羊栖菜在热烫处理过程中的色泽变化

马正然，姜启兴，许艳顺，于沛沛，夏文水

（江南大学 食品学院，江苏 无锡214122）

羊栖菜在热烫处理过程中的色泽变化

马正然，姜启兴，许艳顺，于沛沛，夏文水*

（江南大学 食品学院，江苏 无锡214122）

以褐藻羊栖菜为原料，通过色素含量测定及光谱扫描，分析研究了热烫处理对其色泽的影响。结果表明：新鲜羊栖菜经98℃热烫后，产生了较大的Hue值，颜色由褐色变为鲜绿色；随着热烫时间的延长，Hue值逐渐减小，a*值逐渐增加，绿色逐渐失去。羊栖菜中叶绿素和总类胡萝卜素含量在热烫过程中显著性下降，300 s后由最初的0.72、0.20 mg/g分别降至 0.29、0.09 mg/g。热烫处理后，羊栖菜吸收光谱中叶绿素a、c在红光区的吸收峰位置发生了明显的移动，吸光值也显著降低；热处理60 s后，叶绿素a、c在432 nm和582 nm处产生的吸收峰均消失。岩藻黄质在534 nm附近产生最大吸收峰，但吸光值随热烫时间的变化不明显。

羊栖菜；热烫；颜色；色素；吸收光谱

羊栖菜（Sargassum fusiforme（Harvey）Setchell）属于褐藻门马尾藻科，俗称海大麦、鹿角尖等，在日本、韩国及中国的沿海均有分布，是一种重要的经济海藻。研究表明，羊栖菜含有丰富的蛋白质、褐藻多糖和岩藻黄质等生物活性物质，具有很高的营养价值，以及调节免疫、抗肿瘤、降血脂及抗氧化等功能保健价值［1-3］。

目前，羊栖菜在我国已有大规模人工养殖，据了解，2013年浙江洞头县的羊栖菜养殖面积已达8 000亩，产品产量和加工出口占全国95%以上［4］。随着开发利用海藻资源热潮的兴起，国内外学者和食品加工企业对羊栖菜的研究和利用产生了极大的兴趣。目前，已有较多文献对羊栖菜中生物活性物质的提取、功能保健特性、新产品开发及工艺优化等方面进行了探讨与研究报道［2-3，5-7］。

传统的羊栖菜产品主要为干制品、软包装罐头产品等，在加工和贮藏过程中往往出现颜色褐变等问题，影响感官品质，降低消费者购买欲。热烫处理是羊栖菜深加工过程中的关键步骤之一，目的是降低酶活，减少微生物作用，改善品质等。目前已有较多学者研究了热处理对果蔬色泽等品质特征的影响［8-9］。然而，几乎未见涉及热加工处理对羊栖菜色泽影响的研究报道。作为典型的褐藻类植物之一，羊栖菜与高等植物相比，在生长环境、光合系统、色素组成等方面存在较大的差异。当对羊栖菜进行热烫处理时，藻体颜色由深褐色迅速变成鲜绿色，随后又逐渐变为褐色，这个独特的颜色变化过程也引起了关注。因此，通过提取羊栖菜细胞中的色素，并测定其含量及吸收光谱的变化，用以分析热烫处理对色泽变化的影响，了解相关的作用机制，对保持羊栖菜产品加工色泽品质具有重要指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

羊栖菜，由浙江金海蕴生物有限公司提供。选择嫩度适中、色泽均匀、无腐烂、无病虫害的新鲜藻体，用自来水洗去表面的附生物、杂质等，沥干后备用。

丙酮、无水乙醇等试剂，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

T10-Basic型IKA高速分散机，德国IKA公司制造；UltraScan Pro1166色差仪，美国Hunterlab公司制造；4 K 15型冷冻离心机，美国Sigma公司制造；UV1000型紫外/可见分光光度计，上海天美科学仪器有限公司制造。

