曹 菲,汪 磊,陳 潔,許 飛,謝亞敏

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南省面制品主食工程技術(shù)研究中心 ,河南 鄭州 450001

綠豆又名青小豆,在我國(guó)的主要種植區(qū)域?yàn)辄S淮流域及東北地區(qū),已有2 000多年的種植和食用歷史。綠豆不僅有清熱解毒之功效,還有很好的抗菌抑菌作用,同時(shí)可以起到降血脂等療效[1]。綠豆主要成分包括淀粉、蛋白質(zhì)和膳食纖維等,與大豆、黑豆等豆科種子相比,其脂肪含量相對(duì)較低,通常為1.5%～2.0%,其中不飽和脂肪酸含量為61.82%,亞油酸含量最高[2]。綠豆中脂肪氧化酶(LOX)等氧化酶活力較高,LOX在原料及產(chǎn)品儲(chǔ)藏過(guò)程中容易與亞油酸等底物發(fā)生酶促氧化反應(yīng),產(chǎn)生醛類(lèi)、酮類(lèi)和醇類(lèi)等產(chǎn)物;過(guò)氧化物酶(POD)能催化包括H2O2等過(guò)氧化物在內(nèi)的氧化還原反應(yīng),生成醛類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)等揮發(fā)性物質(zhì),兩種氧化酶的存在不僅會(huì)造成綠豆品質(zhì)的劣變,也會(huì)對(duì)其風(fēng)味產(chǎn)生負(fù)面的影響[3]。

熱處理是一種便捷高效的物理方法,因其能夠破壞酶的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)使酶失活,被廣泛用于谷物的穩(wěn)定化處理。其中,煮制處理作為一種傳統(tǒng)的熱加工方式,在達(dá)到滅酶效果的同時(shí)可以有效去除豆腥味。劉戰(zhàn)麗等[4]通過(guò)沸水煮制降低綠豆中LOX活性并達(dá)到脫腥的目的。劉春燕[5]采用90 ℃燙漂方式對(duì)綠豆芽中的POD進(jìn)行滅活,發(fā)現(xiàn)隨著燙漂時(shí)間的延長(zhǎng),其酶活力明顯下降。過(guò)熱蒸汽處理則是以熱飽和蒸汽作為熱量輸送媒介,在快速通過(guò)物料表面的同時(shí),與物料進(jìn)行熱交換以達(dá)到滅酶的目的。多酚類(lèi)化合物主要包括酚酸類(lèi)和黃酮類(lèi)等,熱加工通常會(huì)導(dǎo)致酚類(lèi)物質(zhì)降解,影響其穩(wěn)定性,從而改變酚類(lèi)化合物含量和結(jié)構(gòu)性質(zhì),此外,熱處理也會(huì)對(duì)綠豆糊化及功能特性造成一定影響。

近年來(lái),綠豆在食品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,目前關(guān)于綠豆的研究多集中在淀粉、蛋白及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面,前期熱處理工藝對(duì)綠豆穩(wěn)定性影響的研究較少。基于此,作者通過(guò)采用兩種短時(shí)熱處理方式(煮制、過(guò)熱蒸汽)對(duì)綠豆進(jìn)行處理,探究熱處理對(duì)其基本理化指標(biāo)、氧化酶活性、總酚和總黃酮含量、糊化特性及功能特性的影響,并探究指標(biāo)間的相互影響規(guī)律,在最大程度降低氧化酶活性的同時(shí),使其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和功能性質(zhì)得到保留甚至提高,為后期綠豆在各類(lèi)食品中的應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠豆:一級(jí)明綠豆,產(chǎn)地遼寧省沈陽(yáng)市。無(wú)水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、吐溫20、亞油酸、愈創(chuàng)木酚、氫氧化鈉、過(guò)氧化氫、鹽酸、福林酚、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品、95%乙醇:分析純,麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):北京普析通用儀器有限公司;TDL-50B離心沉降機(jī):上海安亭科學(xué)儀器廠;RVA-TechMaster快速黏度分析儀:瑞典Perten公司;SIGMA 3K15離心機(jī):北京五洲東方科技發(fā)展有限公司;HH-S恒溫水浴鍋;金壇市醫(yī)療儀器廠;過(guò)熱蒸汽設(shè)備:自制。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 煮制處理

