《食品科學》：寧夏大學鄭國琦教授等：碳酸鈉預處理對寧夏枸杞果實制干及表皮蠟質的影響

寧夏枸杞（

Lycium barbarum

L.）是我國重要的藥用植物資源。《中華人民共和國藥典》2020版（一部）收錄的中藥枸杞子，即為寧夏枸杞的干燥果實。制干是當前枸杞子炮制的主要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的枸杞制干方法主要依賴熱風烘干和晾曬。但由于枸杞含水量高且果實外果皮表面被蠟質層覆蓋，這一蠟質層在一定程度上阻礙了水分的蒸發(fā)和干燥過程，使其不易制干。

角質層蠟質是枸杞果實表皮的一種白色或透明的保護層，主要由長鏈脂肪酸及其衍生物如烷烴、醇、醛、酮、酯等有機化合物組成。表皮蠟質分為外表皮蠟質和內表皮蠟質，外表皮蠟質通常以晶體的形式堆積在角質層最外層，對枸杞果實的干燥和水分散失起到一定的屏障作用。

枸杞制干經過多年的發(fā)展和研究，已形成了一套系統(tǒng)的干燥方式和理論體系。采用預處理方法能夠有效縮短枸杞的干燥時間，工業(yè)中最常用的化學預處理方法是將枸杞浸泡在堿性溶液（Na2CO3或Na2SO3）中，減少干燥過程中水分擴散阻力，提高水分有效擴散率，顯著縮短干燥時間，質量分數3% Na2CO3溶液預處理可使枸杞干燥時間縮短22%～28%。

寧夏大學生命科學學院的李治剛和鄭國琦*，林木資源高效生產全國重點實驗室的劉展飛等人以4 個制干差異較大的枸杞品種（系）為材料，采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯(lián)用、掃描電鏡（SEM）、熱風干燥等方法，探討不同濃度Na2CO3預處理對枸杞果實表皮蠟質微觀形態(tài)、蠟質含量、蠟質成分變化的影響，并分析這些變化與枸杞果實干燥速率之間的關系。同時，對比不同濃度Na2CO3處理前后枸杞的主要品質指標變化，以期揭示Na2CO3預處理促進枸杞果實快速干燥的化學機制，為枸杞適宜制干劑的研制、制干工藝的完善和高品質枸杞生產提供理論參考。

1 Na2CO3預處理對枸杞果實制干的影響

枸杞果實表面的蠟質層作為疏水性屏障，阻擋了果實內水分的排出。生產中一般使用Na2CO3等試劑進行預處理，破壞果實表面的蠟質層，從而加速干燥。不同品種（系）在同一處理下，制干時間存在一定差異，對照處理下，N5制干時間顯著長于其他3 個品種（系），1% Na2CO3溶液處理下，N5制干時間顯著長于其他3 個品種（系），這與對照處理下品種間制干時間差異結果相印證，而2.5% Na2CO3溶液處理下，4 個品種（系）制干時間差異不顯著，說明2.5% Na2CO3溶液處理嚴重破壞了枸杞表皮蠟質結構，導致4 個品種（系）水分散失加快，制干時間顯著縮短（圖1）。1%～2.5% Na2CO3溶液處理使各品種（系）平均干燥時間縮短10.32%～21.93%（圖1），與Cui Chaojing等報道的3% Na2CO3溶液處理使果實制干時間縮短22%～28%的結果一致。其中與對照組相比，1% Na2CO3溶液處理后，N5干燥時間縮短13.5%，降幅最大；A16干燥時間縮短8.42%，降幅最小；2.5% Na2CO3溶液處理后，N5干燥時間縮短24.65%，降幅最大；N1干燥時間縮短19.14%，降幅最小（以濕基含水率下降至13%為標準）。此外，本研究中使用低濃度（1% Na2CO3溶液）與高濃度（2.5% Na2CO3溶液）堿液處理枸杞果實，發(fā)現(xiàn)枸杞果實干燥時間隨處理濃度的增加而縮短，這與尚偉軍等提出的脫水速度隨堿濃度增加而加快的規(guī)律吻合。盡管不同處理組的濕基含水率均隨干燥時間延長呈單調遞減趨勢（圖2A～D），但Na2CO3處理顯著改變了其下降速率，與對照組相比，1% Na2CO3溶液處理加速了果實濕基含水率的下降，其中變化最明顯的為N5（圖2B）；2.5% Na2CO3溶液處理則使整個干燥過程濕基含水率下降速率顯著加快。枸杞的干燥速率在整個干燥過程中以降速干燥為主，隨著干燥時間的延長，干燥曲線呈現(xiàn)階梯狀下降，不同品種（系）枸杞果實干燥速率變化趨勢較為一致，對照組和1% Na2CO3處理組在前期的干燥速率較慢，但在中期速率顯著上升，后期逐漸減緩；而2.5% Na2CO3處理組枸杞果實在前期的干燥速率明顯高于對照組和1% Na2CO3處理組，但在后期其干燥速率迅速下降，直至為0 g/h。由此可見，Na2CO3處理可能通過破壞蠟質屏障，重構水分遷移路徑，從而加快枸杞果實制干。

