不同加工條件下南瓜粉中β-胡蘿卜素保留率的研究

方 卉，姜 雪

（寧夏工商職業技術學院，寧夏銀川 750021）

β-胡蘿卜素是維生素A的前體，對人體有很多好處，如增強免疫力、抗氧化性高、幫助皮膚抵抗紫外線及保護眼睛等，但人體無法自身合成β-胡蘿卜素，只能通過飲食攝入來滿足身體的需要[1]。隨著人們健康意識的加強和生活節奏的加快，β-胡蘿卜素開始廣泛用于食品深加工、醫藥及保健產品中。因此，如何從最廉價的原材料中用最簡便的加工方法獲得更多的β-胡蘿卜素顯得尤為重要。

南瓜適應性強、抗逆性強、高產耐儲，在我國很多地區廣泛種植。南瓜富含的β-胡蘿卜素是瓜類之冠。南瓜粉是南瓜深加工產品之一，其食用方便，營養豐富，可代替精細主食，補充人體所需營養的同時還利于減肥，因此在國內生產潛力巨大。南瓜粉的加工過程中β-胡蘿卜素含量的多少是評價其加工方案好壞的重要指標之一。但工業化加工條件對南瓜粉中β-胡蘿卜素所產生的影響尚未見研究報道。

本研究選用中國南瓜為原料，借助高效液相色譜對不同加工條件下的南瓜粉中所含的β-胡蘿卜素進行定性定量檢測，以期待在加工制作中保留南瓜粉內更高的β-胡蘿卜素含量，為南瓜粉的工業化生產提供重要參考依據[2]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中國南瓜，超市采購；β-胡蘿卜素標準品（≥98.0%）、乙醇（分析純）、甲醇（分析純），均來自Sigma公司；丙酮、2,6-二叔丁基對甲酚（BHT），均來自國藥集團化學試劑有限公司；甲基叔丁基醚（MTBE、色譜純)、離子交換樹脂，均來自Merck公司。

QDJ-60多功能切丁機，北京元亨蔬菜食品機械廠；DJ1-0.12單道打漿機，靖江食品機械制造公司；DF-101S磁性攪拌器，金壇區水北盛威實驗儀器廠；Scientz-207A型高壓均質機，寧波新芝科技有限公司；JZ-Ⅱ型高速均質機，天津鐵道部電化院四方電器設備廠；Y0505型雙滾筒干燥機，東臺市食品機械有限公司；XFB-500粉碎機，吉首市中城制藥機械廠；AXTD5A離心機，鹽城市安信實驗儀器有限公司；1260型高效液相色譜儀，美國AGILENT。

1.2 實驗方法

1.2.1 1%BHT溶液的制備

準確稱取2,6-二叔丁基對甲酚（BHT）1.000 g，與乙醇溶于小燒杯中，并定量轉移至100 mL容量瓶中，用乙醇定容。在β-胡蘿卜素樣品溶液萃取和皂化過程中需要添加1%BHT，避免β-胡蘿卜素在測定環節因氧化作用而損失，造成測試結果不準確。

色譜柱：C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；檢測波長：450 nm；流速：1 mL·min-1；注射量：20 μL；流動相：A沖提液甲醇∶MTBE∶水=81∶15∶4，B沖提液甲醇∶MTBE=6∶94，沖提梯度0 min時，A沖提液由100%逐漸減少，B沖提液則由0%逐漸增加，直至30 min時A沖提液為40%，B沖提液為60%。

1.2.3 β-胡蘿卜素標準溶液的制備

準確稱取β-胡蘿卜素標準品1.000 0 g，用冰丙酮溶解并定容至1 000 mL，得到濃度為1 000 μg·mL-1的β-胡蘿卜素標準液，分別稀釋得到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-胡蘿卜素標準品進行HPLC分析，見圖1。以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制工作曲線，見圖2。

