羊棲菜在熱燙處理過程中的色澤變化

馬正然，姜啟興，許艷順，于沛沛，夏文水

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122）

羊棲菜在熱燙處理過程中的色澤變化

馬正然，姜啟興，許艷順，于沛沛，夏文水*

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122）

以褐藻羊棲菜為原料，通過色素含量測(cè)定及光譜掃描，分析研究了熱燙處理對(duì)其色澤的影響。結(jié)果表明：新鮮羊棲菜經(jīng)98℃熱燙后，產(chǎn)生了較大的Hue值，顏色由褐色變?yōu)轷r綠色；隨著熱燙時(shí)間的延長，Hue值逐漸減小，a*值逐漸增加，綠色逐漸失去。羊棲菜中葉綠素和總類胡蘿卜素含量在熱燙過程中顯著性下降，300 s后由最初的0.72、0.20 mg/g分別降至 0.29、0.09 mg/g。熱燙處理后，羊棲菜吸收光譜中葉綠素a、c在紅光區(qū)的吸收峰位置發(fā)生了明顯的移動(dòng)，吸光值也顯著降低；熱處理60 s后，葉綠素a、c在432 nm和582 nm處產(chǎn)生的吸收峰均消失。巖藻黃質(zhì)在534 nm附近產(chǎn)生最大吸收峰，但吸光值隨熱燙時(shí)間的變化不明顯。

羊棲菜；熱燙；顏色；色素；吸收光譜

羊棲菜（Sargassum fusiforme（Harvey）Setchell）屬于褐藻門馬尾藻科，俗稱海大麥、鹿角尖等，在日本、韓國及中國的沿海均有分布，是一種重要的經(jīng)濟(jì)海藻。研究表明，羊棲菜含有豐富的蛋白質(zhì)、褐藻多糖和巖藻黃質(zhì)等生物活性物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，以及調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降血脂及抗氧化等功能保健價(jià)值［1-3］。

目前，羊棲菜在我國已有大規(guī)模人工養(yǎng)殖，據(jù)了解，2013年浙江洞頭縣的羊棲菜養(yǎng)殖面積已達(dá)8 000畝，產(chǎn)品產(chǎn)量和加工出口占全國95%以上［4］。隨著開發(fā)利用海藻資源熱潮的興起，國內(nèi)外學(xué)者和食品加工企業(yè)對(duì)羊棲菜的研究和利用產(chǎn)生了極大的興趣。目前，已有較多文獻(xiàn)對(duì)羊棲菜中生物活性物質(zhì)的提取、功能保健特性、新產(chǎn)品開發(fā)及工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行了探討與研究報(bào)道［2-3，5-7］。

傳統(tǒng)的羊棲菜產(chǎn)品主要為干制品、軟包裝罐頭產(chǎn)品等，在加工和貯藏過程中往往出現(xiàn)顏色褐變等問題，影響感官品質(zhì)，降低消費(fèi)者購買欲。熱燙處理是羊棲菜深加工過程中的關(guān)鍵步驟之一，目的是降低酶活，減少微生物作用，改善品質(zhì)等。目前已有較多學(xué)者研究了熱處理對(duì)果蔬色澤等品質(zhì)特征的影響［8-9］。然而，幾乎未見涉及熱加工處理對(duì)羊棲菜色澤影響的研究報(bào)道。作為典型的褐藻類植物之一，羊棲菜與高等植物相比，在生長環(huán)境、光合系統(tǒng)、色素組成等方面存在較大的差異。當(dāng)對(duì)羊棲菜進(jìn)行熱燙處理時(shí)，藻體顏色由深褐色迅速變成鮮綠色，隨后又逐漸變?yōu)楹稚@個(gè)獨(dú)特的顏色變化過程也引起了關(guān)注。因此，通過提取羊棲菜細(xì)胞中的色素，并測(cè)定其含量及吸收光譜的變化，用以分析熱燙處理對(duì)色澤變化的影響，了解相關(guān)的作用機(jī)制，對(duì)保持羊棲菜產(chǎn)品加工色澤品質(zhì)具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羊棲菜，由浙江金海蘊(yùn)生物有限公司提供。選擇嫩度適中、色澤均勻、無腐爛、無病蟲害的新鮮藻體，用自來水洗去表面的附生物、雜質(zhì)等，瀝干后備用。

丙酮、無水乙醇等試劑，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

T10-Basic型IKA高速分散機(jī)，德國IKA公司制造；UltraScan Pro1166色差儀，美國Hunterlab公司制造；4 K 15型冷凍離心機(jī)，美國Sigma公司制造；UV1000型紫外/可見分光光度計(jì)，上海天美科學(xué)儀器有限公司制造。

