不同加工条件下南瓜粉中β-胡萝卜素保留率的研究

方 卉，姜 雪

（宁夏工商职业技术学院，宁夏银川 750021）

β-胡萝卜素是维生素A的前体，对人体有很多好处，如增强免疫力、抗氧化性高、帮助皮肤抵抗紫外线及保护眼睛等，但人体无法自身合成β-胡萝卜素，只能通过饮食摄入来满足身体的需要[1]。随着人们健康意识的加强和生活节奏的加快，β-胡萝卜素开始广泛用于食品深加工、医药及保健产品中。因此，如何从最廉价的原材料中用最简便的加工方法获得更多的β-胡萝卜素显得尤为重要。

南瓜适应性强、抗逆性强、高产耐储，在我国很多地区广泛种植。南瓜富含的β-胡萝卜素是瓜类之冠。南瓜粉是南瓜深加工产品之一，其食用方便，营养丰富，可代替精细主食，补充人体所需营养的同时还利于减肥，因此在国内生产潜力巨大。南瓜粉的加工过程中β-胡萝卜素含量的多少是评价其加工方案好坏的重要指标之一。但工业化加工条件对南瓜粉中β-胡萝卜素所产生的影响尚未见研究报道。

本研究选用中国南瓜为原料，借助高效液相色谱对不同加工条件下的南瓜粉中所含的β-胡萝卜素进行定性定量检测，以期待在加工制作中保留南瓜粉内更高的β-胡萝卜素含量，为南瓜粉的工业化生产提供重要参考依据[2]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中国南瓜，超市采购；β-胡萝卜素标准品（≥98.0%）、乙醇（分析纯）、甲醇（分析纯），均来自Sigma公司；丙酮、2,6-二叔丁基对甲酚（BHT），均来自国药集团化学试剂有限公司；甲基叔丁基醚（MTBE、色谱纯)、离子交换树脂，均来自Merck公司。

QDJ-60多功能切丁机，北京元亨蔬菜食品机械厂；DJ1-0.12单道打浆机，靖江食品机械制造公司；DF-101S磁性搅拌器，金坛区水北盛威实验仪器厂；Scientz-207A型高压均质机，宁波新芝科技有限公司；JZ-Ⅱ型高速均质机，天津铁道部电化院四方电器设备厂；Y0505型双滚筒干燥机，东台市食品机械有限公司；XFB-500粉碎机，吉首市中城制药机械厂；AXTD5A离心机，盐城市安信实验仪器有限公司；1260型高效液相色谱仪，美国AGILENT。

1.2 实验方法

1.2.1 1%BHT溶液的制备

准确称取2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）1.000 g，与乙醇溶于小烧杯中，并定量转移至100 mL容量瓶中，用乙醇定容。在β-胡萝卜素样品溶液萃取和皂化过程中需要添加1%BHT，避免β-胡萝卜素在测定环节因氧化作用而损失，造成测试结果不准确。

色谱柱：C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；检测波长：450 nm；流速：1 mL·min-1；注射量：20 μL；流动相：A冲提液甲醇∶MTBE∶水=81∶15∶4，B冲提液甲醇∶MTBE=6∶94，冲提梯度0 min时，A冲提液由100%逐渐减少，B冲提液则由0%逐渐增加，直至30 min时A冲提液为40%，B冲提液为60%。

1.2.3 β-胡萝卜素标准溶液的制备

准确称取β-胡萝卜素标准品1.000 0 g，用冰丙酮溶解并定容至1 000 mL，得到浓度为1 000 μg·mL-1的β-胡萝卜素标准液，分别稀释得到0.1 μg·mL-1、0.5 μg·mL-1、1.0 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1、3.0 μg·mL-1、4.0 μg·mL-1和5.0 μg·mL-1的β-胡萝卜素标准品进行HPLC分析，见图1。以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制工作曲线，见图2。

