詹歌，周存山，嚴佳慧，陶守奎，龍門*

1(滁州學院 生物與食品工程學院，安徽 滁州，239000)2(江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江，212013)

荸薺是一種藥食兼用的果蔬類食品，廣泛分布在我國長江流域及以南各省。新鮮荸薺肉質(zhì)脆嫩，清香味甜，富含多種活性成分，具有顯著的保健功效[1]，其中淀粉和蛋白質(zhì)能促進大腸蠕動，防止大便燥結(jié)；酚類和黃酮類物質(zhì)也具有較好的抗氧化、抑菌和抗腫瘤活性[2]。此外，荸薺還常被用于治療舌赤少津、痰熱咳嗽、黃疸、咽喉疼痛、小便不利等癥[3]。

除鮮食外，荸薺也常常被加工成罐頭、馬蹄糕、飲料等多種產(chǎn)品。由于荸薺去皮后在相關(guān)酶的作用下易產(chǎn)生圣草酚和柚皮素等黃化物質(zhì)[4]，蒸煮成為荸薺產(chǎn)品加工的必要環(huán)節(jié)。蒸制和煮制作為最主要的蒸煮方式，它們能夠引起農(nóng)產(chǎn)品各項理化性質(zhì)及生理功能的改變[5]，由于二者傳熱介質(zhì)不同，對產(chǎn)品品質(zhì)的影響也不同。LI等[6]研究發(fā)現(xiàn)煮制板栗中的淀粉、水溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖、蔗糖、有機酸和總黃酮等營養(yǎng)成分含量顯著低于新鮮板栗。張玲艷等[7]對小米進行蒸制和煮制處理后，小米各營養(yǎng)成分都有一定的損失，且煮制小米各營養(yǎng)成分的保存率及抗氧化活性均高于蒸制小米。LOH等[8]認為荸薺煮制過程中質(zhì)構(gòu)特性不斷發(fā)生改變與直鏈淀粉和支鏈淀粉含量、比例及淀粉、水分、蛋白質(zhì)和脂肪的含量的變化相關(guān)。李官麗等[9]采用電子鼻分析和感官評價研究了不同蒸煮條件對荸薺揮發(fā)性風味物質(zhì)和感官品質(zhì)的影響，結(jié)果表明不同蒸煮時間的荸薺揮發(fā)性物質(zhì)具有顯著性差異，感官品質(zhì)表現(xiàn)為蒸煮>鮮樣、帶皮>去皮、蒸制>煮制。目前，不同蒸煮方式和時間對荸薺水分分布、營養(yǎng)成分含量及抗氧化活性有何影響尚未見報道。因此，本文將對該問題進行研究，旨在為荸薺產(chǎn)品加工工藝的改良及品質(zhì)控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮荸薺(蘇薺)，滁州市大潤發(fā)超市；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS)二胺鹽、蘆丁、葡萄糖、Folin-Ciocalteu、沒食子酸、3, 5-二硝基水楊酸，Sigma公司；其他試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

VGT-2120QTD超聲波清洗儀，廣東固特超聲股份有限公司；TRE-301旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鞏義市予華儀器有限責任公司；PowerDry LL3000冷凍干燥機，丹麥Heto-Holten公司；UV1800紫外分光光度計，日本Shimadzu公司；rapid N exceed杜馬斯定氮儀，德國Elementar公司；MesoMR23-060H-I低場核磁共振分析儀，蘇州紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

