饅頭加工和貯藏過程中營養強化劑葉黃素酯的穩定性

劉春菊,謝曉葉,劉春泉,李大婧,*

(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)

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饅頭加工和貯藏過程中營養強化劑葉黃素酯的穩定性

劉春菊1,2,謝曉葉1,劉春泉1,2,李大婧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)

為了探討營養強化劑葉黃素酯在饅頭加工和貯藏過程中的穩定性,通過葉黃素酯水溶性微囊粉添加于饅頭中,分析饅頭和面、壓延、發酵、蒸制和儲藏過程中總葉黃素酯、總葉黃素及其異構體的變化情況。結果表明:和面、壓延和發酵對葉黃素酯的降解影響不顯著,蒸制引起饅頭中葉黃素酯含量下降明顯;饅頭加工過程對皂化測得的總葉黃素和全反式葉黃素保留率較高。葉黃素酯強化饅頭在整個加工和儲藏過程都伴隨著葉黃素異構體的生成和含量變化,和面過程中生成了少量的13-順式和13′-順式葉黃素,壓延、發酵過程13-順式和13′-順式葉黃素含量繼續增加,蒸制引起13-順式、13′-順式葉黃素含量顯著增加以及9-順式葉黃素的生成。儲藏過程中饅頭中的葉黃素酯、皂化測得的總葉黃素和全反式葉黃素含量,及葉黃素順式異構體含量均略有下降。

葉黃素酯,饅頭,加工,儲藏,穩定性

營養強化食品是指根據人群的營養需要,向天然食物中添加一種或多種營養素,用以提高食品營養價值,經過強化處理的食品[1]。營養強化食品可以提高食品中營養素,預防和減少營養缺乏病,簡化膳食處理,抗氧化、減少疾病的發生,是改善國民營養狀況的有效途徑[2-4]。由于中國許多地方都存在營養缺乏的現象,營養強化食品的出現掀起了又一個革新浪潮,對營養素的強化研究也成為了國內外研究的熱門課題。已有許多專家學者對營養強化后食品特性、營養、物化性質開展研究。王曉曦等[5]研究不同分子量和不同的濃度麥麩酚基木聚糖對發酵面團的黏彈性、色澤、比容、回復性、硬度、咀嚼性的影響,發現高分子量的麥麩酚基木聚糖對發酵面團和饅頭品質改善效果高于低分子量的麥麩酚基木聚糖;Mihaela等[6]研究添加到面粉中的酪蛋白酸鈉、未經處理濃縮乳清蛋白和熱處理乳清蛋白濃縮物,對面團流變學特性和面包品質的影響,研究發現酪蛋白酸鈉、未經處理濃縮乳清蛋白和熱處理乳清蛋白濃縮物對面包體積、質構和烘焙特性都具有一定的影響。

饅頭是我國特有的面制發酵食品,以其制作簡單、食用方便、綿軟可口而深受人們的青睞,我國許多地區都以饅頭為主食[7-8]。營養素強化饅頭使人們在每天的膳食中對營養素有了一定的補充,達到均衡膳食營養的目的,避免了由于營養缺乏而引起的各種疾病。目前已有多種營養強化劑強化于饅頭中,如維生素B2、維生素B1、鋅、鐵、鈣等[9-10]微量元素及葉黃素、葉黃素酯等[11-13]功能因子,但這些營養強化劑在饅頭的加工和貯藏過程中保留了多少？哪些因素影響了營養強化劑的穩定性？這些問題直接影響到人們真正攝入營養強化劑的量和營養強化效果。本文考察了葉黃素酯強化于饅頭中,在饅頭不同加工工序和不同貯藏條件下的降解和變化情況,以期研究葉黃素酯在強化饅頭加工和貯藏過程中的穩定性,為強化劑葉黃素酯在面制品中的應用提供一定的理論支撐。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

質量分數5%的葉黃素酯水溶性微囊粉大連醫諾生物有限公司;高活性干酵母粉安琪酵母有限公司;食用鹽江蘇井神鹽化股份有限公司;海銳面粉特一粉江蘇省金葉糧油食品有限公司;全反式葉黃素標準品(97%)美國Sigma公司;分析純無水硫酸鈉、丙酮、石油醚、無水硫酸鈉、正己烷國藥集團化學試劑有限公司;色譜級乙腈、二氯甲烷、甲醇美國天地公司。

