齊敏玉，郭 瑩，李書藝，何靜仁

(武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，武漢 430023)

紫薯又稱紫甘薯，既可鮮食食用，也可作為原料加工成多種面制品，其塊根肉質(zhì)呈紫紅色，除常見營養(yǎng)物質(zhì)外，同時還富含花色甘類物質(zhì)，其中以?；纳炙幩?、矢車菊素為主［1，2］。紫薯花色苷具有良好的保健功效，如抗氧化［3，4］、抗癌［5］等。由《中國居民膳食指南》可知，谷類薯類及雜豆的推薦攝入量為250～400 g/d;美國居民花色苷日攝入量為12.5 mg/d［6］。因此，鮮紫薯作為一種綠色保健食物不僅可以滿足人們谷物類日常攝入量，還可滿足花色苷的日常攝入需求達(dá)到保健的效果。然而，在日常膳食中，紫薯通常經(jīng)過油炸、蒸、煮等多種加工處理后食用，在此過程中，花色苷出現(xiàn)了不同程度的損失，降低了鮮紫薯本身的營養(yǎng)價值。本文研究不同中式烹飪熱加工方式對紫薯花色苷含量的影響，可有效地為紫薯膳食營養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。

近年來有不少專家學(xué)者對不同加工方法引起新鮮原料營養(yǎng)成分流失情況進(jìn)行了研究，如王璐［7］等研究了不同烹調(diào)方式對蔬菜植物化學(xué)物及維生素C 的影響;郎靜［8］等探討了不同烹調(diào)方式對食物中花色苷穩(wěn)定性的影響;陳蔚輝［9］等研究了不同烹飪方法對番薯營養(yǎng)成分的影響。然而，關(guān)于紫薯花色苷在不同中式烹飪熱加工條件下的含量變化則報導(dǎo)較少。本文設(shè)計了低溫油炸、蒸、煮、微波、烤等5 種家庭常見的加工方法對紫薯花色苷含量的影響，選出紫薯較為健康的家庭食用方式，為探討我國居民花色苷食用方法與健康效應(yīng)的研究奠定基礎(chǔ)。同時采用HPLC-PDA-ESI-MSn探討鮮食/加工紫薯花色苷的結(jié)構(gòu)及差異性，為紫薯花色苷日后的差異性評價及營養(yǎng)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品、試劑與設(shè)備

紫薯原料:美國黑薯(湖北鄖府薯業(yè)有限公司提供，其公司生產(chǎn)紫薯全粉的原料);鮮食紫薯:云南紫薯(本地超市購入);鹽酸、乙醇、氯化鉀、醋酸、醋酸鈉等(分析純，國藥集團(tuán));乙腈、甲酸等(色譜純，美國TEDIA)。

pH1.0 緩沖液(HCl-KCl，取0.2mol/L KCl 溶液25mL、0.2mol/L HCl 溶液67mL 定容至100mL);pH4.5緩沖液 (CH3COOH-CH3COONa，取CH3COONa 1.8g、CH3COOH 0.98mL 定容至100mL)。

超高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(ACCELA LTQ-XL，美國Thermo Fisher 公司);紫外可見分光光度計(Evolution 220，美國Thermo Fisher 公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(Hei-VAP Advantage，德國Heidolph 公司);電烤箱(MG38MD-ADRF，美的公司);微波爐(MF-2480MGS(N)，海爾公司)。

1.2 樣品處理

美國黒薯與云南紫薯分別洗去表面泥沙，取可食部分，切成大小近似塊兒狀，每10g (m2)為1 份，6 份為1 組，其中1 份不做加工處理為對照樣品，其它5 份分別用5 種中式烹飪熱加工方式進(jìn)行處理，平行做3 組。低溫油炸:取1 份樣品于低溫真空油炸裝置中98℃下油炸15min;微波:取1 份樣品于微波爐中微波1 min，功率為1 000W;蒸:取1 份樣品置于蒸鍋中篦子中央利用水蒸氣加熱蒸15 min;煮:取1 份樣品置于鍋中加適量的水煮15 min;烤:取1 份樣品置與烤箱中央280℃條件下烤制15 min。為避免樣品凍存/磨粉導(dǎo)致結(jié)構(gòu)/含量上的變化，加工完成后，取出樣品冷卻至室溫稱重(m3)，馬上進(jìn)行總花色苷含量測定及損失率計算。

1.3 分析方法與結(jié)果計算

1.3.1 紫薯花色苷的提取、含量測定及結(jié)構(gòu)鑒定

每份樣品加入(1∶20，m∶v)60%乙醇—鹽酸溶液(pH=3)，60℃水浴下提取120min，4 000 r/min 離心20 min，收集上清液。重復(fù)2 次，合并上清液，于37℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并定容。定容后的物質(zhì)分別用pH1.0 緩沖液、pH4.5 緩沖液稀釋，在510nm 和700nm 處測得吸光度差值，利用公式(1)［10，11］計算總花色苷含量，并用公式(2)計算紫薯花色苷在不同中式烹飪熱加工條件下的損失率。

