過熱蒸汽燙漂對甜玉米主要營養成分及感官品質的影響

李國琰， 張 雁， 廖 娜， 劉 光， 趙志浩， 王 蒙， 黃成宜， 李巧玲

(河北科技大學食品與生物學院1，石家莊 050018) (廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所；農業農村部功能食品重點實驗室； 廣東省農產品加工重點實驗室2，廣州 510610) (廣東天之源農業科技有限公司3，江門 529100)

甜玉米是由于控制淀粉合成的基因發生突變，導致胚乳中淀粉合成受阻、果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶糖含量增加的一類玉米[1]。甜玉米采后可溶性糖的含量會由于呼吸作用或轉化為淀粉而降低[2]，任夢云等[3]將甜玉米采收后置于室溫儲藏48 h，發現蔗糖的含量下降了65.24%，使得甜度急劇下降，嚴重影響甜玉米的食用和加工品質。采后及時加工、處理可以降低甜玉米的呼吸速率，減少可溶性糖損失，保持原有的營養品質、風味和口感，延長甜玉米的保存期[4]。

燙漂是果蔬加工常見的預處理方式，可有效降低酶活[5]，降低呼吸速率，還可排出果蔬組織內的空氣，減少果蔬表面微生物數量，延緩其營養活性成分在儲藏過程中的氧化，改善果蔬的色澤[6]，延長果蔬保質期[7]。已有的燙漂方式包括熱水燙漂、微波燙漂、蒸汽燙漂等。熱水燙漂是最常見的燙漂方式，易于操作[8]，但容易造成水溶性營養成分的損失[9]；微波燙漂較熱水燙漂而言，營養成分損失較少，加熱速度快[6]，但加熱不均勻[10]；蒸汽燙漂分為常壓蒸汽燙漂和過熱蒸汽燙漂，常壓蒸汽燙漂由常壓下沸水的水蒸氣來實現，而過熱蒸汽是在一定壓力下，通過不斷加熱飽和水蒸氣，使蒸汽溫度升高超過飽和溫度所得。相比常壓蒸汽燙漂，過熱蒸汽燙漂傳熱速度快、效率高[11]，同時還利于果蔬中營養成分的保留[12]。Costanza等[12]研究發現菠菜經過熱蒸汽燙漂后，葉黃素含量相比未處理樣增加了60.9%。Hebbar等[13]以過氧化物酶失活90%為燙漂終點，對比了常壓蒸汽燙漂和110 ℃過熱蒸汽燙漂對青椒營養成分的影響，發現青椒經過熱蒸汽燙漂后，抗壞血酸、β-胡蘿卜素的保留率更高。表明過熱蒸汽燙漂在保持果蔬營養品質方面具有獨特的優勢，是一種具有應用前景的果蔬燙漂技術。

熱水燙漂、常壓蒸汽燙漂和微波燙漂在甜玉米預處理中的應用已有報道。Szymanek等[14]發現甜玉米85 ℃熱水燙漂8 min后，總糖含量下降6.50%。Sagar等[15]研究發現常壓蒸汽燙漂及微波燙漂均會使得甜玉米中總糖、抗壞血酸的含量降低。但過熱蒸汽燙漂在甜玉米中的應用鮮有報道，本研究采用110～140 ℃的過熱蒸汽處理甜玉米1～5 min，考察過熱蒸汽處理對甜玉米中葡萄糖、果糖、蔗糖等主要可溶性糖、玉米黃素、葉黃素等主要類胡蘿卜素含量及色澤的影響，為過熱蒸汽燙漂作為甜玉米采后的預處理方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜玉米品種為“珠玉甜1號”。

玉米黃素標準品(純度≥98.00%)、葉黃素標準品(純度≥95.00%)、無水葡萄糖標準品(純度≥98.00%)、果糖標準品(純度≥98.00%)、蔗糖標準品(純度≥98.00%)、乙腈、甲醇，色譜純。

1.2 儀器與設備

1200型高效液相色譜儀，1260型高效液相色譜儀，日立過熱水蒸氣烘烤微波爐，UltraScan VIS型色度儀，Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)；C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)。

1.3 方法

1.3.1 過熱蒸汽燙漂

手動分離完整甜玉米籽粒，稱取70 g，將其置于過熱水蒸汽烘烤微波爐加熱盤中，分別于過熱蒸汽溫度為110、120、130、140 ℃，時間為1、2、3、4、5 min條件下燙漂。燙漂結束后，立即用冷水冷卻。同時，以未經處理的同批次甜玉米籽粒為對照組。

