野生蒲公英漂燙中葉綠素和顏色的熱降解動力學(xué)

康三江，張海燕，茍麗娜，袁晶，宋娟

1. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所（蘭州 730070）；2. 甘肅省果蔬貯藏加工技術(shù)創(chuàng)新中心（蘭州 730070）

蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz）亦稱婆婆丁、黃花三七、黃花地丁、燈籠草、奶汁草等，是菊科（Compositae）蒲公英屬（Tarazaum）多年生草本植物，分布于全國各地，山野、雜草地、山溝、路旁等均有野生。蒲公英是一種常見藥食兩用植物，在我國采食歷史悠久。蒲公英營養(yǎng)成分非常豐富，含有各種維生素，膳食纖維、鈣、鐵、鎂、鋅、錳、鈦和硒等多種營養(yǎng)元素[2-3]，以及蒲公英萜醇[4]、黃酮類[5]、酚酸類物質(zhì)[6]、菇類、色素類[7]、植物甾醇類[8]、香豆素類[9]等許多具有生物活性成分。蒲公英具有較強的清除自由基和抗氧化等的保健功能[10-11]，既可作蔬菜食用，又可作藥材，具有降血糖[12].、降血脂[13]、清熱解毒、抗胃損傷[14]、抗菌抗病毒[15]、抗腫瘤[16]、利膽保肝[17]等藥理作用。民間多在夏秋季以蒲公英幼嫩莖葉作涼菜、湯羹等菜肴食用，可見蒲公英是一種營養(yǎng)價值極高的純天然無污染綠色山野菜，具有廣闊發(fā)展前景。但由于野生蒲公英存在采收季節(jié)性強、采摘后容易出現(xiàn)失水失綠、且不耐貯運等問題，限制了新鮮產(chǎn)品的開發(fā)和利用。因此，研發(fā)精深加工利用技術(shù)及其控制加工產(chǎn)品品質(zhì)，有利于提高野生苣荬菜的產(chǎn)業(yè)附加值，具有廣闊發(fā)展前景，成為野生苣荬菜的重點研究內(nèi)容之一。

評價綠色蔬菜及其加工制品在加工過程中品質(zhì)損失的一個重要指標(biāo)就是其顏色，而綠色蔬菜的綠色來自于葉綠素（Chlorophyll），綠色蔬菜加工過程中受光、溫度、pH、氧、酶等條件的影響引起組織細(xì)胞中葉綠素分解而發(fā)生褪色或變色[18-20]。綠色值是消費者評價果蔬顏色的直接感官指標(biāo)，果蔬的顏色與營養(yǎng)成分密切相關(guān)，且決定產(chǎn)品的可接受性，消費者在購買果蔬及其產(chǎn)品過程中依據(jù)視覺感受，綠色是比殘存的葉綠素含量更重要的依據(jù)，國際上通常用亨特（Hunter）標(biāo)度來檢測色澤，因Lab顏色模型是以人眼的色視覺為基礎(chǔ)設(shè)計的，用Hunter Lab表示顏色更準(zhǔn)確。因此研究加工過程中蒲公英顏色的變化以減少葉綠素的損失，保持蒲公英天然的綠色就顯得格外重要。漂燙是生產(chǎn)蒲公英加工產(chǎn)品的重要工序，適度漂燙能較好的保持蔬菜品質(zhì)，防止蔬菜在加工貯藏過程中因酶的作用而引起的不良反應(yīng)，減少營養(yǎng)成分損失，確保產(chǎn)品的良好色澤和感官，漂燙是果蔬加工中常用的控制酶促褐變預(yù)處理方法[21-23]。通常認(rèn)為是由食品的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)引起食品的品質(zhì)變化，反應(yīng)產(chǎn)物的變化會隨著時間的變化而變化，基本上可用零級或者一級動力學(xué)反應(yīng)模型反映這些反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生降解反應(yīng)動力學(xué)模型，有研究者針對綠色蔬菜在加工、貯藏過程中葉綠素和顏色降解開展大量研究，指出葉綠素的降解符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型[24-28]，然而有關(guān)漂燙處理對野生蒲公英顏色變化的動力學(xué)研究仍鮮見報道。試驗考察漂燙溫度和時間對野生蒲公英葉綠素含量和顏色的影響，建立其變化動力學(xué)模型，并分析熱燙過程中葉綠素含量變化及顏色損失之間關(guān)系，旨在為有效控制蒲公英加工過程中顏色變化，優(yōu)化加工工藝及提高產(chǎn)品品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生蒲公英，來自甘肅省武威市天祝縣山林，5～7月份成熟季節(jié)人工采摘，選擇植株大小均一，色澤均勻，成熟度一致，無傷、蟲、病害。

