黑荸薺加工過程中營養(yǎng)物質(zhì)變化

魏連會(huì)， 劉宇峰，*， 姬妍茹， 董 艷， 楊慶麗， 宋淑敏， 高 媛， 張正海， 石 杰， 孫興榮

(1.黑龍江省科學(xué)院 大慶分院， 黑龍江 大慶 163319； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 大慶分院， 黑龍江 大慶 163319)

*劉宇峰，女，研究員，主要從事功能食品微生物方面的研究，通信作者。

荸薺，俗稱馬蹄，又名地栗、烏茶，藥食同源食材，肉質(zhì)細(xì)嫩，汁多味甜，清脆爽口，有“地下雪梨”之美譽(yù)，北方視為“江南人參”[1]。荸薺含有水分、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)[2]。中醫(yī)認(rèn)為荸薺性寒味甘，具有清熱化痰、生津開胃、明目清音、消食醒酒等保健功效[3]。

荸薺中含的磷元素是根莖類蔬菜中較高的，能促進(jìn)人體生長發(fā)育和維持生理功能的需要，對(duì)牙齒骨骼的發(fā)育有很大好處，同時(shí)可促進(jìn)體內(nèi)的糖、脂肪、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)的代謝，調(diào)節(jié)酸堿平衡，因此荸薺亦適于兒童食用[4]。同時(shí)荸薺富含多酚類、黃酮類、甾醇類、多糖類等功能活性成分，使其具有抗氧化、抗菌、免疫調(diào)節(jié)與抗腫瘤等多種保健功能[5-8]。

黑荸薺是將新鮮的荸薺采用變溫發(fā)酵技術(shù)熟化制作加工而成的，不添加任何食品添加劑，在保留原有營養(yǎng)成分的同時(shí)，多酚類物質(zhì)明顯增加，同時(shí)新增功能成分——類黑精，提升了產(chǎn)品的抗氧化、抗腫瘤、抗菌等保健功效。

本研究對(duì)荸薺加工熟化過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，并對(duì)營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，進(jìn)一步闡明荸薺發(fā)酵熟作過程中營養(yǎng)物質(zhì)變化規(guī)律，為產(chǎn)品的后續(xù)研發(fā)及其產(chǎn)品的推廣奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮荸薺，購于湖北宜昌市；無水乙醇、碳酸鈉、氫氧化鈉，天津市大茂化學(xué)試劑廠；盧丁標(biāo)準(zhǔn)品、Folin-酚試劑，合肥博美生物科技有限責(zé)任公司；沒食子酸，濟(jì)寧泰諾化工有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

黑荸薺生產(chǎn)設(shè)備，黑龍江省科學(xué)院大慶分院機(jī)電研究所研制。

ME204E型分析天平，梅特勒- 托利多公司；T6型紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器公司；HH- 1型恒溫水浴鍋，金壇市盛藍(lán)儀器制造公司；JJ- 2B型組織搗碎機(jī)，常州菲普實(shí)驗(yàn)儀器廠；S20型精密pH計(jì)，梅特勒- 托利多公司；410HT型超聲波清洗機(jī)，深圳市光點(diǎn)超聲波設(shè)備公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1黑荸薺的制作

將鮮荸薺洗凈吹干后，裝入耐高溫密封塑料袋，放入加工設(shè)備，按照設(shè)定程序運(yùn)行15 d，制成黑荸薺。

1.3.2蛋白質(zhì)含量的測定

采用凱氏定氮法，按照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》操作。

1.3.3粗脂肪含量的測定

采用索氏抽提法，按照國標(biāo)GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》操作。

1.3.4黃酮含量的測定

參照文獻(xiàn)[9]進(jìn)行。

1.3.5總多酚含量的測定

參照文獻(xiàn)[10]進(jìn)行。

1.3.6類黑精含量的測定

參照文獻(xiàn)[11]進(jìn)行。

1.3.7還原糖含量和總糖含量的測定

參見文獻(xiàn)[12]進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白質(zhì)含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測定，結(jié)果如圖1。

圖1 黑荸薺熟成過程蛋白質(zhì)含量的變化Fig.1 Protein contents during fermentation processing of black water chestnuts

由圖1可知，在黑荸薺熟成的過程中，蛋白質(zhì)的含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，在后幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，蛋白質(zhì)含量變化趨于平緩。較荸薺相比較蛋白質(zhì)含量的提高，增加了黑荸薺的營養(yǎng)價(jià)值。

2.2 脂肪含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行脂肪含量測定，結(jié)果如圖2。

圖2 黑荸薺熟成過程脂肪含量的變化Fig.2 Crude fat contents during fermentation processing of black water chestnuts

