不同熱加工方式對胡蘿卜品質(zhì)的影響

胡蘿卜風味可口，富含胡蘿卜素、類胡蘿卜素、多酚、纖維素等多種營養(yǎng)素，而且價格低廉，故深受消費者青睞[1-2]。生吃胡蘿卜不利于營養(yǎng)素的吸收，因為胡蘿卜素、類胡蘿卜素是脂溶性的，沒有脂肪而很難被充分吸收[3]。而植物性原料的常規(guī)加工方式清炒、水煮、白灼、蒸制由于加工溫度過高會改變食材的化學成分和物理結(jié)構(gòu)，從而導致風味、顏色和維生素的損失[4]。探究適宜的加工方式對減少營養(yǎng)成分損失、提高產(chǎn)品品質(zhì)及食用安全性是胡蘿卜加工利用的重點問題。

真空低溫熱加工是將原料經(jīng)真空包裝后，在相對較低的恒定溫度和較長時間下加熱的一種新型加工方法，盡管出現(xiàn)于20世紀90年代，但從2010年才開始廣泛受到歡迎。真空低溫烹調(diào)具有節(jié)能環(huán)保，操作簡單易行，能夠最大限度地保留原料的風味和營養(yǎng)成分，能避免脂肪氧化帶來的不宜人風味等優(yōu)點。同時，真空低溫精確的溫度與時間控制可以量化菜肴制作過程，使烹飪操作規(guī)范化，實現(xiàn)規(guī)模批量化生產(chǎn)，因而逐漸受到國外餐飲業(yè)的歡迎[5-7]。真空低溫烹調(diào)所需設(shè)備也可簡化為真空包裝封口機和一個自動浸水循環(huán)器，這為真空低溫技術(shù)進入家庭提供了可能。近幾年，真空低溫法越來越多地用于加工方便食品，真空包裝食品被美國國家食品加工協(xié)會列為“新一代冷藏食品”[6]。因此，餐飲業(yè)、食品零售業(yè)、健康食品市場、普通家庭等都將成為真空低溫產(chǎn)品的潛在市場。而這種相對健康營養(yǎng)的加工方法在國內(nèi)才剛剛起步，對其研究的文獻也較少，主要圍繞在肉類原材料[8-11]，果蔬類食材還未見報道。因此，本文選取胡蘿卜作為植物性原料代表，采用中西式熱加工常用的水煮和油炒方式作為對照，與真空低溫加工在產(chǎn)品營養(yǎng)和風味方面進行了對比，以期讓這種方便、健康、營養(yǎng)的新型加工方法進入大眾視野，突破其選材的局限，為國內(nèi)的真空低溫研究和后續(xù)應用提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料及儀器

新鮮的胡蘿卜購于杭州翠苑菜場，品種為紅芯三號；β-胡蘿卜素，上海Sigma公司。

DZ-600/2S型真空包裝機，山東省諸城市利德機械有限責任公司；Waters 2996 HPLC配2695 PDA、Waster XTerra C18色譜柱，沃特世科技(上海)有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀，美國Food Technology Corporation；ColorQuest XE色差儀，美國HuterLab公司；Thermo Trace DSQII GC-MS儀器，美國賽默飛世兒科技公司；UV-1800 型紫外可見分光光度計，北京瑞利分析儀器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 熱加工方法

新鮮胡蘿卜去皮后，切成2.5 cm×2.5 cm×1 cm大小規(guī)格(大約10 g左右)，用橄欖油涂抹表面。采用未經(jīng)處理的生樣為對照組，水煮[4]、油炒[4]和真空低溫[12]加工方式按照表1中經(jīng)優(yōu)化后的方法處理，平行處理3次。中心溫度用金屬溫度探針測定。生樣和熱加工后的產(chǎn)品一部分用于質(zhì)構(gòu)、色差和感官品評，另一部分均質(zhì)后存放于-80 ℃冰箱待用。

表1 胡蘿卜的不同熱加工方法
Table 1 The different thermal treatments of carrot

1.2.2 熱加工損失率的測定

稱取生胡蘿卜質(zhì)量，將經(jīng)過水煮、油炒和真空低溫加工的樣品冷卻，用吸水紙輕輕吸去胡蘿卜表面的水或油，稱取其質(zhì)量，熱加工損失率計算如公式(1)所示：