1.3 热烫处理

将等量的羊栖菜样品在98℃热水中分别漂烫15、30、60、120、180、300 s，水与藻体的用量比为40∶1（mL/g）。热烫后将藻体迅速取出，放入冷水中冷却5 min，用吸水纸吸干表面水，装入自封袋中，避光保存于冰上，待分析。该热烫处理实验重复两次，分析结果取其平均值。

1.4 色差测定

采用色差仪测定样品的L*、a*、b*值。每个时间处理测定2个样品，每个样品至少重复测定4次，取平均值。Hue（色相角）通过以下方法计算［10］：

式（1）中，a*、b*分别表示测试样品的红绿值和黄蓝值。

1.5 色素的提取

根据Parsons等［11］的方法，精确称取1.0 g羊栖菜样品，加入10 mL-18℃预冷的体积分数90%丙酮溶液，用IKA高速分散机破碎提取3 min，匀浆于4℃、8 000 r/min离心10 min，收集上清液于50 mL的容量瓶中，残渣继续提取2～3次直至无色，定容至刻度。该色素提取液用于羊栖菜中色素含量的测定以及吸收光谱的分析。

1.6 叶绿素与总类胡萝卜素含量的测定

以体积分数90%丙酮溶液为参比，用紫外/可见分光光度计测定提取液在波长 664、630、510、480 nm处的吸光值，分别减去750 nm处的吸光值，以校正微粒浊度空白的吸光值。用Hunphrey和Jeffrey公式［12］计算提取液中叶绿素a、c的质量浓度，用Parsons公式［12］计算总类胡萝卜素的质量浓度：

式（2）（3）（4）（5）中，E表示在不同波长处色素提取液的吸光值（已用750 nm处的吸光值校正）。

若计算羊栖菜中色素的含量，则采用公式：

式（6）（7）中，c表示提取液中叶绿素或总类胡萝卜素的质量浓度 （μg/mL），v表示丙酮提取液的体积（mL），m表示羊栖菜样品的鲜质量（g）。

1.7 光谱扫描分析

采用紫外/可见分光光度计测定色素提取液的吸收光谱，以体积分数90%丙酮溶液为空白对照。波长范围为300～800 nm，扫描间隔为1 nm，扫描速度为200 nm/min。

1.8 数据分析

数据统计采用SPSS18.0软件，进行ANOVA单因素方差分析及Duncan’s多重比较，检验结果的差异显著性 （p＜0.05）；数据采用平均值±标准偏差（Mean±SD）来表示。

2 结果与讨论

2.1 热烫处理对羊栖菜色泽变化的影响

表1显示了羊栖菜色泽随热烫时间的变化，可以看出，在热烫过程中，藻体颜色发生了明显的改变。Hue值是与传统的感知颜色相关的一个特性。Hue值越大，样品越偏向绿色；Hue值越小，样品越偏向橙红色［10］。羊栖菜在热烫过程中的Hue值变化如图1所示。在热烫初期，时间小于60 s时，羊栖菜a*值明显小于新鲜样品，且具有较大的Hue值，表明样品呈现明显的绿色。然而，随着热烫时间的延长，a*值逐渐增大，Hue值也有明显的降低，说明羊栖菜的绿色逐渐失去。类似地，Lau等［9］在对芦笋进行热烫处理时，也发现了绿色先变亮，随后变为橄榄褐色的现象。

表1 羊栖菜色泽随热烫时间的变化Table 1 Color determination of Sargassum fusiforme after blanched for different times

图1 热烫时间对羊栖菜Hue值的影响Fig.1 Effects of blanching times on the values of Hue of Sargassum fusiforme

