不同产区干莲子营养成分及加工特性分析

2019-01-26马芝丽马亚洁

食品工业科技 2019年1期

马芝丽，马亚洁，黄文，*

(1.湖北中医药大学检验学院，湖北武汉430065;2.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉430070)

莲子(Nelumbo nucifera Gaertn.Seeds)，也称莲实、莲米，为睡莲科植物莲的成熟种子，盛产于湖南、浙江、江西、福建等地，资源丰富。其中，又以湖南产“湘莲”最为有名。莲子作为一种药食两用资源，不仅含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素等营养物质，还含有水溶性多糖、类黄酮和超氧化物歧化酶等多种功效成分［1］。研究发现莲子中谷蛋白、球蛋白、清蛋白和醇溶蛋白的必需氨基酸组成均基本接近FAO/WHO的推荐值［2］。研究显示，莲子在治疗糖尿病、慢性肝炎、慢性肾炎、预防老年性痴呆、心烦失眠、心火亢盛、高血压等多方面均有应用［3］。

新鲜莲子含水量高(56% ～85%)［4］、呼吸强度大，保鲜难度大，因此市场上主要流通的是干制或速冻状态的莲子［5］。潘林娜等［6］测定表明，建宁白莲干莲子含水分14.0%、粗蛋白16.20%、糖8.13%、淀粉55.77%、脂肪2.05%、灰分4.05%。中国食物成分表［7］记录了一种干莲子的营养成分，其中含水分9.5%、蛋白质 17.2%、脂肪 2.0%、碳水化合物67.2%、灰分4.1%、膳食纤维3.0%以及多种维生素、矿物质。经测定，每100 g干湘莲中含蛋白质19.5 g，脂肪2.0 g，淀粉和棉籽糖67.2 g，并含有多种人体必需氨基酸［8］。

以莲子为主要原料，可加工成发酵莲子乳［9］、莲子豆花［10］、莲子蜜饯［11］、莲子酿造酒［12］、低糖莲子酱［13］、莲子小米面条［14］等产品，然而这些产品多采用新鲜或速冻莲子。也有一些研究者以干莲子为研究对象进行加工工艺研究，于胜爽［15］对杭州建德干莲子进行真空油炸实验，优化出真空油炸莲子的最佳工艺。以干牛蒡、干红枣和干莲子为原料，已研制出具有牛蒡和红枣特有香气、甜度适中的牛蒡红枣莲子营养保健饮料［16］。以现有文献而言，对干莲子进行产品开发的相关研究较少，且干莲子的干制方式以及干莲子中营养成分的研究引起了相关工作者的兴趣。曾绍校等［17］研究了不同干燥工艺对莲子品质的影响，结果表明，微波－热风联合干燥后的莲子抗性淀粉含量较低，且其他品质均较优良，是一种较好的干燥方法。周鸣谦［18］研究了热风干燥、真空微波干燥、真空冷冻干燥、热风－真空微波干燥和热风－气流膨化干燥5种不同干燥方式对莲子干燥产品物理性质、主要营养成分和微观结构的影响，并得出热风－气流膨化干燥可以作为开发莲子休闲食品的适合加工方式。刘星星［19－20］对不同贮藏时间的江西广昌白莲的蛋白质和可溶性糖的变化进行了研究，结果表明蛋白质结构、麦芽糖和蔗糖的比值及可溶性糖含量可作为莲子陈化的指标。干莲子或其磨皮粉中淀粉、蛋白质的提取、组成、特性等研究［21－23］也为干莲子的加工应用奠定了理论基础。有研究者以速冻保鲜莲子为对象，对中国22个莲子品种外观品质和淀粉品质进行了研究，结果发现不同产地、同一产地不同品种莲子的每百克粒数和单蓬生莲率均存在较大差异［24］。但目前未见关于不同产地干莲子的外观品质、营养成分和加工特性的报道。

本试验选取湖南、浙江、江西和越南4个地区5种商业种植的干莲子作为实验对象，从营养品质和加工特性的角度对5种干莲子的水分、蛋白质、脂肪、可溶性糖和游离氨基酸的含量进行测定分析，同时采用质构仪和流变仪对5种干莲子的部分加工特性进行了测定分析，为莲子优良品种的筛选和产业发展提供依据，同时为干莲子深加工和开发新型莲子产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

干莲子产自湖南、江西、浙江和越南四个地区;硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、硼酸、氢氧化钠、葡萄糖、苯酚、乙醇、乙酸钠、茚三酮等分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

