不同熱處理過程中鮮食甜玉米類胡蘿卜素含量變化研究

李大婧，肖亞冬，何美娟，劉春菊，劉春泉，*

（1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京　210014；2.國家蔬菜加工技術研發專業分中心，江蘇 南京　210014；3.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京　210095）

不同熱處理過程中鮮食甜玉米類胡蘿卜素含量變化研究

李大婧1，2，肖亞冬1，何美娟3，劉春菊1，2，劉春泉1，2，*

（1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京210014；2.國家蔬菜加工技術研發專業分中心，江蘇 南京210014；3.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京210095）

為研究加工熱處理對鮮食甜玉米中主要類胡蘿卜素組分的影響，以晶甜5號鮮食甜玉米為原料，采用高效液相色譜法分析速凍甜玉米燙漂條件、罐裝甜玉米預煮和滅菌時間對甜玉米中常見類胡蘿卜素變化的影響。結果表明：速凍甜玉米燙漂處理相同時間，蒸汽燙漂甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量高于沸水燙漂，且隨著燙漂時間的增加，類胡蘿卜素的含量在兩種燙漂方式下均逐漸下降。對于罐裝甜玉米，在20 min內，預煮時間越短總類胡蘿卜素含量越高，隨著預煮時間增加，僅α-隱黃質含量有所增加，其余均逐漸下降，但預煮時間超過20 min后，總類胡蘿卜素含量無明顯變化；在10 min內，滅菌處理可以顯著提高總類胡蘿卜素含量，隨著滅菌時間的增加，總類胡蘿卜素含量、各種類胡蘿卜素組分含量均呈下降趨勢。

鮮食甜玉米；燙漂；預煮；滅菌；類胡蘿卜素

鮮食玉米是指乳熟期采收、剝去苞葉，采用簡單蒸煮即可食用的玉米，常見的主要有糯玉米、甜玉米、普通玉米等［1］。鮮食玉米中含有豐富的淀粉、脂肪、多種氨基酸、微量元素和類胡蘿卜素等營養物質。近幾年，類胡蘿卜素逐漸受到專家和學者的關注，鮮食玉米中的類胡蘿卜素主要包括新黃質、紫黃質、葉黃素、玉米黃質、α-隱黃質、β-隱黃質、α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素等。類胡蘿卜素具有降血脂、降血壓、預防便秘和肥胖、健腦提神［2-4］，延緩和抑制癌癥、心血管疾病、老年性黃斑變性癥等慢性疾病［5-6］，增強機體免疫力［7-8］等功效。

當前有關玉米加工的研究主要集中在加工過程中品質的變化，劉春泉等［9］對京甜紫花糯2號玉米熱加工后揮發性成分進行分析，發現加工后的揮發性成分與鮮樣存在很大差異。汪慧華等［10］研究了熱處理對玉米飲料色澤的影響，結果表明滅菌時間和滅菌溫度對玉米飲料色澤有顯著影響。董文明等［11］通過研究滅菌方式對玉米籽粒品質的影響，發現不同滅菌方式對玉米中類胡蘿卜素含量有一定影響。鮮食玉米熱加工方面缺乏熱處理對類胡蘿卜素含量影響的詳盡研究，且在一些鮮食玉米加工產品如速凍玉米、玉米罐頭的加工過程中關鍵工序缺乏統一，導致錯誤的加工方法和加工條件出現，使加工產品中營養物質和某些活性成分損失，從而影響產品質量［12］。本實驗以鮮食甜玉米晶甜5號為原料，研究燙漂條件、預煮時間和滅菌時間等熱處理對鮮食玉米類胡蘿卜素含量的影響，以期為鮮食玉米生產加工過程中如何最大限度地保留類胡蘿卜素提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

晶甜5號玉米，購于江蘇省明天農牧科技有限公司南京六合農產品加工中心；娃哈哈純凈水蘇果超市。

玉米黃質標準品、β-胡蘿卜素標準品、β-隱黃質標準品美國Sigma公司；葉黃素純品（純度＞90%）江蘇省農業科學院農產品加工研究所果蔬加工與綜合利用項目組實驗室自制；正己烷、無水硫酸鈉、丙酮、甲苯、無水乙醇國藥集團化學試劑有限公司；甲基叔丁基醚（色譜純）、甲醇美國天地有限公司。

