王 蓉,范志紅,史海燕

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083)

壓力烹調對四種谷物抗營養(yǎng)因子保存率的影響

王 蓉,范志紅,史海燕

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083)

研究壓力烹調對4種全谷和豆類抗營養(yǎng)因子保存的影響。對黑米、紅小豆、黃大豆、黑大豆進行不同時間、壓力的烹調,以常壓烹調為對照,檢測其中植酸、單寧、皂甙和胰蛋白酶抑制劑的含量。結果顯示:其中植酸、單寧、皂甙的保存率分別在50.16%～67.33%、61.44%～73.94%和36.29%～53.28%之間,172 kPa 20 min處理時,各抗營養(yǎng)因子的保存率最低。提示隨壓力烹調的時間或壓力增加,各樣品的植酸、單寧和皂甙含量均呈下降趨勢,可以通過在172 kPa壓力下設定不同保壓時間來調整抗營養(yǎng)因子的保存率,以滿足不同人群的需求。

壓力烹調,豆類,抗營養(yǎng)因子,植酸,單寧

全谷和豆類是健康膳食的重要組成部分,其維生素和礦物質含量顯著高于精白米面,適當增加全谷和豆類攝入量有利于預防肥胖[1]、糖尿病[2]和心腦血管病[3]等慢性疾病。但這些食材也含有較高水平的植酸、單寧、皂甙和胰蛋白酶抑制劑等成分,它們可能會降低人體消化酶的作用[4],并降低部分礦物質的吸收效率[5],成為部分居民消費雜糧豆類的障礙。

然而,全谷和豆類中的抗營養(yǎng)物質也有一定健康益處,其中植酸和單寧具有較強的抗氧化作用[6-7],并對預防心腦血管疾病和糖尿病有益[8-10];而胰蛋白酶抑制劑和皂甙具潛在的抗癌作用[11]。鑒于我國存在大量消化不良人群的同時,患各種慢性疾病的國民也日益增加,適度保留抗營養(yǎng)物質也有重要的健康意義[12]。

目前我國家庭中電壓力烹調器具已經相當普及,為全谷豆類食物的烹調提供了很大便利,但利用家庭電壓力烹調器具,采用不同時間和不同壓力烹調對抗營養(yǎng)物質的影響方面卻少有研究報道。本研究試圖了解家用壓力鍋烹調對這些健康相關成分的保存效果,以便為不同人群的健康烹調提供參考數據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑米、紅小豆、黃大豆、黑大豆購于學院路美廉美超市,為“綠糧滄”牌袋裝有機雜糧(陜西榆林,綠糧滄有機食品有限公司)。預先挑選除去破損籽粒和粒徑差異過大的籽粒,密封儲藏于陰涼處,于包裝上打印的生產日期后6個月內用于測定。

單寧酸、植酸鈉、齊墩果酸、牛胰蛋白酶、沒食子酸 購于中國藥品生物檢驗所;F-D試劑、碳酸鈉、硫酸鈉、鹽酸、三氯化鐵、磺基水楊酸、氯化鈉、氫氧化鈉、乙醚、乙酸、乙醇、正丁醇、甲醇、高氯酸、乙酸乙酯、香草醛、氯化鈣、三羥甲基氨基甲烷(Tris-base)、福林試劑(F-C試劑)、苯甲酰-DL-精氨酸-p-對硝基苯胺鹽酸鹽(L-BApNA) 以上試劑均為分析純;201×7(717)強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 購于汕頭市西隴化工廠。

JYY-40YS5可調壓電壓力鍋 九陽股份有限公司;FD-1真空冷凍干燥機 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;UV-5200紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;RE-2599型旋轉蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;SHA-BA水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇容華儀器制造有限公司;高速粉碎機 北京環(huán)亞天元機械技術有限公司;離子交換柱(8 mm×10 mm) 北京博諾欣科技有限公司。