分別取適量相同濃度下美國黒薯與云南紫薯的花色苷提取液(pH=3)，測定可見區(qū)最大吸收波長(300～700 nm 下紫外可見全掃描)。

分別取適量相同濃度下美國黒薯與云南紫薯的花色苷提取液(pH=3)，采用高效液相色譜—二極管陣列檢測器—電噴霧電離—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HPLC-PDA-ESIMSn)進(jìn)行紫薯花色苷結(jié)構(gòu)分析。使用Thermo Fisher 反相C18色譜柱(1.9 μm，100 ×2.1 mm)，在25 ℃柱溫、10 μL 進(jìn)樣量、270℃毛細(xì)管溫度、26V 毛細(xì)管電壓、20 L/minN2流速、100～2 000 (m/z)正離子掃描范圍條件下進(jìn)行液質(zhì)分析，液相檢測波長由全掃描結(jié)果確定，液相流動相配比及洗脫梯度見附表。

附表 液相檢測條件

1.3.2 計算分析

分別計算原料與不同中式烹飪熱加工后的紫薯總花色苷含量，結(jié)果以mg/100 g 鮮重表示，采用Origin 軟件作圖分析。以加工物質(zhì)含量折算到新鮮物質(zhì)含量的變化率，即損失率，來反映紫薯花色苷在不同熱加工條件下的營養(yǎng)損失狀況。計算公式如(1)式:

(1)式中:C－總花色苷含量(mg/100g);Ab=(A510nm－ A700nm)pH1.0－ (A510nm－ A700nm)pH4.5;e-cy-3-glu(矢車菊-3-葡萄糖苷)的摩爾消光系數(shù)(26900);L—比色皿寬度(1cm);MW-cy-3-glu (矢車菊-3-葡萄糖苷)的相對分子品質(zhì)(449.2);D—稀釋倍數(shù);V—提取液體積(mL);G—樣品質(zhì)量(g)。

(2)式中:W—損失率;m2—加工物料加工前質(zhì)量(g);m3—加工物料加工后質(zhì)量(g);C1—新鮮物料中總花色苷含量(mg/100g);C2—加工物料加工后總花色苷含量(mg/100g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯花色苷的紫外可見全掃光譜特征

美國黒薯與云南紫薯的全掃描圖譜見圖1，二者在330nm 和526nm 處均有最大吸收峰。其中526nm 處的吸收峰，其吸收峰寬，是典型的花色苷類物質(zhì)可見區(qū)的最大吸收峰，說明該色素提取液中主要含花色苷類色素。此外，光譜圖還在330 nm 附近有強(qiáng)吸收，330nm 處為有機(jī)酸的吸收峰，因此可判斷該物質(zhì)中含有機(jī)酸?；Y(jié)構(gòu)。由光譜圖可大致得出紫薯色素中的花色苷可能為復(fù)雜的非?；c酰化花色苷的混合物。具體結(jié)構(gòu)將通過HPLC-PDA-ESI-MSn探討。

圖1 紫薯花色苷的紫外可見全掃光譜圖

2.2 鮮食/加工用紫薯色素中花色苷組分的鑒定結(jié)果

紫薯花色苷結(jié)構(gòu)的具體分析以加工用的美國黑薯色素HPLC-MS 圖譜為例(圖2)。

圖2 美國黒薯HPLC 圖譜

本文根據(jù)各花色苷在HPLC 圖譜中的保留時間、分配規(guī)律［12］、二極管陣列檢測器(PDA)吸收光譜;在MS 圖譜中的分子離子一級及二級質(zhì)譜［13-15］分析美國黑薯色素提取液中花色苷組分的種類和組成。

峰G (Rt=12.20 min)，分子離子一級質(zhì)譜只得到質(zhì)荷比為m/z 1069 的一個分子離子峰，無法判斷具體結(jié)構(gòu)信息，因此對該峰進(jìn)行二級質(zhì)譜檢測。二級質(zhì)譜獲得3 個碎片離子，分別為m/z 907、m/z 463 和m/z 301。其中碎片離子m/z 907 是m/z 1069 失去一分子葡萄糖［M-162］+得到的;碎片離子m/z 463 是m/z 907 失去一分子槐糖、一分子咖啡酸和一分子羥基苯甲酸［M-2 ×162-162-120］+得到的;通過進(jìn)一步觀察碎片離子m/z 301 的3 級質(zhì)譜信息(MS3為287-14)確認(rèn)碎片離子m/z 301 是芍藥素。因此峰G 可能是芍藥素-3-(6’咖啡酰-6’’對羥基苯甲酰槐糖苷)-5-葡糖苷。