1.2儀器與設備

BS224S電子分析天平北京賽多利斯科學儀器公司；RE52CS旋轉蒸發器上海亞榮生化儀器廠；SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵上海東璽制冷儀器設備有限公司；KQ-300DE型數控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司；D10氮氣吹掃儀杭州奧盛儀器有限公司；真空冷凍干燥機北京博醫康實驗儀器有限公司；THC-C-1臺式冷凍恒溫搖床太倉市實驗設備廠；1200高效液相色譜儀美國Agilent科技有限公司；YMC-C30色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、高速萬能粉碎機天津市泰斯特儀器有限公司；40目標準篩浙江上虞市道墟水仙紗篩廠；電磁爐美的集團有限公司。

1.3方法

1.3.1類胡蘿卜素的提取

精確稱量3.00 g玉米粉，加入30 mL正己烷-乙醇-丙酮-甲苯（10∶6∶7∶7，V/V）混合液進行提取，靜置3～4 h后加入2 mL 質量分數為40%的氫氧化鉀-甲醇溶液，搖勻后置于暗處室溫下皂化，將皂化后上層清液轉移至分液漏斗，加入30 mL正己烷，搖勻后加38 mL 質量分數為10%的硫酸鈉溶液，分層，收集上層溶液。重復處理多次，至提取液無色。混合上層溶液，旋轉蒸干，用2 mL甲醇復溶，過0.45 μm孔徑濾膜后保存于-60 ℃冰箱中待測。

1.3.2色譜和質譜條件

色譜條件：YMC-C30色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：A為水-甲基叔丁基醚-甲醇（5∶25∶70，V/V），B為水-甲基叔丁基醚-甲醇（5∶85∶10，V/V），梯度洗脫：0～4.5 min（5%～20% B）、4.5～12.5 min（20%～50% B）、12.5～18 min（50%～75% B）、18～24 min（75%～95% B）、24～30 min（95% B）；流速：0.6 mL/min；柱溫：25 ℃；進樣量：20 μL。

質譜條件：色譜柱流出組分進入質譜儀的流速：10 μL/min；離子 源：APCI+；m/z掃描范圍：80～1 000；毛細管電壓：2 500 V；干燥氣體：5 L；霧化氣體：20 MPa；汽化溫度：350 ℃；蒸汽溫度：400 ℃；電暈電流：4 μA。

1.3.3標準曲線的制作

用甲醇溶解葉黃素、β-隱黃質和玉米黃質標準品，用己烷溶解β-胡蘿卜素標準品，分別配制成質量濃度為40 μg/mL的標準品溶液。分別進行系列標準溶液的配制。

按照1.3.3節中色譜和質譜方法，每個系列質量濃度進樣3 次，以進樣量為橫坐標，相應吸收峰面積為縱坐標進行線性回歸分析，繪制標準曲線。得到葉黃素、玉米黃質、β-隱黃質和β-胡蘿卜素的標準曲線如表1所示。

表1　4 種類胡蘿卜素的標準曲線Table 1　Standard curves of four carotenoids

1.3.4鮮食甜玉米粒熱加工處理

1.3.4.1兩種鮮食玉米加工產品工藝流程

速凍甜玉米：原料采收→前處理→清洗→燙漂→冷卻→凍結→包裝→貯藏

甜玉米罐頭：去苞葉→清洗→剝粒→預煮（燙漂）→漂洗→裝罐、注液→殺菌→冷卻→檢驗→包裝→貯藏

1.3.4.2速凍甜玉米不同燙漂條件處理

新鮮甜玉米采用沸水燙漂和蒸汽燙漂兩種燙漂方式，分別燙漂5 min和10 min，即得速凍甜玉米不同燙漂條件樣品。將樣品凍干，過40 目篩，提取甜玉米粒中類胡蘿卜素，并測定其組分含量。對照組樣品為未經處理的鮮食甜玉米籽粒，下同。

1.3.4.3罐裝甜玉米不同預煮條件處理

新鮮甜玉米粒分別預煮0、5、10、15、20、25 min，然后裝罐封口，采用121 ℃高溫高壓殺菌20 min，冷卻，即得罐裝甜玉米不同預煮條件樣品。將樣品凍干，過40 目篩，提取甜玉米粒中類胡蘿卜素，并測定其組分含量。

