不同烹饪方式对西兰花中维生素C和硝酸盐含量及体外模拟胃肠消化的影响

刘冬梅，周若雅，梁咏雪，王 勇，陈东坡，周 鹏,

（1.江南大学，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122；2.杭州老板电器股份有限公司，浙江杭州 311100）

西兰花又称青花菜，属十字花科芸苔属甘蓝变种[1]。因其维生素C、萝卜硫素、多酚类、黄酮类等抗氧化物质含量丰富，具有抗氧化、抗癌、防癌、降血糖等作用，又被称为“蔬菜皇冠”[2−4]。此外，由于西兰花中含有丰富的维生素C和硝酸盐等物质，因此能够有效地清除自由基，具有较强的抗衰老作用和降低罹患心血管疾病的风险[4−5]。

西兰花通常需加热后食用，但加热方式的不同对蔬菜中营养物质的损失有显著的影响。Zeng[6]研究发现西兰花在蒸制条件下维生素C的损失最小，为14.3%，其次为微波模式，煮制影响最大，维生素C损失高达54.6%。袁定帅等[7]对比了4种加热方式（蒸、炒、煮和微波）对西兰花中总酚、维生素C及总黄酮含量的影响，发现煮制后食材中的抗氧化物质损失最多，抗氧化能力最低；这与Jiménez-Monreal等[8]和Bongoni等[9]研究结果一致。而Nicoletta等[10]发现烤制对维生素C、硫代葡萄糖苷和酚类物质保留效果优于蒸、煮和微波。可以发现，在大多数研究中，学者们对不同模式的烹饪大多控制为加热相同时间，但加热速率的不同会使得相同时间下西兰花的成熟度并不一致，因此导致各营养物质的保留率没有可比性。且这些研究模式主要是对比单一烹饪模式间的差异，涉及到组合烹饪模式的研究较少。

与传统烹饪技术相比，蒸烤微一体机集蒸、烤、微功能于一体，根据食物的种类，选择合理的加热方式与时间，大大提升了烹饪的效率与质量，具有较强实用性[11]。而电磁灶打破了传统明火烹饪模式，具有传热快、无有害气体、不产生热辐射等优点。维生素C是人体必需的营养素，是重要的抗氧化剂，对人体的正常代谢和发育起着不可或缺的作用。另外，人体摄入的硝酸盐81.2%来自于蔬菜，食物中大部分NO3−在口腔细菌的帮助下被缓慢转化成NO2−，未被还原的部分NO3−进入肠道、血液和其他组织，逐渐转化为NO2−，在一氧化氮合成酶和多种还原性物质的作用下，最终转化为具有扩展血管、改善血管功能等生理作用的一氧化氮（NO）。通过膳食硝酸盐-亚硝酸盐-NO途径缓慢释放NO所带来的持续血管扩张作用，在低氧分压状态下尤其具有重要意义[12]。故本研究通过确定各烹饪模式下西兰花达到相同成熟度的烹饪时间，以西兰花中维生素C和硝酸盐的保留率和消化吸收率为指标，确定较优的烹饪模式，以期为智能烹调蔬菜、提高西兰花营养吸收及开发西兰花相关菜品等提供参考与理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜西兰花 “绿鲜知”西兰花，购于京东超市；胃蛋白酶、胰酶、胆盐 Sigma公司；L（+）-抗坏血酸标准品（纯度≥99%）、硝酸盐、偏磷酸、L-半胱氨酸、磷酸三钠、甲醇、氨缓冲溶液、亚铁氰化钾、硫酸锌、活性炭 国药集团化学试剂有限公司。

C930蒸烤微一体机、9W70电磁灶 杭州老板电器股份有限公司；TS22H1WG不锈钢蒸锅 浙江爱仕达电器股份有限公司；TA-XT Plus质构仪 英国SMS公司；E2695 Waters Alliance高效液相色谱上海沃特世科技有限公司；EL204电子天平、PL2002电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；KQ-400DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理 将购买的同一批新鲜无损的西兰花（选择同一位置）修整成花直径3~3.5 cm，茎长度约2 cm且直径约为1.5 cm的小花，每份样品称取100 g。

