5种加工工艺的醋泡黑豆风味和抗氧化活性比较

王娟娟，刘丹，李应天，谢甜鸽，崔美林，赵微，张秀红

（山西师范大学食品科学学院，山西临汾 041000）

黑豆是在我国广泛分布的优质杂粮作物，营养价值极高，被称为“豆中之王”。黑豆中的蛋白质不仅含量高达34%～50%，而且质量好，氨基酸组成与动物蛋白类似，必需氨基酸占总氨基酸40%以上[1]。黑豆约含有19种脂肪酸，其不饱和脂肪酸含量达80%，较易消化吸收[2]；黑豆富含钾、钙、镁、铁、锰、锌等微量元素，尤其钾含量非常丰富，可预防高血压[3]；黑豆具有较强的抗氧化能力，表现出清除自由基、美容护发、健脑益智、免疫调节、预防疾病、延缓衰老等功效[4,5]。谷物醋是中华民族悠久历史文化的结晶，谷物醋营养丰富，具有多种保健功能，能杀菌、抗菌抗病毒，缓解疲劳，降血脂，降血压，尤其是含有大量的多酚、异黄酮、川芎嗪、类黑素等，呈现出显著的抗氧化活性[6,7]。

醋泡黑豆兼具黑豆和醋的多种功能，深受人们喜爱，也是一种传统养生食品，自古有之[8]。但因黑豆具不良豆腥味，种皮具有苦涩味，有抗营养因子，醋泡黑豆生产多为作坊式制作、口味单一等，长期以来未能得到广泛推广[9,10]。热加工可有效改善食品的感官品质，延长保质期，是较常见的食品加工和保存方式。热加工会影响食品抗氧化成分的含量及活性，如蒸煮可使酚类物质热分解和氧化、在水中溶解等提高或降低多酚含量；烘焙可能使共轭或结合酚释放出游离酚从而改善产品中多酚物质[11]。不同热加工方式对醋泡黑豆抗氧化活性的影响尚未见报道。本试验结合感官品质和抗氧化活性分析，优化醋泡黑豆的加工工艺，为促进天然抗氧化剂开发，加快营养美味的醋泡黑豆保健食品商业化进程提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

黑豆（无损伤、无病害、大小均匀、颗粒饱满），购于临汾市大丰蔬鲜生活超市；山西老陈醋（总酸≥6 g/dL），山西紫林醋业股份有限公司；食盐、花椒、八角、桂皮、香叶、小茴香、辣椒等购于临汾市大丰蔬鲜生活超市。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力试剂盒，南京建成生物科技有限公司；总抗氧化测定试剂盒，南京建成生物科技有限公司；甲醇（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司；丙酮（分析纯），洛阳市化学试剂厂；没食子酸（分析纯），天津市光复精细化工研究所；Na2CO3（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司；FeSO4（分析纯），天津科密欧化学试剂有限公司；水杨酸（分析纯），天津市光复精细化工研究所；H2O2（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司。Folin-酚，北京索莱宝科技有限公司；2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS]（色谱纯），重庆普利科生物技术有限公司；ABTS稀释液配制方法：将10 mL 7 mmol/L ABTS与 10 mL 2.45 mmol/L过硫酸钾，暗反应12～16 h，制得原液，吸取少量原液测定吸光值，再用0.10 mol/L、pH=7.40的磷酸缓冲液调整其吸光值为0.70左右（现用现配）。

1.2 主要仪器与设备

D-37520离心机，中国赛默飞世尔科技有限公司；V-1800PC型可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；MpectraMax M5e多功能酶标仪，北京生原诚业科技有限公司；ZXMP-R1230恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；PEN3型电子鼻，德国AIRSENSE公司；GI80DS高温灭菌器，厦门致微仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 加工工艺流程

生制：将未加工处理黑豆进行醋泡处理；四种热处理加工工艺，煮制：冷水加适量花椒、八角、桂皮、香叶、小茴香、辣椒以及食盐微火煮制30 min，加入洗净并用凉水浸泡2 h的黑豆粒后，继续煮制30、40、50 min，捞出沥干水分，60 ℃烘干，醋泡处理；炒制：将洗净沥干水分的黑豆粒小火慢炒 5、10、15 min，室温晾凉，醋泡处理；烤制：将洗净沥干水分的黑豆粒在150 ℃下烤制20、30、40 min，室温晾凉，醋泡处理；高压：将洗净沥干水分的黑豆粒在121 ℃（0.12 MPa）条件下保持30、40、50 min，60 ℃烘干，醋泡处理。醋泡处理是用6 g/dL的老陈醋浸泡豆粒9 d。