1.3.4.4灌裝甜玉米不同滅菌條件處理

新鮮甜玉米粒沸水燙漂10 min，裝罐封口，采用121 ℃高溫高壓滅菌0、10、15、20、25、30 min，即得灌裝甜玉米不同滅菌條件樣品。將樣品凍干，過40 目篩，提取甜玉米粒中類胡蘿卜素，并測定其組分含量。

1.4數據分析

每個實驗做3 次平行，采用SPSS 16.0軟件對實驗數據進行統計分析，利用Duncan's檢驗進行差異顯著性分析，含量表述為±s。

2　結果與分析

2.1不同燙漂條件對速凍甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量的影響

表2　不同燙漂條件下甜玉米粒中類胡蘿卜素組分含量Table 2 Changes in carotenoid contents of corn kernels during blanching treatments

由表2可知，燙漂后總類胡蘿卜素含量均有增加，其中燙漂5 min后含量增加較多，原因可能是熱燙處理使得酶類鈍化，有效阻止了類胡蘿卜素的降解［13］，同時也改善了甜玉米的組織結構，更加利于類胡蘿卜素的溶出［14-15］。沸水燙漂和蒸汽燙漂相同時間時，蒸汽燙漂速凍甜玉米籽粒中總類胡蘿卜素含量高于沸水燙漂，且具有顯著性差異（P＜0.05）。許多報道發現蒸汽燙漂更有利于對類胡蘿卜素的保留，許春英等［16］發現蒸汽燙漂南瓜中類胡蘿卜素損失率低于沸水燙漂，燙漂5 min內類胡蘿卜素含量變化較小。林嬌芬等［17］研究了不同殺青工藝對柿葉綠茶主要成分的影響，發現蒸汽殺青對柿葉綠茶中類胡蘿卜素的保留比沸水殺青更有利。這主要是因為采用沸水燙漂時水溶性類胡蘿卜素會溶解于水中，使得總類胡蘿卜素含量偏低，而蒸汽燙漂是以高溫水蒸氣作為加熱介質，減少了水溶性類胡蘿卜素組分的損失［18］，這表明蒸汽燙漂更利于類胡蘿卜素的保留。與對照組相比，燙漂處理后速凍甜玉米籽粒中主要類胡蘿卜素種類沒有變化。兩種燙漂方式下速凍甜玉米籽粒中含量最高的類胡蘿卜素為葉黃素和玉米黃質，其次為α-隱黃質和β-隱黃質，含量最少的是α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素。沸水燙漂和蒸汽燙漂5 min后玉米黃質含量分別為18.99 μg/g和18.64 μg/g，分別是對照組的1.66倍和1.63倍；另外，沸水燙漂10 min后玉米黃質含量占總類胡蘿卜素含量的30.20%，在幾種燙漂處理中比例最大，由此可知，燙漂處理可以顯著提高玉米黃質含量。同樣，燙漂處理也使葉黃素含量顯著增加，其中沸水燙漂10 min時含量增加最少，為6.91 μg/g，而且不同燙漂條件下葉黃素含量之間具有顯著差異性（P＜0.05）。沸水燙漂新黃質和紫黃質含量顯著高于相同時間的蒸汽燙漂，同一燙漂方式隨著燙漂時間增加其含量顯著下降。兩種燙漂方式均會提高α-隱黃質和β-隱黃質含量。α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量在經過兩種燙漂方式后均得到顯著提高（P＜0.05），且沸水燙漂處理其含量高于蒸汽燙漂，同一燙漂處理隨著燙漂時間增加其含量有所下降，但仍與對照組存在顯著差異（P＜0.05）。因此，無論哪種燙漂方式，均會提高類胡蘿卜素組分的含量，但隨著燙漂時間的增加，類胡蘿卜素含量顯著降低（P＜0.05），蒸汽燙漂類胡蘿卜素含量一直高于沸水燙漂，綜上速凍甜玉米在加工過程中選擇蒸汽燙漂5 min較適宜。同時，在不同燙漂處理過程中，葉黃素、玉米黃質、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和新黃質的含量相差較小，而α-隱黃質和β-隱黃質在兩種燙漂方式下含量差值較大，證明前5 種類胡蘿卜素比后兩者具有較強的熱穩定性。