表1 烹調處理后植酸的含量與保存率

注:
注:(1)1.3NP/20代表132 kPa(1.3個大氣壓)烹調20 min,1.5NP/20代表152 kPa(1.5個大氣壓)烹調20 min,1.7NP/20、1.7NP/15、1.7NP/10分別代表172 kPa(1.7個大氣壓)烹調20、15、10 min;(2)同一列中具有不同字母者差異顯著(p<0.05)，表2～表4同。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的烹調處理 取50 g樣品加水150 mL,黑米未浸泡,黃大豆和黑大豆、紅小豆浸泡過夜(浸泡時間經預實驗確認達到80%以上最大吸水量)后,放入可調壓電壓力鍋內,設定壓強與時間,壓力和時間分別為:132 kPa烹調20 min,152 kPa烹調20 min,172 kPa烹調20、15、10 min。從達到預定壓強后開始計時,結束后采用自動放氣方式排氣,立即取出烹調后的樣品,冷卻到室溫后,放入-80 ℃冰箱預冷8 h,后置于-40 ℃真空冷凍干燥箱中12 h。取出后磨粉并過100目篩后,分裝入密閉封口袋中,儲存于冷凍室備用。

常壓烹調方法均經過預實驗,為減少水分蒸發(fā)對樣品的影響,將50 g樣品放入樣品盒中,加150 mL水,放入沸水蒸鍋,60 min后取出,同上冷凍干燥磨粉備用。

1.2.2 植酸的提取和測定 參照文獻方法[13],并略作修改。準確稱取過100目篩樣品1.000 g,置于具塞三角瓶中,加入50 mL 100 g/L的硫酸鈉-鹽酸提取溶液,振蕩提取2 h后,3000 r/min離心10 min,收集上清液,按照GB/T 5009.153-2003方法,經陰離子交換柱洗脫提取,收集提取液,在波長500 nm比色測定吸光度。

1.2.3 單寧類物質的提取和測定 參照文獻方法[14],并略作修改。稱取過100目篩樣品5.000 g,加入去離子水400 mL,80 ℃水浴振蕩提取1 h,用1 mol/L鹽酸調整pH至4.5±0.1,等電點沉淀大豆蛋白,1500 r/min離心10 min,收集上清液進行測定。

1.2.4 皂甙類物質的提取和測定 稱取過100目篩樣品1.000 g,置于具塞三角瓶中,加入75%乙醇100 mL,按照楊秀麗等[15]方法進行提取、純化,以5%香草醛-冰醋酸溶液和高氯酸為顯色劑,在乙酸乙酯中反應波長,波長558 nm處測定吸光度。

1.2.5 胰蛋白酶抑制劑的提取和測定 參照文獻方法[16],并略作修改。取過100目篩樣品1.000 g,置于三角瓶中,加入Tris-氯化鈣溶液50 mL,于25 ℃恒溫水浴中150 r/min振蕩提取2 h,3000 r/min離心,取上清液進行測定。

1.2.6 數據統(tǒng)計處理 所有處理取3個平行樣品,所有實驗重復2次。各處理的保存率以同樣處理前鮮重的凍干樣品含量為基礎進行比較,以消除處理中樣品水分變化帶來的影響。顯著性分析利用spss21.0軟件,采用Tukey’s text法。

2 結果與分析

2.1 烹調后植酸含量變化

如表1所示,四種樣品經過烹調后的植酸含量均和生樣呈顯著性差異,且常壓烹調和132 kPa(1.3個大氣壓)20 min及172 kPa(1.7個大氣壓)10 min的樣品植酸含量亦無顯著差異。經過172 kPa 20 min的壓力烹調后,黑米的植酸保存率下降到了57.03%。且在172 kPa下,隨著烹調時間的增加,黑米的植酸含量顯著降低。在相同的烹調時間下,隨著烹調壓力的增高,植酸含量呈下降的趨勢。紅小豆、黑大豆和黑米植酸含量變化的趨勢較為一致。