2.2 热烫处理对羊栖菜色素含量变化的影响

羊栖菜中的色素大致分为两类，主要是叶绿素类和类胡萝卜素类。在热处理过程中，色素含量的变化是引起羊栖菜色泽变化的主要因素之一。图2、图3分别显示了羊栖菜经不同时间热烫处理后叶绿素和总类胡萝卜素含量的变化情况。可以看出，新鲜羊栖菜中叶绿素和总类胡萝卜素含量分别是0.72、0.20 mg/g。这与Seely等［13］报道的马尾藻科海黍子中叶绿素和总类胡萝卜素的含量0.71、0.31 g/kg接近。Kumar等［15］也曾报道，褐藻中叶绿素含量为0.56～2.01 mg/g，总类胡萝卜素含量为0.05～0.42 mg/g。

图2 热烫时间对羊栖菜中叶绿素含量的影响Fig.2 Effects of blanching times on the content of chlorophyll in Sargassum fusiforme

从图2可见，经热烫处理后，羊栖菜中的叶绿素含量显著性下降，且在热烫初期，叶绿素降解速率较快，60 s后保留率降至59.8%。细胞破裂和叶绿素的损失是绿色植物在热处理过程中最明显的损伤［15］。Derek等［16］曾报道，当热处理温度高于60℃时，叶绿体发生解体，叶绿素被释放，这也许是导致羊栖菜在热烫初期呈现明显绿色的主要原因。然而，游离的叶绿素很不稳定，容易受到热、酸、酶等的影响［17］。随着热烫时间的延长，植物组织中渗出的有机酸，加速了叶绿素分子中的Mg2+被H+取代，生成褐色的脱镁叶绿素［18］，从而使羊栖菜逐渐失去了绿色。如图2所示，热烫300 s之后，羊栖菜中叶绿素含量为0.29 mg/g，保留率仅为40.3%。Murcia等［9］曾报道，由热处理所引起的叶绿素损失率在12%～66%之间，损失量主要受样品的种类、处理的温度和时间等的影响。

图3 热烫时间对羊栖菜中类胡萝卜素含量的影响Fig.3 Effects of blanching times on the content of carotenoid in Sargassum fusiforme

由图3可知，在热烫处理过程中，羊栖菜中总类胡萝卜素含量也呈现逐渐下降的趋势，300 s之后，含量降至0.90 mg/g。热处理条件、样品种类、化学组成、生长环境和季节等不同，类胡萝卜素在食品中的含量与热稳定性也存在差异。Bhaskarachary等［19］分别研究了不同热烫时间对苋菜和菠菜中总类胡萝卜素含量的影响，并指出随着热处理时间的延长，总类胡萝卜素保留率显著性下降。类胡萝卜素中共轭碳碳双键的长链很容易受到光、氧、热、酸等的影响而发生氧化和异构化［20］。因此，当羊栖菜暴露于热烫环境中，各种因素促使了其中类胡萝卜素的降解，从而使其颜色发生了明显变化。

2.3 热烫处理对羊栖菜色素吸收光谱的影响

藻体细胞经热处理后，其色素组成及比率发生了变化，与色素相结合的蛋白质的结构与构象被改变，从而引起了吸收光谱的变化［21］。图4为热烫时间对羊栖菜中色素吸收光谱的影响，可以看出，随着热烫时间的延长，羊栖菜中色素的吸收光谱形状发生了明显的变化。表2显示了不同热烫处理后羊栖菜吸收光谱中最大吸收峰及吸收值的变化。根据Hyun-Woung和纪明侯等［22-23］的报道，叶绿素a由于卟啉环结构的存在，在663 nm和432 nm处产生比较明显的吸收峰，619 nm和582 nm附近的吸收峰则为叶绿素c所产生。

图4 羊栖菜色素吸收光谱随热烫时间的变化Fig.4 Changes in absorption spectra of pigments in Sargassum fusiforme after blanched for different times