2.2預煮時間對罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量的影響

表3　不同預煮時間甜玉米粒中類胡蘿卜素含量Table 3 Changes in carotenoid contents of corn kernels during pre-cooking

由表3可知，預煮后總類胡蘿卜素含量顯著提高（P＜0.05），隨著時間的增加，總類胡蘿卜素含量逐漸下降，預煮20、25 min后總類胡蘿卜素含量無顯著變化（P＞0.05）。其中預煮5 min后含量最高，為60.1 μg/g，是對照組的1.39 倍。預煮5 min與預煮25 min罐裝甜玉米籽粒中總類胡蘿卜素含量相差7.42 μg/g，差異顯著（P＜0.05）。新黃質和紫黃質經過預煮后，檢測限內未檢出，表明二者在此熱處理過程中很不穩定。預煮處理5 min后，葉黃素和玉米黃質含量均達到最大，分別為15.32 μg/g和20.58 μg/g，隨著預煮時間的增加，其含量逐漸下降，且不同預煮時間罐裝甜玉米籽粒中葉黃素和玉米黃質含量有顯著差異（P＜0.05）。β-隱黃質在預煮過程中與葉黃素、玉米黃質有相同變化規律，在預煮5 min后含量達到最大，此后開始逐漸降低。值得注意的是，α-隱黃質含量有特殊的變化規律，預煮5 min時含量為11.54 μg/g，隨著預煮時間增加，其含量降低，但在20 min時含量快速上升，25 min時達到最大值為11.94 μg/g，顯著高于預煮5 min時含量（P＜0.05），本課題組猜測可能是α-隱黃質在此過程中發生結構異構化，傅虹飛［19］研究發現錦橙汁在微波熱處理過程中，5，6-環氧類胡蘿卜素向5，8-環氧類胡蘿卜素轉化，β-隱黃質發生了異構化，生成13-順式-β-隱黃質。α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量變化具有相似的規律，預煮5 min后含量達到最大，此后含量無顯著變化（P＞0.05）。綜上可知，一定時間內，預煮處理可以提高罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量，且預煮5 min后罐裝甜玉米中總類胡蘿卜素含量最高，預煮時間超過20 min含量差異不顯著。因此，在罐裝甜玉米加工過程中，在同一滅菌條件下，適合選用時間為5 min的預煮處理。

2.3滅菌時間對罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量的影響

表4　不同滅菌時間甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量Table 4 Changes in carotenoid contents of corn kernels during sterilization

由表4可知，滅菌10 min時總類胡蘿卜素含量達到最高，為63.01 μg/g；隨著滅菌時間的延長，類胡蘿卜素含量逐漸下降，30 min后含量為47.84 μg/g，但仍高于對照組（0 min）。因此，滅菌處理一定時間后罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素的保留量會提高。目前對熱殺菌對類胡蘿卜素的影響眾說不一，Sanchez-Moreno等［20-21］研究發現熱殺菌不會對橙汁中類胡蘿卜素含量產生顯著影響，番茄中類胡蘿卜素在低溫熱力殺菌和高溫熱力殺菌處理下均無顯著差異，王強等［22］研究也發現高溫短時間和低溫長時間熱殺菌對芒果果漿中類胡蘿卜素含量沒有顯著影響，而蔣和體等［23］研究結果得出熱力殺菌會造成橙汁中類胡蘿卜素的損失率達到28.62%，孫英等［24］得出熱力巴氏殺菌能顯著減少胡蘿卜中的類胡蘿卜素含量。同預煮處理一樣，新黃質和紫黃質在滅菌10 min后檢測限內也未檢出，證明它們在罐裝甜玉米熱處理過程中很容易發生降解，這可能與二者的結構有關。滅菌處理10 min后，葉黃素的含量達到最大，為14.89 μg/g，隨著滅菌時間的增加，葉黃素含量逐漸下降，25 min后含量無顯著變化（P＞0.05）。玉米黃質含量在滅菌10～15 min之間含量無顯著變化，15 min時含量達到最大，為19.54 μg/g，之后滅菌時間越長則玉米黃質含量越低，但均高于對照組（0 min）。α-隱黃質和β-隱黃質經過滅菌處理后具有相似的變化規律，其含量均與對照組差異顯著（P＜0.05），且在滅菌20 min后，含量均無顯著變化，其中β-隱黃質含量與對照組之間無顯著差異（P＞0.05）。α-胡蘿卜素在滅菌10 min后含量達到最高，為3.44 μg/g，隨著滅菌時間增加，其含量逐漸下降，滅菌15 min后含量即無顯著變化（P＞0.05）。β-胡蘿卜素在滅菌20 min后含量與對照組相比無顯著變化（P＞0.05）。一定時間內滅菌處理可以提高罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量，滅菌時間越短則總類胡蘿卜素含量越高，不同滅菌時間甜玉米中類胡蘿卜素含量差異顯著（P＜0.05）。

