過熱蒸汽燙漂對甜玉米主要營養(yǎng)成分及感官品質(zhì)的影響

李國琰， 張 雁， 廖 娜， 劉 光， 趙志浩， 王 蒙， 黃成宜， 李巧玲

(河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院1，石家莊 050018) (廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室； 廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室2，廣州 510610) (廣東天之源農(nóng)業(yè)科技有限公司3，江門 529100)

甜玉米是由于控制淀粉合成的基因發(fā)生突變，導(dǎo)致胚乳中淀粉合成受阻、果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶糖含量增加的一類玉米[1]。甜玉米采后可溶性糖的含量會由于呼吸作用或轉(zhuǎn)化為淀粉而降低[2]，任夢云等[3]將甜玉米采收后置于室溫儲藏48 h，發(fā)現(xiàn)蔗糖的含量下降了65.24%，使得甜度急劇下降，嚴重影響甜玉米的食用和加工品質(zhì)。采后及時加工、處理可以降低甜玉米的呼吸速率，減少可溶性糖損失，保持原有的營養(yǎng)品質(zhì)、風味和口感，延長甜玉米的保存期[4]。

燙漂是果蔬加工常見的預(yù)處理方式，可有效降低酶活[5]，降低呼吸速率，還可排出果蔬組織內(nèi)的空氣，減少果蔬表面微生物數(shù)量，延緩其營養(yǎng)活性成分在儲藏過程中的氧化，改善果蔬的色澤[6]，延長果蔬保質(zhì)期[7]。已有的燙漂方式包括熱水燙漂、微波燙漂、蒸汽燙漂等。熱水燙漂是最常見的燙漂方式，易于操作[8]，但容易造成水溶性營養(yǎng)成分的損失[9]；微波燙漂較熱水燙漂而言，營養(yǎng)成分損失較少，加熱速度快[6]，但加熱不均勻[10]；蒸汽燙漂分為常壓蒸汽燙漂和過熱蒸汽燙漂，常壓蒸汽燙漂由常壓下沸水的水蒸氣來實現(xiàn)，而過熱蒸汽是在一定壓力下，通過不斷加熱飽和水蒸氣，使蒸汽溫度升高超過飽和溫度所得。相比常壓蒸汽燙漂，過熱蒸汽燙漂傳熱速度快、效率高[11]，同時還利于果蔬中營養(yǎng)成分的保留[12]。Costanza等[12]研究發(fā)現(xiàn)菠菜經(jīng)過熱蒸汽燙漂后，葉黃素含量相比未處理樣增加了60.9%。Hebbar等[13]以過氧化物酶失活90%為燙漂終點，對比了常壓蒸汽燙漂和110 ℃過熱蒸汽燙漂對青椒營養(yǎng)成分的影響，發(fā)現(xiàn)青椒經(jīng)過熱蒸汽燙漂后，抗壞血酸、β-胡蘿卜素的保留率更高。表明過熱蒸汽燙漂在保持果蔬營養(yǎng)品質(zhì)方面具有獨特的優(yōu)勢，是一種具有應(yīng)用前景的果蔬燙漂技術(shù)。

熱水燙漂、常壓蒸汽燙漂和微波燙漂在甜玉米預(yù)處理中的應(yīng)用已有報道。Szymanek等[14]發(fā)現(xiàn)甜玉米85 ℃熱水燙漂8 min后，總糖含量下降6.50%。Sagar等[15]研究發(fā)現(xiàn)常壓蒸汽燙漂及微波燙漂均會使得甜玉米中總糖、抗壞血酸的含量降低。但過熱蒸汽燙漂在甜玉米中的應(yīng)用鮮有報道，本研究采用110～140 ℃的過熱蒸汽處理甜玉米1～5 min，考察過熱蒸汽處理對甜玉米中葡萄糖、果糖、蔗糖等主要可溶性糖、玉米黃素、葉黃素等主要類胡蘿卜素含量及色澤的影響，為過熱蒸汽燙漂作為甜玉米采后的預(yù)處理方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜玉米品種為“珠玉甜1號”。

玉米黃素標準品(純度≥98.00%)、葉黃素標準品(純度≥95.00%)、無水葡萄糖標準品(純度≥98.00%)、果糖標準品(純度≥98.00%)、蔗糖標準品(純度≥98.00%)、乙腈、甲醇，色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