(1)帶皮荸薺制備：新鮮荸薺洗凈晾干后，選取單個質(zhì)量為(30.00±2.00) g的個體備用。

(2)去皮荸薺制備：將帶皮荸薺削皮后，選取單個質(zhì)量為(25.00±2.00) g的個體備用。

(3)蒸制方法：在普通蒸鍋中加入去離子水，待水沸騰后，將鋪有荸薺的蒸籠置于蒸鍋，蓋上鍋蓋后開始計時，分別蒸制5、10、20、30 min。

(4)煮制方法：在普通蒸鍋中加入去離子水，待水沸騰后，將荸薺浸沒于水中，不蓋鍋蓋開始計時，分別煮制5、10、20、30 min。

(5)樣品制備：對蒸煮后的帶皮荸薺進行去皮處理，然后將所有蒸煮荸薺凍干粉碎后備用。

1.3.2 水分分布測定

將蒸煮前后的荸薺放入直徑為60 mm的核磁管中，用GPMG序列測定橫向弛豫時間T2。設(shè)置主頻為23 MHz，偏移頻率為412 941.13 MHz，采集樣點數(shù)TD為422 992，重復掃描次數(shù)為8，采樣頻率為100 kHz。

1.3.3 營養(yǎng)成分含量測定

(1)淀粉含量測：參照GB 5009.9—2016《食品中淀粉的測定》[10]中的酶水解法。結(jié)果以葡萄糖換算成淀粉的質(zhì)量占未凍干荸薺果肉質(zhì)量的百分比(%)表示。

(2)還原糖含量測定：采用3, 5-二硝基水楊酸(DNS)法[11]。準確稱取10 g樣品，勻漿后過濾。取1 mL濾液，加入1.5 mL蒸餾水和1.5 mL DNS試劑后混勻，水浴5 min，冷卻至室溫，并補充水至4 mL，在540 nm處測定吸光度。以葡萄糖為標準品繪制標準曲線，得到方程為Y1=1.522 7X1-0.029 9，R2=0.999 2，其中Y1為吸光度，X1為葡萄糖濃度(mg/mL)。結(jié)果以葡萄糖當量占未凍干荸薺果肉質(zhì)量的百分比(%)表示。

(3)蛋白質(zhì)含量測定：稱取250 mg樣品，用錫箔紙包裹并壓縮空氣，置于杜馬斯定氮儀樣品盤中，待儀器進入工作狀態(tài)時自動進樣檢測。結(jié)果以蛋白質(zhì)質(zhì)量占未凍干荸薺果肉質(zhì)量的百分比(%)表示。

1.3.4 抗氧化活性測定

(1)樣品待測液制備：精確稱取樣品2 g，勻漿后置于錐形瓶中，按料液比1∶40加入體積分數(shù)為60%的乙醇溶液，并于60 ℃下超聲輔助提取60 min，收集提取液。將提取液旋蒸濃縮，用去離子水定容至50 mL，得到樣品待測液。

(2)總酚含量測定：采用Folin-Ciocalteu法[12]。吸取1 mL待測溶液于10 mL容量瓶中，加入Folin-Ciocalteu試劑和10% NaCO3溶液各1 mL，定容后搖勻，靜置60 min，并于765 nm處測定吸光度。以沒食子酸純品為標準品繪制標準曲線，得到方程為Y2=0.022 5X2+0.006 5，R2=0.999 0。其中Y2為吸光度，X2為沒食子酸質(zhì)量濃度(μg/mL)。結(jié)果以沒食子酸當量占未凍干荸薺果肉質(zhì)量的百分比(%)表示。

(3)總黃酮含量測定：采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH比色法[13]。吸取1 mL待測液于10 mL容量瓶中，加入0.3 mL 5% NaNO2，搖勻靜置6 min，再加入0.3 mL 10% Al(NO3)3，搖勻靜置6 min，最后加入4% NaOH溶液4 mL，用30%乙醇定容，搖勻放置15 min后于分光光度計測定波長510 nm處的吸光值。以蘆丁為標準品繪制標準曲線，得到方程為Y3=1.141 7X3-0.008 1，R2=0.999 1，Y3為吸光值，X3為蘆丁質(zhì)量濃度(mg/mL)。結(jié)果以蘆丁當量占未凍干荸薺果肉質(zhì)量的百分比(%)表示。