图4和表2显示，热烫处理后羊栖菜中叶绿素a在红光区的吸收峰位置由663 nm移至664 nm，120 s又移至665 nm，且吸光值由1.26逐渐下降至0.50。此外，叶绿素a在索瑞带432 nm处的吸光值随热烫时间的延长也逐渐减小，60 s之后该吸收峰消失，表明叶绿素a的结构发生了改变。据报道，植物体中的叶绿素是与脂蛋白质结合在一起的，脂蛋白质可以保护叶绿素免受植物组织内有机酸的作用，但当受热时，细胞组织及色素-蛋白质复合体结构受到破坏，叶绿素即被释放出来，在细胞中扩散［24］。另外，与新鲜羊栖菜相比，热烫处理后的羊栖菜在413 nm附近产生了较强的吸收峰。

表2 羊栖菜色素吸收光谱中最大吸收峰及吸光值的变化Table 2 Changes in the maximum absorption peaks and absorbances of pigments in Sargassum fusiforme

Moss等［25］曾报道，在体积分数90%丙酮溶液中，叶绿素a在430 nm附近有吸收峰，然而当其转化为脱镁叶绿素a时，吸收峰逐渐移至410 nm附近，且430 nm与410 nm处吸光值的比例 （A430∶A410）与叶绿素a的降解有一定的关系。因此，根据A430∶A410判断样品中叶绿素a与脱镁叶绿素a的比例，如图5所示，A430∶A410比值随着热烫时间的增加而逐渐下降，当时间超过120 s时，变化趋于平缓。这说明随着热烫时间的延长，羊栖菜中叶绿素a逐渐发生降解，转化为脱镁叶绿素a，这也正是热烫后期羊栖菜颜色由绿色变为褐色的主要原因。

图5 热烫时间对羊栖菜色素吸收光谱中A430:A410比值的影响Fig.5 Effects of blanching times on the 430:410 ration of absorption spectrum of pigments in Sargassum fusiforme

同样地，热烫处理后羊栖菜叶绿素c在红光区的吸收峰由619 nm逐渐移至608 nm处，吸光值由0.29降至0.12；当热烫时间超过60 s时，叶绿素c在582 nm处的吸收峰消失，这些变化均表明叶绿素c在热烫过程中因结构改变而发生了降解。

另外，当热烫时间达到120 s时，羊栖菜色素的吸收光谱在448 nm处出现了一个比较明显的肩峰，这主要是由β-胡萝卜素与其他少量类胡萝卜素所产生的。在新鲜羊栖菜中，叶绿素c对类胡萝卜素的吸收峰产生干扰，然而随着热烫时间的延长，叶绿素c迅速减少，干扰作用大大降低，使该波长处类胡萝卜素的吸收峰逐渐清晰。然而448 nm处吸光值随热烫时间的延长而逐渐下降，也说明类胡萝卜素含量不断减少。

羊栖菜中的类胡萝卜素种类主要有岩藻黄质、β-胡萝卜素和少量的新岩藻黄质、硅甲藻黄素、硅藻黄素［23，26］。在500～560 nm，羊栖菜色素提取液在534 nm处有吸收峰，这主要是岩藻黄质的吸收［21］。图4（b）显示，与新鲜羊栖菜相比，热烫后的羊栖菜中岩藻黄质的吸光值略有下降，但随热烫时间的变化并不明显，这与Margulies等［21］报道的热处理后的三角褐指藻细胞在530 nm波长处吸光值的变化是一致的。岩藻黄质是褐藻中的特征性类胡萝卜素，其含量是β-胡萝卜素的数倍之多，且该色素在有机体内的吸光值远高于其在有机溶剂中的吸光值，所以藻体呈现褐色而不是绿色［23，27］。褐藻中岩藻黄质主要以色素-蛋白质复合体的形式存在，参与光系统起辅助色素的作用。然而，当蛋白质因为高温（70℃以上）或暴露于某些化学物质（如尿素等有机溶剂）中而发生变性之后，色素-蛋白质复合体之间的化学键被破坏，岩藻黄质在550～560 nm的吸光值减少［27］。因而，新鲜羊栖菜藻体呈现褐色，热烫后其颜色迅速由褐色变为绿色。