1200型高效液相色譜儀，1260型高效液相色譜儀，日立過熱水蒸氣烘烤微波爐，UltraScan VIS型色度儀，Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)；C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)。

1.3 方法

1.3.1 過熱蒸汽燙漂

手動分離完整甜玉米籽粒，稱取70 g，將其置于過熱水蒸汽烘烤微波爐加熱盤中，分別于過熱蒸汽溫度為110、120、130、140 ℃，時間為1、2、3、4、5 min條件下燙漂。燙漂結(jié)束后，立即用冷水冷卻。同時，以未經(jīng)處理的同批次甜玉米籽粒為對照組。

1.3.2 可溶性糖

參考張義[16]的方法進行可溶性糖的提取與測定，并略加修改。

樣品預(yù)處理：稱取50 g甜玉米籽粒，加10 mL水打漿。準確稱取5 g甜玉米樣品，加10 mL超純水，超聲提取20 min，10 000 r/min離心5 min，取全部上清液，在濾渣中加入10 mL超純水重復(fù)提取，匯集2次上清液，定容至100 mL，0.22 μm水性濾膜過濾后待測。

可溶性糖含量測定：儀器為Agilent 1200高效液相色譜儀(HPLC)，配有G426B型蒸發(fā)光檢測器，色譜柱為Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流動相為乙腈∶水(體積比3∶1)，流速1.0 mL/min，柱溫為25 ℃，進樣量20 μL。

標準曲線的制作：用超純水溶解葡萄糖、果糖、蔗糖，將其按比例混合配制標準品溶液。以標準品濃度為縱坐標，峰面積為橫坐標，繪制標準曲線。葡萄糖標準曲線線性方程為y=11 167x-2 599.2，R2=0.995；果糖標準曲線線性方程為y=17 275x-2 608.8，R2=0.993；蔗糖標準曲線線性方程為y=14 754x-3 579，R2=0.997。

樣品中主要可溶性糖含量的計算：根據(jù)標準曲線計算樣品中主要可溶性糖的含量,結(jié)果按干基計(dry basis, db)，按公式計算。

式中：X為樣品中可溶性糖的含量/mg/100 g db；c為由標準曲線計算得到的樣品中可溶性糖的質(zhì)量濃度/mg/mL；V為樣品提取液的定容體積/mL；m為樣品干基質(zhì)量/g。

1.3.3 主要類胡蘿卜素

參考李育楠[17]、王嬌嬌等[18]方法進行葉黃素、玉米黃素的提取與測定，并略加修改。

樣品預(yù)處理：稱取50 g玉米籽粒，加10 mL水打漿。于分析天平上準確稱取3 g左右的甜玉米樣品，加10 mL 95%乙醇，75 ℃水浴提取1 h，8 000 r/min離心5 min，取全部上清液，在濾渣中加入10 mL 95%乙醇重復(fù)提取，匯集2次上清液，定容至25 mL，0.22 μm有機濾膜過濾后待測。操作過程中注意避光。

主要類胡蘿卜素含量測定：儀器為Agilent 1260高效液相色譜儀，配有DAD檢測器，色譜柱為C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流動相為乙腈∶甲醇(3∶1)，流速1.0 mL/min，檢測波長為450 nm, 柱溫為35 ℃，進樣量20 μL。

標準曲線的制作：用95%乙醇溶解葉黃素、玉米黃素，將其等比例混合配制標準品溶液。以標準品濃度為縱坐標，峰面積為橫坐標，繪制標準曲線。葉黃素標準曲線線性方程為y=616.48x-25.935，R2=0.999；玉米黃素標準曲線線性方程為y=51.607x-14.245，R2=0.999。

樣品中主要類胡蘿卜素含量的計算：根據(jù)標準曲線計算樣品中主要類胡蘿卜素的含量，結(jié)果以干基計，按公式計算。

式中：X為樣品中某一種類胡蘿卜素的含量/μg/g db)；c為由標準曲線計算得到的樣品中該類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度/μg/mL；V為樣品提取液的定容體積/mL；m為樣品干基質(zhì)量/g。

