熱燙條件對(duì)生姜汁內(nèi)源酶與主要品質(zhì)影響的研究

潘少香,鄭曉冬,劉雪梅,閆新煥,孟曉萌,宋 燁

(中華全國(guó)供銷合作總社濟(jì)南果品研究院,山東濟(jì)南 250014)

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熱燙條件對(duì)生姜汁內(nèi)源酶與主要品質(zhì)影響的研究

潘少香,鄭曉冬,劉雪梅,閆新煥,孟曉萌,宋 燁*

(中華全國(guó)供銷合作總社濟(jì)南果品研究院,山東濟(jì)南 250014)

主要研究了不同的熱燙方式(沸水熱燙0.5、1.0、1.5、2.0min,100℃蒸汽熱燙 1.0、1.5、2.0min)對(duì)生姜過氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的鈍化效果及對(duì)主要感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,熱燙鈍酶的效果顯著,沸水熱燙和蒸汽熱燙均導(dǎo)致了生姜汁顏色和營(yíng)養(yǎng)成分的變化。綜合各指標(biāo),蒸汽熱燙1.5min的生姜汁仍能保持良好的色澤和高含量的總酚和姜辣素等成分,還能保持生姜典型的香氣成分。

熱燙,生姜,內(nèi)源酶,品質(zhì)

生姜指姜屬植物的塊根莖,別名紫姜,鮮姜,老姜。經(jīng)分析,生姜中含有1.8%的蛋白質(zhì),8%的碳水化合物,4%～7%粗纖維及豐富維生素A、C 和B族維生素,并含有鈣、磷、鐵、鉀、鈉、鎂等礦質(zhì)元素。生姜中的功能性成分主要分為揮發(fā)性油、姜辣素和二苯環(huán)基庚烷三大類[1]。生姜被廣泛的應(yīng)用于烹調(diào)香料、調(diào)味料和草藥等方面,近年來的研究表明生姜在抗氧化、抗腫瘤、降血糖等方面都有顯著的效果[2-3]。

果蔬體系中的酶如多酚氧化酶、過氧化物酶、酚酶等可以引起一些導(dǎo)致果蔬品質(zhì)劣變的反應(yīng)。生姜中含有大量總酚,但在加工過程中往往會(huì)因內(nèi)源酶的作用而分解,所以加工前需要進(jìn)行熱燙處理,使內(nèi)源酶失活。熱燙的目的是為了鈍化在貯藏過程中危害果蔬品質(zhì)的酶的活性。熱燙處理可以破壞果蔬表面的微生物并鈍化果蔬內(nèi)源酶以此穩(wěn)定果蔬體系[4]。POD是果蔬體系中熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的酶,因此它經(jīng)常被用作熱燙處理的指標(biāo)酶[5]。

但是熱燙處理也會(huì)對(duì)果蔬造成一些有害的影響,果蔬的顏色、風(fēng)味等感官品質(zhì)會(huì)因熱處理而發(fā)生變化[6]；熱燙過程中存在的熱降解、熱擴(kuò)散以及熱浸出等作用均會(huì)造成果蔬營(yíng)養(yǎng)成分的損失[7]。生姜中的酚類物質(zhì)在加工過程中往往會(huì)在內(nèi)源酶的作用下分解,熱燙鈍化內(nèi)源酶可以減少總酚類物質(zhì)的分解。然而熱燙過程中酚類物質(zhì)會(huì)因熱擴(kuò)散、熱浸出等原因而損失。果蔬類物質(zhì)一般具有熱敏性,熱燙時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味劣變。既要將POD等酶活降低到一定水平,又要使熱處理的危害降低到最小,熱燙條件的選擇是十分必要的。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、過氧化氫、乙醇、氯化鈉等 均為市售分析純；鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、福林酚試劑 北京拜爾迪生物公司；香草醛 sigma公司;生姜 購自農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

全能色差儀 美國(guó)Hunterlab公司;UV-762紫外分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；Agilent 7890-5975 氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司；DB-5 MS柱 美國(guó)安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 生姜汁加工工藝 生姜→清洗、切片(切成厚度約4mm左右的薄片)→熱燙(沸水熱燙0.5、1.0、1.5、2.0min；蒸汽熱燙1.0、1.5、2.0min)→熱燙后加兩倍的水打漿后膠體磨膠磨→均質(zhì)機(jī)均質(zhì)(15MPa/5min)→生姜汁

1.2.2 酶活檢測(cè) 提取液制備:配置0.2mol/L的磷酸緩沖溶液,調(diào)節(jié)pH至6.5。

粗酶液的提取:將20mL磷酸緩沖液、0.8g PVPP加到20g生姜汁中,于4℃下放置4h,12000r/min離心15min,收集上清液用于酶活的測(cè)定。