1.3.2 感官质量综合评分

抽取15名食品专业的同学分别对13种样品进行感官评分，具体感官评价项目和评分标准见表1[8]。通过感官评定分析确定四种加工工艺醋泡黑豆的最佳热处理时间。

1.3.3 醋泡黑豆挥发性风味物质分析

将原料豆、生制豆、煮制、炒制、烤制和高压处理后的醋泡黑豆各1粒，置于50 mL离心管中，使用保鲜膜封口。将电子鼻系统进行预热和校准，确保电子鼻采集数据时的精确度和稳定性。电子鼻分析条件为：传感器清洗时间设置为120 s，零点校准时间为5 s，检测时间为150 s，进样流量为300 mL/min，注射器温度为70 ℃。按上述条件，每个样品进行5次重复，取 130 s处的信号作为电子鼻分析的时间点。应用Winn Muster软件分析不同工艺处理后醋泡黑豆的风味变化[12]。

表1 感官评分标准表Table 1 Sensory scoring standard

1.3.4 抗氧化活性的测定

1.3.4.1 样品预处理

利用高速粉碎机将生制豆、煮制、炒制、烤制和高压处理后的醋泡黑豆粉碎，装袋密封，4 ℃条件下冷藏保存。称0.5 g样品于50 mL三角瓶中，加入25 mL 80%甲醇（0.16 mol/L HCl），25 ℃、150 r/min振荡提取2 h，3800 r/min离心10 min，收集上清液。残留物用25 mL 70%丙酮再次振荡提取并离心，合并两次提取液并混匀，-18 ℃条件下保存，备用[13]。

1.3.4.2 抗氧化物质和抗氧化活性测定

总抗氧化能力的测定使用南京建成生物工程研究所FRAP法试剂盒进行测定；DPPH·清除率的测定使用南京建成生物工程研究所 DPPH·清除能力试剂盒进行测定。总酚和 OH·清除率参考乔丽华[14]方法，ABTS+·清除率的测定参考范艳丽[15]方法。

1.3.5 数据统计分析

试验测得的所有数据均利用Excel进行处理，数据的显著性及相关性用SPSS软件处理分析。

2 结果与讨论

2.1 四种热处理时间对醋泡黑豆感官品质的影响

以生制醋泡黑豆为对照，对四种热加工工艺 12种处理的醋泡黑豆样品进行感官评定，评定结果如图1所示。煮制30、40和50 min的感官评分分别为83.20、91.53和85.27，煮制组的感官评分都高于生制（感官评分为76.27），原因可能是香辛料改善了口味，但不同时间口感又不相同，煮制40 min后醋泡黑豆的感官综合评分显著高于煮制30 min和50 min（p＜0.05），可能是因为煮制 30 min的豆粒，香辛料未能足够入味；煮制50 min后的豆粒，口感过于绵软；煮制40 min后的豆粒，香辛料入味明显，质地均匀，口感软硬适宜。炒制5、10和15 min的感官评分分别为71.07、87.93和78.93，炒制10 min后醋泡黑豆的感官综合评分显著高于炒制5 min和15 min（p＜0.05），可能是炒制5 min的豆粒中仍存在夹生现象，尚有豆腥味，口感较差，评分低于生制组；炒制15 min的豆粒中夹杂有少许焦糊的豆粒；炒制10 min的豆粒不仅无夹生和焦糊现象，且有明显豆香味，口感较佳。烤制20、30和40 min的感官评分分别为86.20、83.27和75.80，烤制 20 min后醋泡黑豆的感官综合评分显著高于烤制30 min和40 min（p＜0.05），可能是因为烤制30 min和40 min的豆粒均具有不同程度的焦糊味，烤制40 min的焦糊味较为明显，因此烤制40 min的感官综合评分最低，与生制组接近；烤制20 min的豆粒豆香味明显，无焦糊现象，更易接受。高压30、40和50 min的感官评分分别为81.27、76.87和69.47，高压30 min后醋泡黑豆的感官综合评分显著高于熟化 40 min和50 min（p＜0.05），可能是因为高压40 min和50 min的豆粒较绵软，而50 min的豆粒绵软程度更为严重，不利于大众接受，评分最低，低于生制组；30 min的豆粒软硬适中，口感较好。综上，确定煮制40 min、炒制10 min、烤制20 min和高压30 min为四种加工工艺的最优参数，进行抗氧化指标的分析。

