西蘭花粉營養成分及理化性質研究

劉培秀，趙美萱，楊 梅，雷曉英，劉文強，楊 敏, ，李玉鵬

（1.甘肅農業大學理學院，甘肅蘭州 730070；2.臨澤縣科技開發中心，甘肅臨澤 734200；3.甘肅金沙食品有限公司，甘肅臨澤 734200）

西蘭花營養物質豐富，富含蛋白質、礦物質、黃酮和多酚等，具有清除自由基、抗氧化、抗衰老等功效[1?2]。另外，有研究指出，西蘭花含有硫代葡萄糖苷及其酶解產物，具有防癌、抗癌等醫用價值[3?5]。西蘭花以鮮食為主，因此關于西蘭花的研究主要集中在采后貯藏保鮮方面。目前，眾多學者研究了不同處理方式及貯藏條件對西蘭花品質的影響，發現適度前處理以及適宜的貯藏溫度有利于延長西蘭花的鮮食期[6?9]。另外，為了豐富西蘭花產品種類及擴大其應用范圍，也有學者研究了烹飪條件、干燥方式對西蘭花營養特性的影響，以及西蘭花粉的加工工藝及粉末性質[10?12]。有研究指出，真空冷凍干燥和噴霧干燥西蘭花老莖粉適宜作為功能性食品原料；微波真空干燥、變溫壓差膨化干燥、熱風干燥西蘭花老莖粉適宜進行片劑、膠囊等劑型產品開發[13]。就干燥方式而言，熱風干燥會導致西蘭花中吲哚類硫苷[14]、抗壞血酸[15]和色素[16]降解，而冷凍干燥不僅有利于保持細胞結構不發生明顯改變，還能最大限度保留活性物質。

由于西蘭花營養價值較高，越來越受到消費者的青睞，其種植面積及產量逐年攀升。然而，在種植面積擴大的同時，也造成了尾菜的大量產生，引起嚴重的環境問題。西蘭花鮮食部分主要為花球，約占西蘭花全株的30%；其莖和葉作為尾菜，部分用于飼喂家畜，部分廢棄在田間地頭，環境污染嚴重[17?18]。可見，如何實現西蘭花廢棄物的高值化利用是亟待解決的問題。

有研究指出，西蘭花不同部位活性成分差異較大，其中花球粉末中蛋白質含量最高，為22.41 g/100 g（干基），葉中灰分含量最高（14.67 g/100 g 干基），而莖中粗纖維含量最高[19]。另外，花球脂肪含量最低，葉中脂肪含量最高（6.72±0.21 g/100 g），而莖中總糖含量最高（75.42 g/100 g）[19]。就活性成分而言，花球中硫代葡萄糖苷、新葡萄糖蕓苔素含量較其他部位高，葉中類胡蘿卜素、維生素E 和維生素K 含量較高[17]。另外，西蘭花葉粉末中必需氨基酸占總氨基酸的26%，花球中酪氨酸含量最高，為70.0±3.0 mg/g（干基）[19]。西蘭花葉中總酚含量為5.38~13.10 mg/g，因此表現出較高的抗氧化活性[20]；另外，西蘭花廢棄物凍干粉水提液的DPPH 自由基清除活性顯著高于花球[21]。由此可見，西蘭花不同部位營養成分差異較大。雖然已有研究報道了西蘭花不同部位營養成分含量，但是樣品多為熱風干燥粉末，冷凍干燥產品報道較少。另外，果蔬營養成分含量受品種和產地影響較大。因此，有必要針對甘肅省主產的西蘭花莖和葉進行營養價值分析，為西蘭花廢棄物的可食化利用奠定基礎。

本文以甘肅省臨澤縣主產的西蘭花全株為原料，將其劃分為可食花球、莖和葉3 部分，分析了其凍干粉的部分營養成分含量，對比了不同部位、不同粒度西蘭花粉的理化性質，如填充性、持水持油性、膨脹力、色度等。研究結果可為西蘭花廢棄物的綜合開發及利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮西蘭花全株 由甘肅金沙食品有限公司提供；福林酚試劑、沒食子酸、槲皮素 上海麥克林生化科技有限公司；其他試劑 均為分析純。