PPO酶活測(cè)定:PPO活性的測(cè)定采用分光光度法,反應(yīng)底物為0.07mol/L的鄰苯二酚溶液(pH6.5的磷酸緩沖溶液)。取2mL底物,加入1mL提取的粗酶液,立即在420nm處、30℃條件下測(cè)定吸光值隨時(shí)間的變化曲線,曲線直線部分的斜率即為酶活。計(jì)算公式如下:[8]

提取:同PPO提取方法。

POD酶活測(cè)定:POD活性的測(cè)定采用分光光度法,反應(yīng)底物為1%的愈創(chuàng)木酚溶液(pH6.5的磷酸緩沖溶液)、1.5%的過氧化氫溶液。取2mL底物,加入0.2mL過氧化氫,加入0.8mL提取的粗酶液,立即在470nm、30℃條件下測(cè)定吸光值隨時(shí)間的變化曲線,曲線直線部分的斜率即為酶活。計(jì)算公式如下:[8]

1.2.3 色差 采用色差儀對(duì)樣品的色差進(jìn)行檢測(cè)。在反射模式下測(cè)定L*、a*、b*值,其中,L*值表示的是亮度,L*值越大表示亮度越大,色澤越白；a*表示的是紅綠程度,a*>0表示紅色程度,a*<0表示綠色程度；b*值表示黃藍(lán)程度,b*>0表示黃色程度,b*<0表示藍(lán)色程度。色差通過以下公式計(jì)算:

1.2.4 總酚 采用Folin-ciocalteu’s法[9]測(cè)定總酚含量。取5g姜汁加30mL甲醇,于55℃、90W條件下超聲30min,超聲后以10000r/min在4℃條件下離心10min,取離心后的上清液用甲醇定容至50mL。取0.4mL提取液,加入2mL稀釋10倍的福林酚試劑,于室溫下避光反應(yīng)1h,加1.8mL7.5%的Na2CO3溶液后再于室溫下避光反應(yīng)15min,反應(yīng)完成后測(cè)765nm處的吸光值。

1.2.5 姜辣素 參照文獻(xiàn)[10]的做法。取4g姜汁加36mL90%的乙醇,于50℃、40W條件下超聲10min,超聲后以10000r/min在4℃條件下離心10min,取離心后的上清液用90%的乙醇定容至500mL。取樣品提取液于280nm處測(cè)其紫外吸收[11]。

1.2.6 揮發(fā)性成分 參考文獻(xiàn)[12]方法。取生姜汁6mL放入15mL樣品萃取瓶中,加入1.8g氯化鈉及磁力轉(zhuǎn)子后置于固相微萃取工作臺(tái)上于40℃水浴中平衡20min；將固相微萃取器萃取頭通過瓶蓋聚四氟乙烯隔墊插入樣品萃取瓶的頂空,推出吸附頭使其暴露于萃取瓶頂空蒸汽中萃取20min后縮回纖維頭,迅速將針管插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口,推出纖維頭熱解析3min,同時(shí)啟動(dòng)氣相色譜儀采集數(shù)據(jù)。

色譜條件:DB-5石英毛細(xì)管柱(30m×0.25mm,0.25um)；升溫程序:柱初始溫度50℃維持2min,以3℃/min升到150℃維持5min,以1℃/min升到155℃維持1min,以20℃/min升到250℃維持1min,進(jìn)樣口溫度250℃,載氣流速1mL/min,分流比為50∶1。

質(zhì)譜條件:離子源溫度230℃,電離方式為EI,電子能量70ev,掃描質(zhì)量范圍29～400u。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microcal Origin 8.0(美國(guó)Microcal 公司)軟件制圖并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(Analysis of variance,ANOVA),顯著性水平為0.05,當(dāng)p<0.05時(shí)表示差異顯著

2 結(jié)果與討論

2.1 熱燙對(duì)酶活的影響

不同熱燙方式和熱燙時(shí)間對(duì)生姜POD和PPO酶活的影響如圖1和圖2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熱燙時(shí)間越長(zhǎng),鈍酶效果越好。沸水熱燙1.0min時(shí)生姜的POD和PPO酶已低于5%,蒸汽熱燙1.5min時(shí)生姜的POD和PPO酶都已低于10%。

圖1 熱燙方式對(duì)生姜POD酶活的影響Fig.1 Effect of various blanching treatment on POD activity from ginger注:1-沸水0.5min;2-沸水1min；3-沸水1.5min；4-沸水2min;5-蒸汽1min；6-蒸汽1.5min；7-蒸汽2min。 具有不同英文字母者差異顯著(p<0.05)，圖2同。

圖2 熱燙方式對(duì)生姜PPO酶活的影響Fig.2 Effect of various blanching treatment on PPO activity from ginger