AL204型电子天平梅特勒－托利多(上海)仪器有限公司;泰斯特FW100高速万能粉碎机天津泰斯特仪器有限公司;DK－S22电热恒温水浴锅上海精宏实验设备有限公司;DHG－9140型电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司;沪析Vortex－1漩涡混匀仪上海沪析实业有限公司;722E型可见光分光光度计上海精密科学仪器有限公司;AR2000EX动态流变仪美国TA公司;TA.XT plus质构仪英国SMS公司。

1.2 实验方法

1.2.1 纵横径比测定分别取待测各产区干莲子10粒，首尾相连排成一条直线，测量10粒莲子的总长度，再算出单粒平均长度(mm)，即为纵径(mm);同上待测各产区干莲子10粒，纵向排列左右相连，测出10粒莲子的总宽度(mm)，计算出单粒平均宽度(mm)，即为横径(mm)。将纵径除以横径，即为纵横径比，取小数点后两位。纵横径比在1～1.2定为圆形，1.2～1.4 定为椭圆形，1.4 以上定为长椭圆形［25］。1.2.2 营养成分测定

1.2.2.1 样品处理分别取不同产区干莲子样品200 g，用粉碎机粉碎，过80目筛后备用。

1.2.2.2 水分、蛋白质、脂肪和淀粉的测定分别参照国标GB 5009.3－2010《食品中水分的测定》直接干燥法、GB 5009.5－2010《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法、GB/T 14772－2008《食品中脂肪的测定》索氏提取法、GB/T 5009.9－2008《食品中淀粉的测定》酸水解法测定。

1.2.2.3 可溶性糖、游离氨基酸含量的测定参照《植物生理生化实验原理和技术》［26］，采用苯酚法测定干莲子中可溶性糖含量，采用茚三酮试剂显色法测定干莲子中游离氨基酸含量。1.2.3 莲子蒸煮品质分析

1.2.3.1 不同产区干莲子煮制之后的膨胀率测定用石英砂排除法测定干莲子的体积，然后将待测干莲子于沸水中煮30 min，取出后冷却，用石英砂排除法测定莲子煮制之后的体积。

膨胀率(%)=(V2－V0)/(V1－V0)×100

式中:V1为石英砂和干莲子的总体积，mL;V2为石英砂和煮制后莲子的体积，mL;V0为石英砂的体积，mL。

1.2.3.2 不同产区干莲子煮制之后的吸水率测定一定质量的待测干莲子于沸水中煮30 min，取出冷却后再次测其质量。

吸水率(%)=M2/M1×100

式中:M1为煮制之前干莲子的质量，g;M2为煮制之后莲子的质量，g。

1.2.4 不同产区干莲子煮制之后的质构特性测定不同产区干莲子沸水煮30 min之后，采用质构分析仪对莲子的组织结构进行测定分析，获取莲子的硬度、弹性、咀嚼性、回复性等参数［27］。测试条件:TPA模式，测前速度:1.0 mm/s，测定速度:1.0 mm/s，测后速度:1.0 mm/s，压缩比:60%，负载类型:5 g，探头类型:P/36R。

1.2.5 不同产区干莲子淀粉糊的流变特性测定取不同产区的干莲子粉样品，石油醚脱脂后，加入0.4 g/100 mL NaOH溶液37℃下振荡浸泡过夜。所得溶液过100目筛，离心(6000 r/min，5 min)，弃去上清液，用蒸馏水清洗3遍，40℃下烘干至质量恒定，即得莲子淀粉［28］。

取待测的莲子淀粉配制成6%的水溶液，搅拌均匀使之充分分散，在沸水浴中加热糊化10 min，即为莲子淀粉糊。使用流变仪测定莲子淀粉糊的流变特性，相关参数如下:使用锥板模具(直径:40 mm，锥度:29'58″)和流动模式，间隙设置为9 mm，温度为25℃，测定不同剪切速率下莲子淀粉糊粘度的变化情况。

1.3 数据处理

采用SPSS 19.0统计软件对实验数据进行分析，所有实验重复2次。首先进行单因素方差分析，如果组间有显著性差异(p＜0.05)，再进行Duncan多重检验比较。采用OriginPro 8.5进行作图。

2 结果与分析

2.1 干莲子的外观品质分析

由表1可知，不同产区的5种干莲子的横径与纵径差异较大，湖南常德、越南两地的干莲子的横径和纵径与江西、浙江两地的横、纵径具有显著性差异(p＜0.05)。按照干莲子纵横径比判定标准，湖南湘潭的干莲子为圆形莲子，而其它4种干莲子均为椭圆形莲子。湖南两个产区的干莲子外观具有较大的区别，可能是品种的差异所致。莲子八宝粥和莲子果脯是市场上非常成熟的产品，对其形状并没有明确的要求，但圆形的莲子更能满足消费者对外观品质的需求，故从形状而言，湖南湘潭的莲子更适合作为莲子八宝粥和莲子果脯等体现完整形状的产品加工。