1.3.4 色度的測定

將燙漂后的甜玉米進行勻漿，用校正后的色度儀進行色度測定，通過L*、a*、b*來表示，其中L*代表亮度，值越大表示樣品越亮，反之越暗；a*代表紅綠值，正數(shù)越大表示樣品越紅，反之表示樣品越綠；b*表示黃藍值，正數(shù)越大表示樣品越黃，反之表示樣品越藍[19]。每個樣品測量3次，以平均值作為最終結(jié)果。

1.3.5 不同燙漂方式對比

為評價過熱蒸汽燙漂對甜玉米主要營養(yǎng)品質(zhì)的影響，采用燙漂時間1 min，比較130 ℃過熱蒸汽燙漂、沸水燙漂、常壓蒸汽燙漂后甜玉米主要可溶性糖及類胡蘿卜素含量。

1.3.5.1 沸水燙漂

將1 L蒸餾水加入蒸鍋內(nèi)，煮沸后，將100 g甜玉米籽粒置于沸水中燙漂，燙漂時間為1 min，燙漂結(jié)束后，立即用冷水冷卻。

1.3.5.2 常壓蒸汽燙漂

將1 L蒸餾水加入蒸鍋內(nèi)，煮沸后，將100 g甜玉米籽粒平鋪于屜上，燙漂時間為1 min，燙漂結(jié)束后，立即用冷水冷卻。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有樣品均設(shè)置3個重復(fù)，數(shù)據(jù)用平均值±標準差來表示。采用Microsoft Office Excel 2019、Origin 2017對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及制圖，在SPSS26中利用Duncan法對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，不同英文字母表示差異顯著(P<0.05)，僅對同一溫度下不同處理時間樣品中各營養(yǎng)成分含量進行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中主要可溶性糖含量的影響

2.1.1 果糖、葡萄糖、蔗糖的色譜圖

果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的標準品及甜玉米中主要可溶性糖的HPLC色譜圖如圖1所示。圖1b在與圖1a標準品溶液色譜相應(yīng)位置上，有相同保留時間的果糖、葡萄糖、蔗糖色譜峰。

圖1 果糖、葡萄糖、蔗糖標準品(a)及 甜玉米(b)中三者的色譜圖

2.1.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米果糖、葡萄糖及蔗糖含量的影響

甜玉米經(jīng)過熱蒸汽燙漂處理后，果糖、葡萄糖及蔗糖含量的變化分別見圖2、圖3和圖4。相同處理時間下，隨著過熱蒸汽燙漂溫度的升高，甜玉米中果糖、葡萄糖的含量下降。燙漂溫度為110 ℃時，果糖、葡萄糖含量隨燙漂時間增加均呈先增加后減少的趨勢，且在處理2 min時含量最高，與對照組相比分別增加了24.10%、10.42%，可能與此階段蔗糖轉(zhuǎn)化成果糖、葡萄糖有關(guān)[20]；其余較高的燙漂溫度下，隨燙漂時間增加，果糖、葡萄糖含量顯著下降(P<0.05)，其中果糖、葡萄糖含量分別在140、130 ℃處理5 min時含量最低，與對照組相比分別下降了83.98%、80.92%。說明提高溫度和延長時間可導(dǎo)致其中果糖、葡萄糖含量大幅下降。Zaman等[21]發(fā)現(xiàn)過熱蒸汽處理可可豆后，其果糖含量下降；牛麗影等[22]發(fā)現(xiàn)玉米汁經(jīng)高壓滅菌后葡萄糖含量下降。已有的研究表明，食品體系中含有氨基酸及蛋白質(zhì)時，熱處理過程中果糖、葡萄糖可參與美拉德反應(yīng)[23,24]，甜玉米含有豐富的氨基酸和蛋白質(zhì)，因此，美拉德反應(yīng)也可能是甜玉米過熱蒸汽燙漂過程中果糖、葡萄糖含量下降的原因。鑒于研究結(jié)果表明，在較低溫和較短時間過熱蒸汽燙漂條件下，果糖和葡萄糖有較高的含量和保留率，因此，可選擇適當?shù)倪^熱蒸汽燙漂條件，以保持甜玉米中較高的果糖和葡萄糖含量。