由試驗結(jié)果看出，加工用的美國黒薯共鑒定出9 種花色苷、鮮食用的云南紫薯鑒定出17 種花色苷，二者均為復(fù)雜的花色苷類混合物。云南紫薯與美國黑薯就其花色苷結(jié)構(gòu)而言具有一定差異性;就花色苷的苷元來看，美國黒薯和云南紫薯均含有矢車菊素與芍藥素，且多數(shù)為芍藥素類，這與李杰［16］的報導(dǎo)一致;就非?；闆r而言，云南紫薯鑒定出兩種非?；ㄉ眨鶠槠咸擒张c槐糖苷結(jié)合的雙糖苷化合物，而美國黒薯沒有;從?；闆r看，二者均含有單酰化和雙?；Y(jié)構(gòu)，其中最主要的酰化芳香酸/脂肪酸為咖啡酸、阿魏酸和羥基苯甲酸，二者的區(qū)別在于云南紫薯所帶酰基種類及數(shù)量均多余美國黒薯，如云南紫薯部分花色苷單體帶有沒食子酰和香豆酰，而美國黒薯沒有，單?；?，云南紫薯含有的對羥基苯甲酰和阿魏酰的數(shù)量高于美國黒薯。這些紫薯花色苷化學(xué)結(jié)構(gòu)上的差異性可能與作物的遺傳基因和生長環(huán)境有關(guān)。

2.3 鮮食/加工紫薯在5 種中式烹飪熱加工方式下的損失率

試驗結(jié)果顯示，無論鮮食用的云南紫薯還是加工用的美國黒薯，與新鮮原料相比，5 種中式烹飪熱加工均導(dǎo)致紫薯花色甘的損失，其損失率變化從低到高依次是微波＜蒸＜煮＜低溫油炸＜烤。其中微波紫薯的損失最小，在13%～14%之間;蒸紫薯的損失其次，在16%左右;煮紫薯的損失略多，在26%～32%之間;其次為低溫油炸，損失率在40%～64%;損失率最多的為烤紫薯，在62%～66%之間，這與陳蔚輝［9］的報導(dǎo)一致(圖3)。而郎靜［8］和王璐［7］的研究則認(rèn)為通過加工后的紫薯其花色苷含量反而比未加工的新鮮紫薯高，這可能與加工時間長短有關(guān)。因此紫薯在不同加工條件下的花色苷含量變化這一問題還有待于更加完善的科學(xué)探討。

圖3 5 種中式烹飪熱加工方式下紫薯花色苷的損失率

花色苷是一類水溶性色素，化學(xué)性質(zhì)較活潑，其光、熱穩(wěn)定性較差。中國傳統(tǒng)加工食用方式均以加熱做為基礎(chǔ)，而高溫加熱會導(dǎo)致花色苷結(jié)構(gòu)上的變化，從而引起含量上的變化。本試驗采用的油炸為低溫油炸，油溫較平常偏低，可經(jīng)過油炸處理的紫薯水分幾乎全部損失，大部分花色苷隨水析出流失，導(dǎo)致?lián)p失率偏高，同時油炸食品也不利于健康?？咀鲜淼募訜釡囟冗_(dá)到250～300℃，是其它加工方式的2～3 倍，由于花色苷對熱不穩(wěn)定極易發(fā)生熱降解，開環(huán)生成無色查爾酮或α-二酮，導(dǎo)致花色苷含量的降低。煮紫薯在煮制的過程中花色苷隨水大量溶出流失(煮制后鍋中水為深綠色)，導(dǎo)致花色苷含量的降低。蒸與微波這兩種加熱過程中紫薯流失水分少，紫薯花色苷的溶出與流失較緩，故微波和蒸制對水溶性花色甘損失相對較小。二者比較時，微波的損失率更小，這可能與二者的加熱原理有關(guān)。因此，僅從花色苷損失率角度考慮，日常家庭食用紫薯時推薦以微波加工(加工時間最短且損失率最小)的方式食用。

3 結(jié)果與討論

鮮食/加工用紫薯色素中花色苷組成和種類非常豐富。本文通過超高效液相色譜—二極管數(shù)組檢測串聯(lián)離子阱質(zhì)譜儀鑒定了美國黒薯和云南紫薯中花色苷的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果顯示，二者均為芍藥素類和矢車菊素類的混合物，云南紫薯中鑒定出17 種花色苷，包括2 種非?；ㄉ占?4 種?；ㄉ占? 種降解產(chǎn)物;美國黑薯中鑒定出9 種花色苷，均為?；ㄉ?。

鮮食/加工用紫薯在5 種常見的中式烹飪熱加工條件下的總花色苷損失率的變化趨勢均為微波＜蒸＜煮＜低溫油炸＜烤，因此從花色苷損失率角度出發(fā)，微波是其加工最佳食用方式。

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