(4)自由基清除活性測定：DPPH自由基清除活性的測定參考SHARMILA等[14]的方法；ABTS和羥自由基清除活性的測定參考李長樂等[15]的方法。結(jié)果均以清除率(%)表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗均重復3次，測定結(jié)果以均值±標準差表示。應(yīng)用Excel 2013及其插件XLSTAT 2016進行方差、相關(guān)性和主成分分析，其中方差分析采用鄧肯氏多重比較法(Duncan′s Multiple Range Test)在P=0.05的水平下進行檢驗。使用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蒸煮條件對荸薺水分分布的影響

橫向弛豫時間T2分布的變化可體現(xiàn)物料各狀態(tài)下水分與底物的結(jié)合情況和自由移動程度[16]。荸薺蒸煮過程中T2反演圖譜見圖1。T2分布主要為T21(1～8 ms)、T22(8～95 ms)和T23(95～1 500 ms)3個峰，分別代表結(jié)合水、不易流動水和自由水。其中T23峰面積所占比例最大，而峰面積的大小反映絕對含水量的高低[17]，結(jié)果表明荸薺中水分的主要存在形式為自由水。隨著蒸煮時間的延長，每個峰的面積均發(fā)生了不同程度的降低，說明荸薺蒸煮是一個失水的過程，這與王海等[18]的研究結(jié)果一致。造成此現(xiàn)象的原因是蒸煮使荸薺淀粉、蛋白質(zhì)和還原糖等大分子物質(zhì)的生化特性及含量發(fā)生了改變，與它們相作用的結(jié)合水和不易流動水的含量也隨之下降；而在持續(xù)加熱過程中，荸薺的細胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，存在于液泡、原生質(zhì)和細胞間隙中的自由水也被逐步脫除[19]。蒸煮0～5 min 4種蒸煮荸薺中的結(jié)合水和自由水含量快速降至較低水平，隨后緩慢下降。而自由水含量則在整個蒸煮過程去除效果最為明顯，表現(xiàn)為去皮>帶皮、煮制>蒸制。

荸薺蒸煮過程中T21所對應(yīng)的峰向弛豫時間延長的方向移動，說明存在著結(jié)合水向不易流動水轉(zhuǎn)化的趨勢，結(jié)合水的移動性增強。T22和T23分布峰的位置均向快的弛豫方向移動，表明不易流動水和自由水的游離程度在逐漸下降，受到的束縛力增強[20]，這是由其與荸薺組分作用較弱的部分被除去后，余下的水分與組分之間的作用力相對較強所導致的。

2.2 不同蒸煮條件對荸薺營養(yǎng)成分的影響

由表1可看出，不同蒸煮條件對荸薺營養(yǎng)成分含量均有影響。荸薺鮮樣的淀粉、蛋白質(zhì)和還原糖含量分別為3.44%、0.46%和0.66%。蒸煮10 min后，4種蒸煮荸薺中的淀粉和蛋白質(zhì)含量較鮮樣顯著下降(P<0.05)，且隨著蒸煮時間的延長逐漸降低，這主要是由于淀粉受熱會發(fā)生糊化和降解[21]，而蛋白質(zhì)受熱會發(fā)生變性和美拉德反應(yīng)[22]。在處理30 min時，帶皮蒸制、帶皮煮制、去皮蒸制和去皮煮制荸薺中的淀粉含量分別減少了28.78%、42.44 %、31.69%、51.16%；蛋白質(zhì)含量分別下降至0.34%、0.23 %、0.33%、0.19%。與蒸制相比，煮制由于各種反應(yīng)較為劇烈且熱水對營養(yǎng)成分還有一定的浸提作用，造成淀粉和蛋白質(zhì)損失更多。此外，去皮荸薺由于失去了表皮保護，煮制條件下的淀粉和蛋白質(zhì)的含量顯著低于帶皮荸薺(P<0.05)。荸薺中的還原糖含量在蒸煮過程中呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，分別在蒸制20 min時和煮制5 min時達到最大值1.75%(帶皮蒸制)、1.09%(去皮蒸制)、1.96%(帶皮煮制)、1.06%(去皮煮制)，隨后開始下降，表明蒸煮前期淀粉熱降解反應(yīng)生成還原糖的速率大于美拉德反應(yīng)消耗還原糖的速率，而蒸煮后期隨著淀粉酶活性的喪失，美拉德反應(yīng)起主導作用[23]。由于表皮能夠隔絕氧氣并影響熱傳導效率，因此在相同處理時間，荸薺中的還原糖含量表現(xiàn)為帶皮蒸制>去皮蒸制，帶皮煮制>去皮煮制。

