《食品科学》：宁夏大学郑国琦教授等：碳酸钠预处理对宁夏枸杞果实制干及表皮蜡质的影响

宁夏枸杞（

Lycium barbarum

L.）是我国重要的药用植物资源。《中华人民共和国药典》2020版（一部）收录的中药枸杞子，即为宁夏枸杞的干燥果实。制干是当前枸杞子炮制的主要环节，传统的枸杞制干方法主要依赖热风烘干和晾晒。但由于枸杞含水量高且果实外果皮表面被蜡质层覆盖，这一蜡质层在一定程度上阻碍了水分的蒸发和干燥过程，使其不易制干。

角质层蜡质是枸杞果实表皮的一种白色或透明的保护层，主要由长链脂肪酸及其衍生物如烷烃、醇、醛、酮、酯等有机化合物组成。表皮蜡质分为外表皮蜡质和内表皮蜡质，外表皮蜡质通常以晶体的形式堆积在角质层最外层，对枸杞果实的干燥和水分散失起到一定的屏障作用。

枸杞制干经过多年的发展和研究，已形成了一套系统的干燥方式和理论体系。采用预处理方法能够有效缩短枸杞的干燥时间，工业中最常用的化学预处理方法是将枸杞浸泡在碱性溶液（Na2CO3或Na2SO3）中，减少干燥过程中水分扩散阻力，提高水分有效扩散率，显著缩短干燥时间，质量分数3% Na2CO3溶液预处理可使枸杞干燥时间缩短22%～28%。

宁夏大学生命科学学院的李治刚和郑国琦*，林木资源高效生产全国重点实验室的刘展飞等人以4 个制干差异较大的枸杞品种（系）为材料，采用气相色谱-质谱（GC-MS）联用、扫描电镜（SEM）、热风干燥等方法，探讨不同浓度Na2CO3预处理对枸杞果实表皮蜡质微观形态、蜡质含量、蜡质成分变化的影响，并分析这些变化与枸杞果实干燥速率之间的关系。同时，对比不同浓度Na2CO3处理前后枸杞的主要品质指标变化，以期揭示Na2CO3预处理促进枸杞果实快速干燥的化学机制，为枸杞适宜制干剂的研制、制干工艺的完善和高品质枸杞生产提供理论参考。

1 Na2CO3预处理对枸杞果实制干的影响

枸杞果实表面的蜡质层作为疏水性屏障，阻挡了果实内水分的排出。生产中一般使用Na2CO3等试剂进行预处理，破坏果实表面的蜡质层，从而加速干燥。不同品种（系）在同一处理下，制干时间存在一定差异，对照处理下，N5制干时间显著长于其他3 个品种（系），1% Na2CO3溶液处理下，N5制干时间显著长于其他3 个品种（系），这与对照处理下品种间制干时间差异结果相印证，而2.5% Na2CO3溶液处理下，4 个品种（系）制干时间差异不显著，说明2.5% Na2CO3溶液处理严重破坏了枸杞表皮蜡质结构，导致4 个品种（系）水分散失加快，制干时间显著缩短（图1）。1%～2.5% Na2CO3溶液处理使各品种（系）平均干燥时间缩短10.32%～21.93%（图1），与Cui Chaojing等报道的3% Na2CO3溶液处理使果实制干时间缩短22%～28%的结果一致。其中与对照组相比，1% Na2CO3溶液处理后，N5干燥时间缩短13.5%，降幅最大；A16干燥时间缩短8.42%，降幅最小；2.5% Na2CO3溶液处理后，N5干燥时间缩短24.65%，降幅最大；N1干燥时间缩短19.14%，降幅最小（以湿基含水率下降至13%为标准）。此外，本研究中使用低浓度（1% Na2CO3溶液）与高浓度（2.5% Na2CO3溶液）碱液处理枸杞果实，发现枸杞果实干燥时间随处理浓度的增加而缩短，这与尚伟军等提出的脱水速度随碱浓度增加而加快的规律吻合。尽管不同处理组的湿基含水率均随干燥时间延长呈单调递减趋势（图2A～D），但Na2CO3处理显著改变了其下降速率，与对照组相比，1% Na2CO3溶液处理加速了果实湿基含水率的下降，其中变化最明显的为N5（图2B）；2.5% Na2CO3溶液处理则使整个干燥过程湿基含水率下降速率显著加快。枸杞的干燥速率在整个干燥过程中以降速干燥为主，随着干燥时间的延长，干燥曲线呈现阶梯状下降，不同品种（系）枸杞果实干燥速率变化趋势较为一致，对照组和1% Na2CO3处理组在前期的干燥速率较慢，但在中期速率显著上升，后期逐渐减缓；而2.5% Na2CO3处理组枸杞果实在前期的干燥速率明显高于对照组和1% Na2CO3处理组，但在后期其干燥速率迅速下降，直至为0 g/h。由此可见，Na2CO3处理可能通过破坏蜡质屏障，重构水分迁移路径，从而加快枸杞果实制干。