(1)

式中：R1，熱加工損失率，%；m1，生胡蘿卜質(zhì)量，mg；m2，熱加工的胡蘿卜質(zhì)量，mg。

1.2.3 營養(yǎng)成分測定

水分按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測定；粗蛋白質(zhì)按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》測定；灰分按照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》；總多酚按照GB/T 31740.2—2015《茶制品 第2部分：茶多酚》測定；總可溶性糖采用蒽酮硫酸法[4]測定。

β-胡蘿卜素含量測定：采用高效液相色譜法[13]。樣品前處理：稱取2 g樣品置于50 mL帶塞試管中，分次加入20 mL丙酮+石油醚(20+80)混合液，振搖提取，靜置分層后將上層黃色液體轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶中，重復提取直至提取液無色，合并提取液，于40 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，最后加2 mL無水乙醇溶解，過0.22 μm有機濾膜進液相測定。精密稱定標準品1 mg，用少量二氯甲烷溶解，用丙酮定容至標準儲備液質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL，以此標準儲備液稀釋成不同濃度梯度,制定標準曲線。

1.2.4 感官品評

參考文獻制定胡蘿卜的感官評定方法[14]，對胡蘿卜的外觀、色澤、質(zhì)地和風味4項指標制定如表2的評價標準。選出10名有感官評價經(jīng)驗的食品專業(yè)人士，評定前進行培訓以明確胡蘿卜的感官評定標準，采用5分制打分。

表2 胡蘿卜的感官評價標準
Table 2 Sensory evaluation standards of carrot

1.2.5 全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA)

樣品平衡至室溫(20～25 ℃)，用質(zhì)構(gòu)分析儀的TPA模式測定，用硬度來判斷胡蘿卜的品質(zhì)[14]。

1.2.6 色澤分析

色差儀在使用前是根據(jù)陶瓷基準光源C進行校準的，然后利用 D65光源測定胡蘿卜色澤情況，采用國際照明委員會推薦使用的LAB表色系統(tǒng)，結(jié)果用L*值、a*值和b*值表示，L*值代表明亮程度，a*值表示紅綠值，a*正為紅度值，a*負為綠度值；b*表示黃藍值，b*正為黃度值，b*負為藍度值。

1.2.7 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

精確稱取5 g胡蘿卜泥放入頂空瓶中，密封。樣品瓶置于40 ℃預熱平衡20 min。同樣溫度下CAR/DVB/PDMS三聯(lián)萃取頭萃取20 min，然后按照參考文獻[15]進行GC-MS分析。

數(shù)據(jù)分析采用NISTDEMO標準譜庫檢索，利用系列正構(gòu)烷烴測定各組分RI值，結(jié)合保留指數(shù)(正反匹配度>800)及相關(guān)文獻進行定性分析。采用面積歸一化法進行定量分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所測對象均平行測定3次，實驗數(shù)據(jù)用SPSS 19處理，用One-way ANOVA方法進行方差分析，結(jié)果以平均值±標準偏差來表示，設(shè)置顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱加工方式對胡蘿卜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

經(jīng)過水煮、油炒、真空低溫加工，胡蘿卜均有一定的營養(yǎng)損失。水煮胡蘿卜的粗蛋白、灰分、總酚、可溶性糖這些可溶性營養(yǎng)物損失最大，而且差異顯著(P<0.05)，這可能與營養(yǎng)物隨著水煮液而溶出有關(guān)。水煮胡蘿卜的水分含量反而比生胡蘿卜還高，這可能是水分滯留在組織中造成的。油炒胡蘿卜重量損失最大(23.7%)，油炒胡蘿卜水分含量也最低，這可能是油炒方式造成胡蘿卜水分損失較大的結(jié)果。真空低溫胡蘿卜的粗蛋白、可溶性糖含量比油炒胡蘿卜和水煮胡蘿卜都高，而且差異顯著(P<0.05)。油炒胡蘿卜灰分含量最高，這可能與油炒導致較多水分損失使得灰分相對百分含量增加有關(guān)，也有可能與加熱媒介有關(guān)，因為油不利于礦物質(zhì)的溶出而更好地保留了礦物質(zhì)。同時，低溫真空加工胡蘿卜灰分含量較低，這可能與熱加工時間有關(guān)[16]。這也提醒消費者在加熱真空低溫加工半成品時應注意保留真空袋內(nèi)的汁液，減少礦物質(zhì)的損失。

