不同解凍方式對(duì)速凍西蘭花品質(zhì)影響

仇宏偉,王宏達(dá),郭麗萍,*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部,山東青島 266109;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266109)

西蘭花又稱青花菜、綠菜花、意大利芥藍(lán),屬十字花科蕓薹屬甘藍(lán)的一個(gè)變種[1]。西蘭花含有豐富的維生素C、維生素A、維生素E、維生素B族及Ca、K、Fe、Se等多種微量元素;此外,還含有豐富的膳食纖維、酚類物質(zhì)、花色苷、類胡蘿卜素、硫代葡萄糖苷(簡(jiǎn)稱硫苷)等重要生物活性物質(zhì),被稱為天然的抗氧化蔬菜[2]。其中,硫苷在黑芥子酶作用下產(chǎn)生的異硫氰酸酯可以抑制Ⅰ型致癌酶的活力和提高Ⅱ型解毒酶的活力,從而產(chǎn)生抗癌作用[3],因此受到廣泛關(guān)注。

冷凍是食品的一種初加工方式,也是能夠長(zhǎng)期保存食品的貯藏方式。冷凍蔬菜是我國(guó)出口蔬菜主要的一種形式。西蘭花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高,是我國(guó)出口創(chuàng)匯的主要蔬菜種類之一,西蘭花采后易黃化腐爛,影響其感官質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和商品價(jià)值,是冷凍蔬菜的主要代表[4]。關(guān)于冷凍蔬菜解凍方式對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響已有報(bào)道。陳宏運(yùn)等[5]研究表明微波解凍較空氣解凍、水浴解凍和冷藏解凍更利于維持速凍荔枝果肉的可溶性固形物、游離氨基酸成分。陳曉維等[6]用微波、超聲波、水浴、自然四種解凍方式解凍速凍藍(lán)莓,發(fā)現(xiàn)解凍處理后的藍(lán)莓總酚含量均高于新鮮藍(lán)莓,其中微波解凍后總酚含量最高,水浴解凍后的藍(lán)莓果實(shí)硬度特性差,可溶性固形物含量低,導(dǎo)致活性成分降低的最多。劉雪梅等[7]研究了微波、水浴、超聲波、空氣解凍對(duì)速凍草莓品質(zhì)的影響,結(jié)果表明空氣解凍后抗壞血酸含量下降最快,水浴解凍后還原糖含量最低。Cai等[8]發(fā)現(xiàn)冷凍處理可以提高西蘭花中抗氧化物質(zhì)含量,但目前關(guān)于西蘭花解凍的研究還未見報(bào)道。本研究采用微波解凍、汽蒸解凍、自然解凍和靜水解凍四種解凍方式,對(duì)冷凍西蘭花解凍后的總酚、類胡蘿卜素、抗壞血酸、硫苷代謝系統(tǒng)、抗氧化能力進(jìn)行了研究,為西蘭花產(chǎn)品的綜合開發(fā)利用提供科學(xué)的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西蘭花 購(gòu)自青島城陽(yáng)春陽(yáng)路大潤(rùn)發(fā)超市;烯丙基硫苷標(biāo)準(zhǔn)品、蘿卜硫素標(biāo)準(zhǔn)品、硫酸酯酶、抗壞血酸 美國(guó)Sigma公司;DEAE Sephadex TMA-25離子交換樹脂、咪唑 北京索萊寶科技有限公司;甲醇、福林酚、碳酸鈉溶液、磷酸鹽緩沖液、過氧化氫溶液、無水乙醇、鐵氰化鉀溶液、三氯乙酸、氯化鐵溶液、95%乙醇、沒食子酸、二氯甲烷、氨乙醇、DNS溶液、DPPH·溶液、2,6-二氯靛酚、草酸 均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司。