由圖2可知，黑荸薺熟成過程，各個(gè)取樣點(diǎn)中脂肪的含量，無顯著變化。黑荸薺熟化過程幾乎沒發(fā)生脂肪類物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

2.3 還原糖含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行還原糖含量的測定，結(jié)果如圖3。

圖3 黑荸薺熟成過程還原糖含量的變化Fig.3 Reducing sugar contents during fermentation processing of black water chestnuts

由圖3可知，在黑荸薺熟成過程中，還原糖含量呈現(xiàn)逐漸升高的變化趨勢(shì)，且在中間增幅較為明顯。荸薺熟成黑荸薺的過程是一個(gè)程序控制變溫發(fā)酵過程，在開始階段溫度的升高，可激活淀粉酶，將大分子化合物轉(zhuǎn)化為小分子的麥芽糖，在可由葡萄糖苷酶將其轉(zhuǎn)化為還原糖，導(dǎo)致含量增加，還原糖含量的增加，賦予了荸薺香甜的口感。

2.4 酸堿度的變化

圖4 黑荸薺熟成過程pH值的變化Fig.4 pH values during fermentation processing of black water chestnuts

對(duì)荸薺加工熟化成為黑荸薺的過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行pH值測定，結(jié)果如圖4。黑荸薺熟成的過程中，產(chǎn)品的酸堿度pH值逐漸降低，這與感官指標(biāo)樣品呈現(xiàn)酸味相一致，分析可能是熟成過程中伴隨著氧化反應(yīng)的發(fā)生，可將還原糖的羥基氧化為羧基，增加了產(chǎn)品中的有機(jī)酸含量，使產(chǎn)品酸甜可口，更加適合大眾口味。

2.5 總多酚含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行總多酚含量測定，結(jié)果如圖5。

圖5 黑荸薺熟成過程多酚含量的變化Fig.5 Polyphenol contents during fermentation processing of black water chestnuts

由圖5可知，黑荸薺熟成的過程中多酚類的物質(zhì)明顯增加，可能是荸薺中原有的一些多酚類物質(zhì)，但其分子量較大，在發(fā)酵熟化的高溫高濕條件下，大分子的多酚類物質(zhì)被水解成一些小分子的具有酚羥基的物質(zhì)，使總多酚含量明顯增高。同時(shí)多酚類物質(zhì)在酸性條件下更加穩(wěn)定，黑荸薺熟成過程產(chǎn)品的pH值降低，其多酚類物質(zhì)更加穩(wěn)定，也可提高其含量。

圖6 黑荸薺熟成過程黃酮含量的變化Fig.6 Flavonoids contents during fermentation processing of black water chestnuts

2.6 黃酮含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行黃酮含量測定，結(jié)果如圖6?？芍谳┧j熟成的過程中，樣品中黃酮類物質(zhì)的含量增加，溫度的升高，可激活或增加了酶的活性，分析黃酮類物質(zhì)增加的原因可能是發(fā)酵熟成的過程中，激活了苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶，增加了黃酮含量。

2.7 類黑精含量的變化

對(duì)荸薺加工熟成黑荸薺過程中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)進(jìn)行取樣，進(jìn)行類黑精含量測定，結(jié)果如圖7。黑荸薺熟成過程中，類黑精含量增加，且在最后的階段增福較大。黑荸薺熟成過程的變溫控制程序，可觸發(fā)美拉德鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，可使類黑精的含量增加，賦予黑荸薺更強(qiáng)的保健功效。

圖7 黑荸薺熟成過程類黑精含量的變化Fig.7 Melanoidin contents during fermentation processing of black water chestnuts

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)測定了黑荸薺加工過程中各種營養(yǎng)及其功能活性成分的變化，并分析出物質(zhì)變化規(guī)律，在黑荸薺熟化過程中，產(chǎn)品的pH值呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，最低值為3.74，蛋白質(zhì)、脂肪、還原糖、黃酮、多酚、類黑精、隨著加工過程的延續(xù)，物質(zhì)含量逐漸增加，最大值分別達(dá)到每100 g黑荸薺中為2.26、0.46、1.786、0.098、0.103 3、0.093 9 g。荸薺在精深加工成黑荸薺的過程中營養(yǎng)物質(zhì)大大增加，特別是功能活性營養(yǎng)成分黃酮、多酚、類黑精的大大增加，提高了產(chǎn)品的附加值，使黑荸薺具有抗氧化、抗腫瘤、提高免疫力、抗菌等多重的保健功效。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可為黑荸薺產(chǎn)品的推廣奠定理論基礎(chǔ)。

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