热处理下绿芦笋质构特性变化及颜色降解规律研究

杨 慧，路风银，谢永康，韩俊豪，朱广成，王 童，翟辰璐

（河南省农业科学院 农副产品加工研究中心，郑州 450002）

0 引言

芦笋（Asparagus officinalis），又名龙须菜、石刁柏，属天门冬科天门冬属（芦笋属）多年生草本植物［1］。芦笋质地柔软，口感细腻，风味鲜美，富含18 种氨基酸、15 种矿物质元素及多糖、胆碱、甾皂苷、叶酸、黄酮、芦丁等生物活性物质［2］，能够调节基体代谢，提高免疫力，对高血压、心脏病、白血病、胆结石以及各种肿瘤等都有很好的预防和治疗作用［3］，具有很高的医疗保健功能，是名副其实的药食两用名贵蔬菜，被列为世界“十大”名菜之一，在国际市场上享有“蔬菜之王”的美称［4］。

热处理是芦笋加工过程中常见的一种预处理方法［5］，其目的主要是灭酶，以防止芦笋在加工和贮藏过程中发生纤维化、木质化等。然而，热处理常引起其营养成分、质构和色泽等品质的变化［6］。质构和色泽是果蔬品质评价的重要指标，也是影响消费者可接受性的重要因素［7］。因此，研究热处理对果蔬质构和色泽的影响至关重要。叶绿素是果蔬呈现绿色的主要原因，其对光、热等比较敏感，常因处理不当发生不可逆的降解［8］。毕家钰等［9］研究了低温漂烫（60，65，70 ℃）对芦笋酶活、质构特性和色泽的影响。但关于从低温到高温整个热处理过程中，芦笋质构特性变化及颜色降解规律鲜见报道。本文通过对不同热处理下绿芦笋质构特性、色泽、叶绿素及叶绿素相关酶活进行测定分析，进一步探究热处理对绿芦笋质构特性变化及颜色降解的规律，以期为绿芦笋加工中有效调控品质提供理论依据，为采取科学合理的护绿技术提供支撑。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

绿芦笋：购于郑州东方生鲜超市；丙酮、无水乙醇，均为分析纯，购于烟台市双双化工有限公司；Triton-100，购于天津市大茂化学试剂厂；叶绿素a（≥85.0%，HPLC），购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

UV1800 型紫外分光光度计（岛津仪器（苏州）有限公司）；Color Flex EZ 型台式色差仪（美国HunterLab 公司）；TMS-Pro 型质构仪（美国Food Technology Corporation 公司）；H2050R 型台式高速冷冻离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）；水浴锅（巩义市予华仪器有限责任公司）；pH 计，ME 型分析天平（梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司）；SHB-Ш 型循环水式真空泵（郑州长城科工贸有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品预处理

挑选色泽较好、无破损、粗细均匀的芦笋，清洗干净后擦干表面水分。将芦笋切成长约5 cm的小段，分别置于温度50，60，70，80，90，100 ℃的水浴中进行处理，处理时间分别为1，2，3，4 min。热处理结束后立即将样品放入冷水中冷却，沥干水分后待用。以未做任何处理样品作为空白对照。

1.3.2 质构测定

参考杨乔楠等［10］方法，略作修改，采用质构仪对不同热处理后的绿芦笋样品进行全质构分析。质构仪设定参数：p/5 探头、变形30%、测试速率与测试后速率均为0.5 mm/s，起始力5 N，感应元量程2 500 N。每个处理测试 10 次。

1.3.3 色泽测定

将热处理后的绿芦笋样品置于台式色差仪进行测定。L*值表示亮度，其范围为0（黑）～100（白），其值越大，颜色越亮；a*值表示绿色/红色值，其值越大表示绿色损失越严重；b*值表示蓝色/黄色值，其值越大颜色越黄［11］。

1.3.4 叶绿素测定

参考慕钰文等［12］方法，略作修改，采用分光光度法进行叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）和总叶绿素（T Chl）含量的测定。

1.3.5 叶绿素酶、脱镁螯合酶活性的测定

脱镁螯合酶（MDCase）底物制备、叶绿素酶（Chlase）及MDCase 活性的测定均参照宋小青等［13］方法，略有修改。

1.4 数据统计分析

采用origin 8.6 软件进行绘图，SPSS19.0 软件进行数据及相关性分析，使用HemI 软件制作热图。

2 结果与分析

2.1 热处理对绿芦笋质构特性的影响

热处理对绿芦笋质构特性影响如图1所示。随着时间的延长，50，60 ℃处理组硬度、弹性、内聚性、胶粘性、咀嚼性等均呈先升高后下降趋势，在1 min 时到最高值，其余处理组绿芦笋硬度值整体呈下降趋势。其中50，60 ℃处理组硬度、弹性、内聚性、胶粘性、咀嚼性等一直显著高于其他处理组（p<0.05），100 ℃处理组始终处于较低水平。相关性分析结果显示，温度与硬度、弹性、内聚性、胶粘性、咀嚼性等之间均呈显著负相关（p<0.05）。

图1 热处理对绿芦笋质构特性影响Fig.1 Effect of heat treatments on texture characteristics of green asparagus