Agilent 1200液相色譜儀 美國(guó)安捷倫科技公司;分析天平 上海奧斯豪公司;752型紫外可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司;TDL-40B離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;DK-S24型電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司;BCD-257SL型冰箱 中國(guó)海爾集團(tuán);Sartorius電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 將清洗后的新鮮的西蘭花花球切分成直徑3～4 cm、莖梗2～3 cm的小花,汽蒸90 s,速凍后于-18 ℃凍藏15 d后進(jìn)行解凍處理。四種不同解凍方式分別為:微波解凍:將300 g冷凍西蘭花平鋪于托盤中,光波模式下進(jìn)行解凍,功率為800 W;汽蒸解凍:將蒸鍋中的水燒開達(dá)到100 ℃產(chǎn)生均勻蒸汽時(shí),將300 g冷凍西蘭花置于蒸汽中進(jìn)行解凍;自然解凍:將冷凍西蘭花放置于托盤中于室溫下自然解凍,室溫為25 ℃;靜水解凍:將冷凍西蘭花放于25 ℃的水中進(jìn)行解凍。以新鮮西蘭花和未解凍西蘭花為對(duì)照。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.2.1 解凍時(shí)間確定 采用溫度計(jì)記錄從解凍開始到西蘭花中心溫度達(dá)到4 ℃時(shí)的時(shí)間,即為解凍時(shí)間。

1.2.2.2 總酚含量的測(cè)定 參照Guo等[9]的方法:取0.2 g西蘭花,用5 mL的50%甲醇溶液研磨勻漿后倒入離心管中,10000×g離心15 min收集上清液。取1 mL上清液,加入1 mL福林酚和2 mL 2% Na2CO3,室溫避光反應(yīng)2 h,于765 nm處測(cè)定吸光值,計(jì)算總酚含量。

1.2.2.3 類胡蘿卜素含量的測(cè)定 按照王學(xué)奎[10]的方法并稍作修改,稱取1.0 g西蘭花,加入95%乙醇研磨并定容至25 mL,分別在波長(zhǎng)665、649和470 nm下測(cè)定吸光度。計(jì)算類胡蘿卜素含量。

1.2.2.4 抗壞血酸含量的測(cè)定 參照郭麗萍等[11]的方法,取5.0 g西蘭花樣品,用10 mL草酸(20 mg/mL)研磨勻漿,10000×g離心10 min后取上清液,進(jìn)行HPLC測(cè)定。HPLC條件:色譜柱:Eclipse XDB-C18column(4.6 mm×150 mm,5 μm);檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm;流速:0.8 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:30 ℃;流動(dòng)相:0.1 g/100 mL草酸-甲醇(95∶5,v/v)。

1.2.2.5 總硫苷含量的測(cè)定 參考Wei等[12]的方法,取5.0 g西蘭花,加15 mL煮沸的甲醇研磨,10000×g離心10 min,取5 mL上清液流經(jīng)DEAE SephadexTMA-25離子交換柱,用2 mL 0.02 mol/L醋酸鈉分2次沖洗柱子,然后加入800 μL 0.1%硫酸酯酶(1.4 U),在35 ℃的條件下反應(yīng)16 h后,用3 mL去離子水洗脫,經(jīng)濾膜過濾后進(jìn)HPLC分析。HPLC色譜條件:色譜柱:Eclipse XDB-C18column(4.6 mm×150 mm,5 μm);檢測(cè)波長(zhǎng):226 nm;流速:1 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:30 ℃;流動(dòng)相:超純水和20%乙腈,先用水洗脫1 min,1～21～26 min內(nèi)乙腈濃度線性梯度為0%～100%～0%。

1.2.2.6 異硫氰酸酯含量的測(cè)定 參考王志英等[13]的方法。取0.2 g西蘭花,用5 mL蒸餾水研磨后,于37 ℃水浴下與40 mg黑芥子酶酶解反應(yīng)3 h,離心,取100 μL上清液加2 mL甲醇、1.8 mL硼砂緩沖液、200 μL的1,2-苯二硫醇混勻后于65 ℃反應(yīng)1 h,進(jìn)HPLC分析。HPLC條件:色譜柱:Eclipse XDB-C18column(4.6 mm×150 mm,5 μm);檢測(cè)波長(zhǎng):365 nm;流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:30 ℃;流動(dòng)相:70%甲醇。