熱燙相同的時(shí)間沸水熱燙的鈍酶效果比蒸汽熱燙的效果要好,生姜中POD和PPO酶的熱穩(wěn)定性相差不多,兩者均可作為生姜鈍酶效果的指標(biāo)酶。鄧潔紅研究發(fā)現(xiàn)沸水熱燙1.0min和2.0min的生姜?dú)堄郟OD酶活分別為11.3%和8.8%[13]。沸水熱燙1.0min后PPO和POD均已基本被滅活,蒸汽熱燙2.0min后PPO和POD均已基本被滅活。因此沸水熱燙1.0min,蒸汽熱燙2.0min均可作為熱燙的條件。

2.2 熱燙對(duì)顏色的影響

熱燙后的生姜汁L*、a*、b*均有所下降,L*變化差異顯著(p<0.05)說明生姜汁的亮度變低,這可能是因?yàn)樵跓釥C過程中生姜發(fā)生了褐變。不同熱燙方式之間的色差變化顯著(p<0.05)說明熱燙方式對(duì)色差的變化有影響；隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)生姜汁總色差變化也逐漸增大,因此生姜色差要求熱燙時(shí)間越短越好。

表1 熱燙方式處理對(duì)生姜顏色的影響Table1 The effects of various blanching treatments on colour of ginger

注:采用Microcal Origin 8.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,同一列中具有不同英文字母者差異顯著。

2.3 熱燙對(duì)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

2.3.1 熱燙對(duì)總酚含量的影響 熱燙處理有利于酚類物質(zhì)的溶出[14],同時(shí)由于熱燙過程中的熱分解、熱浸出等作用也會(huì)造成酚類物質(zhì)的損失[15]。經(jīng)沸水熱燙的生姜的總酚含量有所下降,隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)總酚含量不斷下降且差異顯著(p<0.05)。這說明在沸水熱燙過程中發(fā)生了熱分解和熱浸出等作用造成了酚類物質(zhì)的損失,并且隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)熱分解和熱浸出等作用更加的顯著。E.M. Goncalves等人發(fā)現(xiàn)沸水熱燙1min后菠菜、橄欖、豌豆、南瓜等蔬菜中的總酚損失量在14%到40%左右[16]。本文結(jié)果顯示經(jīng)蒸汽熱燙的總酚含量在熱燙1min 中后顯著上升,但隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)又逐漸下降。這說明在蒸汽熱燙過程中熱燙處理促進(jìn)了酚類物質(zhì)的溶出但熱分解等作用也促進(jìn)了酚類物質(zhì)的損失,在蒸汽熱燙的過程兩種作用同時(shí)存在,隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)熱分解等作用占據(jù)主導(dǎo)地位,導(dǎo)致酚類物質(zhì)的含量逐漸降低。田金輝研究發(fā)現(xiàn)熱燙3min內(nèi)總酚含量顯著升高,熱燙3min后總酚含量開始下降[14]。

圖3 熱燙方式對(duì)生姜總酚含量的影響Fig.3 Effect of various blanching treatmentson total phenol of ginger注:1-未處理;2-沸水0.5min;3-沸水1min;4-沸水1.5min;5-沸水2min;6-蒸汽1min;7-蒸汽1.5min;8-蒸汽2min。 具有不同英文字母者差異顯著(p<0.05),圖4同。

2.3.2 熱燙對(duì)姜辣素含量的影響 姜辣素是姜的主要辣味成分和有效成分,是多種物質(zhì)的組合,含量最高的是姜酚類物質(zhì),其中6-姜酚占姜酚類物質(zhì)的75%以上。姜辣素的性質(zhì)具有不穩(wěn)定性,容易受到周圍環(huán)境的影響而發(fā)生變化[17]。姜辣素主要有兩條降解途徑,一是脫水生成姜烯酚,姜烯酚也是生姜的辣味成分；另一條途徑是轉(zhuǎn)化為姜油酮和脂肪醛,姜油酮也是生姜的辣味成分,脂肪醛的產(chǎn)生會(huì)影響生姜的風(fēng)味[18]。本文結(jié)果顯示除沸水熱燙2min外其它經(jīng)沸水熱燙以及蒸汽熱燙的生姜姜辣素均有所下降但與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)。說明在熱燙過程中生姜姜辣素未發(fā)生分解,得到很好地保持。經(jīng)沸水熱燙2min的生姜姜辣素與對(duì)照比差異顯著,說明長(zhǎng)時(shí)間的沸水熱燙可能導(dǎo)致了姜辣素向姜烯酚的分解。Purnomo H研究發(fā)現(xiàn)生姜經(jīng)沸水熱燙初期姜辣素含量不會(huì)發(fā)生顯著變化,但當(dāng)熱燙時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)生姜中的姜辣素會(huì)因分解而損失[19]。