UV-1780 雙光束紫外可見分光光度計 島津儀器有限公司；LGJ-12 真空干燥儀 北京松源華興科技發展有限公司；Bettersize 2000 激光粒度分布儀丹東百特儀器有限公司；S-3400N 掃描電子顯微鏡日本日立公司；ZEEnit 700P 石墨爐原子吸收光譜儀德國耶拿分析儀器股份公司；STA 449F5 熱分析儀 德國耐馳科學儀器制造有限公司；CS-200 型色差儀 杭州彩譜科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 西蘭花粉制備 將新鮮西蘭花全株用清水沖洗后晾干，分選出可食花球、莖、葉3 部分。將各部分切塊后進行冷凍干燥，凍干后用粉碎機進行粉碎，然后過篩。參考文獻[19]中果蔬粉常見粒度范圍，粒度依次選擇為180、140 和80 目，過篩后將樣品裝入樣品袋中冷藏備用。其中，粉碎樣品過80 目篩后用于營養成分分析，各成分含量以西蘭花粉濕基計。

1.2.2 營養成分分析

1.2.2.1 水分測定 根據GB 5009.3-2016 《食品中水分的測定》方法，測定各樣品水分含量。

1.2.2.2 灰分測定 采用 GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》方法，測定各樣品灰分含量。

1.2.2.3 總酚含量測定 參考王治同等[22]的方法，以沒食子酸為標準品制作標準曲線（y=0.1475x+0.0315，R2=0.9990）測定各樣品總酚含量。

1.2.2.4 總黃酮含量測定 參考柏夏瓊等[23]的方法，以槲皮素為標準品制作標準曲線（y=0.0338x+0.3876，R2=0.9995），測定總黃酮含量。

1.2.2.5 還原糖含量測定 采用GB 5009.7-2016《食品中還原糖的測定》方法，測定各樣品還原糖含量。

1.2.2.6 葉綠素含量測定 采用NY/T 3082-2017《水果、蔬菜及其制品中葉綠素含量的測定分光光度法》，測定葉綠素含量。

1.2.2.7 礦物質含量測定 采用原子吸收光譜法測定樣品中主要礦物質含量。準確取灰化后的樣品0.1 g 置于試管中，采用1 mL 濃硝酸充分溶解后用蒸餾水稀釋并定容至10 mL，采用原子吸收光譜儀測定樣品中各元素的吸光度，通過標準曲線進行元素含量計算。

1.2.3 表面形貌觀察 取適量西蘭花粉末樣品置于銅臺上的導電膠條表面，小心涂抹使其分散為薄層，噴金后采用S-3400N 掃描電子顯微鏡觀察，電壓12.0 kV。

1.2.4 熱穩定性分析 熱穩定性參考Doh 等[24]的方法，略有修改。采用熱分析儀對樣品進行熱穩定性測定。稱取約5 mg 干燥樣品，放入坩堝中加蓋，以空坩堝作為對照，保護氣為氮氣，升溫范圍25~700 ℃，升溫速率5 ℃/min，記錄熱重（Thermogravimetry，TG）及差示掃描量熱（Differential Scanning Calorimetry，DSC）曲線，并求出微商熱重（Derivative Thermogravimetry，DTG）曲線。

1.2.5 西蘭花粉理化性質分析

1.2.5.1 色度測定 參考Doh 等[24]的方法，在室溫下將色差儀進行校準，然后取適量測試樣品鋪平，將色差儀的測試口與被測樣品緊密貼合，保持穩定且不漏光，按下測試鍵，顯示屏上即為當前樣品的顏色數據，進行記錄。其中L*表示亮度，L*=0 表示黑色，L*=100 表示白色，a*表示綠（?）、紅（+）兩種色彩變化，b*表示藍（?）、黃（+）兩種色彩變化。

1.2.5.2 粒徑和比表面積測定 將西蘭花粉末分散于水中，用激光粒度分布儀測定粒度，泵速1800 r/min，介質折射率1.33，獲得粒徑和比表面積數據，取中位徑D50 表示平均粒徑。

1.2.5.3 松密度、振實密度和壓縮度的測定 參照本團隊方法[25]，略作修改。準確稱取0.5 g 粉末，用漏斗緩慢倒入10 mL 量筒中，輕輕夷平粉末頂部，記錄粉末自然堆積時的體積V1。在操作臺上輕扣量筒至粉末體積不再減小，記錄粉末體積V2。松密度和振實密度計算式如下：

