蘭文忠　張彥昊　黃艷紅　蘇理

（山東省食品發(fā)酵重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東省食品發(fā)酵研究設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南250014）

?

棗中苯甲酸形成機(jī)理的初步研究

蘭文忠張彥昊黃艷紅蘇理

（山東省食品發(fā)酵重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東省食品發(fā)酵研究設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南250014）

摘要：從果園棗樹(shù)上采摘不同品種的鮮棗，并采用不同干燥方式制得干棗樣品，按照GB/T 23495-2009方法《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測(cè)定高效液相色譜法》分別檢測(cè)鮮棗和干棗苯甲酸含量。結(jié)果表明：干燥溫度可明顯影響干棗的苯甲酸含量。分析干棗中苯甲酸含量數(shù)據(jù)推斷出：棗中苯甲酸的形成是在棗的生長(zhǎng)期內(nèi)次級(jí)代謝過(guò)程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經(jīng)CoA依賴(lài)型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物-苯丙酰CoA，最終生成苯甲酸；苯丙酰CoA在棗中含量較高，生成苯甲酸的過(guò)程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過(guò)程。

關(guān)鍵詞：棗；苯甲酸；形成機(jī)理

紅棗為鼠李科多年生植物棗樹(shù)的果實(shí)，是我國(guó)第一大干果資源。紅棗營(yíng)養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)，粗脂肪，多糖、維生素及礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

苯甲酸對(duì)酵母、霉菌和細(xì)菌都有抑制作用，是食品中常用的一種防腐劑。國(guó)家在GB 2760《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了不同食品中苯甲酸及其鈉鹽的最大使用量，其中干棗制品不允許添加苯甲酸及其鈉鹽。2012年，南京市工商局等對(duì)市場(chǎng)上流通的食品進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)干棗制品中含有苯甲酸鈉0.1g/kg，而干棗生產(chǎn)許可證審查細(xì)則中規(guī)定不得檢出。此類(lèi)消息一經(jīng)報(bào)道，引起廠(chǎng)家的廣泛關(guān)注，對(duì)山東省棗行業(yè)造成嚴(yán)重影響。

在本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，對(duì)不同生長(zhǎng)期的鮮棗中苯甲酸進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)鮮棗中天然存在苯甲酸，因此對(duì)棗中苯甲酸形成機(jī)理的研究有利于指導(dǎo)生產(chǎn)廠(chǎng)家在干棗存儲(chǔ)加工過(guò)程中減少苯甲酸的累積。

1　材料與方法

1.1材料

供試鮮棗為2015年10月7日采摘于山東鼎力集團(tuán)棗林基地（位于德州市慶云縣）；

鮮棗品種為長(zhǎng)紅棗、普通金絲小棗、金絲4號(hào)棗、魯棗5號(hào)；

經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，棗生長(zhǎng)期內(nèi)所用農(nóng)藥和肥料中均不含苯甲酸。

其它化學(xué)試劑為色譜純。

1.2儀器和設(shè)備

高速組織破碎機(jī)、電熱恒溫干燥箱、高效液相色譜儀(配紫外檢測(cè)器)戴安UltiMate3000；

色譜柱：C18柱，250mm×4.6mm。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品處理

稱(chēng)取50g去核鮮棗于高速組織破碎機(jī)中破碎打漿，用氨水調(diào)節(jié)pH值為7，將漿液定容至250ml，在冰箱中靜止，測(cè)定時(shí)取上清液。

1.3.2鮮棗干燥及貯存方式

將曬干樣品低溫（-18℃）儲(chǔ)存，自然晾干常溫儲(chǔ)存和105℃烘干常溫儲(chǔ)存。

1.3.3苯甲酸測(cè)定

按照GB/T 23495-2009《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測(cè)定高效液相色譜法》測(cè)定。

2　結(jié)果與討論

2.1不同品種鮮棗苯甲酸含量

按1.3.1樣品處理方法分別處理采摘的鮮棗樣品，測(cè)定其中的苯甲酸含量如表1（其中表中的苯甲酸含量為折成純干棗中的苯甲酸含量，下同）。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出：不同品種的鮮棗中苯甲酸含量有較大差別，金絲4號(hào)棗含量最低，僅為4.3mg/kg；長(zhǎng)紅棗含量最高，達(dá)到14.3mg/kg，是金絲4號(hào)棗的3.3倍。

