野生蒲公英漂烫中叶绿素和颜色的热降解动力学

2020-03-13康三江张海燕苟丽娜袁晶宋娟

食品工业 2020年2期

康三江，张海燕，苟丽娜，袁晶，宋娟

1. 甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所（兰州 730070）；2. 甘肃省果蔬贮藏加工技术创新中心（兰州 730070）

蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz）亦称婆婆丁、黄花三七、黄花地丁、灯笼草、奶汁草等，是菊科（Compositae）蒲公英属（Tarazaum）多年生草本植物，分布于全国各地，山野、杂草地、山沟、路旁等均有野生。蒲公英是一种常见药食两用植物，在我国采食历史悠久。蒲公英营养成分非常丰富，含有各种维生素，膳食纤维、钙、铁、镁、锌、锰、钛和硒等多种营养元素[2-3]，以及蒲公英萜醇[4]、黄酮类[5]、酚酸类物质[6]、菇类、色素类[7]、植物甾醇类[8]、香豆素类[9]等许多具有生物活性成分。蒲公英具有较强的清除自由基和抗氧化等的保健功能[10-11]，既可作蔬菜食用，又可作药材，具有降血糖[12].、降血脂[13]、清热解毒、抗胃损伤[14]、抗菌抗病毒[15]、抗肿瘤[16]、利胆保肝[17]等药理作用。民间多在夏秋季以蒲公英幼嫩茎叶作凉菜、汤羹等菜肴食用，可见蒲公英是一种营养价值极高的纯天然无污染绿色山野菜，具有广阔发展前景。但由于野生蒲公英存在采收季节性强、采摘后容易出现失水失绿、且不耐贮运等问题，限制了新鲜产品的开发和利用。因此，研发精深加工利用技术及其控制加工产品品质，有利于提高野生苣荬菜的产业附加值，具有广阔发展前景，成为野生苣荬菜的重点研究内容之一。

评价绿色蔬菜及其加工制品在加工过程中品质损失的一个重要指标就是其颜色，而绿色蔬菜的绿色来自于叶绿素（Chlorophyll），绿色蔬菜加工过程中受光、温度、pH、氧、酶等条件的影响引起组织细胞中叶绿素分解而发生褪色或变色[18-20]。绿色值是消费者评价果蔬颜色的直接感官指标，果蔬的颜色与营养成分密切相关，且决定产品的可接受性，消费者在购买果蔬及其产品过程中依据视觉感受，绿色是比残存的叶绿素含量更重要的依据，国际上通常用亨特（Hunter）标度来检测色泽，因Lab颜色模型是以人眼的色视觉为基础设计的，用Hunter Lab表示颜色更准确。因此研究加工过程中蒲公英颜色的变化以减少叶绿素的损失，保持蒲公英天然的绿色就显得格外重要。漂烫是生产蒲公英加工产品的重要工序，适度漂烫能较好的保持蔬菜品质，防止蔬菜在加工贮藏过程中因酶的作用而引起的不良反应，减少营养成分损失，确保产品的良好色泽和感官，漂烫是果蔬加工中常用的控制酶促褐变预处理方法[21-23]。通常认为是由食品的内部化学反应引起食品的品质变化，反应产物的变化会随着时间的变化而变化，基本上可用零级或者一级动力学反应模型反映这些反应产物发生降解反应动力学模型，有研究者针对绿色蔬菜在加工、贮藏过程中叶绿素和颜色降解开展大量研究，指出叶绿素的降解符合一级反应动力学模型[24-28]，然而有关漂烫处理对野生蒲公英颜色变化的动力学研究仍鲜见报道。试验考察漂烫温度和时间对野生蒲公英叶绿素含量和颜色的影响，建立其变化动力学模型，并分析热烫过程中叶绿素含量变化及颜色损失之间关系，旨在为有效控制蒲公英加工过程中颜色变化，优化加工工艺及提高产品品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

