pearson相关性分析显示：叶绿素a与叶绿素b（r=0.630, p<0.01）、TFC（r=0.794, p<0.001）和TAA（r=0.747, p<0.001）呈显著正相关；类胡萝卜素与TFC（r=0.523, p<0.05）正相关；TPC与TFC（r=0.663, p<0.01）和TAA（r=0.532, p<0.05）正相关；TFC与TAA（r=0.688, p<0.01）正相关。DPPH和TAC与多数参数相关性弱且不显著。这表明酚类和黄酮类化合物对TAA有贡献，但DPPH活性的贡献可能因物种和测定条件而异。

**总结讨论与结论**
研究讨论部分指出，干燥技术对海藻植物化学物质和抗氧化活性的影响显著，且效果依赖于具体藻种。冷冻干燥在保留TPC、TFC和抗氧化活性方面最有效，而烘箱干燥导致最大损失。室温干燥在某些情况下与冷冻干燥结果统计相似，且成本更低、能耗更少、设施更简单。研究结论部分翻译如下：
**结论**：本研究表明，干燥技术显著影响了两种分类学上不同的可食用海藻的植物化学物质含量和抗氧化活性。研究还评估了干燥方法，以确定在考虑成本效益和能源使用的同时能够保留重要植物营养素的合适技术。这些发现表明，冷冻干燥在保留TPC、TFC和抗氧化活性方面更有效，而烘箱干燥导致这些值降低最多。然而，室温干燥比烘箱干燥保留更好，且在有些情况下产生与冷冻干燥统计上相似的结果。此外，观察到的效应很大程度上取决于具体海藻种类。本研究结果显示，红藻真江蓠具有丰富的植物营养素谱和显著的抗氧化活性。尽管冷冻干燥能有效保留生物活性化合物，但室温干燥可能是孟加拉国更实用的选择。它能在需要较少能量、较低成本和更简单设施的情况下保留重要植物化学物质。因此，室温干燥可作为一种可持续且可行的方法，用于维持食用海藻的功能品质，并在资源有限的环境中推广基于海藻的功能性食品。然而，这些发现表明，适当干燥的食用海藻可作为有价值的天然抗氧化剂来源，在海藻加工、食品和制药应用中具有潜在用途。