圖2 過熱蒸汽處理對甜玉米果糖含量的影響

圖3 過熱蒸汽處理對甜玉米中葡萄糖含量的影響

圖4 過熱蒸汽處理對甜玉米中蔗糖含量的影響

2.1.3 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中蔗糖含量的影響

相同處理時間，隨著過熱蒸汽溫度的增加，甜玉米中蔗糖含量有所上升。燙漂溫度為140 ℃時，隨處理時間增加，蔗糖含量呈先增加后減少的趨勢，處理3min時含量最高，為28.87 g/100 g，為對照組的2.77倍。同樣，李瓊等[25]研究發(fā)現(xiàn)杏在熱處理時蔗糖含量不斷增加，其原因可能是一定的溫度激發(fā)了蔗糖合成酶的活性，促進了蔗糖的合成；Chindapan等[26]研究表明熱處理使得蔗糖含量增加的原因可能與棉子糖的水解有關(guān)，這也可能是甜玉米在過熱蒸汽燙漂過程中蔗糖含量增加的原因。而隨著處理時間的增加，蔗糖含量下降的原因可能與其轉(zhuǎn)化成果糖、葡萄糖有關(guān)[20]。

2.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中主要類胡蘿卜素含量的影響

2.2.1 葉黃素、玉米黃素的色譜圖

葉黃素、玉米黃素等類胡蘿卜素的標準品及甜玉米中主要類胡蘿卜素的HPLC色譜圖如圖5所示。圖5b在與圖5a標準品溶液色譜相應(yīng)位置上，有相同保留時間的葉黃素、玉米黃素色譜峰。

圖5 葉黃素、玉米黃素標準品(a)及 甜玉米(b)中兩者的色譜圖

2.2.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量的影響

玉米黃素、葉黃素是甜玉米中主要的類胡蘿卜素，其含量占類胡蘿卜素總量的60%以上[27]，過熱蒸汽燙漂后甜玉米中玉米黃素和葉黃素含量的變化分別見圖6、圖7。一定程度的熱處理后，甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量增加，溫度過高或時間延長時其含量有所下降。燙漂溫度為110 ℃時，隨著時間的增加，玉米黃素、葉黃素含量均呈先增加后減少的趨勢，且在處理2 min時含量最高，與對照組相比分別增加了33.30%、20.05%。李大靖等[28]發(fā)現(xiàn)一定程度的蒸汽燙漂也利于提高甜玉米中玉米黃素含量；Song等[29]研究發(fā)現(xiàn)，甜玉米汁經(jīng)120 ℃熱處理，隨時間延長，葉黃素含量下降。

過熱蒸汽燙漂過程中，甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量在上升和下降之間呈動態(tài)變化，究其原因，一方面，熱處理可破壞細胞壁、細胞器膜的完整性[30]、可促進類胡蘿卜素-蛋白質(zhì)復(fù)合物的變性[31]，進而促進類胡蘿卜素的釋放；另一方面，高溫又可導(dǎo)致其降解或異構(gòu)化[32]。當釋放的量高于被破壞的量，含量增加，當釋放的量低于被破壞的量，含量下降，因此，也可通過調(diào)節(jié)燙漂工藝條件及時間，以保持甜玉米中主要類胡蘿卜素較高的含量。

圖6 過熱蒸汽處理對甜玉米中玉米黃素含量的影響

圖7 過熱蒸汽處理對甜玉米中葉黃素含量的影響

2.3 過熱蒸汽燙漂處理對甜玉米色澤的影響

由表1可知，過熱蒸汽燙漂后，甜玉米的L*、a*、b*值均有顯著變化(P<0.05),尤其是與甜玉米色澤有關(guān)的亮度L*值和黃度b*值。相同溫度下，隨著燙漂時間的增加，甜玉米L*值呈先上升后下降的趨勢，過熱蒸汽溫度為130 ℃，燙漂時間為1 min時，甜玉米L*值最高；燙漂使得甜玉米b*值增大，過熱蒸汽溫度為130 ℃、燙漂時間為4 min時，甜玉米b*值最高，呈現(xiàn)出較黃的色澤。同樣，李大靖等[33]研究發(fā)現(xiàn)甜玉米果泥經(jīng)熱處理后b*值增加。已有研究表明，甜玉米熱處理后色澤的變化可能與果糖、葡萄糖等參與的美拉德反應(yīng)有關(guān)[34]，同時，可能還與玉米黃素、葉黃素含量的增加有關(guān)[35]。