1.3.2 可溶性糖

參考張義[16]的方法進行可溶性糖的提取與測定，并略加修改。

樣品預處理：稱取50 g甜玉米籽粒，加10 mL水打漿。準確稱取5 g甜玉米樣品，加10 mL超純水，超聲提取20 min，10 000 r/min離心5 min，取全部上清液，在濾渣中加入10 mL超純水重復提取，匯集2次上清液，定容至100 mL，0.22 μm水性濾膜過濾后待測。

可溶性糖含量測定：儀器為Agilent 1200高效液相色譜儀(HPLC)，配有G426B型蒸發光檢測器，色譜柱為Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流動相為乙腈∶水(體積比3∶1)，流速1.0 mL/min，柱溫為25 ℃，進樣量20 μL。

標準曲線的制作：用超純水溶解葡萄糖、果糖、蔗糖，將其按比例混合配制標準品溶液。以標準品濃度為縱坐標，峰面積為橫坐標，繪制標準曲線。葡萄糖標準曲線線性方程為y=11 167x-2 599.2，R2=0.995；果糖標準曲線線性方程為y=17 275x-2 608.8，R2=0.993；蔗糖標準曲線線性方程為y=14 754x-3 579，R2=0.997。

樣品中主要可溶性糖含量的計算：根據標準曲線計算樣品中主要可溶性糖的含量,結果按干基計(dry basis, db)，按公式計算。

式中：X為樣品中可溶性糖的含量/mg/100 g db；c為由標準曲線計算得到的樣品中可溶性糖的質量濃度/mg/mL；V為樣品提取液的定容體積/mL；m為樣品干基質量/g。

1.3.3 主要類胡蘿卜素

參考李育楠[17]、王嬌嬌等[18]方法進行葉黃素、玉米黃素的提取與測定，并略加修改。

樣品預處理：稱取50 g玉米籽粒，加10 mL水打漿。于分析天平上準確稱取3 g左右的甜玉米樣品，加10 mL 95%乙醇，75 ℃水浴提取1 h，8 000 r/min離心5 min，取全部上清液，在濾渣中加入10 mL 95%乙醇重復提取，匯集2次上清液，定容至25 mL，0.22 μm有機濾膜過濾后待測。操作過程中注意避光。

主要類胡蘿卜素含量測定：儀器為Agilent 1260高效液相色譜儀，配有DAD檢測器，色譜柱為C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流動相為乙腈∶甲醇(3∶1)，流速1.0 mL/min，檢測波長為450 nm, 柱溫為35 ℃，進樣量20 μL。

標準曲線的制作：用95%乙醇溶解葉黃素、玉米黃素，將其等比例混合配制標準品溶液。以標準品濃度為縱坐標，峰面積為橫坐標，繪制標準曲線。葉黃素標準曲線線性方程為y=616.48x-25.935，R2=0.999；玉米黃素標準曲線線性方程為y=51.607x-14.245，R2=0.999。

樣品中主要類胡蘿卜素含量的計算：根據標準曲線計算樣品中主要類胡蘿卜素的含量，結果以干基計，按公式計算。

式中：X為樣品中某一種類胡蘿卜素的含量/μg/g db)；c為由標準曲線計算得到的樣品中該類胡蘿卜素的質量濃度/μg/mL；V為樣品提取液的定容體積/mL；m為樣品干基質量/g。

1.3.4 色度的測定

將燙漂后的甜玉米進行勻漿，用校正后的色度儀進行色度測定，通過L*、a*、b*來表示，其中L*代表亮度，值越大表示樣品越亮，反之越暗；a*代表紅綠值，正數越大表示樣品越紅，反之表示樣品越綠；b*表示黃藍值，正數越大表示樣品越黃，反之表示樣品越藍[19]。每個樣品測量3次，以平均值作為最終結果。

1.3.5 不同燙漂方式對比

為評價過熱蒸汽燙漂對甜玉米主要營養品質的影響，采用燙漂時間1 min，比較130 ℃過熱蒸汽燙漂、沸水燙漂、常壓蒸汽燙漂后甜玉米主要可溶性糖及類胡蘿卜素含量。

1.3.5.1 沸水燙漂

將1 L蒸餾水加入蒸鍋內，煮沸后，將100 g甜玉米籽粒置于沸水中燙漂，燙漂時間為1 min，燙漂結束后，立即用冷水冷卻。

1.3.5.2 常壓蒸汽燙漂

將1 L蒸餾水加入蒸鍋內，煮沸后，將100 g甜玉米籽粒平鋪于屜上，燙漂時間為1 min，燙漂結束后，立即用冷水冷卻。

1.4 數據處理

所有樣品均設置3個重復，數據用平均值±標準差來表示。采用Microsoft Office Excel 2019、Origin 2017對數據進行統計分析及制圖，在SPSS26中利用Duncan法對數據進行顯著性分析，不同英文字母表示差異顯著(P<0.05)，僅對同一溫度下不同處理時間樣品中各營養成分含量進行顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中主要可溶性糖含量的影響