图1 β-胡萝卜素标准溶液色谱图

图2 工作曲线图

1.2.4 南瓜粉制备工艺

将筛选后的南瓜样品洗净、切分、除去籽、瓤后，切成2.0 cm×3.0 cm×0.5 cm的南瓜片，采用煮制、常压蒸制及先漂后蒸3种热处理工艺对南瓜丁进行处理，随后将不同热处理后的南瓜与水混合打浆，调成固形物含量约为10%的泥状样品。经不同细微化处理后，放入-30 ℃下冷冻，待样品完全冷冻后，采用不同干燥条件进行干燥，最后研磨成粉，以60 目筛网制成南瓜粉。

1.2.5 南瓜粉加工操作条件

（1）原料筛选条件。南瓜品种丰富，其中木瓜型中国南瓜产量大，瓜内淀粉含量较少，煮后果肉松软，常用于生产多种保健食品、南瓜饮品等[3]。本研究选用木瓜型中国南瓜作为研究材料进行试验。

COPD急性加重期患者因气道黏液分泌亢进,气道分泌物增加,加上患者心肺功能差、咳嗽无力、痰液黏稠,易堵塞呼吸道,引起感染,诱发呼吸衰竭或心力衰竭等并发症,危及患者生命,积极排痰是治疗COPD急性加重期的关键。

（2）热处理工序操作条件。南瓜丁按照以下加热条件进行热处理，分别对各热处理后的样品进行测定，以确定β-胡萝卜素含量最佳的热处理条件[4]。热处理条件分别设置为①煮制：＞95 ℃沸水没过南瓜丁，煮4 min。②蒸制：南瓜丁单层码放在蒸锅中，常压蒸6 min。③漂蒸：南瓜丁在80 ℃水中漂烫2 min，迅速常温冷却，再放入蒸锅蒸3 min。

（3）微细化工序操作条件。南瓜粉加工过程中，需要对热处理后的南瓜丁进行打浆以制备成南瓜泥。通过打浆的南瓜颗粒变小，浆液中的颗粒增加，增大南瓜果肉与氧气的接触面积，氧气与β-胡萝卜素充分接触，加剧南瓜中β-胡萝卜素氧化分解速度，致使南瓜中β-胡萝卜素损失。因此应尽量缩短打浆的操作时间。微细化工序可通过湍流、冲击、剪切等复合作用力，提高南瓜泥的均匀度和稳定性。热处理打浆后的南瓜泥按照以下高压均质或高速均质进行微细化处理，以确定β-胡萝卜素含量最佳的微细化操作条件。微细化条件分别设置为①高速均质：转速10 000 r·min-1，分别处理5 min、10 min、15 min；②高压均质：压力分别设置为10 MPa、30 MPa、50 MPa和100 MPa。

（4）干燥工序操作条件。本研究采用双滚筒干燥机，直径15 cm，宽45 cm，滚轮间距0.6～0.7 cm。干燥条件分别设置为①滚筒温度（120±5） ℃、滚轮转速6 r·min-1、滞留时间为60 s；②滚筒温度（130±5）℃、滚轮转速9 r·min-1、滞留时间为45 s。

在南瓜粉传统制备过程中，常常会采用蒸制处理。本环节将南瓜分成蒸熟及漂蒸两部分处理，制成3组样品。传统样品：按照南瓜蒸熟，打浆再均质处理的加工工序制得南瓜粉；漂蒸样品：将和南瓜漂蒸后与水制成南瓜泥，再分别高压均质（HPH，50 MPa）和高速均质（HSH，10 000 r·min-1、10 min）处理的HPH样品和HSH样品。每组样品按照1.2.4步骤在不同的干燥条件下加工成南瓜粉，并进行测定。