2Na2CO3预处理对枸杞果实表皮蜡质微形态的影响

植物表面覆盖着一层脂类物质，是一种具有三维结构的蜡晶体，不同植物表皮蜡质形态存在差异。为探究Na2CO3处理对枸杞果实表皮蜡质微形态的影响，观察了不同处理条件下枸杞果实表皮蜡质微形态的变化情况（图3）。对照组枸杞果实的表皮蜡质层呈不连续的脊状突起，形成完整屏障。1% Na2CO3溶液处理后枸杞果实的蜡质层由紧密变为松散，束与束之间出现明显间隙，蜡质层局部被破坏。2.5% Na2CO3溶液处理下N1蜡质层进一步被溶解变薄；N5蜡质层局部出现孔洞和裂缝，表面光滑度下降；Z44蜡质层裂缝加剧，部分蜡质颗粒被去除，出现大面积孔洞；A16品种的蜡质层大面积破损，形成典型的渔网状结构。上述研究结果与刘孟奇等在研究中发现食用碱处理可使枸杞果实表面的蜡质层溶解从而变薄或部分消失的结果相似，可能是Na2CO3通过反应破坏蜡质结构，使束状条带断裂形成多孔通道，导致表皮的通透性增加，进而提高干燥速率。

3Na2CO3预处理对枸杞果实表皮蜡质含量的影响

一般来说，表皮蜡质的总含量在主要栽培品种的枸杞子中比在新栽培品种的枸杞子中更高。本研究中，对照组不同品种（系）枸杞果实的表皮蜡质总含量依次为N5＞N1＞A16＞Z44，其中N1、N5与2 个新品系Z44和A16之间存在显著差异（图4）。N5的单位面积蜡质总含量最高，为499.64 μg/cm2；Z44的单位面积蜡质总含量最低，为304.82 μg/cm2。与对照组相比，Na2CO3处理后，各品种枸杞果实表皮蜡质含量均有下降，且随着处理浓度的增加，蜡质含量的下降趋势加剧。经1% Na2CO3处理后，N5的蜡质总含量显著降低，从499.64 μg/cm2降至304.67 μg/cm2；N1蜡质总含量也显著降低；Z44、A16的蜡质总含量降低，但与对照相比差异不显著。经2.5% Na2CO3处理后，所有品种枸杞果实的蜡质总含量均显著降低，其中N5从499.64 μg/cm2减少到270.21 μg/cm2，降幅最大；N1从492.53 μg/cm2降至404.05 μg/cm2，降幅最小。Na2CO3处理对枸杞果实表皮内外蜡含量的影响存在差异。1% Na2CO3处理后，N1表皮内蜡含量显著降低，N5、Z44、A16表皮内蜡含量有所降低，但未达到显著水平；与此不同的是，1% Na2CO3处理后，N5表皮外蜡含量显著降低，N1、Z44、A16表皮外蜡含量也降低，但未达显著水平。2.5% Na2CO3溶液处理后N1、Z44和A16的表皮内蜡含量显著降低，N1、N5、Z44和A16的表皮外蜡含量显著降低。Na2CO3溶液处理对不同品种的表皮蜡质影响存在差异，可能与品种本身的特性有关。如米娟娟的研究表明，不同品种（系）枸杞果实果皮厚度、角质层厚度和细胞大小存在显著差异。