其中： V1為粉末自然堆積時的體積，mL；V2為粉末振實時的體積，mL；m 為稱取樣品的質量，g。

1.2.5.4 膨脹力的測定 準確稱取0.5 g 樣品于10 mL具塞量筒中，記錄自然堆積時的體積V0，加水至總體積為10 mL，將樣品振蕩均勻后在室溫下靜置24 h，記錄樣品膨脹后的體積V1。膨脹力計算公式如下：

其中：m 為稱取樣品的質量，g；V0為自然堆積時的體積，mL；V1為樣品膨脹后的體積，mL。

1.2.5.5 持水力和持油力的測定 準確稱取0.5 g 樣品于15 mL 離心管中，加10 mL 蒸餾水，振蕩5 min，于37 ℃恒溫水浴放置4 h，于4000 r/min 離心15 min，棄其上清液，稱重。持水力計算公式如下：

其中：m 為樣品的質量，g；m1為離心管的質量，g；m2為離心后的總質量，g。

準確稱取0.5 g 樣品于15 mL 離心管中，加4 g植物油，振蕩5 min，于37 ℃恒溫水浴放置4 h，4000 r/min 離心15 min，棄其上層油液，稱重。持油力計算公式如下：

其中：m 為樣品的質量，g；m1為離心管的質量，g；m2為離心后的總質量，g。

1.3 數據處理

所有試驗重復3 次，數據采用Excel 2010 處理并用平均數±標準偏差表示，用Origin Pro 9.0 作圖，采用Duncan 法用IBM SPSS Statistics 22 進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 西蘭花粉營養成分

西蘭花不同部位水分、灰分、還原糖、總黃酮、總酚含量如表1 所示。由表1 可以看出，經干燥后西蘭花不同部位水分含量沒有顯著差異（P>0.05），但3 個部位灰分差異顯著（P＜0.05）。其中，西蘭花莖部灰分含量最高，其次為西蘭花葉。就總黃酮、總酚而言，不同部位含量差異顯著（P＜0.05），其中西蘭花葉總黃酮含量最高，是莖中總黃酮含量的3.46 倍。花球總酚含量最高，葉中總酚含量最低；花球中總酚含量是葉中總酚含量的3.52 倍。有文獻報道，西蘭花葉中灰分含量最高，為14.67%±0.12%，花球中灰分含量最低，為7.87%±0.12%（干基）[19]，與本研究結果存在差異的原因可能在于樣品品種、產地及處理條件不同。酚類、黃酮類物質與果蔬的營養價值和醫療保健作用具有關聯性，其主要生理活性為抗氧化、提高免疫力。西蘭花廢葉和莖中總酚和黃酮類物質含量可觀，營養價值較高，具有一定的開發價值。

表1 西蘭花粉部分營養成分含量（濕基）Table 1 Partial nutrients content of broccoli flours (wet basis)

2.2 西蘭花粉葉綠素含量

西蘭花不同部位葉綠素含量如表2 所示。由表可知，西蘭花葉中總葉綠素含量最高，為11.35±0.65 mg/g，其中葉綠素a 含量為8.28±0.37 mg/g，葉綠素b 含量為3.07±0.29 mg/g。西蘭花莖的總葉綠素含量最低，為0.16±0.006 mg/g。西蘭花不同部位葉綠素含量差異顯著（P＜0.05）。據文獻報道，西蘭花“蘇青 6 號”葉綠素含量約為0.6 mg/g[3]，西蘭花“優秀”中葉綠素含量為0.23 mg/g[4]，均低于本研究的西蘭花樣本葉綠素含量。另外，Liu 等[17]報道稱，西蘭花花球中葉綠素a 含量為852.1±105.5 μg/g（干基，下同），葉綠素b 含量為134.6±14.3 μg/g；莖中葉綠素a 含量為143.7±51.6 μg/g，葉綠素b 含量為22.2±9.2 μg/g；葉中葉綠素a 含量為4477.9±408.6 μg/g，葉綠素b 含量為780.9±56.3 μg/g；上述葉綠素含量均低于本研究結果。可見，西蘭花中葉綠素含量受品種和部位的影響。

