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        典型熱加工對板栗品質(zhì)的影響

        2022-12-01 12:32:06李明娟張雅媛
        食品與機(jī)械 2022年11期
        關(guān)鍵詞:隔水常壓板栗

        周 葵 李明娟 張雅媛 周 晴

        (1. 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,廣西 南寧 530007;2. 廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實驗室,廣西 南寧 530007)

        板栗(CastaneamollissimaBlume)殼斗科栗屬植物,原產(chǎn)于中國[1]。在中國,板栗作為零食小吃、菜肴食用,常以帶殼板栗或板栗仁(去殼板栗)形式進(jìn)行烘烤、蒸煮等高溫熟化。蒸煮是最傳統(tǒng)的板栗食用加工處理技術(shù),隔水蒸制、浸水煮制分別利用高溫水蒸氣、煮制水實現(xiàn)熱傳遞以實現(xiàn)熟化[2]。不同加工方式對板栗的品質(zhì)影響有所差異,例如Li等[3]研究表明以新鮮板栗為對照,將帶殼板栗分別進(jìn)行水煮[100 ℃,m板栗∶V水=1∶2 (g/mL)]、電烤箱烘烤(200 ℃、20 min)、油炸(240 ℃、15 min)后,板栗中淀粉、可溶性蛋白、蔗糖、游離氨基酸、蔗糖及黃酮含量均顯著降低(P<0.05)。李琳玲等[4]研究發(fā)現(xiàn)與翻炒帶殼板栗、調(diào)味烹飪板栗仁的加工處理相比,高溫蒸制板栗罐頭中抗性淀粉保留量最高(93.16%)。闞黎娜[5]以6種產(chǎn)地的帶殼板栗為原料,經(jīng)高壓蒸制(121 ℃、20 min)、烘烤(200 ℃、20 min)后,板栗中營養(yǎng)成分發(fā)生不同改變,且變化程度因品種不同而存在差異。目前國內(nèi)外已有涉及板栗加工方式的研究報道,但不同熟化方式對帶殼板栗、板栗仁品質(zhì)的系統(tǒng)性研究少。

        研究擬以廣西板栗為原料,采用9種典型的方式熟化,即帶殼板栗(烘烤、常壓隔水、常壓浸水、高壓隔水、高壓浸水)、去殼板栗(常壓隔水、常壓浸水、高壓隔水、高壓浸水)。系統(tǒng)分析不同熟化方式對板栗中水分、營養(yǎng)成分(氨基酸、淀粉、直鏈淀粉、可溶性糖)及多酚含量的影響,并結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)、感官評價,綜合分析較適宜的食用熱處理方式,為板栗在食用或加工中選擇適宜的熟化工序提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        1.1.1 材料與試劑

        板栗:種植于廣西天峨,廣西天峨五福種業(yè)有限公司;

        氫氧化鈉、冰乙酸、碘、碘化鉀、福林酚、碳酸鈉等:分析純,廣西南寧泰諾生物工程有限公司;

        氨基酸標(biāo)品:上海安譜實驗科技股份有限公司;

        直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品、葡萄糖、果糖、海藻糖、麥芽糖、蔗糖、巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、核糖、乳糖、水蘇糖、棉子糖標(biāo)準(zhǔn)品:美國Sigma-Aldrich公司;

        淀粉含量檢測試劑盒:北京索萊寶科技有限公司。

        1.1.2 主要儀器設(shè)備

        板栗脫殼機(jī):14刀插電款,南寧輝軒食品機(jī)械有限公司;

        不銹鋼蘇泊爾高壓鍋:YW20S1型,浙江蘇泊爾股份有限公司;

        烤箱:KN204P型,青島金貝克機(jī)械有限公司;

        電熱鼓風(fēng)干燥箱:BG2-140型,上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;

        真空冷凍干燥機(jī):Pilot 10-15M型,北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;

        高速中藥粉碎機(jī):WND-200型,浙江省蘭溪市偉能達(dá)電器有限公司;

        紫外分光光度計:TU-1810型,北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;

        氨基酸自動分析儀:LA8080型,日本株式會社日立高新技術(shù)科學(xué);