1.3 熱燙處理

將等量的羊棲菜樣品在98℃熱水中分別漂燙15、30、60、120、180、300 s，水與藻體的用量比為40∶1（mL/g）。熱燙后將藻體迅速取出，放入冷水中冷卻5 min，用吸水紙吸干表面水，裝入自封袋中，避光保存于冰上，待分析。該熱燙處理實(shí)驗(yàn)重復(fù)兩次，分析結(jié)果取其平均值。

1.4 色差測(cè)定

采用色差儀測(cè)定樣品的L*、a*、b*值。每個(gè)時(shí)間處理測(cè)定2個(gè)樣品，每個(gè)樣品至少重復(fù)測(cè)定4次，取平均值。Hue（色相角）通過以下方法計(jì)算［10］：

式（1）中，a*、b*分別表示測(cè)試樣品的紅綠值和黃藍(lán)值。

1.5 色素的提取

根據(jù)Parsons等［11］的方法，精確稱取1.0 g羊棲菜樣品，加入10 mL-18℃預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)90%丙酮溶液，用IKA高速分散機(jī)破碎提取3 min，勻漿于4℃、8 000 r/min離心10 min，收集上清液于50 mL的容量瓶中，殘?jiān)^續(xù)提取2～3次直至無色，定容至刻度。該色素提取液用于羊棲菜中色素含量的測(cè)定以及吸收光譜的分析。

1.6 葉綠素與總類胡蘿卜素含量的測(cè)定

以體積分?jǐn)?shù)90%丙酮溶液為參比，用紫外/可見分光光度計(jì)測(cè)定提取液在波長 664、630、510、480 nm處的吸光值，分別減去750 nm處的吸光值，以校正微粒濁度空白的吸光值。用Hunphrey和Jeffrey公式［12］計(jì)算提取液中葉綠素a、c的質(zhì)量濃度，用Parsons公式［12］計(jì)算總類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度：

式（2）（3）（4）（5）中，E表示在不同波長處色素提取液的吸光值（已用750 nm處的吸光值校正）。

若計(jì)算羊棲菜中色素的含量，則采用公式：

式（6）（7）中，c表示提取液中葉綠素或總類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度 （μg/mL），v表示丙酮提取液的體積（mL），m表示羊棲菜樣品的鮮質(zhì)量（g）。

1.7 光譜掃描分析

采用紫外/可見分光光度計(jì)測(cè)定色素提取液的吸收光譜，以體積分?jǐn)?shù)90%丙酮溶液為空白對(duì)照。波長范圍為300～800 nm，掃描間隔為1 nm，掃描速度為200 nm/min。

1.8 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS18.0軟件，進(jìn)行ANOVA單因素方差分析及Duncan’s多重比較，檢驗(yàn)結(jié)果的差異顯著性 （p＜0.05）；數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（Mean±SD）來表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱燙處理對(duì)羊棲菜色澤變化的影響

表1顯示了羊棲菜色澤隨熱燙時(shí)間的變化，可以看出，在熱燙過程中，藻體顏色發(fā)生了明顯的改變。Hue值是與傳統(tǒng)的感知顏色相關(guān)的一個(gè)特性。Hue值越大，樣品越偏向綠色；Hue值越小，樣品越偏向橙紅色［10］。羊棲菜在熱燙過程中的Hue值變化如圖1所示。在熱燙初期，時(shí)間小于60 s時(shí)，羊棲菜a*值明顯小于新鮮樣品，且具有較大的Hue值，表明樣品呈現(xiàn)明顯的綠色。然而，隨著熱燙時(shí)間的延長，a*值逐漸增大，Hue值也有明顯的降低，說明羊棲菜的綠色逐漸失去。類似地，Lau等［9］在對(duì)蘆筍進(jìn)行熱燙處理時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了綠色先變亮，隨后變?yōu)殚蠙旌稚默F(xiàn)象。

表1 羊棲菜色澤隨熱燙時(shí)間的變化Table 1 Color determination of Sargassum fusiforme after blanched for different times

圖1 熱燙時(shí)間對(duì)羊棲菜Hue值的影響Fig.1 Effects of blanching times on the values of Hue of Sargassum fusiforme