2.2 五种加工工艺对醋泡黑豆挥发性气味的影响

利用电子鼻对五种不同加工工艺醋泡黑豆和原料黑豆的挥发性成分分析，结果如表3所示。PEN3型电子鼻共有10个传感器，传感器性能描述见表2。由表3可知，电子鼻传感器响应值可分三类，不同加工工艺醋泡黑豆的W6S和W3S传感器响应值跟原料黑豆相比，略有波动但变化不大，说明氢化物和长链烷烃变化不大；传感器W1C、W3C和W5C的响应值略有不同程度的降低，说明苯类、氨类、短链烷烃类等芳香成分类物质含量有所下降；而不同加工工艺醋泡黑豆对W1W和W2W传感器响应值增幅最大，分别是原料黑豆的27.09～29.28倍和21.14～24.61倍，说明醋泡处理使黑豆中的有机硫化物及芳香簇硫化物大幅增加；W5S、W2S和W1S传感器响应值只有小幅增长，说明醋泡处理氮氧化合物、甲基类以及醇、醛酮类物质也有所增加。黑豆醋泡处理后增加的5个传感器响应值与恒顺香醋香气成分电子鼻检测结果一致，均为W1W、W2W、W5S、W2S和W1S，说明这些物质来源于原料醋，不同的是用山西老陈醋浸泡后响应值最大的是 W1W，挥发性成分主要为无机硫化物或萜类物质，而恒顺香醋中响应值最大的是W2S，挥发性成分主要为醇类或醛酮类物质[16]。

表2 传感器性能描述Table 2 Sensor performance description

表3 传感器对醋泡黑豆中挥发性气味的响应值Table 3 The response value of the sensor to the volatile odor in black beans soaked in vinegar

对原料黑豆和五种加工工艺的醋泡黑豆进行了LDA线性判别分析，如图2所示。由图2可知，LD1贡献率为95.12%，LD2贡献率为3.68%，总贡献率为98.81%，大于80%，说明这两个判别式具有代表性，能较好地反映样品的主要信息。图中一个点代表一个样品，每种形状代表一种加工工艺处理，相同形状的点较为集中，不同形状的点彼此无重叠现象，说明电子鼻对五种加工工艺的醋泡黑豆区分较好。图中原料黑豆即干豆与其他样品距离较远，说明醋泡处理明显改善了原料黑豆的挥发性成分即气味；而五种工艺处理的醋泡黑豆整体相对集中，其中不接触水的生制、炒制和烤制比较接近；高压是用蒸汽升温，与煮制类似，是湿热处理，这两组样品比较接近。

2.3 五种加工工艺对醋泡黑豆抗氧化活性的影响

植物酚类物质是重要的抗氧化组分，赋予很多植物性食品较强的抗氧化功能。自由基清除率是最常用的抗氧化性能力检测指标，本试验通过对·OH、DPPH·和 ABTS+·清除率的测定考察了 5种加工工艺对醋泡黑豆抗氧化性能力的影响。

