烘焙处理对红松松籽植物化学成分和品质影响及变化规律研究

作     者：Nadya Mara Adelina 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵玉红

授予年度：2021年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：松籽 烘焙处理 植物化学成分 品质特性 美拉德反应 

摘      要：红松同砧嫁接（Grafted Pinus koraiensis on the same scions,PK）和樟子松异砧嫁接红松（Grafted tris on Pinus koraiensis rootstocks,PKS）是我国东北地区主要红松树种。烘焙处理是松籽产品最常采用的加工方式,有关烘焙处理对两种红松松籽成分、品质特性和生物活性方面的影响尚未见报道。本研究以PK和PKS松籽为原料,进行不同烘焙处理（温度130、150、180℃,时间10、20、30 min）,对两种松籽壳、皮、仁的成分、品质和抗氧化性进行研究,比较营养成分、生物活性成分、感官品质及抗氧化活性受烘焙条件影响的变化模式,分析烘焙处理影响成分含量和产品品质变化的原因。为提高松籽加工利用水平,进一步开发利用嫁接红松松籽提供依据。主要研究结果如下:烘焙处理对PK和PKS加工副产物壳、皮中活性成分和抗氧化性影响。烘焙后松籽壳、皮中总多酚、总黄酮和原花青素含量及抗氧化活性（FRAP,ABTS和DPPH）均有所提高,PK松籽中活性成分和抗氧化指标高于PKS,皮中活性成分含量和抗氧化活性高于外壳（p0.05）。采用HPLC对关键酚类化合物（抗氧化活性较好）进行定量分析,结果表明,PK种籽衣在150℃30min条件下的抗氧化活性最高,香草酸和儿茶素是决定松籽壳和种籽衣抗氧化活性强弱的最主要化合物（在PK和PKS中分别为6.052 mg/g和3.418 mg/g）。相关性分析结果显示,活性物质含量与抗氧化活性指标之间具有高度相关性,而总酚类化合物与FRAP之间的相关性最高（r=0.941）。经中低温度、短时间烘焙处理（150℃ 20 min或者30min）的松籽壳、皮具有作为抗氧化性原料进一步利用的潜能。烘焙处理对PK和PKS松仁中化学成分和抗氧化性的影响。未经烘焙处理的PK和PKS化学成分中除灰分外,其他成分均存在显著差异。PK和PKS均富含脂肪和蛋白质,含量分别为61.89%、22.39%和59.65%、25.23%。烘焙使松仁中蛋白质和碳水化合物含量显著减少,这与发生美拉德反应有关。PK和PKS中的脂肪酸组成相似,其中亚油酸的比例最大,占40%以上。多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量经烘焙处理略有降低。丙二醛是脂质氧化的产物,在较高的烘焙温度下含量升高并在180℃ 30min烘焙条件下达到最高（PK和PKS的6倍）。在烘焙过程中,生物活性成分含量和抗氧化性逐渐提高。采用HPLC测定酚酸和黄酮含量变化结果表明,没食子酸是PK和PKS松仁中决定抗氧化活性高低的主要化合物,并在180℃ 20min条件下达到最高（在PK和PKS中分别为113.817和108.148 μg/g）。多元分析表明,适度烘焙（150℃ 20min）既不会造成松仁营养成分过多损失,又能促进其抗氧化能力的提高。烘焙处理对PK和PKS松仁品质的影响。采用仪器测定和感官分析方法评价烘焙处理对两种松仁品质的影响。烘焙处理显著影响了松仁的颜色（L*,a*和b*值）和质构特性,可以检测到棕褐色出现和质地逐渐变脆。松仁的香气特征采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱法（GC-MS）和电子鼻（E-nose）检测其挥发性成分,在未处理和烘焙处理下PK和PKS仁中共鉴定出286种挥发性化合物,烘焙温度升高和烘烤时间延长显著降低了萜烯和芳烃的含量,在烘烤后期醛,呋喃,糠醛,吡嗪和吡咯成分逐渐形成,此时PKS松仁的相应成分含量高于PK。电子鼻检测到的香气特征表明,相比时间,温度带来的影响更大。基于感官分子网络,探讨了感官分析与仪器分析之间的相关性。研究表明,中度烘焙条件（150℃ 20min）具有更适宜的品质特征。烘烤处理对美拉德反应程度的影响。烘焙过程中发生美拉德反应,对其前体即蛋白质和糖,以及反应的变化程度进行了评估。单糖组成分析表明,葡萄糖和果糖是参与美拉德反应的主要还原糖。通过蛋白质组成和分子量分析,烘焙过程中从PK和PKS仁中提取的总蛋白逐渐减少,白蛋白和球蛋白作为松仁中的主要蛋白质组分在烘焙过程中含量逐渐降低,而松仁中谷蛋白含量较低,随烘焙处理而增加。SDS-PAGE电泳结果表明,在烘焙后期分子量为23、33和53 kDa的蛋白组分缺失,这可能是蛋白质受热变性结构发生改变以及发生美拉德反应的结果。FTIR光谱分析表明PK和PKS松仁蛋白的二级结构中β-折叠居多。荧光光谱显示样品荧光强度随着温度和烘焙时间的增加而下降,同时检测到美拉德反应的中间产物（5-羟甲基糠醛）和终产物（游离和结合的美拉德反应产物）的形成。以上结果可以用于评价美拉德反应程度及其对体系植物化学成分变化的影响。