1.2.2 烹饪工艺

1.2.2.1 蒸烤微一体机蒸制 将西兰花均匀的置于带孔不锈钢容器中间位置，分别设置一体机蒸制温度为普通蒸100 ℃、高温蒸120 ℃和150 ℃，蒸制不同时间测定硬度值，使西兰花达到相同成熟度，加热结束后取出西兰花，常温下冷却。

1.2.2.2 蒸烤微一体机烤制 将西兰花均匀的置于带孔不锈钢容器中间位置，蒸烤微一体机的焙烤最高温度为230 ℃，但由于蒸制温度最高设置为150 ℃，为了区别高温蒸和焙烤，设置焙烤温度为150、200和230 ℃，烤制不同时间，加热结束后取出西兰花，常温下冷却。

1.2.2.3 蒸烤微一体机微波 用保鲜膜包裹住西兰花，置于白色玻璃底盘中间位置加热，由于微波模式只有300、400、500、700和900 W 5种功率模式，设置微波功率分别为300、500和900 W，运行不同时间，加热结束后取出西兰花，常温下冷却。

1.2.2.4 蒸烤微一体组合模式 将西兰花均匀的置于带孔不锈钢容器中间位置，根据前期实验结果，设置先蒸后烤（100 ℃蒸3 min再200 ℃烤制不同时间）、先蒸后微波（100 ℃蒸3 min再500 W微波不同时间）和先烤后蒸（200 ℃烤制3 min再100 ℃蒸制不同时间）模式，加热结束后取出西兰花，常温下冷却。

1.2.2.5 电磁灶蒸制和煮制模式 在蒸锅中添加500 mL水，先采用电磁灶最大火力P9档加热2 min使水沸腾，后放入样品（蒸制时将样品放入蒸篮中），分别在P1、P5和P9档条件下蒸/煮制不同时间，加热结束后取出西兰花，常温下冷却。

1.2.3 成熟度确定 将100 ℃蒸制不同时间的西兰花静置3 min后装在盘子中，呈递给8名经过培训的感官评价员，其中2名男性，6名女性，品尝后对成熟度进行打分。打分选择5点标度法，其中成熟度得分为3分表示西兰花正常成熟，小于3分表示过生，大于3分表示过熟，如表1所示。

表1 西兰花成熟度感官评价标准Table 1 Standards for sensory evaluation of broccoli maturity

1.2.4 硬度测定 将所有蒸烤好的西兰花从箱体中拿出，放入瓷盘中，室温下静置15 min后，切下1 cm长的茎，将西兰花茎的切面朝下，立即进行质构的测定。选用P/2N探头，测试参数如下：测前、测中及测后速度分别为2.00、1.00和5.00 mm/s，下压距离为5.00 mm，触发力5.0 g。计算不同蒸制时间西兰花与参照样（100 ℃蒸制6 min样品）硬度的相关性P值，一般P值大于0.05表明与参照样硬度差异不显著，P值越大表明与参照样的成熟度越接近。

1.2.5 体外静态模拟胃肠消化 参考Iore等[13]和傅志丰[14]的方法并稍作修改，具体测试方法如下。将各模式加热后达到正常成熟的西兰花冷冻干燥并磨成粉末，取1.5 g的西兰花冻干粉置于50 mL离心管中，加入30 mL去离子水匀浆，定容至50 mL并用12 mol/mL的HCl将pH调节至2.0。待pH稳定后立即加入35 mg胃蛋白酶（约2500 U/mL），置于37 ℃酶反应器上反应1 h。为模拟小肠的消化吸收，首先将透析袋剪成20 cm的长度，并向其中倾注0.5 mol/L的NaHCO3溶液20 mL，然后取30 mL经胃消化后的消化液置于聚乙烯管中，并将透析袋完全浸没在胃消化液中，当透析袋外部溶液pH达到5时加入胰液素（4 g/L）和胆盐（25 g/L）混合溶液5 mL，并于37 ℃条件下消化2 h。消化结束后将透析袋取出，用少量去离子水清洗透析袋表面，得到两个组分溶液（透析袋外部和透析袋内部），准确记录透析袋内的体积。将透析袋内部和外部样品迅速于5000 ×g离心5 min。其中透析袋外部的消化液代表不能被小肠吸收的组分，透析袋内部的消化液代表准备被小肠吸收的组分。样品离心后将上清液迅速置于−20 ℃冰箱冷冻贮存，用于维生素C和硝酸盐的测定。