乙醇（分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；丙酮（分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；石英砂（實驗試劑，天津市大茂化學(xué)試劑廠）。

1.2 儀器與設(shè)備

CR-400型色差計（日本柯尼卡公司）；UV 2400紫外可見分光光度計（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；TGL-16 LM高速冷凍離心機（湖南星科科學(xué)儀器有限公司）；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海梅香儀器有限公司）；BL-2200 H電子天平（日本島津公司）。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

取經(jīng)過挑選分揀、去除根部、清洗后的新鮮野生蒲公英（24 h以內(nèi)采摘），切分為4 cm小段，置于72±1 ℃，77±1 ℃，82±1 ℃，87±1 ℃和92±1 ℃溫度下恒溫水槽中，分別熱燙40，60，80，100和120 s后，立即用2～6 ℃冰水迅速冷卻至中心溫度10 ℃以下即可，擦去表面水分后，立即測定顏色及葉綠素含量。

1.3.2 顏色的測定

應(yīng)用CIE-L*a*b*表色系統(tǒng)。國際上通常用亨特（Hunter）標(biāo)度檢測色澤，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，其值越大，顏色越亮；a*代表紅色與青綠色相比的程度，從綠到紅a*值在-80～100，其值越大表示綠色損失越嚴(yán)重，b*代表黃色與藍色相比的程度，從藍到黃b*值在-80～70變化，其值越大顏色越黃[29-30]。試驗測定的顏色參數(shù)分別為L*（亮度值）、（-a*）（紅綠值）和b*（黃藍值）表征野生蒲公英在漂燙中顏色變化。

1.3.3 葉綠素含量的測定

采用分光光度計比色法，參考張麗華等[31]方法，略有改動。具體步驟為，在分析天平上稱取0.1 g樣品，剪碎，置研缽中，加入80%丙酮與95%乙醇的混合液（2∶1）5 mL，加入少量石英砂，研磨成勻漿至葉片組織變白即可，靜置2～3 min，用少量80%丙酮與95%乙醇混合液（2∶1）沖洗研缽3次過濾入容量瓶，將濾液用80%丙酮與95%乙醇的混合液（2∶1）定容至25 mL，抽濾得上清液。以80%丙酮與95%乙醇的混合液（2∶1）為對照，利用紫外可見分光光度計分別以663和645 nm波長下測定該色素液的吸光度，并根據(jù)公式計算葉綠素總含量值，重復(fù)3次取平均值。

式中：OD為在所指定波長下葉綠素提取液吸光度；V為提取液體積，L；m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.4 動力學(xué)模型

近年來有關(guān)食品在貯藏加工過程中，從動力學(xué)變化角度研究食品品質(zhì)損失的研究在國內(nèi)外報道較多，而食品的顏色和成分變化動力學(xué)多遵循一級反應(yīng)動力學(xué)[32]，由此推測熱燙過程中野生蒲公英顏色及葉綠素含量變化可能亦符合一級反應(yīng)動力學(xué)。

標(biāo)準(zhǔn)的一級動力學(xué)反應(yīng)模型為：

變形為：

式中：Ct為漂燙t時間過程中葉綠素含量，mg/100 g；C0為漂燙前葉綠素含量，mg/100 g；t為漂燙時間，s；k為反應(yīng)速率常數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件進行作圖，利用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)級數(shù)的確定

在92±1 ℃不同漂燙時間下，根據(jù)葉綠素a、b和綠色值（-a*）保留率自然對數(shù)ln（Ct/C0）對加熱時間t作圖，分別進行線性回歸，R2分別為0.990 7，0.995 4和0.989 0。如圖1顯示，ln（Ct/C0）對加熱時間t成線性相關(guān)關(guān)系，說明野生蒲公英中葉綠素的熱降解和綠色的損失符合一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。

圖1 野生蒲公英漂燙中葉綠素a、葉綠素b顏色值和顏色值（-a*）一級降解動力學(xué)

2.2 漂燙過程中野生蒲公英顏色變化及動力學(xué)分析

如圖2所示，分析不同熱燙條件下蒲公英葉綠素含量的變化，發(fā)現(xiàn)分別于72±1 ℃，77±1 ℃，82±1℃，87±1 ℃和92±1 ℃條件下熱燙80 s，蒲公英葉綠素a保留率分別為80.656%，73.683%，68.801%，62.894%和58.391%，蒲公英葉綠素b保留率分別為75.754%，68.004%，62.187%，53.279%和45.038%。于92±1 ℃條件下分別熱燙40，60，80，100和120 s，蒲公英葉綠素a保留率分別為74.320%，66.009%，59.714%，51.022%和43.515%，蒲公英葉綠素b保留率分別為71.263%，57.799%，45.427%，34.323%和24.973%。結(jié)果表明，蒲公英葉綠素保留率隨著漂燙溫度升高和漂燙時間延長而減小，且溫度越高，漂燙時間越長，葉綠素保留率降幅越大。ln（Ct/C0）與加熱時間t成良好線性關(guān)系，對曲線進行線性回歸，得到葉綠素a降解的動力學(xué)方程為y=-0.006 6x-0.015 3，R2=0.990 7。葉綠素b降解的動力學(xué)方程為y=-0.011 6x+0.131 6，R2=0.995 4。