將綠豆和蒸餾水按1∶8 (g/mL)分別在沸水中煮60、80、100、120 s,熱風(fēng)干燥5 h后磨粉,過(guò)80目篩。未處理樣品記為KB,處理后的樣品分別記為BL60、BL80、BL100、BL120。

1.3.2 過(guò)熱蒸汽處理

稱(chēng)取50 g綠豆于過(guò)熱蒸汽設(shè)備進(jìn)料系統(tǒng)中,蒸汽流量22 m3/h,分別在160、180 ℃處理30、40 s,取出后將綠豆磨粉,過(guò)80目篩。處理后的樣品分別記為SS160-30、SS160-40、SS180-30、SS180-40。

1.3.3 基本理化指標(biāo)的測(cè)定

水分含量測(cè)定參照GB 5009.3—2016;粗蛋白含量測(cè)定參照GB 5009.5—2016;粗脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6—2016;淀粉含量測(cè)定參照GB 5009.9—2016;游離氨基酸含量測(cè)定參照GB/T 22492—2008。

1.3.4 脂肪氧合酶活性的測(cè)定

脂肪氧合酶活性的測(cè)定參照張楠等[6]的方法。將亞油酸底物和粗酶提取液快速振蕩混勻,倒入比色皿中在234 nm下比色,記錄3 min內(nèi)吸光度的變化。計(jì)算脂肪氧合酶活性[7]。

(1)

式中:U為酶活力,U/g;ΔA1為樣品吸光度變化量;ΔA2為滅酶后吸光度變化量;Vt為反應(yīng)總體系的體積,mL;Vs為酶液體積,mL;t為反應(yīng)時(shí)間,min;Vr為粗酶提取液總體積,mL;m為樣品質(zhì)量,g。

1.3.5 過(guò)氧化物酶活性的測(cè)定

過(guò)氧化物酶活性的測(cè)定參照J(rèn)iang等[8]的方法。將愈創(chuàng)木酚作為反應(yīng)底物,與粗酶提取液快速振蕩混勻,倒入比色皿中在470 nm下比色,記錄3 min內(nèi)的吸光度變化量。計(jì)算過(guò)氧化物酶活性,公式(2)的字母說(shuō)明同公式(1)。

(2)

1.3.6 總酚含量的測(cè)定

總酚含量的測(cè)定參照Hogan等[9]的方法,以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品,繪制標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度和吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性回歸方程為y=0.007 3x-0.002 9,R2=0.990 9,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的總酚含量,其中:x為沒(méi)食子酸質(zhì)量濃度,mg/L;y為吸光度。

1.3.7 總黃酮含量的測(cè)定

總黃酮含量的測(cè)定參照Lee等[10]的方法,以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品,繪制標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度和吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性回歸方程為y=0.001 9x-0.007 4,R2=0.997 0,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的黃酮含量,其中:x為蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度,mg/L;y為吸光度。

1.3.8 糊化特性的測(cè)定

參照GB/T 14490—2008《糧油檢驗(yàn)谷物及淀粉糊化特性測(cè)定 黏度儀法》測(cè)定。

1.3.9 吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)的測(cè)定

綠豆吸水性和水溶性指數(shù)的測(cè)定參照Singh等[11]的方法。準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5 g綠豆粉(質(zhì)量m0)于已知恒重的塑制離心管(質(zhì)量m1)中,加入25 mL三級(jí)水,將樣品充分振蕩至懸浮液狀態(tài),在25 ℃水浴下加熱30 min,4 000 r/min離心15 min,取上清液倒入已知恒重的鋁盒(質(zhì)量m2)中,置于105 ℃烘箱中烘干至恒重(m3),記錄離心管和沉淀質(zhì)量(m4)。計(jì)算吸水性和水溶性指數(shù):

(3)

(4)

1.3.10 持水性和持油性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取2.0 g綠豆粉放入50 mL塑制離心管中,記錄總質(zhì)量為m1,加入30 mL三級(jí)水,充分振蕩混勻后,將離心管置于水浴鍋中沸水浴15 min,冷卻至室溫后6 000 r/min離心15 min,棄去上層清液,稱(chēng)沉淀和離心管質(zhì)量,記作m2。計(jì)算綠豆持水性:

(5)