1.2.6 维生素C含量测定 参考《GB 5009.86-2016食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》第一法高效液相色谱法。根据下列公式计算VC保留率和胃肠消化过程中的吸收率，其中保留率为烹饪后样品中VC保留率，吸收率为小肠消化后透析袋内的保留率。

此外，卓鹏战略机构专家田卓鹏，独特营销机构创始人王伟设，北京上兵伐谋品牌机构首席顾问刘立清，《中国酒业》智库专家、新浪签约自媒体人欧阳千里，黑格咨询首席顾问徐伟，外交学院客座教授宋荣华等多位专家的营销、商业经验分享让在场听众大呼“解渴”。

式中：BCdigested表示酶解液中的VC含量，mg/g；BCnon-digested表示酶解前样品中的VC含量，mg/g。

1.2.7 硝酸盐含量测定 参考《GB 5009.33-2016 食品安全国家标准食品中硝酸盐和亚硝酸盐的测定》第三法蔬菜、水果中硝酸盐的测定中紫外分光光度法。

1.2.8 汁液损失测定 根据下列公式计算烹饪过程中的汁液损失。

1.3 数据处理

采用SPSS20.0对试验结果进行统计分析，用One-Way ANOVA方法进行方差分析，采用Ducan’s multiple range test比较单个均值之间的差异，P<0.05时表明结果间存在显著差异；用Origin 9.0软件进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 西兰花成熟度参照样的确定

硬度是影响消费者对菜肴质量评价与可接受性的重要因素之一[15−16]。使用蒸烤微一体机在100 ℃下蒸制不同时间，西兰花硬度值及成熟度的变化如表2所示。由表2可以看出，随着加热时间的延长，硬度值显著降低（P<0.05）。一方面，温度的升高使得细胞死亡，细胞原生质与细胞壁分离、细胞膜破裂，一些营养物质如维生素、矿物质等流出细胞，蔬菜变软[15,17]；另一方面果胶、半纤维素和纤维素是细胞壁的主要成分，加热使植物性食品中果胶原变为可溶性果胶、部分半纤维素转变成可溶状态，使硬度发生改变[18−19]。因此硬度的变化能够表征西兰花的成熟度，后续可以采用测定西兰花的硬度来判断是否达到正常成熟。

表2 西兰花硬度值变化Table 2 Changes in broccoli hardness

类似地，如表3所示，西兰花的成熟度也随着加热时间的延长而逐渐升高。当100 ℃蒸制6 min时，西兰花的成熟度为3.0±0.3，为正常成熟。因此，后续确定各模式成熟度值时，每次均测定100 ℃蒸制6 min西兰花，测定其硬度值为参照值，计算不同加热时间与此参照值硬度值的显著水平（P值），最接近的为正常成熟。

表3 西兰花成熟度变化Table 3 Maturity changes of broccoli

2.2 不同模式西兰花成熟度的确定

2.2.1 蒸烤微一体机加热时间的确定 为了确定不同模式西兰花的成熟度，我们选择蒸烤微一体机100 ℃蒸制6 min为成熟度参照样品，测试不同模式下加热不同时间西兰花硬度，比较各模式样品与参照样成熟度（硬度）的显著水平（P值）。

表4 为不同烹饪模式时间的确定，由于生鲜样品批次间存在差异，因此每组模式开始时均会制备参照样（100 ℃蒸制6 min的西兰花）并与其比较硬度的P值来确定各模式的加热时间，但后续参照组未呈现在表中。由表4可以看出，随着温度、档位或功率的增大，西兰花达到最适成熟度所需时间逐渐缩短。其中900 W微波所需时间最短，仅需50 s；煮制加热相对于其它模式，加热速率最快，仅需1.5~3 min；烤制所需时间最长，为6~11 min，这是由于与空气相比，水的热容量大，热传导性优于空气[20−21]。