表1 5种干莲子的外观品质Table 1 The appearance quality of 5 kinds of lotus seeds

2.2 干莲子的基本营养成分分析

由表2可知，5种干莲子的水分含量无显著差异(p＞0.05)，在9.46%～11.51%之间;江西产区蛋白质含量显著高于其它产区(p＜0.05)，为19.29%，其它产区的蛋白质含量为15.06%～16.25%。不同产区的干莲子中的脂肪含量存在显著性差异，其中江西产区脂肪含量显著高于其它产区(p＜0.05)，为1.37%，其次为浙江地区，为0.88%，显著高于湖南和越南两地的莲子(p＜0.05)，湖南湘潭与常德两地的莲子脂肪含量分别为0.68%和0.62%，二者差异不显著(p＞0.05)，而越南地区莲子的脂肪含量显著低于其它各地(p＜0.05)。5种干莲子的淀粉含量为30.65%～35.13%，各产区之间无显著差异(p＞0.05)。可溶性糖含量最高的是湖南湘潭的干莲子，为62.23 mg/g，含量最低的是江西产区的干莲子，为30.55 mg/g，其中湖南湘潭莲子可溶性糖含量显著高于其他产区(p＜0.05)。浙江、越南产区干莲子的游离氨基酸的含量显著高于其它产区(p＜0.05)，湖南湘潭、常德和江西产区的干莲子游离氨基酸含量为29.48～33.97 mg/100 g，三者存在显著性差异(p＜0.05)。

表2 5种干莲子的基本营养成分Table 2 The main nutritional components of 5 kinds of lotus seeds

综上，五种莲子的水分和淀粉含量差异不显著(p＞0.05);江西产区的莲子蛋白质含量显著高于其它产区(p＜0.05);湖南湘潭与常德两地的莲子脂肪含量显著低于其它各产区(p＜0.05)(越南除外);湖南湘潭产区的莲子可溶性糖含量显著高于其它产区(p＜0.05);浙江地区的莲子游离氨基酸的含量显著高于其它各地区(p＜0.05)。有研究表明，蛋白质和淀粉是莲子的主要营养成分，且低脂肪含量和良好的氨基酸组成是其良好营养价值的体现［5］，本文的营养成分分析结果也表明，莲子是一种理想的高营养低热量食品原料。

2.3 不同地区干莲子的蒸煮品质分析

由表3可知，越南地区的干莲子蒸煮后膨胀率达到335.72%，显著高于其它地区(p＜0.05)，湖南湘潭与常德两产区莲子的膨胀率分别为212.50%和226.37%，两者之间无显著性差异(p＞0.05)，但二者显著低于越南产区(p＜0.05)，显著高于江西和浙江产区(分别为145.63%和134.85%，p＜0.05)，江西与浙江两产区的莲子膨胀率之间无显著性差异(p＞0.05)。脂肪含量最低的干莲子来自越南产区，其膨胀率最高，而脂肪含量最高的干莲子来自江西产区，其膨胀率处于较低水平。脂类化合物的存在会对淀粉的膨胀率造成影响，因其能够结合直链分子，形成脂类包合物，从而限制淀粉的膨胀、溶解［29］。

表3 5种干莲子的部分蒸煮品质Table 3 The cooking quality of 5 kinds of lotus seeds

八宝粥的制作需经过煮制这一过程，所以蒸煮品质对于莲子用于制作八宝粥的加工就显得尤为重要。干莲子的膨胀率和吸水率对莲子产品的感官品质影响较大，由经验值所得，当膨胀率和吸水率在中等(约200%)时，形态和食味品质均较好，过大时莲子形态臃肿，滋味偏淡，而过小时柔软度不够。江西和浙江产区的干莲子吸水率和膨胀率偏低，越南产区的干莲子吸水率和膨胀率偏高，所以蒸煮品质不适宜加工。相反地，湖南产区两种干莲子的膨胀率更接近200%，蒸煮品质均较为出众，适宜进行莲子八宝粥加工。