圖1 β-胡蘿卜素標準溶液色譜圖

圖2 工作曲線圖

1.2.4 南瓜粉制備工藝

將篩選后的南瓜樣品洗凈、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、常壓蒸制及先漂后蒸3種熱處理工藝對南瓜丁進行處理，隨后將不同熱處理后的南瓜與水混合打漿，調成固形物含量約為10%的泥狀樣品。經不同細微化處理后，放入-30 ℃下冷凍，待樣品完全冷凍后，采用不同干燥條件進行干燥，最后研磨成粉，以60 目篩網制成南瓜粉。

1.2.5 南瓜粉加工操作條件

（1）原料篩選條件。南瓜品種豐富，其中木瓜型中國南瓜產量大，瓜內淀粉含量較少，煮后果肉松軟，常用于生產多種保健食品、南瓜飲品等[3]。本研究選用木瓜型中國南瓜作為研究材料進行試驗。

COPD急性加重期患者因氣道黏液分泌亢進,氣道分泌物增加,加上患者心肺功能差、咳嗽無力、痰液黏稠,易堵塞呼吸道,引起感染,誘發呼吸衰竭或心力衰竭等并發癥,危及患者生命,積極排痰是治療COPD急性加重期的關鍵。

（2）熱處理工序操作條件。南瓜丁按照以下加熱條件進行熱處理，分別對各熱處理后的樣品進行測定，以確定β-胡蘿卜素含量最佳的熱處理條件[4]。熱處理條件分別設置為①煮制：＞95 ℃沸水沒過南瓜丁，煮4 min。②蒸制：南瓜丁單層碼放在蒸鍋中，常壓蒸6 min。③漂蒸：南瓜丁在80 ℃水中漂燙2 min，迅速常溫冷卻，再放入蒸鍋蒸3 min。

（3）微細化工序操作條件。南瓜粉加工過程中，需要對熱處理后的南瓜丁進行打漿以制備成南瓜泥。通過打漿的南瓜顆粒變小，漿液中的顆粒增加，增大南瓜果肉與氧氣的接觸面積，氧氣與β-胡蘿卜素充分接觸，加劇南瓜中β-胡蘿卜素氧化分解速度，致使南瓜中β-胡蘿卜素損失。因此應盡量縮短打漿的操作時間。微細化工序可通過湍流、沖擊、剪切等復合作用力，提高南瓜泥的均勻度和穩定性。熱處理打漿后的南瓜泥按照以下高壓均質或高速均質進行微細化處理，以確定β-胡蘿卜素含量最佳的微細化操作條件。微細化條件分別設置為①高速均質：轉速10 000 r·min-1，分別處理5 min、10 min、15 min；②高壓均質：壓力分別設置為10 MPa、30 MPa、50 MPa和100 MPa。

（4）干燥工序操作條件。本研究采用雙滾筒干燥機，直徑15 cm，寬45 cm，滾輪間距0.6～0.7 cm。干燥條件分別設置為①滾筒溫度（120±5） ℃、滾輪轉速6 r·min-1、滯留時間為60 s；②滾筒溫度（130±5）℃、滾輪轉速9 r·min-1、滯留時間為45 s。

在南瓜粉傳統制備過程中，常常會采用蒸制處理。本環節將南瓜分成蒸熟及漂蒸兩部分處理，制成3組樣品。傳統樣品：按照南瓜蒸熟，打漿再均質處理的加工工序制得南瓜粉；漂蒸樣品：將和南瓜漂蒸后與水制成南瓜泥，再分別高壓均質（HPH，50 MPa）和高速均質（HSH，10 000 r·min-1、10 min）處理的HPH樣品和HSH樣品。每組樣品按照1.2.4步驟在不同的干燥條件下加工成南瓜粉，并進行測定。