2Na2CO3預處理對枸杞果實表皮蠟質微形態(tài)的影響

植物表面覆蓋著一層脂類物質，是一種具有三維結構的蠟晶體，不同植物表皮蠟質形態(tài)存在差異。為探究Na2CO3處理對枸杞果實表皮蠟質微形態(tài)的影響，觀察了不同處理條件下枸杞果實表皮蠟質微形態(tài)的變化情況（圖3）。對照組枸杞果實的表皮蠟質層呈不連續(xù)的脊狀突起，形成完整屏障。1% Na2CO3溶液處理后枸杞果實的蠟質層由緊密變?yōu)樗缮ⅲc束之間出現(xiàn)明顯間隙，蠟質層局部被破壞。2.5% Na2CO3溶液處理下N1蠟質層進一步被溶解變薄；N5蠟質層局部出現(xiàn)孔洞和裂縫，表面光滑度下降；Z44蠟質層裂縫加劇，部分蠟質顆粒被去除，出現(xiàn)大面積孔洞；A16品種的蠟質層大面積破損，形成典型的漁網狀結構。上述研究結果與劉孟奇等在研究中發(fā)現(xiàn)食用堿處理可使枸杞果實表面的蠟質層溶解從而變薄或部分消失的結果相似，可能是Na2CO3通過反應破壞蠟質結構，使束狀條帶斷裂形成多孔通道，導致表皮的通透性增加，進而提高干燥速率。

3Na2CO3預處理對枸杞果實表皮蠟質含量的影響

一般來說，表皮蠟質的總含量在主要栽培品種的枸杞子中比在新栽培品種的枸杞子中更高。本研究中，對照組不同品種（系）枸杞果實的表皮蠟質總含量依次為N5＞N1＞A16＞Z44，其中N1、N5與2 個新品系Z44和A16之間存在顯著差異（圖4）。N5的單位面積蠟質總含量最高，為499.64 μg/cm2；Z44的單位面積蠟質總含量最低，為304.82 μg/cm2。與對照組相比，Na2CO3處理后，各品種枸杞果實表皮蠟質含量均有下降，且隨著處理濃度的增加，蠟質含量的下降趨勢加劇。經1% Na2CO3處理后，N5的蠟質總含量顯著降低，從499.64 μg/cm2降至304.67 μg/cm2；N1蠟質總含量也顯著降低；Z44、A16的蠟質總含量降低，但與對照相比差異不顯著。經2.5% Na2CO3處理后，所有品種枸杞果實的蠟質總含量均顯著降低，其中N5從499.64 μg/cm2減少到270.21 μg/cm2，降幅最大；N1從492.53 μg/cm2降至404.05 μg/cm2，降幅最小。Na2CO3處理對枸杞果實表皮內外蠟含量的影響存在差異。1% Na2CO3處理后，N1表皮內蠟含量顯著降低，N5、Z44、A16表皮內蠟含量有所降低，但未達到顯著水平；與此不同的是，1% Na2CO3處理后，N5表皮外蠟含量顯著降低，N1、Z44、A16表皮外蠟含量也降低，但未達顯著水平。2.5% Na2CO3溶液處理后N1、Z44和A16的表皮內蠟含量顯著降低，N1、N5、Z44和A16的表皮外蠟含量顯著降低。Na2CO3溶液處理對不同品種的表皮蠟質影響存在差異，可能與品種本身的特性有關。如米娟娟的研究表明，不同品種（系）枸杞果實果皮厚度、角質層厚度和細胞大小存在顯著差異。