由图3a可见，与生制组总酚（5.31 mg/g）相比，烤制和炒制组醋泡黑豆的总酚含量较高，分别为6.32 mg/g和6.04 mg/g，二者之间无显著性差异，可能是因为这两种处理的温度都比较高，细胞膜和细胞壁的通透性增强，有利于可溶性酚类物质的释放。鹰嘴豆种子烘烤后游离酚含量及其抗氧化活性增强，与本试验结果类似，其原因可能是焙烤使酚类物质进行选择性分解和转化，部分结合酚转变为游离酚[17]。煮制和高压处理的醋泡黑豆中多酚含量分别为3.45 mg/g和3.81 mg/g，显著低于生制，高压组略高，但二者区别不明显。生制处理后总酚含量处于5种工艺处理的中间位置，且与其他工艺处理后总酚含量之间存在显著性差异（p＜0.05），可能是因为其既没有经过高温处理，不会发生美拉德反应，也没有豆汤的存在，所以不会有抗氧化物质溶解于豆汤中造成损失。Siah等[18]对米色、红色和绿色三种颜色蚕豆经过浸泡煮制和高压处理后测定抗氧化物质，发现3种颜色蚕豆中抗氧化物质都有所减少，豆汤中的酚类物质约为煮后蚕豆0～2.57倍，说明有大量的酚类物质溶解于豆汤中，与本研究结果类似；但煮制高压处理比较时，常压煮制后的蚕豆中保留的活性物质多一点，高压处理的相对要少，与本试验结果相反。乔丽华[14]对6种小粒大豆煮制后多酚含量均有所降低，与本试验结果一致，可能是酚类物质溶解于豆汤中；高压处理后只有府谷小黑豆和盐池黑豆多酚含量增加，其余四种有不同程度降低，说明高压处理后多酚含量变化与黑豆种类有关，有可能形成新的酚类物质或酚类物质分解导致多酚含量的升降。潘芳等[19]比较不同压力对糙米多酚含量影响时，随着压力增加糙米多酚含量增加可能是高压使结合态的酚类物质释放出来所致。

5种加工工艺对醋泡黑豆·OH清除率的影响见图3b。由图 3b可见，炒制组醋泡黑豆·OH清除率为80.87%，与生制组（80.77%）相似，无显著性区别；烤制组醋泡黑豆·OH清除率为81.44%，显著高于生制组（p＜0.05）；煮制和高压处理的·OH 清除率分别为79.69%和 80.21%，显著低于生制组（p＜0.05），且煮制组又显著低于高压组（p＜0.05），整体趋势与总酚变化非常类似。郭颖等[20]研究焙炒对小粒黑大豆抗氧化活性的影响时，在150 ℃ 80 min和210 ℃ 50 min炒制处理后·OH清除率也显著升高，这一结果与本试验结果一致。

5种加工工艺对醋泡黑豆DPPH·清除率的影响见图3c。由图3c可知，炒制、烤制和高压处理工艺较生制组醋泡黑豆DPPH·清除率有显著影响（p＜0.05）。与生制组相比（90.04%），烤制和炒制组醋泡黑豆DPPH·的清除能力显著提高（p＜0.05），分别为92.23%和 91.53%，烤制组显著高于炒制组（p＜0.05），可能是高温处理会加速释放相关清除因子[16]，提高其利用度；或者是美拉德反应也会产生许多具有抗氧化活性的类黑精等聚合物[21]，使得烤制和炒制后的DPPH·清除作用显著增强。泰国大米150 ℃焙烤10 min后增加了米糠游离酚酸，并释放出具有抗氧化的谷维素等物质，从而增加了总酚含量和抗氧化活性[22]。与生制组比较，煮制组醋泡黑豆 DPPH·清除率略有下降（89.91%），并无显著差异；而高压处理组醋泡黑豆DPPH·清除率（89.60%）显著降低（p＜0.05），可能是因为二者处理过程中都有部分抗氧化物质溶解在豆汤中，导致抗氧化活性有所降低。

5种加工工艺对醋泡黑豆 ABTS+·清除率的影响见图3d所示。由图3d可见，煮制、烤制、炒制和高压处理较生制组对醋泡黑豆的 ABTS+·清除率的影响显著不同（p＜0.05），五种加工工艺对醋泡黑豆ABTS+·清除率整体都较低。烤制和炒制处理的醋泡黑豆ABTS+·清除能力分别为48.05%和41.01%，显著高于生制组（36.50%）（p＜0.05），烤制组又显著高于炒制组（p＜0.05）；而煮制和高压处理组醋泡黑豆ABTS+·清除能力只达26.85%和27.93%，显著低于生制组（p＜0.05），煮制组又显著低于高压处理组（p＜0.05）。