1.2.6 β-胡蘿卜素樣品溶液的制備

分別稱取不同加工條件下南瓜2 g或南瓜粉1 g，加入20 mL冰丙酮，室溫下避光均質1 min，靜置20 min，再 用 離 心 機 以1 000 r·min-1轉 速，離 心5 min，收集上清液。重復添加冰丙酮、繼續均質與離心步驟，直至殘渣變為無色。收集上清液用加壓濃縮機濃縮后，用冰丙酮定容至10 mL。在萃取液中加入1 g離子交換樹脂，室溫下用磁石避光攪拌30 min進行皂化反應。反應結束后用0.22 μm微孔濾膜過濾，濾液作為待測樣品，進行HPLC測定。圖3為南瓜粉樣品的色譜圖。與圖1比較，3號色譜峰保留時間33.225 min，與β-胡蘿卜素標準溶液中色譜峰保留時間33.279 min基本一致。此外，在南瓜粉樣品中還檢測到了葉黃素、玉米黃質。

圖3 南瓜粉樣品色譜圖

2 結果與分析

本研究選用木瓜型中國南瓜為原料，但相同品種的南瓜也會因成熟度、產地、產季及收貨后的貯藏條件而影響β-胡蘿卜素含量，故每批試驗以未加熱組作為對照比較。

2.1 不同加熱處理對南瓜中β-胡蘿卜素的影響

熱處理是南瓜粉制備過程中重要加工環節之一。王瑾[4]研究發現，通過熱處理可提高南瓜的糊化度，有利于改善產品的品質，還可抑制南瓜中多酚氧化酶的活性，防止酶促褐變的發生。但β-胡蘿卜素在高溫加工過程中易被氧化降解，因此高溫熱處理不利于β-胡蘿卜素的保留。本研究主要以β-胡蘿卜素含量為指標，綜合參考王瑾[4]提出的熱處理對南瓜的糊化度影響，進而確定最佳的處理方法。

在南瓜制備過程中，分別考察未加熱、煮制（＞95℃、4 min)、蒸制（常壓，6 min）和漂蒸（80 ℃水中漂燙2 min后，蒸3 min）對南瓜中β-胡蘿卜素含量的影響，其結果見表1。

表1 熱處理對南瓜中β-胡蘿卜素含量的影響表

結果顯示，當加熱時間增加，南瓜中β-胡蘿卜素含量下降。經過熱處理后，每克干重南瓜的β-胡蘿卜素由138.34 μg·g-1，分別下降至122.34 μg·g-1、127.93 μg·g-1、130.29 μg·g-1，β-胡蘿卜素的保留率分別為88.43%、92.48%、94.18%。有資料報道[4]，煮制過程中，沸水使南瓜組織的微觀結構破壞而導致營養物質大量流失，因此沸水煮制4 min時β-胡蘿卜素下降最多。且煮制處理得到的南瓜泥水分含量最高，后續干燥的時間也最長，不利于南瓜粉加工生產。蒸制處理對南瓜結構破壞程度較小，β-胡蘿卜素含量下降不明顯。漂蒸處理可相對較好地保持南瓜的組織結構，且南瓜在80 ℃水漂燙的過程中內部的多酚氧化酶發生鈍化，β-胡蘿卜素的損失降低，因此漂蒸樣品與未加熱樣品中的β-胡蘿卜素含量差異不大。此外，王瑾[4]通過試驗得出漂蒸處理后樣品的糊化度最高，復水性也最好。因此熱處理過程可選用南瓜丁在80 ℃水中漂燙2 min，迅速冷卻至常溫，再蒸鍋內蒸3 min的方法。

2.2 不同微細化條件對南瓜中β-胡蘿卜素的影響

在南瓜制備過程中，將前處理加熱條件固定為80 ℃水中漂燙2 min后，常壓蒸3 min，與水混合打漿，調成固形物含量約為10%的南瓜泥，均質1 min后，在按照1.2.5中微細化處理條件繼續加工，分析各加工條件下的β-胡蘿卜素情況，其結果見表2。

表2 微細化處理對南瓜中β-胡蘿卜素含量的影響表

結果顯示，由于漂蒸樣品前期進行了熱處理，因此在高速均質0 min時所保留的β-胡蘿卜素略低于未加熱樣品。經過高速均質處理5～15 min，可明顯增加β-胡蘿卜素的釋放，而導致β-胡蘿卜素萃取量增加，且與未處理樣品有明顯差異。經高速均質處理5 min、10 min、15 min，β-胡蘿卜素可由143.24 μg·g-1分 別 提 升 至166.42 μg·g-1、195.61 μg·g-1及192.95 μg·g-1，比未加熱樣品 組分別增加16.18%、36.56%及34.70%。