準(zhǔn)確稱(chēng)取5.0 g綠豆粉放入50 mL塑制離心管中,記錄總質(zhì)量為m3,加入30 mL大豆油,充分振蕩混勻后,將離心管置于水浴鍋中沸水浴15 min,離心管冷卻至室溫后3 000 r/min離心15 min,棄去上層大豆油,稱(chēng)沉淀和離心管質(zhì)量記作m4。計(jì)算綠豆持油性:

(6)

1.4 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)指標(biāo)測(cè)定3次,采用SPSS 21對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析(P<0.05),采用Origin 2019繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理對(duì)綠豆基本理化指標(biāo)的影響

由表1可知,與未處理綠豆相比,煮制處理并烘干后的綠豆水分含量顯著下降(P<0.05),而粗脂肪、粗蛋白、淀粉及游離氨基酸含量均沒(méi)有明顯變化。原因可能是:煮制時(shí)間較短,對(duì)綠豆基本理化指標(biāo)未能造成明顯影響;綠豆外皮層及細(xì)胞壁的存在對(duì)蛋白、脂肪和淀粉等大分子有一定的保護(hù)作用,會(huì)減少其裂解的程度。莊柯瑾等[12]對(duì)豌豆分別進(jìn)行煮制和蒸制處理,發(fā)現(xiàn)其淀粉和蛋白含量同樣均無(wú)顯著性變化。過(guò)熱蒸汽處理后綠豆水分、粗脂肪含量及淀粉含量略有下降,粗蛋白及游離氨基酸含量基本沒(méi)有變化,同樣,鄧家汶[13]采用過(guò)熱蒸汽對(duì)青稞進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)其水分及粗脂肪含量與未處理樣品相比顯著下降,而粗蛋白含量無(wú)明顯改變。原因可能是過(guò)熱蒸汽處理溫度較高,導(dǎo)致水分散失以及粗脂肪的部分分解,而高溫雖會(huì)導(dǎo)致綠豆蛋白變性,但綠豆中粗蛋白含量未見(jiàn)顯著變化。

表1 熱處理對(duì)綠豆理化特性的影響

2.2 熱處理對(duì)LOX和POD活性的影響

由圖1(a)可知,綠豆經(jīng)煮制處理后兩種酶的活性均降低,處理60 s時(shí)兩種氧化酶的活性開(kāi)始大幅下降,LOX和POD活性分別下降87.23%、77.42%,處理時(shí)間延長(zhǎng)至80 s時(shí)LOX活性下降98.13%,POD未能檢出。李初英等[14]發(fā)現(xiàn)毛豆經(jīng)92～100 ℃的熱水漂燙80～100 s,LOX酶活力明顯喪失。由圖1(b)可知,綠豆經(jīng)過(guò)180 ℃熱蒸汽處理40 s后兩種氧化酶LOX和POD的活性分別下降57.94%和16.12%,相較于煮制處理,其對(duì)酶的抑制效果較差。POD活性相較于未處理綠豆甚至有所升高,這可能是因?yàn)榫G豆水分活度較高,導(dǎo)致酶被激活[15]。從LOX和POD的酶活變化趨勢(shì)來(lái)看,相較于提高過(guò)熱蒸汽溫度,延長(zhǎng)處理時(shí)間對(duì)酶活性的抑制作用更為明顯。通過(guò)兩種熱處理方式對(duì)比,發(fā)現(xiàn)煮制處理的滅酶效果更加明顯,且煮制80 s兩種酶(LOX、POD)均基本完全失活。