酚類化合物具有良好的清除自由基的能力，能強化血管壁、促進腸胃消化、降低血脂肪和增加身體抵抗力。生的胡蘿卜中存在香豆素類和黃酮類等酚類，存在于液泡和細胞壁中，隨著加熱細胞被破壞則加速酚類的釋放和氧化[4]。從3種熱加工獲得的胡蘿卜中的總酚含量來看，真空低溫加工胡蘿卜含量最高(34.8%)，油炒次之(31.8%)，水煮最低(22.4%)，存在顯著差異(P<0.05)。楊津利等[4]也發(fā)現(xiàn)水煮后胡蘿卜總酚含量顯著降低。CHIAVARO等[17]也發(fā)現(xiàn)真空低溫加工的胡蘿卜比傳統(tǒng)熱加工的胡蘿卜具有更高的抗氧化活性。因為真空低溫烹飪采用真空包裝可減少類與氧氣接觸的機會，從而能更好地保留酚類。

胡蘿卜中含有大量的胡蘿卜素，特別是β-胡蘿卜素，人體攝入后可以轉(zhuǎn)化為維生素A，能夠預防視力減退，使皮膚保持健康，使人體免受自由基的傷害。胡蘿卜素不易溶解于水，但是容易被氧氣和光破壞。從3種熱加工獲得的胡蘿卜中β-胡蘿卜素含量來看，真空低溫加工胡蘿卜含量最高(8.7%)，油炒次之(7.7%)，水煮最低(6.4%)，存在顯著差異(P<0.05)。因為類胡蘿卜素對光和氧氣敏感，在真空低溫烹飪過程中真空包裝減少了胡蘿卜素暴露在氧氣中的機率，類胡蘿卜素從而能更好地得到保護[16]。CHIAVARO等[17]還發(fā)現(xiàn)冷藏貯存5 d的真空低溫加工胡蘿卜存在明顯的β-胡蘿卜素含量增加的情況。

綜合來看，對比常規(guī)熱加工方法，真空低溫加工更能保留胡蘿卜中的植物化學物質(zhì)及粗營養(yǎng)成分。

表3 生胡蘿卜和不同熱加工方式下胡蘿卜的熱加工損失率和營養(yǎng)成分的含量
Table 3 Weight losses and nutrient content of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

注：結(jié)果均表示為平均值±標準偏差，數(shù)據(jù)均是重復測定3次獲得；同行標不同字母表示顯著差異(P<0.05);/表示無數(shù)據(jù)(后同)

2.2 不同熱加工方式對胡蘿卜感官品質(zhì)的影響

感官品評是指通過人體的感覺器官能夠感受到的品質(zhì)指標的總和，它是消費者對產(chǎn)品的第一印象，影響著消費者的購買欲。本實驗對3種熱加工胡蘿卜在色、香、味、質(zhì)地四方面進行感官品評，結(jié)果見表4。由表4可知，油炒胡蘿卜在質(zhì)地和色澤方面明顯遜色于真空低溫胡蘿卜，外觀、風味方面兩者均接近，而水煮胡蘿卜除了色澤方面分值較高外其他指標均低于真空低溫胡蘿卜(P<0.05)。綜合來看，3種熱加工方法中真空低溫加工胡蘿卜獲得了最高的感官品評分值。

質(zhì)地、顏色和氣味是影響消費者對蔬菜的喜愛和接受度的重要質(zhì)量屬性，在本研究中感官品評結(jié)合質(zhì)構(gòu)儀、色差儀和氣質(zhì)等精密儀器進行了綜合分析，不同熱加工方法獲得的胡蘿卜感官評價及色澤、質(zhì)構(gòu)參數(shù)結(jié)果見表4，揮發(fā)性成分總離子色譜圖見圖1，各揮發(fā)性成分及相對含量見表5。