        飛納臺式掃描電鏡:Phenom型,荷蘭PHENOM公司;

        質(zhì)構(gòu)儀:CT3型,美國Brookfield公司;

        離子色譜儀:ICS5000型,配有Thermo ICS5000(Dionex,Thermo Scientific,Waltham,US)離子色譜系統(tǒng),美國戴安公司。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 原料處理 采用重量法初步剔除病蟲害、霉?fàn)€板栗,隨機(jī)分為三大組,一組采用人工劃十字口,用于帶殼板栗熟化處理;一組采用自動板栗脫殼機(jī)進(jìn)行脫殼,脫殼時間設(shè)為45 s,然后用刀人工去除部分殘留的殼和內(nèi)衣,再進(jìn)行清洗,用于去殼板栗熟化處理;另一組未處理,作為對照組,樣品編號記為UC。經(jīng)前期預(yù)試驗,確定9種熟化方式的參數(shù)。

        (1) 帶殼板栗熟化方式:① 烘烤(185 ℃烤箱烘烤30 min),樣品編號記為RC;② 常壓隔水熟化(取約500 g板栗置于蒸架上,蒸鍋內(nèi)加水量約3 000 mL,蒸煮45 min),樣品編號記為CoN;③ 常壓浸水熟化(取約500 g板栗直接放入蒸鍋中,鍋內(nèi)加水量約1 500 mL,蒸煮30 min),樣品編號記為CiN;④ 高壓隔水熟化(取約300 g板栗置于蒸架上,高壓鍋內(nèi)加水量約2 000 mL,蒸煮20 min),樣品編號記為CoH;⑤ 高壓浸水熟化(取約500 g板栗直接放入高壓鍋中,鍋內(nèi)加水量約800 mL,蒸煮16 min),樣品編號記為CiH。

        (2) 去殼板栗熟化方式:① 常壓隔水熟化(取約600 g板栗仁置于蒸架上,蒸鍋內(nèi)加水量約3 000 mL,蒸煮45 min),樣品編號記為CKoN;② 常壓浸水熟化(取約600 g板栗仁直接放入蒸鍋中,鍋內(nèi)加水量約1 700 mL,蒸煮25 min),樣品編號記為CKiN;③ 高壓隔水熟化(取約350 g板栗仁置于蒸架上,高壓鍋內(nèi)加水量約2 000 mL,蒸煮20 min),樣品編號記為CKoH;④ 高壓浸水熟化(取約300 g板栗仁直接放入高壓鍋中,鍋內(nèi)加水量約600 mL,蒸煮10 min),樣品編號記為CKiH。

        每種熟化方式重復(fù)3次,經(jīng)過上述各熟化方式處理后,帶殼板栗進(jìn)行人工去殼去內(nèi)衣,得到板栗仁樣品。所有樣品一部分直接用于感官評價、水分及質(zhì)構(gòu)的測定;一部分直接進(jìn)行切片,-18 ℃預(yù)凍約3 d,再進(jìn)行真空冷凍干燥,直至水分含量低于5.0%。將干制后的樣品放入粉碎機(jī)內(nèi)粉碎,過100目篩,用于品質(zhì)指標(biāo)的測定;另一部分直接取板栗仁最中心部位,切成約0.5 cm×0.3 cm×0.1 cm 塊狀,用液氮迅速降溫,-18 ℃預(yù)凍1 d,再進(jìn)行真空冷凍干燥72 h,用于微觀結(jié)構(gòu)的測定。

        1.2.2 基本營養(yǎng)成分測定

        (1) 水分含量:按GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》執(zhí)行。

        (2) 淀粉含量:采用北京索萊寶科技有限公司試劑盒(可見分光光度法)。

        (3) 直鏈淀粉含量:采用碘結(jié)合法。

        1.2.3 可溶性糖組分測定及甜度值計算 取10~100 mg 樣品于2.0 mL離心管中,加入700 μL 80%乙醇,50 ℃震蕩2 h。然后再加700 μL H2O稀釋,10 000 r/min 離心3 min。吸取上清液,進(jìn)行離子色譜檢測。