2.2采用不同干燥方式棗中苯甲酸含量

將4個(gè)品種的供試鮮棗樣品分別采用曬干、自然晾干和105℃烘干，并測(cè)定樣品中苯甲酸含量，數(shù)據(jù)如表2。

表2　不同干燥方式棗中苯甲酸含量(mg/kg)

與表1數(shù)據(jù)比較可以看出：試驗(yàn)的四個(gè)棗品種，鮮棗采用不同干燥方式后，干棗中苯甲酸含量明顯增加，采用105℃烘干的棗中苯甲酸含量最大，長(zhǎng)紅棗為65.7mg/kg，普通金絲小棗為36.3mg/kg，金絲4號(hào)棗為32.4 mg/kg，魯棗5號(hào)為52.4mg/kg。

樣品干燥后，其中苯甲酸含量增長(zhǎng)率如表3所示。

表3　不同干燥方式棗中苯甲酸含量增長(zhǎng)率（%）

從表3數(shù)據(jù)可知：105℃高溫烘干的樣品苯甲酸含量增長(zhǎng)率都在300%以上；自然晾干的樣品苯甲酸增長(zhǎng)率最低，這說(shuō)明干棗中苯甲酸含量與干燥溫度有密切關(guān)系，干燥溫度越高樣品中苯甲酸含量越高。

表4　低溫儲(chǔ)存曬干樣品不同儲(chǔ)存期苯甲酸含量(mg/kg)

2.3不同干燥方式樣品在儲(chǔ)存期苯甲酸含量變化

試驗(yàn)中，測(cè)定曬干樣品低溫儲(chǔ)存（-18℃）、自然晾干樣品常溫儲(chǔ)存和 105℃烘干樣品常溫儲(chǔ)存分別為30d，60d，90d的苯甲酸含量，數(shù)據(jù)如表4、表5和表6所示。

表5　常溫儲(chǔ)存晾干樣品不同儲(chǔ)存期苯甲酸含量(mg/kg)

表6　常溫儲(chǔ)存105℃烘干樣品不同儲(chǔ)存期苯甲酸含量(mg/kg)

從以上數(shù)據(jù)可知：低溫儲(chǔ)存（-18℃）曬干樣品在90d的儲(chǔ)存期內(nèi)，苯甲酸含量幾乎未發(fā)生變化；常溫儲(chǔ)存自然晾干樣品苯甲酸含量逐步升高；常溫儲(chǔ)存105℃烘干樣品苯甲酸含量幾乎未發(fā)生變化。

2.4棗中苯甲酸形成機(jī)理的探索

天然食物中的苯甲酸主要來(lái)源于兩類(lèi)，一類(lèi)來(lái)源于微生物，在食物加工過(guò)程中，尤其是發(fā)酵性食品，經(jīng)微生物代謝產(chǎn)生苯甲酸[1]；另一類(lèi)來(lái)源于植物，植物生長(zhǎng)過(guò)程中次級(jí)代謝產(chǎn)生苯甲酸[2]。微生物次級(jí)代謝產(chǎn)生的苯甲酸常存在于發(fā)酵食品中，主要有三種合成途徑，一是經(jīng)馬尿酸生成，牛乳中的馬尿酸經(jīng)乳酸菌作用下水解，生成苯甲酸[3]；二是苯丙氨酸代謝，微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸與植物中的苯丙氨酸次級(jí)代謝途徑相似，以肉桂酸作為中間產(chǎn)物[4]；三是由細(xì)菌代謝的芳香物苯甲醛直接氧化生成[5]。

植物生長(zhǎng)過(guò)程中次級(jí)代謝合成苯甲酸途徑：經(jīng)苯丙氨酸經(jīng)一系列酶催化次級(jí)代謝生成，先經(jīng)苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再通過(guò)CoA依賴(lài)型β氧化途徑或非CoA依賴(lài)非氧化途徑或CoA依賴(lài)非氧化途徑生成苯甲酸。T-肉桂酸的CoA依賴(lài)型β氧化途徑為：T-肉桂酸首先被活化成肉桂酸-CoA酯，然后水化成3-羥基-3-苯丙酰CoA，苯丙酰CoA是苯甲酸的前體物[6]。