與生胡蘿卜相比，3種熱加工后的胡蘿卜L*值顯著上升(P<0.05)，a*值顯著下降(P<0.05)，b*值除油炒外其他兩者顯著升高(P<0.05)。RINALDI等[18]也發(fā)現(xiàn)蒸制和真空低溫加工獲得的胡蘿卜a*值普遍下降。蔬菜在高溫作用下，細胞破壞空氣逸出，水已經(jīng)取代了胡蘿卜中的空氣，使相對折射率的變化增加了光的散射，使蔬菜看起來更亮了，真空低溫加工的效果則更加明顯[19]。胡蘿卜的顏色主要是由胡蘿卜素的含量以及α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素的順向異構(gòu)化反應決定的[18]。胡蘿卜素對光和熱比較敏感，在熱加工過程中均有所損失，引起了a*值下降。而α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素的順向異構(gòu)化反應使得b*值增加，使胡蘿卜的顏色慢慢從紅色呈現(xiàn)出令人愉悅的橙色，本實驗中水煮引起的增幅最顯著(P<0.05)。TREJO等[20]也發(fā)現(xiàn)水煮胡蘿卜與真空低溫胡蘿卜相比，b*更高。CHIAVARO等[17]研究發(fā)現(xiàn)真空低溫胡蘿卜在冷藏時b*會更高。綜合來看，真空低溫加工造成的胡蘿卜素損失最少(P<0.05)，同樣還能增加b*，獲得最佳的色澤效果。

果蔬的質(zhì)地是感官品質(zhì)中最重要的指標之一，其品質(zhì)會在熱處理過程因為細胞壁甲基化果膠多糖的β消除反應形成可溶性果膠，而使果蔬變軟[19]。本實驗中3種熱加工方法均造成了胡蘿卜的硬度下降，其中真空低溫加工相對其他2種熱加工方法，更能保留果蔬的硬度(P<0.05)，這可能與引起原果膠水解的多聚半乳糖醛酸酶在85 ℃的真空低溫加熱下活性下降快有關(guān)。田維娜等[21]也發(fā)現(xiàn)36 ℃以及83 ℃的熱處理使梨棗果實中的多聚半乳糖醛酸酶活性下降的幅度更大。TANSEY等[22]發(fā)現(xiàn)相比單純熟制，在熱加工前加鈣或鎂鹽預熱處理會增加真空低溫胡蘿卜的組織硬度。CHIAVARO等[17]發(fā)現(xiàn)4 ℃冷藏能延遲真空低溫加工胡蘿卜的軟化。說明，真空低溫胡蘿卜經(jīng)冷藏貯存也能獲得較佳的質(zhì)地。

表4 生胡蘿卜和不同熱加工方式下胡蘿卜的感官評價及色澤、質(zhì)構(gòu)參數(shù)
Table 4 Sensory evaluation, color indexes and the texture aprofiles of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

a-生胡蘿卜；b-水煮胡蘿卜；c-油炒胡蘿卜；d-真空低溫烹調(diào)胡蘿卜
圖1 生胡蘿卜和水煮、油炒和真空低溫加工胡蘿卜的揮發(fā)性成分總離子流程圖
Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds of raw carrot, boiled carrot, fried carrot and sous vide carrot