200B型電動壓面機永康市創新工貿有限公司;愛仕達AI-F2106E電磁爐、愛仕達WG1526NL不銹鋼蒸鍋浙江愛仕達電器股份有限公司;BS224S電子分析天平北京賽多利斯科學儀器公司;LGJ-12冷凍干燥機北京松源華興科技發展有限公司;RE-52A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;WSC-S型色差儀上海精密科學儀器有限公司;D10氮氣吹掃儀杭州奧盛儀器有限公司;HPLC1200高效液相色譜儀美國安捷倫科技有限公司,主要包括在線真空脫氣機、四元梯度洗脫泵、柱溫箱、二級管陣列檢測器(diode array detector,DAD);色譜柱YMC-C30(4.6 mm×250 mm,5 μm)。

1.2實驗方法

1.2.1饅頭制作根據預實驗確定饅頭配方:面粉400 g、水192 g、酵母4.80 g,每份均勻添加0.426 g質量分數為5%的葉黃素酯水溶性微囊粉。

饅頭制作工藝為和面30 min,電動壓面機壓延5次約10 min,手工成型后醒發30 min,將發酵好的饅頭放入蒸鍋中待水開后蒸制28 min?？疾旌兔婧蟮拿鎴F(剛成團)、壓延后的面團(成型前)、發酵后的饅頭以及蒸制的饅頭中葉黃素酯和葉黃素含量的變化。平行取樣三次。

1.2.2儲藏期實驗將制作好的饅頭用滅菌的保鮮袋封裝后,再裝入塑料包裝袋中密封。分別在20 ℃避光儲藏,取樣周期依次為5 d。平行取樣三次。

1.3強化饅頭中葉黃素酯含量分析

1.3.1葉黃素酯的提取按實驗設計1.2.1、1.2.2條件取樣,避光冷凍干燥36 h,粉碎過40目篩后-20 ℃凍藏。準確稱取2.00 g饅頭凍干粉于250 mL磨口三角瓶中,加20 mL蒸餾水溶解,50 mL石油醚/丙酮溶液(v/v=3∶2),加塞后1500 r/min磁力攪拌10 min,加30 mL蒸餾水轉移至分液漏斗,收集有機相,重復此操作三次至水層無色。合并有機相,30 ℃下真空旋干,用2.5 mL丙酮復溶后過0.45 μm濾膜,用于色譜分析。為避免樣品的光氧化降解,所有操作均在昏暗的燈光下進行。

1.3.2全反式葉黃素標準溶液的配制葉黃素酯以全反式葉黃素的含量計算。準確稱取1 mg反式葉黃素標準品,用丙酮溶解并定容至50 mL,混勻,制成質量濃度為20 μg/mL的標準液。再分別取0.1、0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 mL標準液置于10 mL容量瓶中,用丙酮定容并混勻,制成質量濃度為0.2、1、3、5、7、9、11、13 μg/mL的系列標準液。

1.3.3色譜條件參考文獻[14],色譜柱C18(300 mm×3.9 mm,10 μm)柱溫25 ℃,進樣量20 μL,流速1.0 mL/min,檢測波長450 nm。流動相:30 min內線性梯度洗脫,A乙腈/甲醇(v/v=9/1);B乙酸乙酯(0%～100%)。

1.4強化饅頭中葉黃素及其異構體含量分析

1.4.1葉黃素及其異構體的提取準確稱取3.00 g饅頭凍干粉于250 mL磨口三角瓶中,加20 mL蒸餾水1500 r/min磁力攪拌10 min溶解,再加入50 mL石油醚溶液,160 mL 40%的氫氧化鉀-甲醇溶液,60 ℃回流皂化3 h。將皂化液轉移至分液漏斗后加30 mL正己烷,38 mL 10%的硫酸鈉溶液,混勻后靜置待分層后,收集有機相,30 ℃下真空旋干,用丙酮定容2.5 mL后過0.45 μm濾膜至樣品瓶-20 ℃凍藏備用,用于色譜分析。為避免樣品的光氧化降解,所有操作均在昏暗的燈光下進行。

1.4.2色譜條件參考文獻[15],色譜柱YMC Carotenoid C30(4.6 mm×250 mm,5 μm);柱溫25 ℃;檢測波長450 nm;DAD光譜收集范圍:250～600 nm。流動相為甲醇/水(v/v=98∶2),70 min內等度洗脫;流速1.0 mL/min;進樣量20 μL。

1.5保留率的計算

總葉黃素酯保留率為各工序饅頭制品中檢測到的所有葉黃素酯的含量與添加到饅頭中葉黃素酯初始含量的比值。總葉黃素保留率為各工序饅頭制品中葉黃素酯皂化后葉黃素的含量及檢測到的各順式異構體含量之和與添加到饅頭中葉黃素酯皂化后葉黃素的含量及檢測到的各順式異構體含量之和的比值。全反式葉黃素含量為各工序饅頭制品中葉黃素酯皂化后測得的全反式葉黃素含量與添加到饅頭中葉黃素酯皂化后測得的全反式葉黃素含量的比值。