表2 烹調處理后單寧含量與保存率

表3 烹調處理后皂甙含量與保存率

表4 烹調處理后胰蛋白酶抑制劑含量與保存率

2.2 烹調后單寧含量變化

如表2所示,四種樣品經過烹調后的單寧含量均和生樣的單寧含量差異顯著。經過常壓烹調的黑米、紅小豆的單寧含量均和經過132 kPa 20 min烹調處理后的樣品呈顯著差異。且除黑米外,其它樣品經常壓烹調和172 kPa 10 min烹調均差異顯著。在相同的烹調時間下,隨著烹調壓力的升高,黑米、紅小豆和黑大豆的單寧含量呈顯著下降的趨勢。在相同的烹調壓力下,隨著烹調時間的增加,黑米、黃大豆、黑大豆的單寧含量也呈顯著下降的趨勢。

2.3 烹調后皂甙含量變化

如表3所示,四種樣品經過烹調后的皂甙含量均和生樣的皂甙含量差異顯著。且經過常壓烹調的樣品皂甙含量和壓力烹調后的樣品均呈顯著差異。其中,黑米樣品的皂甙保存率和其它三種樣品相比較低,經172 kPa 20 min烹調處理后黑米樣品的皂甙保存率為36.29%。在相同的烹調時間下,隨著烹調壓力的增加,紅小豆、黃大豆、黑大豆的皂甙含量呈顯著下降的趨勢。在相同的烹調壓力下,隨著烹調時間的增加,紅小豆、黑大豆的皂甙含量也呈顯著下降的趨勢。

2.4 烹調后胰蛋白酶抑制劑含量變化

如表4所示,黑米生樣及烹調后所有樣品均未檢測胰蛋白酶抑制劑的含量。其它樣品經過烹調后胰蛋白酶抑制劑的含量均顯著小于生樣,且經過烹調后胰蛋白酶抑制劑的含量均下降到了30%以下,紅小豆樣品經172 kPa 20 min烹調后的胰蛋白酶抑制劑保存率為10.05%。但常壓烹調后紅小豆和黑大豆的胰蛋白酶抑制劑含量和經過172 kPa 10 min烹調后無顯著差異。在相同的烹調壓力下,隨著烹調時間的增加,紅小豆、黑大豆樣品的胰蛋白酶抑制劑含量均呈顯著下降的趨勢。

3 討論

本研究中,在延長壓力烹調時間或提高壓力時,各樣品的植酸和單寧含量均有下降,可能主要是熱降解增加所引起。Nergiz C等[17]的研究表明,經壓力鍋40 min烹調后,三種菜豆的植酸含量分別減少了50.85%,50.97%和51.25%。Rehman等人[18]的研究顯示,在121 ℃和128 ℃的壓力下,黑綠豆、鷹嘴豆、小扁豆、紅蕓豆、白蕓豆的單寧含量為生樣的33.1%～45.7%,且隨著烹調時間的延長,單寧含量有下降的趨勢。Mubarak A E[19]等人對浸泡了12 h的綠豆進行了121 ℃ 35 min的壓力烹調,結果顯示,綠豆經壓力烹調后,單寧含量下降了51.5%。除浸泡過程中的溶出外,在烹調過程中形成不可溶的單寧蛋白復合物也是單寧含量下降的一個重要原因[20]。壓力加熱會使皂甙的糖苷鍵發(fā)生斷裂后進一步降解[21],并使熱敏感部分的胰蛋白酶抑制劑更多地被滅活[22]。

有研究顯示[23],綠豆經過壓力烹調后,其胰蛋白酶抑制劑仍有活性,但顯著低于常壓烹調的樣品。本研究各烹調處理后,三種豆類樣品的胰蛋白酶抑制劑活性殘留均低于27%,且172 kPa 20 min壓力烹調時降低殘留活性的效果最佳。

和精白主食相比,全谷和豆類的營養(yǎng)價值較高,例如紅小豆中的蛋白質含量是精白大米的3倍,其鉀含量高達10倍以上[24]。但因全谷和豆類中富含植酸、單寧、胰蛋白酶抑制劑等抗營養(yǎng)成分,很多人因為擔心它們難以消化吸收而不敢食用。本研究提示,對消化能力較弱的人來說,只要選擇較高的烹調壓力和較長的烹調時間,即可更好地消除這種顧慮。