1.2.2.7 黑芥子酶活性的測(cè)定 參考Guo等[9]的方法:取0.5 g西蘭花,用6 mL pH6.5磷酸緩沖液,研磨成勻漿,然后在10000×g離心15 min后收集上清液。取1 mL上清液,加入1 mL烯丙基硫苷,于37 ℃水浴鍋中反應(yīng)15 min后滅酶,測(cè)定葡萄糖含量。以每分鐘被黑芥子酶轉(zhuǎn)化生成1 nmol 葡萄糖為1個(gè)酶活力單位。

1.2.2.8 抗氧化能力測(cè)定 清除DPPH·能力根據(jù)龔春燕等[14]的方法。取0.2 g西蘭花,加入5 mL 50%甲醇研磨,10000×g離心,取0.1 mL上清液加入1 mL 400 μmol/L的DPPH溶液與1 mL無水乙醇混合均勻,于517 nm比色測(cè)得吸光值A(chǔ)1,同時(shí)測(cè)定不加上清液的空白組吸光值為A0,不加DPPH溶液的對(duì)照組的吸光值為A2。

還原能力測(cè)定參照郭麗萍等[15]的方法,取0.5 g西蘭花樣品,加2.5 mL的磷酸緩沖液(pH6.6)研磨,10000×g離心后取1 mL上清液與2.5 mL 1%的鐵氰化鉀溶液混合,50 ℃水浴反應(yīng)20 min,加入2.5 mL 10%三氯乙酸,3000×g離心10 min后取上清液4 mL,加入4 mL蒸餾水和0.1% FeCl3溶液0.8 mL,700 nm處測(cè)得吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù),采用SigmaPlot 10.0作圖,試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用軟件SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,均值間比較采用Duncan’s多重比較,在0.05水平上進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同解凍方式對(duì)西蘭花解凍時(shí)間影響

由表1可以看出,不同解凍方式解凍西蘭花的時(shí)間為:微波解凍<汽蒸解凍<靜水解凍<自然解凍。汽蒸解凍、自然解凍和靜水解凍主要依靠熱交換的方式進(jìn)行解凍,相對(duì)于自然解凍,汽蒸解凍和靜水解凍的導(dǎo)熱系數(shù)更大,所以自然解凍速度最慢,靜水解凍次之;微波解凍是依靠物料的介電特性產(chǎn)熱,達(dá)到冰晶快速融化的效果,從而使解凍時(shí)間明顯縮短[16]。

表1 不同解凍方式對(duì)西蘭花解凍時(shí)間影響Table 1 Effect of thawing methods on thawing time in broccoli

2.2 不同解凍方式對(duì)西蘭花總酚含量影響

如圖1所示,冷凍后西蘭花中總酚含量較新鮮西蘭花下降25.4%;微波解凍、汽蒸解凍與冷凍西蘭花之間總酚含量無顯著差異。而自然解凍和靜水解凍后總酚含量較冷凍西蘭花分別下降19.4%和48.7%;微波解凍后的總酚含量分別是汽蒸解凍、自然解凍和靜水解凍的1.01、1.15和1.80倍。微波解凍和汽蒸解凍能較好地保留西蘭花中總酚含量，可能是由于解凍時(shí)間較短,縮短了多酚氧化酶與酚類物質(zhì)的接觸時(shí)間,從而減緩了氧化反應(yīng)[17]。同時(shí),自然解凍時(shí)間較長(zhǎng),靜水解凍導(dǎo)致總酚溶于水中,因此流失較嚴(yán)重。張瑜等[17]研究表明微波解凍后香菇中多酚含量高于常溫空氣解凍。章寧瑛等[18]也發(fā)現(xiàn)微波解凍下藍(lán)莓總酚含量顯著高于水浴解凍、超聲波解凍和常溫解凍。

圖1 不同解凍方式對(duì)西蘭花總酚含量影響Fig.1 Effect of thawing methods on total phenolics content in broccoli注:不同小寫字母表明在0.05水平上有顯著差異；圖2～圖4同。