        離子色譜檢測條件:采用CarboPacTMPA1(250 mm×4.0 mm)色譜柱;流動相為A:H2O,B:100 mmol/L NaOH;進(jìn)樣量為10 μL,流速為1.0 mL/min,柱溫為30 ℃。洗脫梯度:0 minVA相∶VB相=95∶5,9 minVA相∶VB相=95∶5,20 minVA相∶VB相=0∶100,40 minVA相∶VB相=0∶100,40.1 minVA相∶VB相=95∶5,60 minVA相∶VB相=95∶5。

        分別根據(jù)式(1)和式(2)計算可溶性糖總含量及甜度值[6-7]。

        Tss=CTre+CGal+CGlu+CFru+CSuc+CRaf+CSta+CMal,

        (1)

        Sw=CTre×0.45+CGal×0.3+CGlu×0.7+CFru×1.75+CSuc×1+CRaf×0.23+CSta×0.22+CMal×0.35,

        (2)

        式中:

        TSS——可溶性糖總含量,μg/mg;

        Sw——甜度值;

        CTre——海藻糖含量,μg/mg;

        CGal——半乳糖含量,μg/mg;

        CGlu——葡萄糖含量,μg/mg;

        CFru——果糖含量,μg/mg;

        CSuc——蔗糖含量,μg/mg;

        CRaf——棉子糖含量,μg/mg;

        CSta——水蘇糖含量,μg/mg;

        CMal——麥芽糖含量,μg/mg。

        1.2.4 多酚含量測定 采用Folin-Ciocalteus法[8]。

        1.2.5 水解氨基酸測定 采用氨基酸自動分析儀測定。

        1.2.6 微觀結(jié)構(gòu) 用導(dǎo)電膠將其粘在樣品臺上,并用氮?dú)夥磸?fù)吹樣品,然后在10 mA的電流下噴金60 s,再裝入掃描電鏡觀察室,在加速電壓為10 kV的情況下觀察并拍照。

        1.2.7 質(zhì)構(gòu)測定 去殼板栗直接挑選出完整顆粒;帶殼板栗采用人工去殼去衣的方式,去掉約50%的外殼外衣,然后進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測試。選取TA39型探頭,采用TPA(Texture Profile Analysis)測試模式。測試速度為1 mm/s,返回速度為1 mm/s,壓縮形變率為30%,觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載0.098 N,然后直接從系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出硬度、黏性數(shù)值。

        1.2.8 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行統(tǒng)計,并計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差,按式(3)計算各成分的變化率。使用IBM SPSS Statistics 21.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析,采用Origin 8.6軟件繪圖。

        (3)

        式中:

        c——變化率,%;

        W1——熟化前板栗中該成分含量,%;

        W2——熟化后板栗中該成分含量,%。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 熟化方式對板栗營養(yǎng)品質(zhì)的影響

        2.1.1 水分含量 新鮮板栗的含水量為45.08%,烹飪方式對板栗中水分含量的影響見表1。帶殼板栗烘烤處理后,水分含量為36.69%,顯著降低了8.39%(P<0.05),變化率為-18.6%;隔水烹飪帶殼板栗后,水分含量略有下降,但浸水烹飪帶殼板栗均顯著增加板栗中水分含量(P<0.05)。去殼板栗進(jìn)行熟化加工后,水分含量顯著增加(P<0.05),變化率為6.8%~35.8%,其中浸水熟化后,水分含量最高(59.76%,61.21%)。原因可能是烘烤以空氣為傳熱媒介,板栗中水分在高溫條件下快速揮發(fā)而降低。其他加工方式均以水為傳熱媒介,熱加工破壞了板栗細(xì)胞組織而導(dǎo)致水分降低[9],但由于板栗與水分、水蒸氣接觸,又會吸收水,而吸水量又與溫度、時間、物料形態(tài)等相關(guān),因此經(jīng)過不同熟化方式加工后,板栗中水分含量呈不同變化。

        表1 熟化方式對板栗水分的影響?