4Na2CO3預處理對枸杞果實表皮蠟質組分的影響

參照曾瓊等的方法對植物表皮蠟質進行分類，將枸杞果實表皮蠟質分為烷烴類、酯類、酸類、酮類、醇類及醛類六大組分，其中烷烴類與酯類為優(yōu)勢組分。Na2CO3預處理通過選擇性降解蠟質組分，顯著改變了果實表面的疏水屏障特性。如圖5所示，與對照組相比，1% Na2CO3溶液處理后多數品種的烷烴類與酯類含量呈下降趨勢（僅N1、Z44外蠟組分中烷烴類小幅上升）；而2.5% Na2CO3溶液處理則導致所有品種外蠟組分中烷烴類與酯類組分顯著降低（

P

＜0.05）。這一現(xiàn)象與2.5% Na2CO3溶液處理下含水率下降速率全程提升的結果相印證（圖2），表明高濃度堿液對疏水性蠟質的清除是加速水分擴散的關鍵。內蠟組分雖呈現(xiàn)與外蠟相似的變化趨勢，但對堿處理的抗性顯著增強；1% Na2CO3溶液處理后各組分含量下降，但與對照組之間無統(tǒng)計學差異，即使在2.5% Na2CO3溶液處理下，N5的主要組分變化仍未達顯著水平。這表明表皮內蠟可能受角質層基質保護，或具有更穩(wěn)定的化學構型。

為明確表皮蠟質對不同品種（系）枸杞果實干燥的調控作用，進行了果皮蠟質總含量、果皮外蠟、果皮內蠟及各自不同蠟質組分與制干時間的相關性分析（圖6），結果表明，枸杞制干時間與蠟質含量及組分相關。其中N1制干時間與總蠟含量呈顯著正相關，相關系數為0.78（

P

＜0.05）；N5制干時間與總蠟及表皮外蠟呈極顯著正相關，相關系數分別為0.92和0.87（

P

＜0.01），說明其蠟質層對干燥的強抑制作用；Z44與A16中，表皮內蠟與制干時間呈極顯著正相關（

P

＜0.01），體現(xiàn)出內蠟在新品系中的作用；以上結果表明外蠟對干燥的阻礙作用更強。在N5、Z44、A16中，表皮外蠟中的烷烴類與制干時間呈顯著正相關，證實其作為疏水屏障對水分擴散的阻滯作用。N1（外蠟酯類、內蠟酯類）、N5（外蠟酯類）及Z44（外蠟酯類、內蠟酯類）與制干時間呈顯著或極顯著相關（

P

＜0.05，

P

＜0.01），說明烷烴-酯類共同構成阻礙水分逸出的復合結構。N5外蠟酸類組分與制干時間呈極顯著正相關（

P

＜0.01），表明該組分在特定品種中可能參與蠟質結晶排列，影響屏障完整性。

5Na2CO3預處理對枸杞果實活性成分的影響

在干燥新鮮植物組織過程中可能發(fā)生酶促和非酶促反應，導致植物化學物質的組成發(fā)生顯著變化。目前關于制干過程中化學成分變化的研究主要集中在制干方式對化學成分的影響方面，Pham等在對獼猴桃的研究中發(fā)現(xiàn)，對新鮮的獼猴桃進行間歇性微波對流干燥會使得抗壞血酸的降解程度提高。Asami等在對鼠尾草的研究中采用7 種干燥方法對其甲醇提取物中黃酮類物質進行了測定，結果發(fā)現(xiàn)，在風干、微波干燥（600、800 W/30 g新鮮植物）和烘箱（45 ℃）的情況下，總黃酮含量增加，僅在65 ℃烘箱干燥時總黃酮含量降低。本研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖作為大分子水溶性多糖，其含量在4 個栽培品種（系）中存在差異，A16多糖含量顯著高于其他3 個品種，這種顯著性經Na2CO3處理后并未發(fā)生改變，雖然與對照組相比，N1、N5、Z44、A16的多糖含量在1%、2.5% Na2CO3處理下雖略有上升，但差異不顯著（