研究表明,植酸和礦物質分子比達到一定值時才會影響生物體對礦物質的吸收,且植酸的毒性極低,小鼠口服半致死量(LD50)為4192 mg/kg,和食鹽(LD50為4000 mg/kg)的安全性相當[25]。單寧小鼠經口LD50為13.192 g/kg,按照毒理學分級為實際無毒級[26],單寧含量達到1.5 g/kg時才會對人體鐵吸收產生顯著影響[27]。而本實驗中幾種烹調方法的植酸和單寧的殘留量遠遠低于對消化正常人體產生不利影響的數值。對于消化能力正常,而心腦血管疾病、糖尿病、腸癌等疾病風險較高的人來說,在全谷和豆類烹調中適度保存植酸、單寧和胰蛋白酶抑制劑等延緩餐后食物消化速度的成分,對于預防疾病和控制血糖十分有利[28]。大豆皂甙具有抗脂質氧化、抗自由基、增強免疫調節(jié)、抗腫瘤和抗病毒等多種生理功能[29],對高血脂、冠心病患者來說,適度保留皂甙亦有意義。

本研究顯示,在壓力烹調當中,只要縮短烹調時間,如在172 kPa下將烹調時間縮短到10 min,即可基本上接近常壓烹調的抗營養(yǎng)因子保留效果。也就是說,通過調整壓力烹調時間的設定,即可使同一個烹調壓力呈現不同的烹調效果,分別適應消化不良者和需要預防和控制糖尿病和冠心病等慢性疾病的人群。同時,由于烹調前的浸泡對豆類中的植酸、單寧含量有降低作用[30],也可以通過取消浸泡程序或縮短浸泡時間的方式來調整壓力烹調后這些物質的含量。

4 結論

總之,考慮到和常壓烹調相比,用電壓力鍋自動烹調全谷豆類的總加熱時間明顯縮短,能讓人們更為輕松方便地得到其中的碳水化合物、蛋白質、礦物質等營養(yǎng)成分,并適度地保留抗營養(yǎng)物質。通過調整壓力烹調的參數,無論是消化能力較弱者,還是患有糖尿病等慢性疾病、需要攝入更多抗氧化物質和功能性因子的人群均適合采用這種烹調方法。

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Effect of pressure cooking treatments on anti-nutritional factors in four whole grains and legumes

WANG Rong,FAN Zhi-hong,SHI Hai-yan

(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China)

To study the effect of pressure cooking treatments on anti-nutritional factor retention in four whole grains and legumes. The contents of phytic acid,tannins,saponins and trypsin inhibitor in black rice,azuki bean,yellow soybean and black soybean were measured after pressure cooking procedures,with normal pressure cooked samples as control. Results:The retention of phytin,tannins and saponin were 50.16%～67.33%、61.44%～73.94% and 36.29%～53.28%,respectively. The 172 kPa 20 min treatment resulted in the lowest retention of all anti-nutritional factors. The above results suggested that the retention of anti-nutritional factors decreased steadily with the increase of pressure or pressure-keeping time. It was possible to satisfy different needs with respect of anti-nutritional factor retention by modifying the pressure-keeping time at 172 kPa.

pressure cooking;legumes;anti-nutritional factors;phytin;tannins

2014-10-08

王蓉(1991-),女,碩士,研究方向:食物營養(yǎng),E-mail:waterrose1991@163.com。

*通訊作者:范志紅(1966-),女,博士,副教授,研究方向:食物營養(yǎng),E-mail:daisyfan@vip.sina.com。

國家科技支撐計劃課題“大城市現代營養(yǎng)配餐技術研究與產業(yè)化”(2008BAD91B04-1)。

TS201.4

A

1002-0306(2015)15-0342-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.15.064