2.4 不同燙漂方式對甜玉米主要營養(yǎng)成分的影響

基于130 ℃過熱蒸汽處理甜玉米1 min后，其主要營養(yǎng)成分有較高的保留，且感官品質(zhì)較好。沸水燙漂、常壓蒸汽燙漂1 min是果蔬燙漂常用的加工條件，比較沸水燙漂[36]、常壓蒸汽燙漂[37]、130 ℃過熱蒸汽燙漂3種燙漂方式處理1 min對甜玉米中主要可溶性糖、類胡蘿卜素含量的影響，結(jié)果見表2。

表1 過熱蒸汽處理對甜玉米色澤的影響

表2 不同燙漂方式對甜玉米中主要營養(yǎng)成分含量的影響

經(jīng)沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂，果糖、葡萄糖含量極顯著下降(P<0.01)，過熱蒸汽燙漂后，果糖、葡萄糖含量也有所下降，但保留率均高于沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂方式的保留率。在沸水燙漂過程中，水溶性物質(zhì)如可溶性糖易浸出至水中[38]，是該燙漂工藝導(dǎo)致果糖、葡萄糖含量降低的主要原因；此外，熱處理過程中葡萄糖、果糖等還原糖可參與美拉德反應(yīng)[39]，也可引起兩者含量下降，而過熱蒸汽的高溫有可能導(dǎo)致低聚糖降解為單糖[20]，因此，相較于常壓蒸汽，可保持更高的果糖、葡萄糖含量。

3種燙漂方式處理后，蔗糖含量均顯著增加(P<0.05)，其中，過熱蒸汽燙漂后甜玉米中蔗糖含量最高。甜玉米中的蔗糖位于細胞質(zhì)和液泡中，細胞質(zhì)中的蔗糖更易流失，而液泡中的蔗糖不易流失[40]。因此，短時沸水燙漂后蔗糖含量增加的原因可能與其燙漂介質(zhì)沸水促使甜玉米籽粒液泡中的蔗糖釋放有關(guān)，同時也可能與棉子糖的水解，蔗糖酶活性的提高有關(guān)；Nowacka等[41]研究發(fā)現(xiàn)蔓越莓經(jīng)90 ℃熱水燙漂5 min后蔗糖含量也有所增加。而相比于沸水和常壓蒸汽，過熱蒸汽更高的溫度可能更易于破壞甜玉米細胞結(jié)構(gòu)，進而促進蔗糖釋放。

甜玉米中主要類胡蘿卜素含量經(jīng)不同燙漂方式處理后呈現(xiàn)不同的變化趨勢，常壓蒸汽燙漂后甜玉米中主要類胡蘿卜素含量顯著下降(P<0.05)，沸水燙漂、過熱蒸汽燙漂后兩者的含量有所增加，其中，過熱蒸汽燙漂后主要類胡蘿卜含量最高。李大靖等[28]研究發(fā)現(xiàn)沸水燙漂后甜玉米中主要類胡蘿卜含量高于常壓蒸汽燙漂，與本研究結(jié)果呈現(xiàn)相同的趨勢，其原因可能是沸水燙漂時甜玉米與燙漂介質(zhì)接觸密切，樣品受熱速度快，易于類胡蘿卜素的釋放。而相較于沸水和常壓蒸汽，過熱蒸汽的氧濃度最低，延緩了主要類胡蘿卜素降解[42]，使得過熱蒸汽燙漂在保持類胡蘿卜素方面的優(yōu)勢最為突出。

由此可見，過熱蒸汽燙漂相比常壓蒸汽燙漂、沸水燙漂，可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖，同時促進其中可溶性糖蔗糖、類胡蘿卜素葉黃素及玉米黃素含量提高。

3 結(jié)論

采用不同條件的過熱蒸汽對甜玉米進行燙漂處理。結(jié)果表明，經(jīng)過適當?shù)倪^熱蒸汽處理，甜玉米中蔗糖含量顯著增加(P<0.05)，主要類胡蘿卜素含量顯著增加(P<0.05)；過熱蒸汽處理顯著影響甜玉米的亮度L*值和黃度b*值。同時，相較于沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂，過熱蒸汽燙漂可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖等營養(yǎng)成分。因此，過熱蒸汽處理甜玉米不僅可以保持其營養(yǎng)成分的含量，還可以改善其外觀品質(zhì)。