2.3 不同解凍方式對(duì)西蘭花類胡蘿卜素含量影響

如圖2所示,冷凍處理降低西蘭花中類胡蘿卜素的含量,較新鮮西蘭花降低22.7%。微波解凍和汽蒸解凍后類胡蘿卜素含量與冷凍西蘭花無顯著差異;自然解凍和靜水解凍類胡蘿卜素含量較冷凍西蘭花降低26.3%和43.9%。四種解凍處理后,類胡蘿卜素含量順序?yàn)槲⒉ń鈨?汽蒸解凍>自然解凍>靜水解凍,這可能是由于微波處理對(duì)西蘭花組織破壞較小,水溶性色素流失較少,而自然解凍因?yàn)樗俾事r(shí)間長(zhǎng),冰晶對(duì)組織破壞嚴(yán)重[19]。

圖2 不同解凍方式對(duì)西蘭花類胡蘿卜素含量影響Fig.2 Effect of thawing methods on carotenoid content in broccoli

2.4 不同解凍方式對(duì)西蘭花抗壞血酸含量影響

如圖3所示,冷凍西蘭花中抗壞血酸的含量較新鮮西蘭花降低了14.4%。微波解凍后西蘭花中抗壞血酸含量與冷凍西蘭花無顯著差異,汽蒸解凍后含量略有下降,自然解凍和靜水解凍抗壞血酸損失更多,較冷凍西蘭花分別降低了47.9%和39.1%。牛紅霞等[20]研究表明,不同解凍方式對(duì)沙棘果抗壞血酸保存率影響顯著,順序?yàn)?微波解凍>超聲解凍>靜水解凍>自然解凍,原因是自然解凍和靜水解凍速度慢,果實(shí)在氧氣環(huán)境中暴露時(shí)間較長(zhǎng),抗壞血酸中氧化酶和抗壞血酸發(fā)生非酶促氧化反應(yīng),導(dǎo)致抗壞血酸損失量增加;超聲波解凍和微波解凍速度快、時(shí)間相對(duì)短,抗壞血酸損失量小。此外,微波解凍后,藍(lán)莓中抗壞血酸含量顯著高于常溫解凍、超聲波解凍和水浴解凍[18]。本研究中自然解凍和靜水解凍下抗壞血酸含量顯著地低于微波解凍和汽蒸解凍,這與總酚和類胡蘿卜素含量趨勢(shì)一致(P<0.05)。

圖3 不同解凍方式對(duì)西蘭花抗壞血酸含量影響Fig.3 Effect of thawing methods on ascorbic acid content in broccoli

2.5 不同解凍方式對(duì)西蘭花硫苷-黑芥子酶系統(tǒng)影響

硫苷-黑芥子酶系統(tǒng)是十字花科植物中特有的防御系統(tǒng),能夠抵御病原菌侵染、蟲害、環(huán)境傷害等。在完整的細(xì)胞中,硫苷和黑芥子酶處于不同的位置,當(dāng)細(xì)胞破碎后,兩者結(jié)合生成異硫氰酸酯、硫氰酸酯和腈類等物質(zhì),其中異硫氰酸酯具有顯著的抗癌、抑菌、抗氧化、抗炎等功效[21-22]。由圖4A可知,新鮮西蘭花總硫苷含量和冷凍西蘭花之間無顯著差異,這表明在冷凍狀態(tài)黑芥子酶與硫苷并不會(huì)接觸,或者雖然凍結(jié)導(dǎo)致細(xì)胞破碎但黑芥子酶在凍結(jié)狀態(tài)下并不會(huì)與硫苷發(fā)生反應(yīng)[23]。解凍后總硫苷含量均顯著下降(P<0.05),微波解凍和汽蒸解凍之間無顯著差異,自然解凍和靜水解凍導(dǎo)致硫苷流失較嚴(yán)重,硫苷含量分別較新鮮西蘭花降低26.5%和37.5%,較微波解凍降低了16.9%和29.3%。解凍后硫苷含量流失嚴(yán)重,尤其是自然解凍和靜水解凍硫苷含量更低。一方面原因是隨著汁液的流失,硫苷流失較多,一部分溶于水中;另一方面,自然解凍和靜水解凍時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),在解凍過程中細(xì)胞破碎,硫苷和黑芥子酶接觸生成異硫氰酸酯等物質(zhì),因此硫苷含量降低。Miao等[24]研究發(fā)現(xiàn),在水中解凍西蘭花,硫苷損失更多,這與本研究結(jié)果一致。Yuan等[25]研究發(fā)現(xiàn),硫苷具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性,煮制較蒸、微波、炒制硫苷含量較少主要是一部分硫苷在煮的過程中溶于水所致。