a-帶皮蒸制；b-帶皮煮制；c-去皮蒸制；d-去皮煮制圖1 不同蒸煮條件對荸薺豫馳時間T2的影響

表1 不同蒸煮條件對荸薺營養(yǎng)成分的影響

2.3 不同蒸煮條件對荸薺抗氧化活性的影響

酚類和黃酮類物質(zhì)是果蔬中最主要的抗氧化成分，與其抗氧化能力密切相關(guān)[24]。不同蒸煮條件下荸薺總酚和總黃酮含量測定結(jié)果見表2。荸薺鮮樣中的總酚和總黃酮含量為0.69%和0.88%。蒸煮條件下，抗氧化成分均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。這是因為一定程度的蒸煮處理會加快荸薺細胞的膨脹，導致細胞間隙變大或細胞膜壁破裂，更有利于抗氧化成分釋放及提取[25-26]；另外，通過低場核磁共振結(jié)果可推測出蒸煮荸薺凍干粉中結(jié)合水含量較低，抗氧化成分所占比例增加，含量呈現(xiàn)上升趨勢。而進一步的蒸煮處理則會出現(xiàn)部分抗氧化成分流失、自溶、熱氧化、自聚合及熱降解，導致含量降低[27]。其中帶皮荸薺在20 min時抗氧化成分含量達到最大，分別為蒸制條件下的1.85%(總酚)和1.71%(總黃酮)及煮制條件下的1.66%(總酚)和1.56%(總黃酮)；去皮荸薺在5 min時抗氧化成分含量達到最大，分別為蒸制條件下的1.46%(總酚)和1.60%(總黃酮)及煮制條件下的1.35%(總酚)和1.48%(總黃酮)，之后均開始降低。帶皮荸薺蒸煮過程中抗氧化成分最大值出現(xiàn)時間晚于去皮荸薺，這主要得益于荸薺皮對抗氧化成分的保留作用及荸薺皮中的抗氧化成分向果肉的轉(zhuǎn)移。此外，同等條件下，煮制荸薺的抗氧化成分含量小于蒸制荸薺。根本原因在于煮制過程是以水為傳熱介質(zhì)，荸薺的酚類和黃酮類物質(zhì)會流失到沸水中，而蒸制過程是在密閉空間中以水蒸氣為傳熱介質(zhì)，荸薺抗氧化成分損失少[9]。

表2 不同蒸煮條件對荸薺抗氧化活性的影響

由表2還可知，帶皮荸薺的DPPH自由基、ABTS自由基和羥自由基清除能力在蒸煮前20 min內(nèi)均呈上升趨勢，增長幅度分別超過96%、23%和16%，隨后急劇下降。去皮荸薺蒸煮過程中3種自由基清除能力有相同變化規(guī)律，在蒸煮5 min后達到最大。與新鮮荸薺相比，至少提高了82%(DPPH自由基)、15%(ABTS自由基)和11%(羥自由基)，之后開始下降?？傮w來看，蒸煮處理能顯著提高荸薺的抗氧化物質(zhì)含量和自由基清除能力(P< 0.05)，蒸煮過程中荸薺抗氧化成分的變化趨勢與自由基清除率變化趨勢整體保持一致，表明總酚和總黃酮是荸薺自由基清除能力的主要貢獻者。