表2 熱燙方式處理對(duì)生姜揮發(fā)性香氣成分的影響Table2 The effects of various blanching treatments on the volatile flavor compounds of ginger

注:采用Microcal Origin 8.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,同一行中具有不同英文字母者差異顯著(p<0.05)。

圖4 熱燙方式對(duì)生姜姜辣素含量的影響Fig.4 Effect of various blanching treatments on gingerol of ginger

2.3.3 熱燙對(duì)揮發(fā)性成分的影響 實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)生姜風(fēng)味起主要貢獻(xiàn)的揮發(fā)性成分β-月桂烯,β-水芹烯、桉油精、芳樟醇、龍腦、α-松油醇、香茅醇、橙花醛、香葉醛以及生姜揮發(fā)性成分中含量較高的特征性成分姜黃烯、姜烯和倍半水芹烯作為評(píng)價(jià)生姜揮發(fā)性成分的指標(biāo)[20-21]。生姜揮發(fā)性成分的總離子流圖如5所示。

圖 5 GC-MS測(cè)定鮮姜揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.5 Total ionic chromatogram of ginger juice determined by GC-MS

由表2可以看出熱燙導(dǎo)致桉油精、芳樟醇、橙花醛、香葉醛含量升高,且隨熱燙時(shí)間延長(zhǎng)而不斷上升；香茅醇、姜烯、倍半水芹烯含量下降且隨熱燙時(shí)間延長(zhǎng)而不斷下降；β-水芹烯隨熱燙時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低,但除沸水2.0min、蒸汽1.5min、蒸汽2min外含量均高于對(duì)照；龍腦、α-松油醇、姜黃烯含量保持不變。生姜揮發(fā)性成分的變化可能是因?yàn)闊釥C促進(jìn)了揮發(fā)性成分的揮發(fā),也可能是因?yàn)樯袚]發(fā)性成分與非揮發(fā)性成分相互轉(zhuǎn)化的結(jié)果。Bartley and Jacobs 提出生姜中的碳水化合物對(duì)生姜的風(fēng)味起到很大的作用,在干燥的過程中會(huì)促進(jìn)碳水化合物向揮發(fā)性香氣成分的轉(zhuǎn)化[22]。在熱燙過程中一些糖苷類化合物也會(huì)向揮發(fā)性成分轉(zhuǎn)化。姜烯在熱燙過程中發(fā)生聚合,倍半水芹烯轉(zhuǎn)化為芳基-姜黃[23]。

3 結(jié)論

熱燙導(dǎo)致生姜顏色變暗(p<0.05),總酚的含量與對(duì)照比也有所下降(p<0.05),但對(duì)生姜功能成分姜辣素影響不大(p>0.05)；熱燙后β-月桂烯、桉油精、芳樟醇、橙花醛、香葉醛等生姜的單萜類關(guān)鍵揮發(fā)性香氣成分有所增加,說明熱燙后生姜的風(fēng)味更容易揮發(fā)出來。 熱燙方式和熱燙時(shí)間是影響生姜內(nèi)源酶活性和生姜質(zhì)量的重要因素,熱燙時(shí)間越長(zhǎng),酶的鈍化效果越好,但是熱燙時(shí)間越長(zhǎng),生姜顏色變化越明顯,總酚的含量下降也越明顯,因此熱燙時(shí)間不宜太長(zhǎng)。本研究表明,選擇蒸汽熱燙1.5min,打漿的生姜汁仍能保持良好的色澤和高含量的總酚和姜辣素等成分,還能保持生姜的典型的香氣成分。

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Effect of blanching treatments on endogenous enzymes and main qualities of ginger juice

PAN Shao-xiang,ZHENG Xiao-dong,LIU Xue-mei,YAN Xin-huan,MENG Xiao-meng,SONG Ye*

(Jinan Fruit Research Institute,All China Federatin of Supply & Marketing Co-operatives,Jinan 250014,China)

The effect of blanching treatments(boiling water blanching for 0.5,1.0,1.5,2.0min and 100℃ steam blanching for 1,1.5 and 2.0min)on the enzyme inactivation and qualities of ginger juice were investigated. The effect of blanching on the enzyme inactivation was remarkable. Boiling water blanching and steam blanching all led to the browning and the nutrient changing of the ginger juice. In conclusion,the ginger juice blanched by steam for 1.5min could keep the color and high content of total phenol and gingerol component,it also could keep the typical aroma components of the ginger.

blanching;ginger；endogenous enzymes；quality

2014-06-16

潘少香(1989-)，男，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。

*通訊作者:宋燁(1981-)，女，在讀博士，副研究員，研究方向：食品的分析檢測(cè)和質(zhì)量控制。

十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAL07B00)。

TS255.1

A

:1002-0306(2015)09-0310-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.059