P

＞0.05），不同品種（系）枸杞多糖含量在Na2CO3預處理后呈現(xiàn)穩(wěn)定的生物學特性（圖7A）。類黃酮含量在不同品種中的變化存在差異，N1、N5類黃酮含量顯著高于新品系Z44、A16，1% Na2CO3處理后A16類黃酮含量顯著增加，高于其他3 個品種；2.5% Na2CO3處理后N1類黃酮含量顯著高于其他品種（圖7B）。上述結果說明類黃酮含量的變化與品種相關，Z44與A16在1% Na2CO3處理后類黃酮含量顯著增加，這可能與堿液溶解蠟質層，使果皮表面形成孔隙，促進黃酮類物質溶出相關。N5在1%與2.5% Na2CO3處理下類黃酮含量降低，可能與其表皮外蠟深度降解，導致堿液滲透，加劇黃酮氧化有關。甜菜堿作為兩性離子生物堿，其含量受干燥時長的影響，如圖7C所示，不同品種對照處理下甜菜堿含量無顯著差異，經1% Na2CO3處理后依舊無顯著差異，但2.5% Na2CO3處理后N1、N5含量顯著高于Z44和A16。在2.5% Na2CO3處理組中，除A16外所有品種甜菜堿含量相比對照組上升。這可能是由于堿處理將平均干燥時間縮短21.9%，減少了熱暴露對甜菜堿的分解，而A16因其固有干燥速率快（對照組制干時間最短），時間縮減效應不顯著，導致其甜菜堿含量變化不明顯。

結 論

本研究分析了Na2CO3預處理對枸杞果實制干過程及表皮蠟質微形態(tài)、蠟質成分和含量的影響。結果表明，枸杞果實表皮被整齊光滑的束狀條帶覆蓋，經Na2CO3處理后，枸杞果實表皮蠟質部分溶解，蠟質層由光滑膜狀轉變?yōu)榇植跐O網狀，表層結構被嚴重破壞；Na2CO3預處理后不同品種（系）枸杞果實干燥時間平均縮短了10.32%～21.93%；與對照組相比，Na2CO3預處理后，枸杞果實表皮外蠟和內蠟含量顯著下降，蠟質組分中烷烴類和酯類含量也顯著降低。相關性分析顯示，枸杞果實制干時間與表皮內外蠟含量以及烷烴類組分和酯類組分呈顯著正相關，表明蠟質總含量及其中的烷烴類和酯類組分是影響果實制干時間的關鍵因素。不同處理干燥后枸杞果實多糖含量穩(wěn)定、類黃酮含量的變化與品種相關，而甜菜堿含量因制干時間的縮短而略有上升。研究結果表明，Na2CO3預處理通過改變枸杞表皮蠟質微形態(tài)，降低了枸杞表皮蠟質含量，從而影響表皮的疏水屏障完整性，加速了枸杞果實水分散失，進而縮短了枸杞果實的干燥時間。

作者簡介

通信作者

鄭國琦，男，博士，寧夏大學生命科學學院教授，博士生導師。主要從事植物學、植物生理生態(tài)方面的教學與研究工作。研究方向主要集中在藥用植物寧夏枸杞藥用成分代謝調控和藥材質量評價方面。主持完成國家級、省部級科研項目20余項，獲寧夏回族自治區(qū)科技進步獎一等項1 項（排名6），二等獎1 項（排名4），三等獎2 項（排名1和6），主編及參編出版專著4部，發(fā)表論文百余篇

第一作者

李治剛，寧夏大學生命科學學院在讀碩士。本科畢業(yè)于寧夏大學生命科學學院生物科學（教師教育）專業(yè)。研究方向為植物生物學方向。

引文格式：

李治剛, 劉展飛, 鄭國琦, 等. 碳酸鈉預處理對寧夏枸杞果實制干及表皮蠟質的影響[J]. 食品科學, 2026, 47(2): 76-84. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-066.

LI Zhigang, LIU Zhanfei, ZHENG Guoqi, et al. Effect of sodium carbonate pretreatment on drying characteristics and cuticular wax of

Lycium barbarum

L.[J]. Food Science, 2026, 47(2): 76-84. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-066.

實習編輯：楊瓊；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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