1.2.6 β-胡萝卜素样品溶液的制备

分别称取不同加工条件下南瓜2 g或南瓜粉1 g，加入20 mL冰丙酮，室温下避光均质1 min，静置20 min，再 用 离 心 机 以1 000 r·min-1转 速，离 心5 min，收集上清液。重复添加冰丙酮、继续均质与离心步骤，直至残渣变为无色。收集上清液用加压浓缩机浓缩后，用冰丙酮定容至10 mL。在萃取液中加入1 g离子交换树脂，室温下用磁石避光搅拌30 min进行皂化反应。反应结束后用0.22 μm微孔滤膜过滤，滤液作为待测样品，进行HPLC测定。图3为南瓜粉样品的色谱图。与图1比较，3号色谱峰保留时间33.225 min，与β-胡萝卜素标准溶液中色谱峰保留时间33.279 min基本一致。此外，在南瓜粉样品中还检测到了叶黄素、玉米黄质。

图3 南瓜粉样品色谱图

2 结果与分析

本研究选用木瓜型中国南瓜为原料，但相同品种的南瓜也会因成熟度、产地、产季及收货后的贮藏条件而影响β-胡萝卜素含量，故每批试验以未加热组作为对照比较。

2.1 不同加热处理对南瓜中β-胡萝卜素的影响

热处理是南瓜粉制备过程中重要加工环节之一。王瑾[4]研究发现，通过热处理可提高南瓜的糊化度，有利于改善产品的品质，还可抑制南瓜中多酚氧化酶的活性，防止酶促褐变的发生。但β-胡萝卜素在高温加工过程中易被氧化降解，因此高温热处理不利于β-胡萝卜素的保留。本研究主要以β-胡萝卜素含量为指标，综合参考王瑾[4]提出的热处理对南瓜的糊化度影响，进而确定最佳的处理方法。

在南瓜制备过程中，分别考察未加热、煮制（＞95℃、4 min)、蒸制（常压，6 min）和漂蒸（80 ℃水中漂烫2 min后，蒸3 min）对南瓜中β-胡萝卜素含量的影响，其结果见表1。

表1 热处理对南瓜中β-胡萝卜素含量的影响表

结果显示，当加热时间增加，南瓜中β-胡萝卜素含量下降。经过热处理后，每克干重南瓜的β-胡萝卜素由138.34 μg·g-1，分别下降至122.34 μg·g-1、127.93 μg·g-1、130.29 μg·g-1，β-胡萝卜素的保留率分别为88.43%、92.48%、94.18%。有资料报道[4]，煮制过程中，沸水使南瓜组织的微观结构破坏而导致营养物质大量流失，因此沸水煮制4 min时β-胡萝卜素下降最多。且煮制处理得到的南瓜泥水分含量最高，后续干燥的时间也最长，不利于南瓜粉加工生产。蒸制处理对南瓜结构破坏程度较小，β-胡萝卜素含量下降不明显。漂蒸处理可相对较好地保持南瓜的组织结构，且南瓜在80 ℃水漂烫的过程中内部的多酚氧化酶发生钝化，β-胡萝卜素的损失降低，因此漂蒸样品与未加热样品中的β-胡萝卜素含量差异不大。此外，王瑾[4]通过试验得出漂蒸处理后样品的糊化度最高，复水性也最好。因此热处理过程可选用南瓜丁在80 ℃水中漂烫2 min，迅速冷却至常温，再蒸锅内蒸3 min的方法。

2.2 不同微细化条件对南瓜中β-胡萝卜素的影响

在南瓜制备过程中，将前处理加热条件固定为80 ℃水中漂烫2 min后，常压蒸3 min，与水混合打浆，调成固形物含量约为10%的南瓜泥，均质1 min后，在按照1.2.5中微细化处理条件继续加工，分析各加工条件下的β-胡萝卜素情况，其结果见表2。

表2 微细化处理对南瓜中β-胡萝卜素含量的影响表

结果显示，由于漂蒸样品前期进行了热处理，因此在高速均质0 min时所保留的β-胡萝卜素略低于未加热样品。经过高速均质处理5～15 min，可明显增加β-胡萝卜素的释放，而导致β-胡萝卜素萃取量增加，且与未处理样品有明显差异。经高速均质处理5 min、10 min、15 min，β-胡萝卜素可由143.24 μg·g-1分 别 提 升 至166.42 μg·g-1、195.61 μg·g-1及192.95 μg·g-1，比未加热样品 组分别增加16.18%、36.56%及34.70%。