2.3 熱處理對(duì)綠豆總酚和總黃酮含量的影響

由圖2可知,綠豆經(jīng)煮制處理后總酚含量無(wú)顯著性變化,總黃酮含量則略有下降。植物中多酚常與細(xì)胞壁多糖通過(guò)共價(jià)鍵連接,蒸煮、擠壓等熱處理可以通過(guò)破壞共價(jià)鍵達(dá)到多酚類(lèi)物質(zhì)的釋放[16-17],煮制處理后綠豆中總酚含量無(wú)明顯變化的原因可能是多酚類(lèi)物質(zhì)的釋放抵消了因降解、溶解及聚合反應(yīng)所導(dǎo)致的多酚化合物含量降低的影響。煮制處理后總黃酮含量的降低可能與其在水中的溶出以及高溫對(duì)黃酮結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān),商珊等[18]研究發(fā)現(xiàn)煮制處理導(dǎo)致薏米中黃酮含量下降,認(rèn)為沸水煮制增加了黃酮向外滲透的速率,使大量黃酮溶入熱水而丟失。而過(guò)熱蒸汽處理后總酚含量無(wú)明顯變化,一方面是因?yàn)楦邷仄茐牧硕喾拥姆€(wěn)定結(jié)構(gòu),另一方面可能是過(guò)熱蒸汽處理提高了多酚物質(zhì)的提取率,Wu等[19]研究發(fā)現(xiàn)過(guò)熱蒸汽處理能夠顯著提高輕碾米的總酚提取率。過(guò)熱蒸汽處理后總黃酮稍下降,黃酮作為熱敏性成分,其在熱處理過(guò)程中很容易被降解,李孟佳等[20]對(duì)比炒制、微波和過(guò)熱蒸汽處理對(duì)青稞籽粒中黃酮的影響,發(fā)現(xiàn)3種熱處理均導(dǎo)致黃酮含量下降,過(guò)熱蒸汽影響程度最小。通過(guò)對(duì)兩種熱處理方式對(duì)比,發(fā)現(xiàn)熱處理后綠豆總酚含量均無(wú)顯著變化,總黃酮含量則略有降低,表明合理選擇熱處理方式、降低熱處理溫度和縮短時(shí)間可在一定程度上較好保留生物活性成分。

注:不同字母表示差異顯著(P<0.05)。圖3和圖4同。

2.4 熱處理對(duì)綠豆糊化特性的影響

由表2可知,綠豆經(jīng)煮制處理后糊化溫度、峰值時(shí)間、最終黏度及回生值均顯著降低,崩解值升高,表明樣品更容易糊化,與水結(jié)合能力增強(qiáng),冷糊穩(wěn)定性也增加,樣品不易老化,耐剪切性變差,熱糊穩(wěn)定性下降。李永富等[21]研究發(fā)現(xiàn)紅小豆經(jīng)煮制處理后,其最終黏度及回生值均顯著下降。與原綠豆粉相比,過(guò)熱蒸汽處理對(duì)綠豆的糊化特性影響不明顯,可能是因?yàn)樘幚頃r(shí)間短,且熱傳導(dǎo)速度較慢,樣品從過(guò)熱蒸汽室中取出后溫度驟降,熱量未能及時(shí)傳導(dǎo)至樣品內(nèi)層,故對(duì)糊化特性影響較小[3]。通過(guò)兩種熱處理方式對(duì)比,煮制處理的綠豆糊化特性發(fā)生明顯改變,而過(guò)熱蒸汽處理的綠豆糊化特性變化不明顯,性質(zhì)較為穩(wěn)定。

表2 熱處理對(duì)綠豆粉糊化特性的影響

2.5 熱處理對(duì)綠豆功能特性的影響

2.5.1 吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)

由圖3可知,兩種熱處理方式對(duì)綠豆粉吸水性和水溶性指數(shù)均有一定影響。與原綠豆粉相比,隨著煮制時(shí)間的延長(zhǎng),吸水性指數(shù)逐漸升高但趨勢(shì)不明顯,這一變化可能與煮制處理所導(dǎo)致的淀粉糊化以及粗纖維水解膨脹有關(guān)[22],淀粉部分糊化使淀粉微晶束解體以及淀粉分子內(nèi)氫鍵斷裂使得淀粉結(jié)構(gòu)變得疏松,導(dǎo)致水結(jié)合能力增強(qiáng)[23];水溶性指數(shù)與綠豆粉中可溶性物質(zhì)的含量及其溶解度有關(guān),溶解度越好,可溶性物質(zhì)含量越高,水溶性指數(shù)也就越高[24],煮制后綠豆粉的水溶性指數(shù)呈明顯的上升趨勢(shì),最大升高36.7%。與原綠豆粉相比,過(guò)熱蒸汽處理對(duì)吸水性指數(shù)沒(méi)有太大影響, 水溶性指數(shù)則最大升高34.4%,煮制和過(guò)熱蒸汽處理均導(dǎo)致水溶性指數(shù)顯著升高,原因可能是高溫破壞了淀粉等大分子的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了小分子物質(zhì)溶出。煮制處理后綠豆吸水性指數(shù)有一定提高,過(guò)熱蒸汽處理對(duì)吸水性指數(shù)的影響不明顯,但經(jīng)兩種方式熱處理后水溶性指數(shù)均有明顯提高,表明煮制和過(guò)熱蒸汽處理在一定程度上提高了綠豆粉的水合特性,且綜合來(lái)看,煮制處理效果更加明顯。