        2.1.2 氨基酸組成比例及含量 如表2所示,新鮮板栗含有17種氨基酸,氨基酸總量、必需氨基酸總量依次為4.57,1.48 g/100 g。不同加工后板栗中氨基酸總量、必需氨基酸總量分別為4.16~4.82,1.30~1.57 g/100 g。與未加工的板栗相比,熟制后板栗中氨基酸總量、必需氨基酸總量相差僅為0.25~0.41,0.09~0.18 g/100 g。

        通過計算必需氨基酸的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)和比值系數(shù)分(SRC)[10],綜合評價不同熱加工對板栗中蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值,具體結(jié)果如表3所示。未加工的板栗中除蛋氨酸+胱氨酸低于WHO/FAO推薦值,其他必需氨基酸均高于推薦值。由表3可知,不同加工后板栗中亮氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為7.76%~8.47%,是WHO/FAO推薦值的1.11~1.21倍。由表4可知,不同加工后板栗中氨基酸的SRC值為63.55~71.97,其中,帶殼板栗經(jīng)常壓隔水蒸制后,SRC值最高,為71.97。與未加工的板栗相比,除了常壓隔水蒸制處理帶殼板栗之外,其余熱加工處理板栗后,SRC值均降低。SRC值越接近100,蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越高[11]。因此,根據(jù)SRC值,帶殼板栗經(jīng)常壓隔水蒸熟后,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值最高。

        表2 不同熟化方式后板栗中氨基酸組成?

        表3 不同熟化方式板栗中人體必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

        2.1.3 淀粉、直鏈淀粉含量 烹飪方式對板栗中淀粉、直鏈淀粉含量的影響見表5,未加工的板栗中淀粉、直鏈淀粉含量依次為58.57%,29.47%,所有加工方式均顯著降低淀粉含量、增加直鏈淀粉含量(P<0.05)。原因可能是烹飪處理使板栗中淀粉顆粒受熱分解,使總淀粉含量降低[12]。Bao等[13]研究發(fā)現(xiàn)帶殼板栗經(jīng)蒸制或烘烤后,直鏈淀粉含量顯著增加(P<0.05)。由表5可知,高壓隔水與高壓浸水處理帶殼板栗后,板栗中直鏈淀粉含量無顯著性差異(P>0.05),但其他浸水加工后板栗中直鏈淀粉含量均顯著高于隔水處理(P<0.05)。

        表4 不同熟化方式板栗各氨基酸比值系數(shù)比較

        2.1.4 可溶性糖 糖分種類、含量及其構(gòu)成比例是果實風(fēng)味形成的重要基礎(chǔ)之一[14]。研究采用離子色譜法進(jìn)行板栗中可溶性糖種類、含量的檢測,利用軟件Chromeleon處理色譜數(shù)據(jù),通過出峰時間確定目標(biāo)化合物,進(jìn)行定性,同時采用外標(biāo)法進(jìn)行定量,結(jié)果如圖1、表6所示。由圖1可知,板栗樣品中共檢測到8種可溶性糖(海藻糖、半乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖、麥芽糖),尚未檢測到巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、核糖、乳糖。不同熟化方式處理的板栗中可溶性糖的組成及其含量有所差異。由表6可知,與未加工的板栗相比,經(jīng)熟化處理的板栗中果糖含量增加,而半乳糖、葡萄糖、麥芽糖含量降低。原因可能是烹飪處理使板栗受熱,引起糖分解,例如棉子糖、蔗糖受熱分解生成果糖[15-16],從而引起熟化后板栗中果糖含量升高。

        表5 不同熟化方式板栗中淀粉、直鏈淀粉含量?

        1. 海藻糖 2. 巖藻糖 3. 鼠李糖 4. 阿拉伯糖 5. 半乳糖 6. 葡萄糖 7. 果糖 8. 核糖 9. 蔗糖 10. 乳糖 11. 棉子糖 12. 水蘇糖 13. 麥芽糖

        表6 熟化方式對板栗中可溶性糖的影響?