利用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用儀對新鮮胡蘿卜及3種熱加工胡蘿卜的揮發(fā)性成分及其相對百分含量見表5。如表5所示，新鮮胡蘿卜、水煮胡蘿卜、油炒胡蘿卜、真空低溫胡蘿卜中分別檢出38、40、41、41種化合物，均為碳氫類、醛類、酯類、芳香烴類、酮類、醇類、含氮雜環(huán)化合物這七類，其中主要揮發(fā)性物質(zhì)均是石竹烯、綠葉烯。新鮮胡蘿卜和3種熱加工獲得的胡蘿卜揮發(fā)性物質(zhì)均以萜烯類化合物為主，均占各自胡蘿卜總揮發(fā)性成分的68%以上。檢出萜烯類物質(zhì)主要有石竹烯(木香、柑橘香以及溫和的丁香氣味)、綠葉烯、蒎烯(松樹樹脂香氣)、甜沒藥烯(柑橘香氣)、萜品烯(柑橘和檸檬香氣)、萜品油烯(青草香氣)等[18]，其中石竹烯所占的比例較大，這與RINALDI等[18]、陳瑞娟等[23]和米瑞芳等[15]的研究結(jié)果一致。醛類物質(zhì)主要有壬醛和辛醛；酯類主要以2-甲基丁酸，3,7-二甲基-2,6-辛二烯酯為主；芳香烴類以1-甲基-4-(1,2,2-三甲基環(huán)戊烷)-苯為主；酮類物質(zhì)較少，只有生胡蘿卜中檢出少量；醇類物質(zhì)主要以辛醇為主；另外還檢測到少量的含氮雜環(huán)化合物。一般，酯、芳香烴類、醇類閾值較高，對風味貢獻不大[24]。水煮、油炒、真空低溫加工之后的胡蘿卜中含量較高的風味物質(zhì)均為綠葉烯、石竹烯、壬醛，這可能說明3種方式加工后的胡蘿卜特征風味相似。本結(jié)果和VARMING等[25]發(fā)現(xiàn)的胡蘿卜特征風味物質(zhì)一致。油炒方式風味物質(zhì)貢獻者較多，這也和感官評定結(jié)果中油炒胡蘿卜具有更好的風味結(jié)論相一致，同時低溫烹飪胡蘿卜的風味也接近油炒胡蘿卜。

表5 生胡蘿卜和3種熱加工胡蘿卜的揮發(fā)性風味物質(zhì)
Table 5 Volatile compounds of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

續(xù)表5

胡蘿卜的特征風味與其含大量的萜烯類化合物有關(guān)，使新鮮胡蘿卜呈現(xiàn)新鮮芳香氣味，但是這些化合物很容易在熱加工中失去。萜烯類降低主要是萜烯類在烹調(diào)中發(fā)生了自氧化和Strecker降解，醛類的增加被認為是類胡蘿卜素氧化裂解造成的[18]。在本實驗中也發(fā)現(xiàn)了3種熱加工方法均造成了萜烯類損失，同時醛類和醇類顯著增加。但是，相對于水煮、油炒這2種熱加工方法，真空低溫造成的萜烯損失率最小，可能因為真空包裝阻止了萜烯類和類胡蘿卜素的降解，其降解產(chǎn)物醇類和醛類增加的比例最小也驗證這個猜想。所以，從胡蘿卜的特征風味物質(zhì)以及保留類胡蘿卜素的角度來看，真空低溫加工比常規(guī)熱加工方法具有明顯的優(yōu)勢。

3 結(jié)論與討論

新鮮胡蘿卜經(jīng)過水煮、油炒和真空低溫加工，在營養(yǎng)及感官品質(zhì)方面均呈現(xiàn)出一定的變化。營養(yǎng)方面，真空低溫加工胡蘿卜獲得最高的蛋白質(zhì)、總糖含量，同時總酚、β-胡蘿卜素損失率最低。在感官品評方面，顧客對真空低溫胡蘿卜偏好性明顯，在外觀、質(zhì)地、風味3方面分值顯著高于其他兩者。結(jié)合色差計、質(zhì)構(gòu)儀和氣質(zhì)等精密儀器分析，表明真空低溫胡蘿卜獲得最高a*值和最佳質(zhì)地，b*略低于水煮胡蘿卜，這和感官品評結(jié)果符合。氣質(zhì)分析得到熱加工胡蘿卜的主要風味貢獻者是綠葉烯、石竹烯和壬醛，同時表明真空低溫加工能更好地保留胡蘿卜的特征風味物質(zhì)。實驗結(jié)果進一步表明真空低溫加工是蔬菜的新型熱加工方式，不僅能保留食材營養(yǎng)和風味物質(zhì)，還能減少植物性化學物(如酚類)的損失，這為開發(fā)真空低溫即食產(chǎn)品或半成品提供了一定的理論參考。當然，在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前，還需要對真空低溫加工產(chǎn)品的工藝優(yōu)化及貨架期品質(zhì)作進一步深入研究。