南瓜泥在高压均质处理中，30 MPa及50 MPa加工处理可明显增加β-胡萝卜素的释放，使β-胡萝卜素分别提升至161.59 μg·g-1、188.68 μg·g-1，比未加热样品组分别增加12.81%及31.72%。研究发现[5]，提高压力会造成与β-胡萝卜素相结合的蛋白质发生变性，让更多β-胡萝卜素释放出来。研究报道[6]，在超高压条件下，β-胡萝卜素分子中的C6-C7键很容易被扭转，而产生两个具有Ci对称性的稳定异构体。因此，100 MPa加工处理时，南瓜粉中β-胡萝卜素含量下降，推测其原因，可能与β-胡萝卜素分子的结构发生改变有关。

由以上试验结果可知，利用高速均质（转速10 000 r·min-1）处理10 min或以高压均质（50 MPa）处理，均可显著增加β-胡萝卜素的释放。

2.3 不同干燥条件对南瓜粉中β-胡萝卜素的影响

通过传统样品和HSH样品色谱对比图（图4）可知，两组样品中均检测到了叶黄素、玉米黄质等营养素，但他们的峰面积均低于β-胡萝卜素。因此很多保健类食物、药品中，标签上主要标注了β-胡萝卜素的含量。经对比HSH样品中各营养物质都比传统样品的峰面积大，HSH样品中β-胡萝卜素含量更高。

图4 传统样品和HSH样品色谱图

本环节选用南瓜分成蒸制及漂蒸两部分处理所制成的3组样品，分别为传统样品（蒸熟，均质1 min）、HPH样品（漂蒸，高压均质50 MPa）和HSH样品（漂蒸，高速均质10 000 r·min-1、5 min），探讨不同干燥条件对南瓜粉中β-胡萝卜素含量的影响。

表3结 果 显示南 瓜 泥 在120 ℃、6 r·min-1的条件下干燥，样品中的β-胡萝卜素在78.43～112.26 μg·g-1，而 在130 ℃、9 r·min-1的 条 件 下 干燥，样品中的β-胡萝卜素在75.19～91.59 μg·g-1，因此120 ℃、6 r·min-1的干燥条件可得到含量更高的β-胡萝卜素，其中高速均质处理得到的β-胡萝卜素最多。

表3 干燥对南瓜粉中β-胡萝卜素含量的影响表

比较干燥处理对南瓜粉中β-胡萝卜素的保留率，见图5。每克干燥南瓜原料中β-胡萝卜素127.29 μg·g-1。经滚筒干燥处理的对照样品中β-胡萝卜素的保留率在59.07%～61.61%，微细化样品中β-胡萝卜素的保留率在69.40%～88.19%。微细化处理的β-胡萝卜素的保留率高于传统方法。

图5 滚筒干燥对南瓜粉中β-胡萝卜素保留率的影响图

3 结论

中国南瓜富含β-胡萝卜素，含量约为138.34 μg·g-1，是获取β-胡萝卜素的最佳选择。对南瓜粉各加工环节进行研究，最后优化的高速均质和高压均质处理后，β-胡萝卜素分别提升至195.61 μg·g-1、188.68 μg·g-1，比未处理样品分别增加36.56%和31.72%。不同预处理的南瓜泥经滚筒干燥后，β-胡萝卜素保留率约为59.07%～88.19%。经微细化处理的南瓜泥，在以120 ℃、6 r·min-1的条件下干燥，南瓜粉中的β-胡萝卜素保留率可达到88.19%，传统方法则为61.61%，细微化处理高于传统方法，对南瓜深度加工南瓜粉有一定的研究和利用价值。