4Na2CO3预处理对枸杞果实表皮蜡质组分的影响

参照曾琼等的方法对植物表皮蜡质进行分类，将枸杞果实表皮蜡质分为烷烃类、酯类、酸类、酮类、醇类及醛类六大组分，其中烷烃类与酯类为优势组分。Na2CO3预处理通过选择性降解蜡质组分，显著改变了果实表面的疏水屏障特性。如图5所示，与对照组相比，1% Na2CO3溶液处理后多数品种的烷烃类与酯类含量呈下降趋势（仅N1、Z44外蜡组分中烷烃类小幅上升）；而2.5% Na2CO3溶液处理则导致所有品种外蜡组分中烷烃类与酯类组分显著降低（

P

＜0.05）。这一现象与2.5% Na2CO3溶液处理下含水率下降速率全程提升的结果相印证（图2），表明高浓度碱液对疏水性蜡质的清除是加速水分扩散的关键。内蜡组分虽呈现与外蜡相似的变化趋势，但对碱处理的抗性显著增强；1% Na2CO3溶液处理后各组分含量下降，但与对照组之间无统计学差异，即使在2.5% Na2CO3溶液处理下，N5的主要组分变化仍未达显著水平。这表明表皮内蜡可能受角质层基质保护，或具有更稳定的化学构型。

为明确表皮蜡质对不同品种（系）枸杞果实干燥的调控作用，进行了果皮蜡质总含量、果皮外蜡、果皮内蜡及各自不同蜡质组分与制干时间的相关性分析（图6），结果表明，枸杞制干时间与蜡质含量及组分相关。其中N1制干时间与总蜡含量呈显著正相关，相关系数为0.78（

P

＜0.05）；N5制干时间与总蜡及表皮外蜡呈极显著正相关，相关系数分别为0.92和0.87（

P

＜0.01），说明其蜡质层对干燥的强抑制作用；Z44与A16中，表皮内蜡与制干时间呈极显著正相关（

P

＜0.01），体现出内蜡在新品系中的作用；以上结果表明外蜡对干燥的阻碍作用更强。在N5、Z44、A16中，表皮外蜡中的烷烃类与制干时间呈显著正相关，证实其作为疏水屏障对水分扩散的阻滞作用。N1（外蜡酯类、内蜡酯类）、N5（外蜡酯类）及Z44（外蜡酯类、内蜡酯类）与制干时间呈显著或极显著相关（

P

＜0.05，

P

＜0.01），说明烷烃-酯类共同构成阻碍水分逸出的复合结构。N5外蜡酸类组分与制干时间呈极显著正相关（

P

＜0.01），表明该组分在特定品种中可能参与蜡质结晶排列，影响屏障完整性。

5Na2CO3预处理对枸杞果实活性成分的影响

在干燥新鲜植物组织过程中可能发生酶促和非酶促反应，导致植物化学物质的组成发生显著变化。目前关于制干过程中化学成分变化的研究主要集中在制干方式对化学成分的影响方面，Pham等在对猕猴桃的研究中发现，对新鲜的猕猴桃进行间歇性微波对流干燥会使得抗坏血酸的降解程度提高。Asami等在对鼠尾草的研究中采用7 种干燥方法对其甲醇提取物中黄酮类物质进行了测定，结果发现，在风干、微波干燥（600、800 W/30 g新鲜植物）和烘箱（45 ℃）的情况下，总黄酮含量增加，仅在65 ℃烘箱干燥时总黄酮含量降低。本研究发现，枸杞多糖作为大分子水溶性多糖，其含量在4 个栽培品种（系）中存在差异，A16多糖含量显著高于其他3 个品种，这种显著性经Na2CO3处理后并未发生改变，虽然与对照组相比，N1、N5、Z44、A16的多糖含量在1%、2.5% Na2CO3处理下虽略有上升，但差异不显著（