为了整体考虑不同加工工艺对醋泡黑豆抗氧化性能的影响，本试验考察了5种加工工艺对醋泡黑豆总抗氧化能力的影响，结果如图4所示。由图4可见，五种加工工艺对醋泡黑豆总抗氧化能力有显著影响（p＜0.05）。与生制组（0.24 mmol/L）比较，烤制（0.40 mmol/L）和炒制（0.39 mmol/L）组总抗氧化能力显著提高（p＜0.05），且二者无显著差异；煮制（0.07 mmol/L）和高压处理组（0.16 mmol/L）醋泡黑豆总抗氧化能力显著降低（p＜0.05），且煮制组又显著低于高压处理组（p＜0.05）。烤制和炒制处理后的醋泡黑豆总抗氧化能力提高，与其主要抗氧化成分总酚含量显著增加一致，其原因可能是高温条件下美拉德反应产生更多的抗氧化物质所致，同时烤制和炒制后醋泡黑豆的三种自由基清除率也显著高于生制处理。烤制和炒制处理的温度、时间都不同，所以二种处理的醋泡黑豆的抗氧化能力又略微有所差异。煮制和高压处理后的醋泡黑豆总抗氧化能力显著低于生制的醋泡黑豆，推测可能有部分抗氧化物质溶解到汤汁中，因为其主要抗氧化成分总酚含量比生制处理的显著下降，另外其 ABTS+·、·OH 清除能力也显著低于生制处理的。姜忠丽等[23]在比较不加热处理对糙米抗氧化物质及活性时，高压处理组的糙米总酚含量及 DPPH·、ABTS+·、·OH 清除能力和总抗氧化能力（FRAP）均高于电饭煲蒸煮、蒸制和微波蒸煮的，与本试验结果一致。乔丽华等[14]比较了煮制时间和压力对六种小粒大豆抗氧化活性的影响，与常压30 min相比，0.103 MPa 30 min处理后，6种小粒大豆的总酚含量均下降，总黄酮有升有降，DPPH·、ABTS+·和·OH清除率都是有升有降，说明不同原料对热处理响应机制有所不同。

表4 抗氧化指标的相关性分析Table 4 Correlation analysis of antioxidant indexes

2.4 抗氧化指标的相关性分析

对5种加工工艺醋泡的黑豆总抗氧化能力、总酚含量和自由基清除率进行相关性分析，分析结果如表4所示。由表4结果表明，醋泡黑豆的总抗氧化能力与总酚含量呈极显著相关，而与3种自由基清除率均呈显著正相关，表明5种加工工艺影响醋泡黑豆的总酚含量以及各三种自由基清除能力最终影响其总抗氧化能力；但醋泡黑豆中总酚含量与三种自由基清除能力相关性却各不相同，与 ABTS+·清除率是极显著相关，与·OH清除率显著相关，与DPPH·清除率高度相关；醋泡黑豆的3种自由基清除能力之间，ABTS+·清除率与·OH清除率极显著相关，与DPPH·清除率显著相关。

3 结论

醋泡黑豆是一种经典的保健食品，具有抗衰老、美容、降血压和降血脂等多种功效，深受中老年人的喜爱。醋泡黑豆的多种保健功能均与其较强的抗氧化活性有关。本试验在感官品评基础上分析了五种加工工艺醋泡黑豆的挥发性物质、总酚和抗氧化活性，得出以下主要结论：（1）通过感官评价确定了最佳热处理时间，煮制40 min、炒制10 min、烤制20 min和高压30 min的黑豆粒具有较好的感官品质，与同种工艺其他处理时间组有显著性区别；（2）电子鼻比较原料黑豆与五种工艺醋泡黑豆挥发性成分发现，醋泡处理显著改善了黑豆的气味，对有机硫化物及芳香簇硫化物敏感的W1W和W2W传感器响应值分别增至原料黑豆的27.09～29.28倍和21.14～24.61倍，对氮氧化合物、甲基类以及醇、醛酮类物质敏感的 W5S、W2S和W1S传感器响应值只有小幅增长。（3）通过对总抗氧化能力、总酚含量、自由基清除率的测定，表明烤制和炒制的醋泡黑豆中总酚和总抗氧化能力显著高于生制、高压和煮制加工的醋泡黑豆，烤制和炒制之间区别不显著；5种醋泡黑豆的3种自由基清除能力规律为烤制显著高于炒制，然后是生制、高压和煮制；进一步分析5种醋泡黑豆中抗氧化能力与自由基清除能力的相关性，表明醋泡黑豆的总抗氧化能力与总酚含量呈极显著相关，而与3种自由基清除率均呈显著正相关；醋泡黑豆的 3种自由基清除能力之间，ABTS+·清除率与·OH清除率极显著相关，与DPPH·清除率显著相关。研究结果为开发研制口感好、抗氧化活性强的保健食品提供理论依据。