2.2 热处理对绿芦笋颜色降解规律的影响

2.2.1 热处理对绿芦笋色泽的影响

由图2（a）可知，随着热处理温度的升高与时间的延长，芦笋的亮度值L*整体呈上升趋势，90，100 ℃处理组L*值始终极显著高于其他处理组（p<0.01）。由图2（b）可知，50～70 ℃处理组a*值整体呈下降趋势，80～100 ℃处理组a*值呈先下降后上升趋势，且均在3 min 内达到最低值。由图2（c）可知，除50 ℃处理组外，其他处理组b*值均呈上升趋势，且90，100 ℃处理组b*值极显著高于其他处理组（p<0.01）。表明随着热处理温度的升高及时间的延长，芦笋组织中的空气被排出而变得透明，折射光线减少，绿色趋于深化，完整的叶绿素组织遭受破坏，进而使绿芦笋色泽发生系列变化［14］。

图2 热处理对绿芦笋色泽的影响Fig.2 Effect of heat treatments on color of green asparagus

2.2.2 热处理对绿芦笋叶绿素含量的影响

由图3可知，不同温度对芦笋叶绿素（包括a、b 及总叶绿素）含量影响不同。70～90 ℃处理组叶绿素含量始终处于较高水平，除第4 min 外均与其他处理组达到极显著水平（p<0.01）。70，80 ℃处理组叶绿素含量升高可能是因为光系统Ⅱ捕光复合物结构遭到破坏进而释放出大量游离叶绿素的缘故［15］。随着温度的继续升高和时间的延长，叶绿素又受热逐渐降解，使得叶绿素含量呈下降趋势。

图3 热处理对绿芦笋Chl a、Chl b、T Chl 的影响Fig.3 Effects of heat treatments on Chl a, Chl b and T chl of green asparagus

2.2.3 热处理对绿芦笋叶绿素降解相关酶活的影响

由图4可知，随着热处理时间的延长，Chlase活性呈上下波动趋势，其中50～80 ℃处理组整体呈上升趋势，90，100 ℃处理组整体呈下降趋势。与其他处理组相比，70 ℃处理组Chlase 活性一直处于较高水平，这可能是因为适宜温度激发了芦笋中Chlase 活性，而较低（50 ℃）或较高（100 ℃）的温度则使得Chlase 活性未激发或丧失。

图4 热处理对绿芦笋Chlase 活性的影响Fig.4 Effect of heat treatments on Chlase activity of green asparagus

由图5可知，除80 ℃处理组外，其余5 组MDCase 活性随热处理时间的延长整体呈先下降后上升趋势。当热处理时间≤2 min 时，80 ℃处理组MDCase 活性显著高于其他处理组（p<0.05），而50 ℃处理组MDCase 活性显著低于其他处理组（p<0.05）。随着热处理时间的继续延长，60 ℃处理组MDCase 活性升高迅速，极显著高于其他处理组（p<0.01），此时100 ℃处理组MDCase 活性处于最低水平（p<0.01）。

图5 热处理对绿芦笋MDCase 活性的影响Fig.5 Effect of heat treatments on MDCase activity of green asparagus

2.2.4 热处理下绿芦笋各指标的Pearson 相关性分析

对不同热处理下绿芦笋颜色相关理化指标进行分析，色泽值与叶绿素含量、酶活之间未呈现显著的相关性（p>0.05）；除100 ℃处理组外，其余处理组Chl a 含量、Chl b 含量和T Chl 含量呈显著正相关（p<0.05），且Chl a 含量与T Chl 含量达到极显著水平（p<0.01），表明T Chl 含量受Chl a含量变化的影响较大。各处理组叶绿素酶活与叶绿素含量之间未达到显著水平（p>0.05）。除90 ℃处理组外，其余处理组MDCase 活性与叶绿素含量之间均未达到显著水平（p>0.05）。

3 结语

（1）质构特性研究结果表明，随着热处理温度的升高及时间的延长，绿芦笋质构特性如硬度、弹性、内聚性、胶粘性、咀嚼性整体呈逐渐下降趋势，且呈显著负相关性（p<0.05），表明低温处理可以较好保持芦笋的质构特性。

（2）颜色相关理化指标结果表明，随着热处理温度的升高及时间的延长，芦笋L*值与b*值整体呈上升趋势，a*值在高温、短时间处理后（≥90 ℃，1 min）呈最低值，70～90 ℃处理组叶绿素含量整体维持较高水平。

（3）各理化指标热图结果显示，叶绿素酶与色泽、叶绿素之间并未存在一定的定量关系，而脱镁螯合酶活性只有在90 ℃时才与T Chl 含量呈显著负相关（p<0.05），可能是因为在绿芦笋热处理过程中，叶绿素酶、脱镁螯合酶主导的代谢途径不是引发加工过程中颜色降解的主要途径。樊昶昶等［15］研究表明绿色蔬菜在加工和贮藏过程中发生的颜色劣变，与类囊体膜上叶绿素蛋白复合体的稳定性有着密切的关系。关于绿芦笋的颜色降解机制尚需进一步研究。