野生蒲公英，来自甘肃省武威市天祝县山林，5～7月份成熟季节人工采摘，选择植株大小均一，色泽均匀，成熟度一致，无伤、虫、病害。

乙醇（分析纯，天津市富宇精细化工有限公司）；丙酮（分析纯，天津市富宇精细化工有限公司）；石英砂（实验试剂，天津市大茂化学试剂厂）。

1.2 仪器与设备

CR-400型色差计（日本柯尼卡公司）；UV 2400紫外可见分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；TGL-16 LM高速冷冻离心机（湖南星科科学仪器有限公司）；HH-4型数显恒温水浴锅（上海梅香仪器有限公司）；BL-2200 H电子天平（日本岛津公司）。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

取经过挑选分拣、去除根部、清洗后的新鲜野生蒲公英（24 h以内采摘），切分为4 cm小段，置于72±1 ℃，77±1 ℃，82±1 ℃，87±1 ℃和92±1 ℃温度下恒温水槽中，分别热烫40，60，80，100和120 s后，立即用2～6 ℃冰水迅速冷却至中心温度10 ℃以下即可，擦去表面水分后，立即测定颜色及叶绿素含量。

1.3.2 颜色的测定

应用CIE-L*a*b*表色系统。国际上通常用亨特（Hunter）标度检测色泽，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，其值越大，颜色越亮；a*代表红色与青绿色相比的程度，从绿到红a*值在-80～100，其值越大表示绿色损失越严重，b*代表黄色与蓝色相比的程度，从蓝到黄b*值在-80～70变化，其值越大颜色越黄[29-30]。试验测定的颜色参数分别为L*（亮度值）、（-a*）（红绿值）和b*（黄蓝值）表征野生蒲公英在漂烫中颜色变化。

1.3.3 叶绿素含量的测定

采用分光光度计比色法，参考张丽华等[31]方法，略有改动。具体步骤为，在分析天平上称取0.1 g样品，剪碎，置研钵中，加入80%丙酮与95%乙醇的混合液（2∶1）5 mL，加入少量石英砂，研磨成匀浆至叶片组织变白即可，静置2～3 min，用少量80%丙酮与95%乙醇混合液（2∶1）冲洗研钵3次过滤入容量瓶，将滤液用80%丙酮与95%乙醇的混合液（2∶1）定容至25 mL，抽滤得上清液。以80%丙酮与95%乙醇的混合液（2∶1）为对照，利用紫外可见分光光度计分别以663和645 nm波长下测定该色素液的吸光度，并根据公式计算叶绿素总含量值，重复3次取平均值。

式中：OD为在所指定波长下叶绿素提取液吸光度；V为提取液体积，L；m为样品质量，g。

1.3.4 动力学模型

近年来有关食品在贮藏加工过程中，从动力学变化角度研究食品品质损失的研究在国内外报道较多，而食品的颜色和成分变化动力学多遵循一级反应动力学[32]，由此推测热烫过程中野生蒲公英颜色及叶绿素含量变化可能亦符合一级反应动力学。

标准的一级动力学反应模型为：

变形为：

式中：Ct为漂烫t时间过程中叶绿素含量，mg/100 g；C0为漂烫前叶绿素含量，mg/100 g；t为漂烫时间，s；k为反应速率常数。

1.4 数据分析

利用Excel软件进行作图，利用SPSS 22.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 反应级数的确定

在92±1 ℃不同漂烫时间下，根据叶绿素a、b和绿色值（-a*）保留率自然对数ln（Ct/C0）对加热时间t作图，分别进行线性回归，R2分别为0.990 7，0.995 4和0.989 0。如图1显示，ln（Ct/C0）对加热时间t成线性相关关系，说明野生蒲公英中叶绿素的热降解和绿色的损失符合一级反应动力学规律。