表4 不同模式烹饪时间的确定Table 4 Determination of cooking time in different models

2.3 烹饪模式及胃肠消化对维生素C的影响

2.3.1 烹饪模式对西兰花维生素C保留率的影响维生素C（VC）是人体需求较多却极易缺乏的水溶性维生素，膳食中90%以上的VC来源于蔬菜和水果[22]。它是人体内一种重要的抗氧化剂，对人体的正常代谢和发育起着不可或缺的作用[23−24]。食物的加工烹饪过程是一个复杂的物理化学过程，因此食物中营养成分很容易在烹饪过程中流失或破坏。VC作为人体必需的重要维生素，其保留率可以作为衡量烹饪加工对食物营养价值影响程度的重要指标之一。

对上述不同烹饪模式下成熟度一致的样品中VC的保留率进行比较，结果如图1所示。可以看出，不同烹饪模式对西兰花中VC保留率有明显的影响，微波模式保留率最高，为84.3%~100.2%，其中500 W微波的样品西兰花VC保留率达到100%；其次是蒸箱蒸制和电磁灶蒸制模式，VC保留率分别为83.5%~90.1%和73.5%~90.7%；煮制模式的VC保留率稍低，保留率为82.9%~85.5%；烤制模式的VC保留率最低，明显低于其它几种加热模式，保留率仅为63.7%~72.5%。由不同蒸烤微组合模式即先蒸后烤、先蒸后微波和先烤后蒸对西兰花中VC保留率的影响可以看出，先蒸后烤和先蒸后微波加热的西兰花其VC含量显著高于先烤后蒸模式（P<0.05）；另外，先蒸后烤和先蒸后微波样品中的VC含量与100 ℃纯蒸模式差异不显著（P>0.05），显著高于200 ℃烤制模式（P<0.05），但显著低于500 W微波模式（P<0.05）；先烤后蒸模式中西兰花中VC含量高于200 ℃烤制模式，但低于100 ℃纯蒸模式。对西兰花不同烹饪方式中VC保留率进行对比分析可以看出，除500 W微波的西兰花中VC含量与生鲜西兰花无显著差异外（P>0.05），其它各模式均会显著降低西兰花中VC含量（P<0.05）。这可能是由于微波主要是利用热辐射传热，在加热过程中VC的损失主要来源于加热氧化；另外，微波加热时间较短且在本实验中样品包裹保鲜膜减少了汁液损失，故VC保留率较好。类似地，Galgano等[25]对比蒸、煮、高压、微波及高压微波结合对西兰花中VC保留率的影响，发现微波处理后的样品VC含量与新鲜样品无显著差异，且VC保留率均高于90%。不同烹饪模式中，烤制模式的VC保留率均低于其他模式，这可能是由于烤制时间较长（大于5 min）、温度较高且汁液损失较多。

图1 烹饪方式对西兰花维生素C保留率的影响Fig.1 Effect of cooking methods on the vitamin C retention rate of broccoli

对比西兰花蒸烤微一体机蒸制、电磁灶蒸制和煮制模式，可以发现，电磁灶煮制的西兰花VC含量较低，显著低于微波和蒸制（蒸烤微一体机和电磁灶）的样品（P<0.05），可能是由于与蒸制相比，煮制过程中食材与水充分接触，热水不断的沸腾和搅拌加速了组织的软化和植物细胞的破裂，进而加速了水溶性VC的溶出[26−27]。煮制对于蔬菜中VC含量的影响要显著大于蒸制（P<0.05），这一结果在许多研究中都得到了验证[25,28−30]。

2.3.2 烹饪模式对西兰花维生素C吸收量和吸收率的影响 目前关于人体营养摄入的建议，大多基于研究中采用化学溶剂提取食品中活性成分而获得的数据，未考虑活性成分在胃、肠道中的释放量及消化过程中可能发生的变化，如在消化过程中可能发生降解转化和不完全释放[31]。