表2 西蘭花粉葉綠素含量（濕基）Table 2 Chlorophyll content of broccoli flour (wet basis)

葉綠素是一種天然色素，因其來源廣泛、安全無毒，在食品行業具有十分廣泛的用途；葉綠素還具有一定的生理活性，如抑菌、抗氧化等[17]。西蘭花廢葉中葉綠素含量十分可觀，可作為原料提取葉綠素，或作為保健食品基料，均具有一定的開發價值。

2.3 西蘭花粉礦物質含量

不同部位西蘭花粉礦物質含量如表3 所示，其中Ca、Mg 含量較高。西蘭花葉中Ca 含量顯著高于花球和莖，其含量是莖的2.52 倍（P＜0.05）；莖中Mg 含量最高，且不同部位Mg 含量差異顯著（P＜0.05）。花球中，Fe、Zn 含量最高，二者在莖中含量最低。西蘭花葉中Cu、Mn 含量顯著高于其他部位（P＜0.05）。除了Ca 以外，其他所測得的各元素在西蘭花不同部位的含量差異顯著（P＜0.05）。值得注意的是，西蘭花葉中各元素含量均較高，具有開發價值。有報道指出，西蘭花中Ca 含量為1421 μg/g，Mg 含量為835 μg/g，均低于本文研究結果；另外，Mn、Zn、Fe、Cu 含量也低于本文3 個樣品研究結果[26?27]，這可能是因為樣品品種、產地不同。臨澤為凹凸棒土產區，土壤中礦物質含量豐富，這可能是西蘭花中礦物質含量較高的另一個原因。

表3 西蘭花粉礦物質含量（濕基）Table 3 Minerals content of broccoli flour (wet basis)

2.4 西蘭花粉表面形貌

不同部位西蘭花粉微觀形貌如圖1 所示。由圖可以看出，可食花球粉末表面呈多孔、凹凸不平狀，可看出部分短簇狀紋理，其寬度小于1 μm，長度較短，可能為干燥失水后表面纖維。西蘭花莖部表面較為平滑，有少量層狀脫落，可能為粉碎時機械力所致。莖部粗纖維含量較高[26]，因此表面較為光滑。與莖部相比，葉部呈現塊狀，部分呈層狀，表面粗糙程度加大，但其粗糙度仍然低于花球，這是由于葉部粗纖維含量高于花球所致。

圖1 80 目西蘭花粉掃描電鏡圖Fig.1 SEM images of broccoli flour at 80 mesh

2.5 西蘭花粉熱穩定性

不同部位西蘭花粉的DSC、TG 和DTG 曲線如圖2 所示。由DSC 曲線可以看出，所有樣品在80 ℃左右出現吸熱峰，為樣品中少量水分蒸發所致。西蘭花葉的焓變最大，為?1392±31 J/g，莖的焓變為?1723±25 J/g，花球為?4095±53 J/g。由此可見，在熱分解過程中，花球的放熱量最大，這可能是由于其中酚類、黃酮等小分子化合物含量較高所致。就TG 曲線而言，3 種樣品在80 ℃左右出現失重，在DTG 曲線上出現明顯的失重峰，為水分蒸發所致。由DTG 曲線可以看出，花球的第一個變性溫度為134.9 ℃，該溫度下出現第一次失重，而莖和葉在該溫度處的失重并不明顯。該階段失重主要是小分子碳氫化合物，如酚類、黃酮等成分蒸發及熱分解所致[4]。由于花球中酚類物質含量較高（表1），因此出現明顯的熱變性峰。在202 ℃附近，3 個樣品均出現失重，是由較為復雜的大分子烷烴等熱分解所致[28]。花球在307.7 ℃出現第三次失重，該階段主要為半纖維素、纖維素、蛋白質、淀粉等大分子的熱分解[28?29]。就莖和葉而言，該階段的熱變性溫度分別為312.2、312.8 ℃。由于莖和葉中粗纖維、灰分含量較高，因此熱解后殘留的碳渣較花球多。

圖2 80 目西蘭花粉DSC、TG 和DTG 曲線Fig.2 DSC, TG and DTG curves of broccoli flour at 80 mesh