圖3 熱處理對(duì)綠豆吸水性和水溶性指數(shù)的影響

2.5.2 持水性和持油性

由圖4可知,綠豆經(jīng)煮制處理后持水性顯著升高(P<0.05),可能是因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致親水基團(tuán)暴露,增強(qiáng)了綠豆粉與水的結(jié)合能力。Benmeziane-Derradji等[25]發(fā)現(xiàn)扁豆持水性的類(lèi)似增強(qiáng)效果,是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性暴露了更多的親水位點(diǎn),增強(qiáng)了水的結(jié)合、淀粉膠化和粗纖維的膨脹。煮制處理后樣品持油性也有明顯升高趨勢(shì),可能是因?yàn)榧?xì)胞形態(tài)受損,在一定程度上增加了樣品與油結(jié)合的能力。張舒等[26]對(duì)綠豆分別進(jìn)行蒸制和煮制處理,發(fā)現(xiàn)兩種處理綠豆蛋白的持水性、持油性均隨處理時(shí)間延長(zhǎng)有一定提高。過(guò)熱蒸汽處理對(duì)綠豆粉的持水性影響較小,但也有一定程度升高,這可能與處理后綠豆粉水分含量降低所導(dǎo)致的吸水性增強(qiáng)有關(guān);過(guò)熱蒸汽處理后持油性顯著提高(P<0.05),可能是由于綠豆粉孔隙率和孔徑變大所致,持油性的增加意味著能夠更好地保留甚至提高食物的口感。對(duì)比兩種方式認(rèn)為煮制效果要好于過(guò)熱蒸汽處理。

圖4 熱處理對(duì)綠豆持水性和持油性的影響

2.6 相關(guān)性分析

由表3可知,綠豆糊化特性指標(biāo)與吸水性指數(shù)、持水性之間有較明顯的相關(guān)性,其中糊化溫度與吸水性指數(shù)(r=-0.860)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與持水性(r=-0.961)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),峰值時(shí)間、最終黏度和回生值均與吸水性指數(shù)(r=-0.919、-0.973、-0.961)、持水性(r=-0.979、-0.918、-0.950)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),峰值黏度與吸水性指數(shù)(r=0.808)呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與持水性(r=0.894)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),崩解值與吸水性指數(shù)(r=0.946)、持水性(r=0.928)均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表3 熱處理對(duì)綠豆糊化特性和功能特性指標(biāo)相關(guān)性分析

3 結(jié)論

對(duì)比分析煮制和過(guò)熱蒸汽兩種熱處理方式對(duì)綠豆兩種氧化酶(LOX、POD)活性、總酚及總黃酮含量、糊化特性和功能特性的影響,得到以下結(jié)論:煮制處理明顯降低了綠豆中LOX和POD活性,總酚和總黃酮含量變化不明顯,糊化特性發(fā)生明顯改變,表明其冷糊穩(wěn)定性增強(qiáng)、淀粉不易老化,功能特性指標(biāo)均顯著提高(P<0.05),表明其油水結(jié)合能力增強(qiáng);過(guò)熱蒸汽對(duì)綠豆兩種酶的滅活效果較差,對(duì)總酚及總黃酮含量影響較小,糊化特性、吸水性指數(shù)和持水性無(wú)明顯變化,水溶性指數(shù)和持油性顯著升高(P<0.05)。對(duì)熱處理綠豆糊化特性及功能特性進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),吸水性指數(shù)、持水性與糊化特性指標(biāo)相關(guān)性較明顯。綜合以上結(jié)果認(rèn)為煮制處理80 s已經(jīng)達(dá)到較好的滅酶效果,同時(shí)其生物活性成分下降不明顯,糊化特性顯著提高,功能特性得到改善。后期可對(duì)煮制處理后的綠豆進(jìn)行產(chǎn)品的應(yīng)用和加速儲(chǔ)藏試驗(yàn),并以未處理綠豆作為對(duì)照,驗(yàn)證該處理對(duì)綠豆制品儲(chǔ)藏期間脂質(zhì)酸敗反應(yīng)的抑制效果。