为了模拟胃和小肠的生理条件（pH、温度和酶条件），本项目采用了模拟体外静态胃肠消化的方法研究了不同烹饪方式对西兰花维生素C消化吸收量和吸收率的影响。不同烹饪方式加热后西兰花的VC吸收量和吸收率如图2所示，不同烹饪方式对西兰花中VC吸收率影响较大。其中，一体机蒸制和电磁灶蒸制两种模式VC吸收量和吸收率最高，吸收率分别为7.1%~8.3%和4.7%~9.4%（P1档稍低），其次是煮制模式和微波模式。同样，烤制模式的VC吸收率最低，仅为2.5%~3.9%。且与烤相关的组合模式（先蒸后烤、先烤后蒸）的吸收率也较低，分别为5.7%和2.4%。

图2 烹饪方式对西兰花维生素C吸收率的影响Fig.2 Effect of cooking methods on the absorption rate of vitamin C in broccoli

整体来看，西兰花经模拟胃肠消化后其维生素C吸收率均较低，约为2.4%~9.4%，这可能是由于VC在胃肠消化过程中高pH（pH约为7）下的低稳定性所致。Vallejo等[32]研究了胃肠道消化在调节西兰花中生物活性物质的作用，结果表明在胃肠消化结束后，VC损失高达91%。李茹等[31]研究体外消化对胡萝卜苗中生物活性成分的影响，发现体外胃消化对VC的影响不显著，而肠消化阶段的高pH降低了维生素的稳定性。类似的，经胃蛋白酶作用后，石榴汁中VC损失29%，而经胰酶胆盐消化后，超过80%的VC被降解[33]。

对比VC保留率可以看出，VC的吸收率与保留率的变化趋势并不完全一致，保留率较高的模式其吸收率并不一定高，如500 W微波的西兰花VC保留率高达100%，但其消化吸收后的VC含量仅为22.7±5.8 mg/100 g，吸收率仅为2.8%。这可能是由于不同烹饪模式导致食材的微观结构不同，从而使其吸收率不同；微波模式烹饪的西兰花微观结构破坏较小，从而使其VC保留率较高，但不利于VC的胃肠消化吸收。不同烹饪方式对营养物质在胃肠消化阶段的影响机制不同，如食物原料中相对紧凑的空间结构使得其对蛋白酶作用的抵抗性较强，当经过适宜的烹饪方式后，引起组织部分展开，使蛋白酶更容易进入水解位点[34−35]。

2.4 烹饪模式及胃肠消化对硝酸盐的影响

2.4.1 烹饪方式对西兰花硝酸盐保留率的影响 近年来，膳食硝酸盐对控制血压、改善心血管健康、提高运动能力方面的作用得到了认可，而且已经被认为是一类新的植物化学物，即含氮物，成为深绿色蔬菜健康作用的重要化学基础[36−38]。随着膳食结构的改善，人们对蔬菜的需求量日益增加，据报道人体摄入的硝酸盐85%~90%来自于蔬菜[12,39]。图3表示不同烹饪方式下西兰花中硝酸盐含量变化。可以看出，不同烹饪方式对西兰花中硝酸盐保留率有明显的影响，其中微波模式和烤制模式硝酸盐保留率较高，分别为77.4%~102.2%和78.1%~94.8%；组合模式中先蒸后烤和先烤后蒸样品中的硝酸盐保留率较高，分别为86.4%和87.7%；而煮制模式硝酸盐保留率最低，仅为55.4%~56.3%，显著低于其它四种加热模式（P<0.05）。可能是由于微波和烤制过程没有水蒸气，硝酸盐溶出较少，而煮制过程与水充分接触，硝酸盐溶出较多。类似的，Chetty等[40]研究烹调对根类蔬菜硝酸盐含量的影响，发现煮沸会使硝酸盐含量降低23.30%~42.62%，而烤制对其硝酸盐含量影响较小；Prasad等[41−42]发现煮沸可使果类和叶类蔬菜的硝酸盐含量分别降低25.25%~65.37%和47%~56%。另外，蒸箱蒸制和电磁灶蒸制的样品中硝酸盐保留率分别为70.2%~82.2%和72.6%~84.1%，稍低于微波和烤制模式，可能是由于随着蒸制时间增加，水蒸汽逐渐增多，蔬菜表面薄膜被破坏，硝酸盐也会随着水蒸汽溶出。