2.6 西蘭花粉色度

色度是食品顏色的表征，西蘭花粉末色度如圖3所示。由圖可以看出，西蘭花不同部位各色度值差異顯著（P＜0.05）。不同部位西蘭花粉均表現為黃綠色；其中，西蘭花莖亮度值最大，綠色度最小；西蘭花葉綠色度最大，花球黃色度最大。西蘭花葉中葉綠素含量最高，因此a*和L*值最小，表現為綠色度最大，亮度最低；莖中葉綠素含量最低，其綠色度最小，亮度最大。就b*而言，花球黃色度最大，葉黃色度最小。劉瑤等[30]報道的西蘭花可食部分色度絕對值均小于本文研究結果。張明等[13]報道西蘭花老莖凍干粉的L*值為82.53±0.04，a*為2.44±0.07，b*為37.61±0.03，均高于本文研究結果。上述研究結果差異可能與樣品產地、種類不同有關。

圖3 80 目西蘭花粉色度Fig.3 Chromatic value of broccoli flour at 80 mesh注：不同小寫字母表示不同樣品同一指標間差異顯著P＜0.05。

2.7 西蘭花粉粒度和比表面積

不同目數西蘭花粉粒度和比表面積如圖4 所示。由圖可以看出，經過80、140、180 目篩分后，西蘭花莖D50 分別為466.7、243.4 和105.8 μm，且隨著篩分目數的增加，粉體粒度顯著降低（P＜0.05）。相同目數下，花球粒徑最小，且莖的粒度顯著大于花球和葉的粒度（P＜0.05），這是由于莖中粗纖維含量較高，難以破碎所致，與掃描電鏡觀察結果一致（圖1）。就比表面積而言，隨著粒度的減小，粉體比表面積增加。3 種目數下莖的比表面積最小，因為其粒度最大，加上粗纖維含量高，表面較為平滑（圖1）。由于相同目數西蘭花花球和葉粒徑相當，其表面都具有凹凸不平狀，因此二者比表面積相差不大。西蘭花粉粒度越小，比表面積越大，其吸附性能可能越好。

圖4 西蘭花粉粒度和比表面積Fig.4 Size and specific surface area of broccoli flour

2.8 西蘭花粉松密度、振實密度及壓縮度

松密度和振實密度是粉體物料填充性的重要指標，與顆粒大小、粒度均一性以及顆粒間聚合力等因素有關[25]。具有較高密度的粉末狀物質更易于貯藏、包裝和運輸[17]。西蘭花凍干粉的松密度、振實密度和壓縮度如圖5 所示。由圖5 可以看出，粉末粒度對西蘭花可食花球的松密度沒有顯著影響（P>0.05），但對西蘭花葉和莖的松密度影響顯著，具體表現為隨著粉末粒度的減小，松密度顯著減小（P＜0.05），這是因為粉體顆粒越小，顆粒間的空隙越小。就西蘭花不同部位而言，80 目粒度下花球松密度顯著小于葉和莖（P＜0.05）。由于花球粗纖維含量低，粉碎后粒徑分布較寬（D10=150.6 μm，D90=713.7 μm），目數較大時小顆粒填充在大顆粒間隙，因此松密度較小。

圖5 西蘭花松密度、振實密度和壓縮度Fig.5 Bulk and tap density and compressibility of broccoli flour注：不同小寫字母表示同一樣品不同粒度間差異顯著P＜0.05，不同大寫字母表示同一粒度不同樣品間差異顯著P＜0.05；表6、表7 同。

不同粒度西蘭花花球粉末的振實密度差異不顯著（P>0.05）；140 目西蘭花葉振實密度最小，為0.58±0.04 g/mL。80 目和140 目時，莖的振實密度均顯著高于葉和花球（P＜0.05），這是因為西蘭花莖的粒徑顯著大于葉和花球。粒度為180 目時，三者粒徑差異并不大（圖4），因此振實密度差異不顯著（P>0.05）。西蘭花莖的壓縮度隨著粒度的增加而顯著增大（P＜0.05）。在80 目和140 目時，葉和花球的壓縮度差異不顯著（P>0.05）。當粒度為140 目時，西蘭花莖的壓縮度顯著高于其他部位（P＜0.05）。莖部膳食纖維含量較高，致使顆粒難以粉碎均勻，粒徑較大且分布寬，堆積后孔隙較大，經振實后密度迅速增大，因此表現出較高的壓縮度。由此可見，西蘭花不同部位粉體表現出不同的填充性，該性質與粉末粒度密切相關。綜合考慮粉碎能耗和填充性，西蘭花粉末粒度選擇140 目較為適宜。