P

＞0.05），不同品种（系）枸杞多糖含量在Na2CO3预处理后呈现稳定的生物学特性（图7A）。类黄酮含量在不同品种中的变化存在差异，N1、N5类黄酮含量显著高于新品系Z44、A16，1% Na2CO3处理后A16类黄酮含量显著增加，高于其他3 个品种；2.5% Na2CO3处理后N1类黄酮含量显著高于其他品种（图7B）。上述结果说明类黄酮含量的变化与品种相关，Z44与A16在1% Na2CO3处理后类黄酮含量显著增加，这可能与碱液溶解蜡质层，使果皮表面形成孔隙，促进黄酮类物质溶出相关。N5在1%与2.5% Na2CO3处理下类黄酮含量降低，可能与其表皮外蜡深度降解，导致碱液渗透，加剧黄酮氧化有关。甜菜碱作为两性离子生物碱，其含量受干燥时长的影响，如图7C所示，不同品种对照处理下甜菜碱含量无显著差异，经1% Na2CO3处理后依旧无显著差异，但2.5% Na2CO3处理后N1、N5含量显著高于Z44和A16。在2.5% Na2CO3处理组中，除A16外所有品种甜菜碱含量相比对照组上升。这可能是由于碱处理将平均干燥时间缩短21.9%，减少了热暴露对甜菜碱的分解，而A16因其固有干燥速率快（对照组制干时间最短），时间缩减效应不显著，导致其甜菜碱含量变化不明显。

结 论

本研究分析了Na2CO3预处理对枸杞果实制干过程及表皮蜡质微形态、蜡质成分和含量的影响。结果表明，枸杞果实表皮被整齐光滑的束状条带覆盖，经Na2CO3处理后，枸杞果实表皮蜡质部分溶解，蜡质层由光滑膜状转变为粗糙渔网状，表层结构被严重破坏；Na2CO3预处理后不同品种（系）枸杞果实干燥时间平均缩短了10.32%～21.93%；与对照组相比，Na2CO3预处理后，枸杞果实表皮外蜡和内蜡含量显著下降，蜡质组分中烷烃类和酯类含量也显著降低。相关性分析显示，枸杞果实制干时间与表皮内外蜡含量以及烷烃类组分和酯类组分呈显著正相关，表明蜡质总含量及其中的烷烃类和酯类组分是影响果实制干时间的关键因素。不同处理干燥后枸杞果实多糖含量稳定、类黄酮含量的变化与品种相关，而甜菜碱含量因制干时间的缩短而略有上升。研究结果表明，Na2CO3预处理通过改变枸杞表皮蜡质微形态，降低了枸杞表皮蜡质含量，从而影响表皮的疏水屏障完整性，加速了枸杞果实水分散失，进而缩短了枸杞果实的干燥时间。

作者简介

通信作者

郑国琦，男，博士，宁夏大学生命科学学院教授，博士生导师。主要从事植物学、植物生理生态方面的教学与研究工作。研究方向主要集中在药用植物宁夏枸杞药用成分代谢调控和药材质量评价方面。主持完成国家级、省部级科研项目20余项，获宁夏回族自治区科技进步奖一等项1 项（排名6），二等奖1 项（排名4），三等奖2 项（排名1和6），主编及参编出版专著4部，发表论文百余篇

第一作者

李治刚，宁夏大学生命科学学院在读硕士。本科毕业于宁夏大学生命科学学院生物科学（教师教育）专业。研究方向为植物生物学方向。

引文格式：

李治刚, 刘展飞, 郑国琦, 等. 碳酸钠预处理对宁夏枸杞果实制干及表皮蜡质的影响[J]. 食品科学, 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.

实习编辑：杨琼；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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