图3 烹饪方式对西兰花硝酸盐保留率的影响Fig.3 Effect of cooking methods on nitrate retention rate of broccoli

2.4.2 烹饪方式对西兰花硝酸盐吸收量和吸收率的影响 西兰花中硝酸盐的消化吸收率为模拟胃肠消化后肠吸收的硝酸盐含量（即透析袋内样品）与消化前样品（即烹饪后样品）的比值。不同烹饪方式加热后西兰花的硝酸盐吸收量和吸收率结果如图4所示，可以看出，西兰花经不同模式加工及胃肠消化吸收后其硝酸盐含量都明显降低，硝酸盐含量在1.23~2.81 mg/g，吸收率在28.4%~73.3%。其中蒸箱蒸制和微波模式加热的西兰花其硝酸盐含量和吸收率较低，含量分别为1.23~1.80和1.52~1.81 mg/g，吸收率约为30%；烤制、组合模式、电磁灶蒸制和电磁灶煮制的样品肠吸收后硝酸盐含量差异较小，分别为1.97~2.59、2.18~2.81、2.09~2.50和2.17~2.50 mg/g，但由于消化前煮制样品中硝酸盐含量显著低于其它烹饪模式（P<0.05），因此其硝酸盐吸收率较高，高达62.8%~73.3%。由蒸烤微组合模式即先蒸后烤、先蒸后微波和先烤后蒸模式对西兰花中硝酸盐吸收率的影响可以看出，虽然三种模式的硝酸盐吸收率差异不明显，但其硝酸盐含量有明显差异，先蒸后烤模式含量最高，其次是先烤后蒸模式，先蒸后微波模式含量最低。另外，对比图3和图4可以看出，硝酸盐保留率和吸收率结果不完全一致，如电磁灶煮制样品硝酸盐保留率显著低于其它烹饪模式（P<0.05），约为55%，但胃肠消化后其硝酸盐吸收量较高，为2.17~2.5 mg/g。这可能是由于不同烹饪模式导致食材的微观结构不同，从而使其硝酸盐吸收率不同。

图4 烹饪方式对西兰花硝酸盐吸收率的影响Fig.4 Effects of cooking methods on nitrate absorption rate of broccoli

3 结论

烹饪方式对西兰花烹饪效率、VC保留率和吸收率、硝酸盐保留率和吸收率都有明显影响。从烹饪效率来看，西兰花达到相同成熟度时，电磁灶煮制和微波烹饪方式所需时间最短，分别为1.5~3 min和50 s~1.25 min；其次是电磁灶蒸制和一体机蒸制，烤制所需时间最长，需要6~11 min。就VC保留率而言，微波模式保留率最高，其次是蒸箱蒸和电磁灶蒸制模式，煮制模式的保留率稍低，而烤制模式的VC保留率最低，显著低于其它几种加热模式（P<0.05）。对于VC吸收率，蒸箱蒸制和电磁灶蒸制（P5档和P9档）两种模式VC吸收率最高，其次是煮制模式和微波模式，烤制模式的VC吸收率最低，显著低于其它烹饪模式（P<0.05）。对于硝酸盐保留率而言，900 W微波保留率最高，其次是烤制模式、中低微波功率和蒸制（包括蒸箱蒸和电磁灶蒸）模式，煮制模式的保留率最低。对于硝酸盐吸收量而言，蒸箱蒸制和微波模式加热的西兰花其硝酸盐含量和吸收率较低，烤制、组合模式、电磁灶蒸制和电磁灶煮制的样品肠吸收后硝酸盐含量差异较小，其中先蒸后烤吸收量最多；另外，由于消化前煮制样品中硝酸盐含量显著高于其它烹饪模式（P<0.05），因此其硝酸盐吸收率较高，高达62.8%~73.3%。另外，相同模式不同温度、档位或功率对其保留率和吸收率也会产生明显影响。综合来看，电磁灶蒸制模式（中高档蒸制）是最易于人体VC和硝酸盐消化吸收的烹饪方式。