2.4 抗氧化成分含量與自由基清除能力相關(guān)性分析

對荸薺總酚和總黃酮含量與自由基清除能力之間的相關(guān)性進行分析，結(jié)果如表3所示。4種蒸煮荸薺中總酚和總黃酮含量與自由基清除率的相關(guān)系數(shù)均大于0.8，且絕大部分具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，進一步驗證酚類和黃酮類物質(zhì)在荸薺自由基清除能力中發(fā)揮著重要作用。但相關(guān)性強度存在差異，一方面可能是由于不同蒸煮荸薺中酚類和黃酮類單體物質(zhì)組成和含量不同[28]，另一方面可能是其他具有抗氧化活性物質(zhì)的干擾作用，如美拉德產(chǎn)物、Strecker降解產(chǎn)物、酯以及配糖體水解產(chǎn)物等[29-30]。

表3 荸薺抗氧化成分含量與自由基清除能力之間的相關(guān)性分析

2.5 抗氧化活性主成分分析

由于不同抗氧化活性評價指標結(jié)果存在差異，因此有必要通過主成分分析來進行整合與分析，從而提高綜合評價的準確性。將抗氧化活性指標(總酚含量、總黃酮含量、DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率和羥自由基清除率)標準化后進行主成分分析(principal component analysis，PCA)，得到基本可以解釋原有5個變量絕大部分信息的第一主成分，其方差貢獻率和特征根分別為81.496%和4.075。通過進一步計算得到抗氧化活性評價指標的綜合得分(圖2)。由此可見，在蒸煮過程中，各蒸煮荸薺的綜合得分的變化趨勢分別與其5個抗氧化活性指標變化趨勢相同，即先上升后下降，最大值出現(xiàn)的時間也一致。其中同等條件下，蒸制荸薺的綜合得分始終高于煮制荸薺，表明蒸制比煮制更能提高荸薺的綜合抗氧化活性。此外，去皮蒸煮荸薺在蒸煮0～5 min綜合得分高于帶皮蒸煮荸薺；在蒸煮10～20 min，其綜合得分低于帶皮蒸煮荸薺，當蒸煮30 min時，4種蒸煮荸薺綜合得分的排序為帶皮蒸制>去皮蒸制>帶皮煮制>去皮煮制。綜合來看，在蒸煮前期，去皮蒸制荸薺具有較好的抗氧化品質(zhì)；在蒸煮后期，帶皮蒸制荸薺具有較高的抗氧化活性。

圖2 不同蒸煮條件荸薺的綜合得分

3 結(jié)論

蒸煮過程中，4種處理方式(帶皮蒸制、帶皮煮制、去皮蒸制和去皮煮制)荸薺中的水分不斷損失，且結(jié)合水逐漸向不易流動水轉(zhuǎn)化，而不易流動水和自由水的游離程度不斷降低；淀粉和蛋白質(zhì)含量逐漸減少；還原糖、總酚和總黃酮含量及3種自由基(DPPH自由基、ABTS自由基和羥自由基)清除能力均呈先上升后下降的趨勢，但各指標水平較荸薺鮮樣得到顯著提升?？偡雍涂傸S酮含量與自由基清除能力均呈較高程度的正相關(guān)關(guān)系。PCA分析提取的1個主成分可反映原變量81.496%的信息，是評價荸薺抗氧化活性的特征指標。綜合來看，不同蒸煮條件下荸薺的營養(yǎng)物質(zhì)含量和抗氧化活性存在一定差異。較其他處理方式，帶皮蒸制處理更利于荸薺營養(yǎng)物質(zhì)和抗氧化活性的保護，可作為一種適宜的熱加工方式應(yīng)用于荸薺產(chǎn)品開發(fā)中。