2.2 熱燙處理對(duì)羊棲菜色素含量變化的影響

羊棲菜中的色素大致分為兩類，主要是葉綠素類和類胡蘿卜素類。在熱處理過程中，色素含量的變化是引起羊棲菜色澤變化的主要因素之一。圖2、圖3分別顯示了羊棲菜經(jīng)不同時(shí)間熱燙處理后葉綠素和總類胡蘿卜素含量的變化情況。可以看出，新鮮羊棲菜中葉綠素和總類胡蘿卜素含量分別是0.72、0.20 mg/g。這與Seely等［13］報(bào)道的馬尾藻科海黍子中葉綠素和總類胡蘿卜素的含量0.71、0.31 g/kg接近。Kumar等［15］也曾報(bào)道，褐藻中葉綠素含量為0.56～2.01 mg/g，總類胡蘿卜素含量為0.05～0.42 mg/g。

圖2 熱燙時(shí)間對(duì)羊棲菜中葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of blanching times on the content of chlorophyll in Sargassum fusiforme

從圖2可見，經(jīng)熱燙處理后，羊棲菜中的葉綠素含量顯著性下降，且在熱燙初期，葉綠素降解速率較快，60 s后保留率降至59.8%。細(xì)胞破裂和葉綠素的損失是綠色植物在熱處理過程中最明顯的損傷［15］。Derek等［16］曾報(bào)道，當(dāng)熱處理溫度高于60℃時(shí)，葉綠體發(fā)生解體，葉綠素被釋放，這也許是導(dǎo)致羊棲菜在熱燙初期呈現(xiàn)明顯綠色的主要原因。然而，游離的葉綠素很不穩(wěn)定，容易受到熱、酸、酶等的影響［17］。隨著熱燙時(shí)間的延長，植物組織中滲出的有機(jī)酸，加速了葉綠素分子中的Mg2+被H+取代，生成褐色的脫鎂葉綠素［18］，從而使羊棲菜逐漸失去了綠色。如圖2所示，熱燙300 s之后，羊棲菜中葉綠素含量為0.29 mg/g，保留率僅為40.3%。Murcia等［9］曾報(bào)道，由熱處理所引起的葉綠素?fù)p失率在12%～66%之間，損失量主要受樣品的種類、處理的溫度和時(shí)間等的影響。

圖3 熱燙時(shí)間對(duì)羊棲菜中類胡蘿卜素含量的影響Fig.3 Effects of blanching times on the content of carotenoid in Sargassum fusiforme

由圖3可知，在熱燙處理過程中，羊棲菜中總類胡蘿卜素含量也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，300 s之后，含量降至0.90 mg/g。熱處理?xiàng)l件、樣品種類、化學(xué)組成、生長環(huán)境和季節(jié)等不同，類胡蘿卜素在食品中的含量與熱穩(wěn)定性也存在差異。Bhaskarachary等［19］分別研究了不同熱燙時(shí)間對(duì)莧菜和菠菜中總類胡蘿卜素含量的影響，并指出隨著熱處理時(shí)間的延長，總類胡蘿卜素保留率顯著性下降。類胡蘿卜素中共軛碳碳雙鍵的長鏈很容易受到光、氧、熱、酸等的影響而發(fā)生氧化和異構(gòu)化［20］。因此，當(dāng)羊棲菜暴露于熱燙環(huán)境中，各種因素促使了其中類胡蘿卜素的降解，從而使其顏色發(fā)生了明顯變化。

2.3 熱燙處理對(duì)羊棲菜色素吸收光譜的影響

藻體細(xì)胞經(jīng)熱處理后，其色素組成及比率發(fā)生了變化，與色素相結(jié)合的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與構(gòu)象被改變，從而引起了吸收光譜的變化［21］。圖4為熱燙時(shí)間對(duì)羊棲菜中色素吸收光譜的影響，可以看出，隨著熱燙時(shí)間的延長，羊棲菜中色素的吸收光譜形狀發(fā)生了明顯的變化。表2顯示了不同熱燙處理后羊棲菜吸收光譜中最大吸收峰及吸收值的變化。根據(jù)Hyun-Woung和紀(jì)明侯等［22-23］的報(bào)道，葉綠素a由于卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的存在，在663 nm和432 nm處產(chǎn)生比較明顯的吸收峰，619 nm和582 nm附近的吸收峰則為葉綠素c所產(chǎn)生。

圖4 羊棲菜色素吸收光譜隨熱燙時(shí)間的變化Fig.4 Changes in absorption spectra of pigments in Sargassum fusiforme after blanched for different times