圖2 不同漂燙溫度和漂燙時間條件下葉綠素a和葉綠素b保留率

2.3 漂燙過程中野生蒲公英顏色變化及動力學(xué)分析

由于蔬菜的顏色不僅與營養(yǎng)成分密切相關(guān)，而且決定產(chǎn)品的可接受性，國際上通常用亨特（Hunter）標(biāo)度檢測色澤，因Lab顏色模型是以人眼色視覺為基礎(chǔ)設(shè)計，用Hunter Lab表示顏色更準(zhǔn)確，L*值代表亮度，其值變大代表顏色偏白色，顏色越亮，綠色變淡。a*值代表紅色與青綠色相比的程度，（-a*）值越大表示綠色損失越嚴(yán)重。b*值代表黃色與藍色相比的程度，b*值越大顏色越黃。

如表1和圖3可以看出，將蒲公英分別于72±1℃，77±1 ℃，82±1 ℃，87±1 ℃和92±1 ℃條件下漂燙80 s，隨漂燙溫度升高，蒲公英顏色（-a*）值呈下降趨勢，L*值和b*值均呈現(xiàn)上升趨勢，于92±1℃條件下分別熱燙40，60，80，100和120 s，隨漂燙溫度升高，蒲公英（-a*）值，L*值和b*值變化趨勢相同。由此可見，蒲公英顏色的熱穩(wěn)定性較差，隨漂燙溫度升高及時間延長，顏色變化速度速率變大，顏色變化明顯加快，蒲公英由燙漂前的深綠色逐漸變?yōu)榫G色、黃綠色乃至黃褐色。因此，對曲線進行線性回歸，得到蒲公英顏色（-a*）降解的動力學(xué)方程為y=-0.026 2x+0.762 8，R2=0.989 0。漂燙過程中野生蒲公英顏色的講解符合級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。

表1 不同漂燙條件下蒲公英顏色值L*、-a*和b*變化情況

圖3 不同漂燙溫度和漂燙時間條件下蒲公英顏色值L*、-a*和b*變化

2.4 野生蒲公英中葉綠素降解與顏色變化的相關(guān)性分析

將蒲公英中葉綠素a、葉綠素b含量與顏色值L*、-a*和b*進行相關(guān)性分析，由表2分析可知，蒲公英野葉片中葉綠素a、b的降解與顏色值L*、-a*和b*的損失相關(guān)性高。其中，蒲公英野中葉綠素a含量與綠色值（-a*）損失相關(guān)性高最高R2=0.998 5。

如圖4所示，對不同燙漂時間的蒲公英葉綠素a含量減少和綠色值（-a*）損失進行方差分析，結(jié)果表明，蒲公英葉綠素a的降解與綠色值（-a*）損失呈顯著的線性關(guān)系，p=0.022＜0.05，結(jié)果見表3。Nisha等[32]指出，綠色值（-a*）是消費者評價果漿綠色的直接的感官指標(biāo)，食品原料最終的綠色比殘存的葉綠素含量更重要。因此，在蒲公英漂燙加工中要綜合考慮葉綠素含量和綠色的保留。

表2 蒲公英中葉綠素a和葉綠素b含量和顏色相關(guān)性

圖4 綠色值（-a*）與葉綠素a、b保留率相關(guān)性

表3 蒲公英不同漂燙時間過程中葉綠素a與綠色值（-a*）保留率方差分析

3 結(jié)論

野生蒲公英葉綠素和顏色穩(wěn)定性易受漂燙溫度及時間的影響，其熱降解反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。

蒲公英葉綠a、b及顏色熱穩(wěn)定性較差，漂燙溫度越高，葉綠素降解及顏色變化越快；隨漂燙溫度的升高和時間的延長，除-a*值降低外，L*值b*值均呈現(xiàn)上升趨勢。

野生蒲公英葉綠素a、b和綠色值（-a*）的熱降解均屬一級動力學(xué)反應(yīng)且葉綠素a、b的減少和綠色值（-a*）損失相關(guān)性較好呈顯著水平。

蒲公英加工中適當(dāng)降低熱燙溫度及縮短熱燙時間，有利于保護蒲公英產(chǎn)品的顏色，可減少葉綠素和綠色損失。