2.9 西蘭花粉膨脹力

膨脹力是衡量可食果蔬粉，特別是膳食纖維品質好壞的重要指標。膨脹力越大，表示樣品的表面積及吸附性越大，在腸道內能產生較大的容積，進而引起飽腹感，有助于控制飲食[13]。不同粒度西蘭花粉末膨脹力如圖6 所示，當粒度為80 目時，西蘭花葉和花球膨脹力相當，但140 目時葉的膨脹力顯著大于莖和花球（P＜0.05）。當粒度為180 目時，花球膨脹力最大，其次為葉，三者差異顯著（P＜0.05）。在3 種粒度下，西蘭花莖的膨脹力均顯著小于葉和花球（P＜0.05），這是由于莖中不溶性纖維含量較高，灰分較高（表1），顆粒粒徑較大，比表面積較小（圖4）所致。總體而言，西蘭花葉具有較高的膨脹力，且在80~140 目時不受粒度影響；花球也具有較好的膨脹力，二者可用于開發飲食控制類食品。

圖6 西蘭花粉膨脹力Fig.6 Swelling capacity of broccoli flour

2.10 西蘭花粉持水力和持油力

持水力和持油力是可食粉體物化性質的重要指標。持水力和持油力越大，表示粉體的吸水能力、持油能力越強。西蘭花粉持水力如圖7 所示。由圖可以看出，140 目花球持水力最高，為13.18±0.46 g/g，顯著高于其他樣品（P＜0.05）。由于花球表面粗糙，顆粒的比表面積大，且粗纖維含量低而親水性物質含量高，粉碎時更多親水基團暴露出來，因而持水力最大。隨著粒度的減小，西蘭花莖和葉的持水力均呈現出減小趨勢，這是由于粉碎的粒度越小，西蘭花組織結構和細胞結構被破壞程度越大，其吸水溶脹作用越小。有研究指出，西蘭花莖持水力最高，為15.64±0.75 g/g（濕基），高于本研究中花球持水力；葉的持水力為13.04±0.59 g/g（干基），花球的持水力為7.26±0.24 g/g（干基）[19]，與本研究中80 目葉和莖粉末持水力相似。

圖7 西蘭花粉持水力和持油力Fig.7 Water-holding and oil-holding capacity of broccoli flour

西蘭花粉持油力受到部位和粒度的影響，當粒度為140 目和180 目時，花球的持油力最高，其次為莖。就西蘭花葉而言，持油力隨粒度變化不顯著（P>0.05）。花球表面粗糙（圖1），比表面積大（圖4）；另外，機械粉碎改變了纖維素和半纖維素構型，部分親脂基團暴露，加之粉體粒子比表面積增加，將油吸附在顆粒表面和粒子之間，因此表現出較高的持油力[31]。綜上所述，不同部位西蘭花粉均具有較高的持水力和持油力，可作為防治便秘以及飲食控制類食品或基料，具有較高的開發價值。

3 結論

以西蘭花為原料，將其分為可食花球、莖和葉，分析了不同部位凍干粉的基礎營養成分和粉體理化性質。研究發現，西蘭花3 個部位基礎營養成分具有差異，其中西蘭花葉中還原糖、總黃酮、總葉綠素、Ca、Cu 和Mn 含量較高，莖中灰分、Mg 含量較高；花球中總酚、Fe 和Zn 含量較高。就微觀形貌而言，花球表面粗糙程度較大，莖部表面較為光滑。粉碎粒度對西蘭花粉末理化性質具有一定的影響。不同粒度下，西蘭花粉末壓縮性不同，其中80 目時壓縮度最小，180 目時最大。同一粒度下，不同部位西蘭花粉理化性質具有差異。同一目數下，花球的粒徑最小；莖的粒徑最大，比表面積最小。西蘭花葉具有較好的膨脹力，而花球持水力和持油力較高。由此可見，西蘭花莖和葉均具有一定的開發價值，可利用其不同性能，開發出具有不同功能的食品。