2.4 不同地区干莲子蒸煮后的质构特性分析

由表4可知，湖南常德和越南两产区的莲子蒸煮后硬度无显著性差异(p＞0.05)，分别为2970.80和3129.35 g，但二者均显著高于浙江产区(p＜0.05)，浙江产区的莲子硬度最低，为1266.37 g，其余各组之间均无显著性差异(p＞0.05)。江西产区的莲子蒸煮后弹性最大，为0.88，显著高于湖南湘潭、湖南常德和越南3地(p＜0.05)，但与浙江产区的莲子弹性无显著性差异(p＞0.05)。湖南湘潭、湖南常德和越南三地的莲子弹性分别为0.58、0.62和0.63，这三者之间无显著性差异(p＞0.05)。内聚性反映食品内部结合力的大小，咀嚼度反映将固态食品咀嚼至吞咽状态所需的能量［30］，在本项研究中，内聚性、胶粘性和咀嚼性呈现出一定的相关性，其中浙江产区的莲子内聚性、胶粘性和咀嚼性均最大，且均显著高于湖南湘潭、常德和越南三产区(p＜0.05)，江西产区仅次于浙江产区，江西产区莲子蒸煮后内聚性和咀嚼性与浙江产区无显著差异(p＞0.05)，而胶粘性显著低于浙江产区(p＜0.05)。湖南湘潭、常德和越南三产区的莲子内聚性、胶粘性和咀嚼性均无显著性差异(p＞0.05)。5种干莲子煮制后回复性与弹性的特性基本趋于一致，其中浙江产区的莲子煮制后回复性最高，为0.31，但与江西和湖南湘潭产区的莲子无显著性差异(p＞0.05)，湖南常德产区的莲子回复性最低，为0.16，但与湖南湘潭和越南产区并无显著性差异(p＞0.05)。

表4 不同产区干莲子蒸煮后的质构特性Table 4 The texture properties of 5 kinds of lotus seeds after cooking

硬度、粘度、弹性和咀嚼性等是评价食品食味品质的重要参考，更是决定食品整体质量品质的关键因素［31］。在有些研究中，糊化与形成凝胶两过程的区分并不明确，然而在淀粉科学中，糊化一般是形成于淀粉加热过程中，而凝胶是之后冷却和储藏过程所形成的体系［32］。上述不同产区干莲子淀粉糊质构差异的一个很重要原因是由于自身品种和生长环境的不同，造成不同淀粉的独特性，例如，不同类型的淀粉颗粒所含的直链淀粉和支链淀粉比例不同，分子排列的紧密程度也不同［28］，从而影响了其糊化特性、凝胶性。湖南湘潭产区的莲子硬度小、咀嚼度小、胶粘性和弹性适中，适宜于加工成莲子八宝粥和莲子即食产品。

2.5 不同地区干莲子淀粉糊的流变特性

由图1可知，5种干莲子淀粉糊的粘度都随剪切速度的提高而下降，之后趋于平缓。剪切速率为80 s－1时，越南和江西产区的干莲子煮制之后表观粘度最大，其值大于1 Pa·s，当剪切速率大于400 s－1时，粘度平缓变化，最后稳定在0.2 Pa·s左右;湖南湘潭和浙江产区的干莲子煮制之后粘度较小，随着剪切速率的增大，也逐渐变小并趋于平缓;湖南常德产区的干莲子煮制之后表观粘度约为0.83 Pa·s，随后的变化趋势与上述一致。这种剪切稀化的现象表明莲子淀粉糊属于典型的假塑性流体［33］，这与张乾能、郭泽镔等研究者的结论是吻合的［28，34］。

图1 5种干莲子淀粉糊的流变曲线Fig.1 The rheological characteristics of lotus seeds starch pastes in different regions after cooking

莲子淀粉糊具有非常典型的非牛顿型假塑性流体和剪切变稀的流变特性。随着剪切速率的增加，淀粉糊的粘度下降;不同产区的干莲子对其淀粉糊粘度随剪切速率递增的变化影响较明显。传统的莲蓉制备工艺有铲蓉这一环节，经煮制、磨烂的莲子泥中加入砂糖和花生油等配料混匀，再进行煮制浓缩，煮制时需不断搅拌，防止粘锅和焦糊，因此莲子淀粉糊的粘度会对莲蓉的加工过程产生影响，粘度过大时搅拌阻力会较大，加重设备负担。另一方面，因其剪切变稀的流变特性，当剪切速率增大到一定程度时，这种影响会逐渐消失。因此这几种莲子均可用于莲蓉的生产。值得一提的是，有研究者探讨了莲蓉加工的新工艺，优化出了使用干莲子粉制备莲蓉的配方［35］，这对于扩大莲子的深加工，特别是以干莲子为原料进行的深加工奠定了基础。