        可溶性糖的總含量、甜度值的具體結(jié)果如圖2所示。與帶殼板栗相比,去殼板栗熟化后可溶性糖總含量及甜度均降低。一方面,淀粉受熱分解引起可溶性糖含量升高;另一方面,板栗在熟制過程中,組織疏松,可溶性糖滲出而導(dǎo)致含量降低[17]?;蛟S由于去殼板栗缺少外殼保護(hù)作用,可溶性糖易滲出導(dǎo)致偏低。在9種加工方式中,帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后,可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53);去殼板栗采用常壓浸水熟化后,可溶性糖含量最低(87.710 μg/mg)、甜度值最大(85.33)。

        2.1.5 多酚含量 不同熟化加工對板栗中多酚含量的影響有所差異,具體數(shù)據(jù)如表7所示。未加工的板栗中多酚含量為1.51 mg GAE/g,所有加工方式均使多酚含量降低,表明烹飪加熱會破壞酚類物質(zhì)[18]。除了帶殼板栗的高壓隔水與高壓浸水加工對多酚含量無顯著性差異(P>0.05),其余3種浸水加工后板栗中多酚含量均顯著低于相應(yīng)的隔水烹飪方式(P<0.05),原因可能是板栗直接與水接觸,而水分的存在會加劇熱傳遞,導(dǎo)致多酚類物質(zhì)氧化損失[19]或遷移到水中[20]。

        圖2 不同熟化方式的板栗中可溶性糖總含量及甜度值雷達(dá)圖

        表7 熟化方式對板栗多酚含量的影響?

        2.1.6 微觀結(jié)構(gòu) 如圖3所示,生板栗淀粉顆粒完整,可見板栗淀粉顆粒緊密分布于蜂窩狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。不同烹飪加工的板栗無法觀察到完整的淀粉顆粒,原因可能是烹飪加工后淀粉出現(xiàn)了不同程度的糊化。對于5種帶殼板栗熟化處理而言,常壓浸水加工后板栗截面中有較大裂縫,空隙較大。對于4種去殼板栗熟化處理而言,常壓浸水加工后板栗仁的截面中空隙裂縫大。

        圖3 不同方式熟化后板栗微觀結(jié)構(gòu)掃描電子顯微鏡圖Figure 3 Scanning electron microscope graph of chestnuts by different cooking methods (280×)

        2.1.7 質(zhì)地、感官評分 由表8可知,去殼板栗經(jīng)高壓隔水蒸制后,香氣值最高(1.82分),常壓浸水煮制的帶殼板栗甜度分值最高(3.62分),高壓浸水煮制的帶殼板栗質(zhì)地分值最高(4.25分),而烘烤后帶殼板栗質(zhì)地分值最低(2.02分)。經(jīng)烹飪后,板栗的硬度、黏性值均顯著降低(P<0.05)。其中,烘烤的帶殼板栗硬度最大,為8.9 N;常壓浸水加工的去殼板栗黏性最低,為1.1 mJ。與帶殼板栗相比,去殼板栗的硬度、黏性均較低。

        表8 熟化方式對板栗感官評分的影響?

        3 結(jié)論

        帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后,板栗仍富含17種氨基酸、SRC分值最高(71.97);除蛋氨酸+胱氨酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.28%)低于WHO/FAO推薦值(3.5%)外,其余必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于推薦值,說明熟化后的板栗中必需氨基酸組成比例合理,蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高。

        表9 熟化方式對板栗質(zhì)構(gòu)的影響?

        不同熟化方式處理后,板栗中淀粉及多酚含量呈降低趨勢、直鏈淀粉含量呈增加趨勢。在熟化加工方式相同的條件下,帶殼處理能有效保留板栗中多酚物質(zhì),其中帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后,多酚含量最高(1.49 mg GAE/g)。9種典型熱加工方式對板栗中可溶性糖含量及構(gòu)成比例有不同程度的影響,但熟化后板栗中果糖的含量升高,而半乳糖、葡萄糖、麥芽糖的含量均減少。此外,海藻糖、水蘇糖尚未有統(tǒng)一的變化規(guī)律。不同糖種類的相對甜度不同,直接影響產(chǎn)品的食用口感。在9種熟化處理中,帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮熟化后,可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53)。所以,從蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值、可溶性糖、多酚角度綜合考慮,帶殼板栗經(jīng)常壓隔水熟化,能較好地保持產(chǎn)品品質(zhì)。

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