在本試驗(yàn)中，四個(gè)品種的鮮棗中都含有苯甲酸，并且經(jīng)過(guò)105℃烘干后，苯甲酸含量急劇上升，說(shuō)明棗中苯甲酸的產(chǎn)生與微生物無(wú)關(guān)，應(yīng)該是植物生長(zhǎng)過(guò)程中次級(jí)代謝產(chǎn)生的。另外，在105℃下烘干樣品，輔酶A（CoA）是沒(méi)有生物活性的，但是樣品中苯甲酸含量卻急劇上升，這說(shuō)明棗中含有大量的苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA受熱分解生成苯甲酸。

因此，棗的次級(jí)代謝生成苯甲酸途徑為：苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經(jīng)CoA依賴(lài)型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，苯丙酰CoA生成苯甲酸的過(guò)程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過(guò)程。

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)區(qū)種植的長(zhǎng)紅棗、普通金絲小棗、金絲4號(hào)棗、魯棗5號(hào)四個(gè)主要品種的鮮棗和干棗中苯甲酸含量的研究，發(fā)現(xiàn)：1）鮮棗的干燥溫度可明顯影響干棗的苯甲酸含量，干燥溫度越高樣品中苯甲酸含量越高。2）隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，低溫儲(chǔ)存（-18℃）的干棗樣品，苯甲酸含量基本不發(fā)生變化，常溫儲(chǔ)存自然晾干樣品苯甲酸含量逐步升高，常溫儲(chǔ)存105℃烘干樣品苯甲酸含量幾乎未發(fā)生變化。3）棗中苯甲酸的形成是棗的次級(jí)代謝過(guò)程中苯丙氨酸解氨酶催化生成反式肉桂酸（T-肉桂酸），再經(jīng)CoA依賴(lài)型β氧化途徑生成苯甲酸的前體物——苯丙酰CoA，最終生產(chǎn)苯甲酸；苯丙酰CoA在棗中含量較高，生成苯甲酸的過(guò)程比較緩慢，但溫度的升高可明顯加快這一過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳麗莉.酸牛乳發(fā)酵過(guò)程中苯甲酸的形成及發(fā)酵制品中苯甲酸的水平分析[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[2]高必達(dá).生理植物病理學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[3]Chandan R.C.,Gordo J.F.Morrison.A Natural benzoate content of dairy products[J].Milchwissenschaft,1977,32:524-537.

[4]Kurisaki J.,Sasago K.,Tsugo T.,Yamauchi K.Formation of benzoic acid in cheese[J].Journal-Food Hygienic Society of Japan, 1973,14:25-30.

[5]Imhof R.,Glattli H.Bosset J.O.Volatile organic aroma compounds product by thermophilic and mesophilic mixed strain dairy starter cultures[J].Lebensm.-Wiss.u.-Technol.,1994,27:442-449.

[6]Hertweck C,Jarvis A P,Xiang L,et al.A mechanism of benzoic acid biosynthesis in plants and bacteria that mirrors fatty acid beta-oxidation[J].Chem Biochem,2001(2):784-786.

Preliminary Research on the Formation Mechanism of Benzoic Acid in Chinese Jujube

LAN Wen-zhongZHANG Yan-haoHUANG Yan-hongSU Li
(Shandong province Food fermentation engineering key laboratory, Shandong Food Ferment Industry Research&Design Institute,Jinan 250014,China)

Abstract:Picking different varieties of fresh jujube in Chinese jujube orchard,and the author used different methods of drying fresh jujube.The fresh jujube and the dried samples were detected the benzoic acid content.The results show that the drying temperature can significantly affect the content of benzoic acid.Analysis of dates of benzoic acid content data infer that benzoic acid in Chinese jujube formation is in the growth period of the jujube in secondary metabolism of phenylalanine ammonia lyase catalyzes the formation of trans cinnamic acid(T-cinnamic acid),then formation of benzoic acid through the CoA dependent beta oxidation process.Benzene propionyl CoA in jujube were higher,generating benzoic acid process is relatively slow,but the temperature increase can significantly speed up the process.

Key words:Chinese jujube;benzoic acid;formation mechanism

中圖分類(lèi)號(hào)：S665.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-1038(2016)04-0010-03

收稿日期：2016-03-11

基金項(xiàng)目：山東省德州市慶云縣農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)服務(wù)平臺(tái)科技攻關(guān)項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：蘭文忠，男，研究方向?yàn)槭称饭こ?/p>