圖4和表2顯示，熱燙處理后羊棲菜中葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰位置由663 nm移至664 nm，120 s又移至665 nm，且吸光值由1.26逐漸下降至0.50。此外，葉綠素a在索瑞帶432 nm處的吸光值隨熱燙時(shí)間的延長也逐漸減小，60 s之后該吸收峰消失，表明葉綠素a的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。據(jù)報(bào)道，植物體中的葉綠素是與脂蛋白質(zhì)結(jié)合在一起的，脂蛋白質(zhì)可以保護(hù)葉綠素免受植物組織內(nèi)有機(jī)酸的作用，但當(dāng)受熱時(shí)，細(xì)胞組織及色素-蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)受到破壞，葉綠素即被釋放出來，在細(xì)胞中擴(kuò)散［24］。另外，與新鮮羊棲菜相比，熱燙處理后的羊棲菜在413 nm附近產(chǎn)生了較強(qiáng)的吸收峰。

表2 羊棲菜色素吸收光譜中最大吸收峰及吸光值的變化Table 2 Changes in the maximum absorption peaks and absorbances of pigments in Sargassum fusiforme

Moss等［25］曾報(bào)道，在體積分?jǐn)?shù)90%丙酮溶液中，葉綠素a在430 nm附近有吸收峰，然而當(dāng)其轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素a時(shí)，吸收峰逐漸移至410 nm附近，且430 nm與410 nm處吸光值的比例 （A430∶A410）與葉綠素a的降解有一定的關(guān)系。因此，根據(jù)A430∶A410判斷樣品中葉綠素a與脫鎂葉綠素a的比例，如圖5所示，A430∶A410比值隨著熱燙時(shí)間的增加而逐漸下降，當(dāng)時(shí)間超過120 s時(shí)，變化趨于平緩。這說明隨著熱燙時(shí)間的延長，羊棲菜中葉綠素a逐漸發(fā)生降解，轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素a，這也正是熱燙后期羊棲菜顏色由綠色變?yōu)楹稚闹饕颉?/p>

圖5 熱燙時(shí)間對(duì)羊棲菜色素吸收光譜中A430:A410比值的影響Fig.5 Effects of blanching times on the 430:410 ration of absorption spectrum of pigments in Sargassum fusiforme

同樣地，熱燙處理后羊棲菜葉綠素c在紅光區(qū)的吸收峰由619 nm逐漸移至608 nm處，吸光值由0.29降至0.12；當(dāng)熱燙時(shí)間超過60 s時(shí)，葉綠素c在582 nm處的吸收峰消失，這些變化均表明葉綠素c在熱燙過程中因結(jié)構(gòu)改變而發(fā)生了降解。

另外，當(dāng)熱燙時(shí)間達(dá)到120 s時(shí)，羊棲菜色素的吸收光譜在448 nm處出現(xiàn)了一個(gè)比較明顯的肩峰，這主要是由β-胡蘿卜素與其他少量類胡蘿卜素所產(chǎn)生的。在新鮮羊棲菜中，葉綠素c對(duì)類胡蘿卜素的吸收峰產(chǎn)生干擾，然而隨著熱燙時(shí)間的延長，葉綠素c迅速減少，干擾作用大大降低，使該波長處類胡蘿卜素的吸收峰逐漸清晰。然而448 nm處吸光值隨熱燙時(shí)間的延長而逐漸下降，也說明類胡蘿卜素含量不斷減少。

羊棲菜中的類胡蘿卜素種類主要有巖藻黃質(zhì)、β-胡蘿卜素和少量的新巖藻黃質(zhì)、硅甲藻黃素、硅藻黃素［23，26］。在500～560 nm，羊棲菜色素提取液在534 nm處有吸收峰，這主要是巖藻黃質(zhì)的吸收［21］。圖4（b）顯示，與新鮮羊棲菜相比，熱燙后的羊棲菜中巖藻黃質(zhì)的吸光值略有下降，但隨熱燙時(shí)間的變化并不明顯，這與Margulies等［21］報(bào)道的熱處理后的三角褐指藻細(xì)胞在530 nm波長處吸光值的變化是一致的。巖藻黃質(zhì)是褐藻中的特征性類胡蘿卜素，其含量是β-胡蘿卜素的數(shù)倍之多，且該色素在有機(jī)體內(nèi)的吸光值遠(yuǎn)高于其在有機(jī)溶劑中的吸光值，所以藻體呈現(xiàn)褐色而不是綠色［23，27］。褐藻中巖藻黃質(zhì)主要以色素-蛋白質(zhì)復(fù)合體的形式存在，參與光系統(tǒng)起輔助色素的作用。然而，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)因?yàn)楦邷兀?0℃以上）或暴露于某些化學(xué)物質(zhì)（如尿素等有機(jī)溶劑）中而發(fā)生變性之后，色素-蛋白質(zhì)復(fù)合體之間的化學(xué)鍵被破壞，巖藻黃質(zhì)在550～560 nm的吸光值減少［27］。因而，新鮮羊棲菜藻體呈現(xiàn)褐色，熱燙后其顏色迅速由褐色變?yōu)榫G色。