南瓜泥在高壓均質處理中，30 MPa及50 MPa加工處理可明顯增加β-胡蘿卜素的釋放，使β-胡蘿卜素分別提升至161.59 μg·g-1、188.68 μg·g-1，比未加熱樣品組分別增加12.81%及31.72%。研究發現[5]，提高壓力會造成與β-胡蘿卜素相結合的蛋白質發生變性，讓更多β-胡蘿卜素釋放出來。研究報道[6]，在超高壓條件下，β-胡蘿卜素分子中的C6-C7鍵很容易被扭轉，而產生兩個具有Ci對稱性的穩定異構體。因此，100 MPa加工處理時，南瓜粉中β-胡蘿卜素含量下降，推測其原因，可能與β-胡蘿卜素分子的結構發生改變有關。

由以上試驗結果可知，利用高速均質（轉速10 000 r·min-1）處理10 min或以高壓均質（50 MPa）處理，均可顯著增加β-胡蘿卜素的釋放。

2.3 不同干燥條件對南瓜粉中β-胡蘿卜素的影響

通過傳統樣品和HSH樣品色譜對比圖（圖4）可知，兩組樣品中均檢測到了葉黃素、玉米黃質等營養素，但他們的峰面積均低于β-胡蘿卜素。因此很多保健類食物、藥品中，標簽上主要標注了β-胡蘿卜素的含量。經對比HSH樣品中各營養物質都比傳統樣品的峰面積大，HSH樣品中β-胡蘿卜素含量更高。

圖4 傳統樣品和HSH樣品色譜圖

本環節選用南瓜分成蒸制及漂蒸兩部分處理所制成的3組樣品，分別為傳統樣品（蒸熟，均質1 min）、HPH樣品（漂蒸，高壓均質50 MPa）和HSH樣品（漂蒸，高速均質10 000 r·min-1、5 min），探討不同干燥條件對南瓜粉中β-胡蘿卜素含量的影響。

表3結 果 顯示南 瓜 泥 在120 ℃、6 r·min-1的條件下干燥，樣品中的β-胡蘿卜素在78.43～112.26 μg·g-1，而 在130 ℃、9 r·min-1的 條 件 下 干燥，樣品中的β-胡蘿卜素在75.19～91.59 μg·g-1，因此120 ℃、6 r·min-1的干燥條件可得到含量更高的β-胡蘿卜素，其中高速均質處理得到的β-胡蘿卜素最多。

表3 干燥對南瓜粉中β-胡蘿卜素含量的影響表

比較干燥處理對南瓜粉中β-胡蘿卜素的保留率，見圖5。每克干燥南瓜原料中β-胡蘿卜素127.29 μg·g-1。經滾筒干燥處理的對照樣品中β-胡蘿卜素的保留率在59.07%～61.61%，微細化樣品中β-胡蘿卜素的保留率在69.40%～88.19%。微細化處理的β-胡蘿卜素的保留率高于傳統方法。

圖5 滾筒干燥對南瓜粉中β-胡蘿卜素保留率的影響圖

3 結論

中國南瓜富含β-胡蘿卜素，含量約為138.34 μg·g-1，是獲取β-胡蘿卜素的最佳選擇。對南瓜粉各加工環節進行研究，最后優化的高速均質和高壓均質處理后，β-胡蘿卜素分別提升至195.61 μg·g-1、188.68 μg·g-1，比未處理樣品分別增加36.56%和31.72%。不同預處理的南瓜泥經滾筒干燥后，β-胡蘿卜素保留率約為59.07%～88.19%。經微細化處理的南瓜泥，在以120 ℃、6 r·min-1的條件下干燥，南瓜粉中的β-胡蘿卜素保留率可達到88.19%，傳統方法則為61.61%，細微化處理高于傳統方法，對南瓜深度加工南瓜粉有一定的研究和利用價值。