圖4 不同解凍方式對(duì)西蘭花硫苷代謝系統(tǒng)影響Fig.4 Effect of thawing methods on glucosinolate metabolism system in broccoli

由圖4B表明,西蘭花經(jīng)過冷凍處理后,異硫氰酸酯形成量較新鮮西蘭花增加51.1%,原因可能與冷凍后黑芥子酶活力顯著提高有關(guān)[23]。解凍后,異硫氰酸酯形成量較冷凍西蘭花顯著下降(P<0.05);微波、汽蒸、自然、靜水解凍后西蘭花中異硫氰酸酯形成量較冷凍西蘭花分別下降52.1%、56.3%、24.3%和34.2%。因此微波解凍和汽蒸解凍硫苷含量較高,但部分黑芥子酶失活,因此生成的異硫氰酸酯減少。另外,自然解凍和靜水解凍雖然造成硫苷損失,但黑芥子酶活力較高,提高了硫苷向異硫氰酸酯的轉(zhuǎn)化率。

從圖4C可以看出,冷凍處理后的西蘭花黑芥子酶的活力是新鮮西蘭花的1.59倍,這與Guo等[23]在冷凍西蘭花芽苗菜研究結(jié)果一致。自然解凍和靜水解凍后西蘭花黑芥子酶活力與冷凍西蘭花無顯著差異。微波解凍和汽蒸解凍后西蘭花黑芥子酶活力較冷凍西蘭花分別下降47.3%和57.7%,這是由于解凍溫度較高,因此造成部分黑芥子酶失活。微波解凍的西蘭花黑芥子酶活力與新鮮西蘭花無顯著差異,其酶活力是自然解凍的54.9%。

2.6 不同解凍方式對(duì)西蘭花抗氧化能力影響

由圖5A可以看出,冷凍西蘭花DPPH·清除能力較新鮮西蘭花下降22.6%。微波解凍和汽蒸解凍與冷凍西蘭花之間無顯著差異。自然解凍和靜水解凍后DPPH·清除率較冷凍西蘭花降低了18.8%和34.1%。微波解凍后的DPPH·清除率是靜水解凍的1.38倍。

圖5B結(jié)果表明,西蘭花經(jīng)冷凍處理后還原能力與新鮮西蘭花無顯著差異。解凍后還原能力下降;微波、汽蒸、自然和靜水解凍后,西蘭花的還原能力分別較新鮮西蘭花顯著下降(P<0.05)，分別降低了10.1%、19.2%、38.5%和47.8%,其中微波解凍后西蘭花還原能力最強(qiáng),是靜水解凍的1.72倍。酚類物質(zhì)、抗壞血酸、類胡蘿卜素都是抗氧化物質(zhì),微波解凍下含量最高,因此清除DPPH·能力和還原能力也最高。

圖5 不同解凍方式對(duì)西蘭花中抗氧化能力的影響Fig.5 Effect of thawing methods on antioxidant ability in broccoli

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn),冷凍后西蘭花中總酚、類胡蘿卜素和抗壞血酸含量較新鮮西蘭花顯著下降(P<0.05),硫苷無顯著變化,黑芥子酶活力顯著增強(qiáng),因而異硫氰酸酯產(chǎn)量顯著提高。四種解凍方式中,自然解凍速度最慢,自然解凍和靜水解凍過程中酚類物質(zhì)、類胡蘿卜素、抗壞血酸和硫苷流失,靜水解凍流失更嚴(yán)重,因此含量最低;抗氧化能力也較差。微波解凍效率最高、水溶性物質(zhì)流失少,除異硫氰酸酯外,總酚、硫苷、類胡蘿卜素、抗壞血酸含量和抗氧化能力都最高;汽蒸解凍后西蘭花在總酚、類胡蘿卜素和硫苷含量與微波解凍無顯著性差異,但抗壞血酸含量低于微波解凍。因此,綜合來看,微波解凍是速凍西蘭花加工過程中較為合適的一種解凍方法。