1.6數據處理

實驗數據結果均采用軟件Origin7.5和SPSS 17.0進行方差分析和標準差分析。

2　結果與分析

2.1饅頭制作過程中葉黃素酯含量變化

在饅頭制作過程中不同加工工序對葉黃素酯含量的影響程度有所差異,詳見圖1。和面和壓延、發酵過程對葉黃素酯的降解無顯著(p>0.05)作用,蒸制引起葉黃素酯含量的顯著下降(p<0.05)。和面過程中,葉黃素酯含量由46.48 μg/g下降為45.39 μg/g,保留率為97.61%,此過程溫度降低(<20 ℃),說明攪拌作用對葉黃素酯的氧化降解作用影響很小。壓延過程,葉黃素酯含量43.95 μg/g,保留率為94.51%,發酵過程中,葉黃素酯保留率為91.37%,葉黃素酯含量下降不顯著，為42.49 μg/g(p>0.05),可能是因為在發酵過程中酵母消耗了氧氣從而減弱了葉黃素酯的降解[16]。蒸制過程中引起饅頭中葉黃素酯含量的顯著下降(p<0.05),葉黃素酯保留率為72.28%,含量為33.61 μg/g。

圖1　制作過程對饅頭中葉黃素酯含量的影響Fig.1　Effects of steamed bread processing steps on the content of lutein ester

2.2饅頭制作過程中總葉黃素及全反式葉黃素含量變化

葉黃素酯強化饅頭制作過程對總葉黃素和全反式葉黃素含量的影響如圖2所示。和面、壓延、發酵和蒸制后的饅頭(或面團)中總葉黃素含量依次為24.68、24.37、23.66、22.72 μg/g,全反式葉黃素含量依次為24.01、23.39、21.53、19.37 μg/g。和面、壓延和發酵過程中,總葉黃素保留率僅下降了1.28%、1.24%和2.84%,而全反式葉黃素下降了3.96%、2.48%和7.44%,說明和面、壓延和發酵過程中葉黃素降解不明顯。蒸制過程中總葉黃素和全反式葉黃素保留率分別下降了3.76%和8.64%,說明蒸制對葉黃素的降解影響較小。

圖2　制作過程對饅頭中總葉黃素和全反式葉黃素含量的影響Fig.2　Effects of steamed bread processing steps on the content of total lutein and trans-lutein

2.3饅頭制作過程中葉黃素順反異構體的生成及含量變化

葉黃素酯強化饅頭中葉黃素在制作過程中順反式異構體的變化如圖3所示。隨著全反式葉黃素含量的下降,不同加工過程均有葉黃素順式異構體的生成或其含量的增加。和面過程中,先生成了0.39、0.28 μg/g的13-順式和13′-順式葉黃素。壓延過程中,13-順式和13′-順式葉黃素含量增加,但無顯著性變化(p>0.05)。這是因為和面和壓延過程混入大量氧氣,適宜水分情況下面團中的脂氧合酶和過氧化物酶活性增強,發生氧化反應,引起葉黃素酯的偶聯氧化降解。發酵過程中,13-順式和13′-順式葉黃素含量顯著增加(p<0.05)含量為1.16、0.97 μg/g。蒸制引起饅頭中13-順式、13′-順式葉黃素含量顯著增加(p<0.05)含量為1.68、1.32 μg/g,同時新生成0.97 μg/g的9-順式葉黃素。

圖3　制作過程對饅頭中葉黃素順反異構體含量的影響Fig.3　Effects of steamed bread processing steps on trans-cis-isomerization of lutein content

2.4饅頭儲藏過程中總葉黃素酯含量變化

圖4為葉黃素酯強化饅頭在20 ℃避光儲藏過程中總葉黃素酯含量的降解曲線。整個儲藏過程中饅頭中葉黃素酯含量呈緩慢下降趨勢,這與肖亞冬[17]研究一致。Lin[18]等人指出番茄汁貯存過程中類胡蘿卜素的氧化降解與溫度、光照和空氣關系密切。分析原因這可能是空氣導致饅頭中葉黃素酯的降解。剛制備饅頭中葉黃素酯的含量為33.61 μg/g(72.27%),儲藏30 d后為26.97 μg/g(58.00%)。Pott[19]等認為類胡蘿卜素的物理狀態也是引起類胡蘿卜素降解的最主要因素。

圖4　饅頭中葉黃素酯含量在儲藏過程中的變化Fig.4　Evolution of the content of lutein ester in steamed bread during storage