图1 野生蒲公英漂烫中叶绿素a、叶绿素b颜色值和颜色值（-a*）一级降解动力学

2.2 漂烫过程中野生蒲公英颜色变化及动力学分析

如图2所示，分析不同热烫条件下蒲公英叶绿素含量的变化，发现分别于72±1 ℃，77±1 ℃，82±1℃，87±1 ℃和92±1 ℃条件下热烫80 s，蒲公英叶绿素a保留率分别为80.656%，73.683%，68.801%，62.894%和58.391%，蒲公英叶绿素b保留率分别为75.754%，68.004%，62.187%，53.279%和45.038%。于92±1 ℃条件下分别热烫40，60，80，100和120 s，蒲公英叶绿素a保留率分别为74.320%，66.009%，59.714%，51.022%和43.515%，蒲公英叶绿素b保留率分别为71.263%，57.799%，45.427%，34.323%和24.973%。结果表明，蒲公英叶绿素保留率随着漂烫温度升高和漂烫时间延长而减小，且温度越高，漂烫时间越长，叶绿素保留率降幅越大。ln（Ct/C0）与加热时间t成良好线性关系，对曲线进行线性回归，得到叶绿素a降解的动力学方程为y=-0.006 6x-0.015 3，R2=0.990 7。叶绿素b降解的动力学方程为y=-0.011 6x+0.131 6，R2=0.995 4。

图2 不同漂烫温度和漂烫时间条件下叶绿素a和叶绿素b保留率

2.3 漂烫过程中野生蒲公英颜色变化及动力学分析

由于蔬菜的颜色不仅与营养成分密切相关，而且决定产品的可接受性，国际上通常用亨特（Hunter）标度检测色泽，因Lab颜色模型是以人眼色视觉为基础设计，用Hunter Lab表示颜色更准确，L*值代表亮度，其值变大代表颜色偏白色，颜色越亮，绿色变淡。a*值代表红色与青绿色相比的程度，（-a*）值越大表示绿色损失越严重。b*值代表黄色与蓝色相比的程度，b*值越大颜色越黄。

如表1和图3可以看出，将蒲公英分别于72±1℃，77±1 ℃，82±1 ℃，87±1 ℃和92±1 ℃条件下漂烫80 s，随漂烫温度升高，蒲公英颜色（-a*）值呈下降趋势，L*值和b*值均呈现上升趋势，于92±1℃条件下分别热烫40，60，80，100和120 s，随漂烫温度升高，蒲公英（-a*）值，L*值和b*值变化趋势相同。由此可见，蒲公英颜色的热稳定性较差，随漂烫温度升高及时间延长，颜色变化速度速率变大，颜色变化明显加快，蒲公英由烫漂前的深绿色逐渐变为绿色、黄绿色乃至黄褐色。因此，对曲线进行线性回归，得到蒲公英颜色（-a*）降解的动力学方程为y=-0.026 2x+0.762 8，R2=0.989 0。漂烫过程中野生蒲公英颜色的讲解符合级反应动力学规律。

表1 不同漂烫条件下蒲公英颜色值L*、-a*和b*变化情况

图3 不同漂烫温度和漂烫时间条件下蒲公英颜色值L*、-a*和b*变化

2.4 野生蒲公英中叶绿素降解与颜色变化的相关性分析

将蒲公英中叶绿素a、叶绿素b含量与颜色值L*、-a*和b*进行相关性分析，由表2分析可知，蒲公英野叶片中叶绿素a、b的降解与颜色值L*、-a*和b*的损失相关性高。其中，蒲公英野中叶绿素a含量与绿色值（-a*）损失相关性高最高R2=0.998 5。

如图4所示，对不同烫漂时间的蒲公英叶绿素a含量减少和绿色值（-a*）损失进行方差分析，结果表明，蒲公英叶绿素a的降解与绿色值（-a*）损失呈显著的线性关系，p=0.022＜0.05，结果见表3。Nisha等[32]指出，绿色值（-a*）是消费者评价果浆绿色的直接的感官指标，食品原料最终的绿色比残存的叶绿素含量更重要。因此，在蒲公英漂烫加工中要综合考虑叶绿素含量和绿色的保留。