3　討論與結論

綜上可知，燙漂、預煮和滅菌處理均會提高鮮食甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量，而長時間熱處理則會使類胡蘿卜素含量下降，原因可能有：1）熱燙處理會使得蔬菜、水果等食物中水溶性成分減少或被除去，從而提高了類胡蘿卜素的提取率；2）鮮食甜玉米中類胡蘿卜素可能與蛋白質結合形成復合體，熱處理后改善了食物組織，使復合體發生降解，故檢測到的類胡蘿卜素含量增加［25］；3）由于類胡蘿卜素對溫度比較敏感，長時間進行熱處理會使得類胡蘿卜素降解，含量呈現下降趨勢。

燙漂方式和燙漂時間對速凍甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量具有顯著影響，相同時間燙漂處理后，蒸汽燙漂速凍甜玉米籽粒中類胡蘿卜素含量高于沸水燙漂；同種燙漂方式下，隨著燙漂時間的增加，類胡蘿卜素含量逐漸下降。同樣，一定時間內，預煮和滅菌處理也可提高罐裝甜玉米籽粒中類胡蘿卜素組分含量。在20 min內，預煮時間越短則類胡蘿卜素含量越高，隨著預煮時間增加，含量處于下降趨勢；滅菌10 min類胡蘿卜素含量最高，隨著滅菌時間的增加，類胡蘿卜素含量顯著下降，各種類胡蘿卜素組分含量均處于下降趨勢。因此，對于速凍甜玉米，應利用蒸汽燙漂5 min進行熱處理以期保留最多的類胡蘿卜素；對于罐裝甜玉米，可進行5 min預煮和10 min滅菌處理，此時類胡蘿卜素的保留率最大。

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Carotenoid Content Change of Fresh Sweet Corn during Different Thermal Treatments

LI Dajing1，2， XIAO Yadong1， HE Meijuan3， LIU Chunju1，2， LIU Chunquan1，2，*
（1. Institute of Agricultural Products Processing， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing210014， China；2. Sub-Center of National Vegetable Processing Technology Research and Development， Nanjing210014， China；3. College of Food Science and Technology， Nanjing Agricultural University， Nanjing210095， China）

In order to explore the effect of different thermal treatments on the contents of carotenoids in fresh sweet corn，changes in the contents of common carotenoids in Jingtian 5 corn kernels during branching treatments for producing quickfrozen corn and during pre-cooking and sterilization for producing canned corn were determined using HPLC. Results showed that the contents of eight common carotenoids in steam-blanched corn were higher than in boiling water-blanched corn at the same blanching time point. The carotenoid contents in both blanching treatments decreased with the extension of blanching time. For canned corn， shortening the pre-cooking time from 20 min to 5 min resulted in higher total carotenoid contents and a gradual increase in all carotenoids except for α-cryptoxanthin. However， when the pre-cooking time exceeded 20 min， no signifi cant change in the total content of carotenoids was found. After 10 min of sterilization， the total content of carotenoids signifi cantly increased followed by a great decline with the extension of sterilization time， and similar trends were observed for changes in the contents of individual carotenoids.

fresh sweet corn； blanching； pre-cooking； sterilization； carotenoids content

TS255.5

A

1002-6630（2015）23-0078-05

10.7506/spkx1002-6630-201523015

2015-01-30

公益性行業（農業）科研專項（201503142）

李大婧（1976—），女，研究員，博士，主要從事果蔬加工與綜合利用研究。E-mail：lidajing@163.com

劉春泉（1959—），男，研究員，碩士，主要從事農產品精深加工與產業化開發研究。E-mail：liuchunquan2009@163.com