2.5饅頭儲藏過程中總葉黃素及全反式葉黃素含量變化

葉黃素酯強化饅頭在20 ℃避光儲藏過程中經皂化后的葉黃素順反異構體的含量的降解曲線如圖5所示。整個儲藏過程中隨著時間的延長,總葉黃素和全反式葉黃素含量均呈緩慢下降趨勢。剛制備的饅頭中總葉黃素含量為22.72 μg/g,全反式葉黃素含量為19.37 μg/g。儲藏30 d后總葉黃素含量和全反式葉黃素分別為17.95、19.91 μg/g,其保留率分別下降了11.24%和5.68%,結果表明20 ℃避光儲藏過程中以葉黃素的降解反應為主。20 ℃避光30 d儲藏過程中,葉黃素強化饅頭中總葉黃素和全反式葉黃素保留率分別下降了18.36%和7.4%。

圖5　饅頭中總葉黃素和全反式葉黃素含量在儲藏過程中的變化Fig.5　Evolution of the content of total luteinand trans-lutein in steamed bread during bread storage

2.6饅頭儲藏過程中葉黃素順反異構體含量變化

葉黃素酯強化饅頭在20 ℃避光儲藏過程中葉黃素順反異構體的降解曲線依次如圖6所示。剛制備的饅頭中13-順式、13′-順式和9-順式葉黃素為1.68、1.32、0.97 μg/g,保留率依次為6.72%、5.28%和1.40%。13-順式、13′-順式和9-順式葉黃素的含量均隨著儲藏時間的增加呈下降趨勢。儲藏30 d后,13-順式、13′-順式和9-順式葉黃素含量為0.92、0.78、0.26 μg/g,其保留率依次下降了3.04%、2.16%和0.36%。而葉黃素強化饅頭在30 d儲藏過程中13-順式、13′-順式和9-順式葉黃素保留率依次下降了4.68%、2.64%和1.16%。

圖6　饅頭中葉黃素順反異構體含量在20℃儲藏過程中的變化Fig.6　Volution of trans-cis-isomerization of lutein content in steamed bread during 20℃ storage

3　結論

葉黃素酯強化饅頭制作過程中,和面、壓延、發酵過程對葉黃素酯的降解無顯著(p>0.05)影響,蒸制引起饅頭中葉黃素酯含量的顯著(p<0.05)下降,這主要是因為高溫加劇了葉黃素酯的降解。儲藏過程強化饅頭中葉黃素酯含量略有下降。葉黃素酯強化饅頭制作和儲藏過程中總葉黃素和全反式葉黃素含量稍有下降。

葉黃素酯強化饅頭在整個制作和儲藏過程都伴隨著葉黃素異構體的生成和含量變化。和面過程中生成了少量的13-順式和13′-順式葉黃素,壓延、發酵過程13-順式和13′-順式葉黃素含量繼續增加,蒸制引起13-順式、13′-順式葉黃素含量顯著增加以及9-順式葉黃素的生成。葉黃素順式異構體含量變化在制作和儲藏過程變化不明顯,但仍略有下降。

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Stability of lutein easters in fortified steamed bread during processing and storage

LIU Chun-ju1,2,XIE Xiao-ye1,LIU Chun-quan1,2,LI Da-jing1,2,*

(1.Institute of Agricultural Products Processing,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China;2.National Vegetable Processing Technology R&D Sub-centers,Nanjing 210014,China)

In order to investigate the stability of lutein esters in fortified steamed bread during processing and storage,lutein esters,lutein and it’s stereoisomers were analyzed in the processing of mixing,rolling and fermentation,steaming and during storage. The results showed that lutein esters had no degradation significantly in mixing,rolling,fermentation,but was reduced obviously in steaming. The retention rate of total lutein and trans-lutein after saponification were higher in the processing of steamed bread. The generation of cis-isomers was found during the whole processing and storages of fortified steamed bread. A small amount of 13-cis and 13′-cis-lutein were generated during mixing. The contents of 13-cis and 13′-cis-lutein continued to increase during rolling and fermentation. Steaming processing caused a significant increase of 13-cis,13′-cis,and generation of 9-cis-lutein. In the whole storage period,the contents of lutein esters,lutein,trans-lutein and its cis-isomers were declined slightly.

lutein esters;steamed bread;processing;storage;stability

2015-11-19

劉春菊(1979-)，女，碩士，助理研究員，主要從事果蔬加工與質量控制研究，E-mail：cjliu0306@163.com。

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

公益性行業(農業)科研專項經費項目(201503142-5)，江蘇省政策引導類計劃(產學研合作)項目(BY2015073-02)。

TS202

A

1002-0306(2016)11-0265-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.045