3 結(jié)語

新鮮羊棲菜經(jīng)熱燙后，色澤發(fā)生了明顯的改變，98℃熱燙60 s以內(nèi)，羊棲菜呈現(xiàn)明顯的綠色，這可能主要是藻體中色素-蛋白質(zhì)復(fù)合體受熱發(fā)生解體所引起；隨著熱燙時(shí)間的延長，羊棲菜的綠色逐漸失去，這與葉綠素發(fā)生脫鎂化反應(yīng)生成褐色的脫鎂葉綠素，以及類胡蘿卜素中共軛碳碳雙鍵的長鏈發(fā)生氧化與異構(gòu)化有很大的關(guān)系。新鮮羊棲菜中葉綠素和類胡蘿卜素含量分別是0.72、0.20 mg/g，熱燙處理使兩種色素含量均下降，300 s后分別為0.29、0.09 mg/g。熱燙處理后，羊棲菜吸收光譜中葉綠素a、c在紅光區(qū)的吸收峰位置發(fā)生了明顯的移動(dòng)，吸光值也顯著降低；60 s后，兩者在432 nm和582 nm處產(chǎn)生的吸收峰均消失，表明葉綠素結(jié)構(gòu)及含量受熱發(fā)生了變化。巖藻黃質(zhì)在534 nm附近產(chǎn)生最大吸收峰，但吸光值隨熱燙時(shí)間的變化并不明顯。

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科技信息

孫育杰研究組與清華俞立研究組合作解析生物膜形變分子機(jī)制

2016年5月23日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心孫育杰研究組與清華大學(xué)生命學(xué)院俞立研究組合作在《Developmental Cell》發(fā)表論文《Kinesin 1drives autolysosome tubulation》（驅(qū)動(dòng)蛋白介導(dǎo)自噬性溶酶體出管），文章通過在體外重構(gòu)自噬性溶酶體出管的單分子研究體系詳細(xì)解析了驅(qū)動(dòng)蛋白KIF5B介導(dǎo)自噬性溶酶體出管再生的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格蛋白調(diào)控自噬溶酶體膜上PtdIns（4，5）P2聚集成微區(qū)，KIF5B通過與PtdIns（4，5）P2的直接相互作用而被招募到PtdIns（4，5）P2微區(qū)處，隨后通過KIF5B的驅(qū)動(dòng)蛋白性質(zhì)，拉動(dòng)了自噬溶酶體管狀結(jié)構(gòu)的生成。此項(xiàng)研究成果可能揭示了一個(gè)生物膜系統(tǒng)中普遍存在的由驅(qū)動(dòng)蛋白介導(dǎo)的膜形變機(jī)制。

［信息來源］北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院.生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心孫育杰研究組與清華俞立研究組合作解析生物膜形變分子機(jī)制［EB/OL］.（2016-6-1）.http://www.bio.pku.edu.cn/displaynews.php？id=7713

Research on the Color Changes of Sargassum fusiforme During Blanching Treatment

MA Zhengran，JIANG Qixing，XU Yanshun，YU Peipei，XIA Wenshui*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

In this paper，effect of blanching treatment on the color of Sargassum fusiforme was studied by the combined analysis of pigment contents and absorption spectra.Results showed that a higher value of Hue was observed and the color changed from brown to bright green after fresh S. fusiforme was blanched in water at 98℃.A significant decrease in Hue value and an increase in a* value were found with the increasing blanching time，indicating a loss of greenness.Chlorophyll and carotenoids in S.fusiforme were degraded significantly during the blanching，and the contents of them decreased from 0.72，0.20 mg/g fresh weight to 0.29，0.09 mg/g after 300 s，respectively. Blanching treatment led to a shift of the red absorption maximum of chlorophyll a and c，and the absorbance decreased gradually with the treatment time.The absorption peak of chlorophyll a and c at 432 nm and 582 nm disappeared after blanched for 60 s.Fucoxanthin showed a maximum absorption at 534 nm.However，the absorbance was not significant difference with the change of blanching treatment time.

Sargassum fusiforme，blanching，color，pigment，absorption spectra

TS 254

A

1673—1689（2016）010—1106—07

2015-03-11

江蘇省前瞻性研究項(xiàng)目（BE2013336）。

*通信作者：夏文水（1958—），男，江蘇高淳人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事食品加工研究。E-mail：xiaws@jiangnan.edu.cn