3 结语

新鲜羊栖菜经热烫后，色泽发生了明显的改变，98℃热烫60 s以内，羊栖菜呈现明显的绿色，这可能主要是藻体中色素-蛋白质复合体受热发生解体所引起；随着热烫时间的延长，羊栖菜的绿色逐渐失去，这与叶绿素发生脱镁化反应生成褐色的脱镁叶绿素，以及类胡萝卜素中共轭碳碳双键的长链发生氧化与异构化有很大的关系。新鲜羊栖菜中叶绿素和类胡萝卜素含量分别是0.72、0.20 mg/g，热烫处理使两种色素含量均下降，300 s后分别为0.29、0.09 mg/g。热烫处理后，羊栖菜吸收光谱中叶绿素a、c在红光区的吸收峰位置发生了明显的移动，吸光值也显著降低；60 s后，两者在432 nm和582 nm处产生的吸收峰均消失，表明叶绿素结构及含量受热发生了变化。岩藻黄质在534 nm附近产生最大吸收峰，但吸光值随热烫时间的变化并不明显。

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科技信息

孙育杰研究组与清华俞立研究组合作解析生物膜形变分子机制

2016年5月23日，北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心孙育杰研究组与清华大学生命学院俞立研究组合作在《Developmental Cell》发表论文《Kinesin 1drives autolysosome tubulation》（驱动蛋白介导自噬性溶酶体出管），文章通过在体外重构自噬性溶酶体出管的单分子研究体系详细解析了驱动蛋白KIF5B介导自噬性溶酶体出管再生的分子机制。研究发现网格蛋白调控自噬溶酶体膜上PtdIns（4，5）P2聚集成微区，KIF5B通过与PtdIns（4，5）P2的直接相互作用而被招募到PtdIns（4，5）P2微区处，随后通过KIF5B的驱动蛋白性质，拉动了自噬溶酶体管状结构的生成。此项研究成果可能揭示了一个生物膜系统中普遍存在的由驱动蛋白介导的膜形变机制。

［信息来源］北京大学生命科学学院.生物动态光学成像中心孙育杰研究组与清华俞立研究组合作解析生物膜形变分子机制［EB/OL］.（2016-6-1）.http://www.bio.pku.edu.cn/displaynews.php？id=7713

Research on the Color Changes of Sargassum fusiforme During Blanching Treatment

MA Zhengran，JIANG Qixing，XU Yanshun，YU Peipei，XIA Wenshui*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

In this paper，effect of blanching treatment on the color of Sargassum fusiforme was studied by the combined analysis of pigment contents and absorption spectra.Results showed that a higher value of Hue was observed and the color changed from brown to bright green after fresh S. fusiforme was blanched in water at 98℃.A significant decrease in Hue value and an increase in a* value were found with the increasing blanching time，indicating a loss of greenness.Chlorophyll and carotenoids in S.fusiforme were degraded significantly during the blanching，and the contents of them decreased from 0.72，0.20 mg/g fresh weight to 0.29，0.09 mg/g after 300 s，respectively. Blanching treatment led to a shift of the red absorption maximum of chlorophyll a and c，and the absorbance decreased gradually with the treatment time.The absorption peak of chlorophyll a and c at 432 nm and 582 nm disappeared after blanched for 60 s.Fucoxanthin showed a maximum absorption at 534 nm.However，the absorbance was not significant difference with the change of blanching treatment time.

Sargassum fusiforme，blanching，color，pigment，absorption spectra

TS 254

A

1673—1689（2016）010—1106—07

2015-03-11

江苏省前瞻性研究项目（BE2013336）。

*通信作者：夏文水（1958—），男，江苏高淳人，工学博士，教授，博士研究生导师，主要从事食品加工研究。E-mail：xiaws@jiangnan.edu.cn