2.1.1 果糖、葡萄糖、蔗糖的色譜圖

果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的標準品及甜玉米中主要可溶性糖的HPLC色譜圖如圖1所示。圖1b在與圖1a標準品溶液色譜相應位置上，有相同保留時間的果糖、葡萄糖、蔗糖色譜峰。

圖1 果糖、葡萄糖、蔗糖標準品(a)及 甜玉米(b)中三者的色譜圖

2.1.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米果糖、葡萄糖及蔗糖含量的影響

甜玉米經過熱蒸汽燙漂處理后，果糖、葡萄糖及蔗糖含量的變化分別見圖2、圖3和圖4。相同處理時間下，隨著過熱蒸汽燙漂溫度的升高，甜玉米中果糖、葡萄糖的含量下降。燙漂溫度為110 ℃時，果糖、葡萄糖含量隨燙漂時間增加均呈先增加后減少的趨勢，且在處理2 min時含量最高，與對照組相比分別增加了24.10%、10.42%，可能與此階段蔗糖轉化成果糖、葡萄糖有關[20]；其余較高的燙漂溫度下，隨燙漂時間增加，果糖、葡萄糖含量顯著下降(P<0.05)，其中果糖、葡萄糖含量分別在140、130 ℃處理5 min時含量最低，與對照組相比分別下降了83.98%、80.92%。說明提高溫度和延長時間可導致其中果糖、葡萄糖含量大幅下降。Zaman等[21]發現過熱蒸汽處理可可豆后，其果糖含量下降；牛麗影等[22]發現玉米汁經高壓滅菌后葡萄糖含量下降。已有的研究表明，食品體系中含有氨基酸及蛋白質時，熱處理過程中果糖、葡萄糖可參與美拉德反應[23,24]，甜玉米含有豐富的氨基酸和蛋白質，因此，美拉德反應也可能是甜玉米過熱蒸汽燙漂過程中果糖、葡萄糖含量下降的原因。鑒于研究結果表明，在較低溫和較短時間過熱蒸汽燙漂條件下，果糖和葡萄糖有較高的含量和保留率，因此，可選擇適當的過熱蒸汽燙漂條件，以保持甜玉米中較高的果糖和葡萄糖含量。

圖2 過熱蒸汽處理對甜玉米果糖含量的影響

圖3 過熱蒸汽處理對甜玉米中葡萄糖含量的影響

圖4 過熱蒸汽處理對甜玉米中蔗糖含量的影響

2.1.3 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中蔗糖含量的影響

相同處理時間，隨著過熱蒸汽溫度的增加，甜玉米中蔗糖含量有所上升。燙漂溫度為140 ℃時，隨處理時間增加，蔗糖含量呈先增加后減少的趨勢，處理3min時含量最高，為28.87 g/100 g，為對照組的2.77倍。同樣，李瓊等[25]研究發現杏在熱處理時蔗糖含量不斷增加，其原因可能是一定的溫度激發了蔗糖合成酶的活性，促進了蔗糖的合成；Chindapan等[26]研究表明熱處理使得蔗糖含量增加的原因可能與棉子糖的水解有關，這也可能是甜玉米在過熱蒸汽燙漂過程中蔗糖含量增加的原因。而隨著處理時間的增加，蔗糖含量下降的原因可能與其轉化成果糖、葡萄糖有關[20]。

2.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中主要類胡蘿卜素含量的影響

2.2.1 葉黃素、玉米黃素的色譜圖

葉黃素、玉米黃素等類胡蘿卜素的標準品及甜玉米中主要類胡蘿卜素的HPLC色譜圖如圖5所示。圖5b在與圖5a標準品溶液色譜相應位置上，有相同保留時間的葉黃素、玉米黃素色譜峰。

圖5 葉黃素、玉米黃素標準品(a)及 甜玉米(b)中兩者的色譜圖

2.2.2 過熱蒸汽燙漂對甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量的影響

玉米黃素、葉黃素是甜玉米中主要的類胡蘿卜素，其含量占類胡蘿卜素總量的60%以上[27]，過熱蒸汽燙漂后甜玉米中玉米黃素和葉黃素含量的變化分別見圖6、圖7。一定程度的熱處理后，甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量增加，溫度過高或時間延長時其含量有所下降。燙漂溫度為110 ℃時，隨著時間的增加，玉米黃素、葉黃素含量均呈先增加后減少的趨勢，且在處理2 min時含量最高，與對照組相比分別增加了33.30%、20.05%。李大靖等[28]發現一定程度的蒸汽燙漂也利于提高甜玉米中玉米黃素含量；Song等[29]研究發現，甜玉米汁經120 ℃熱處理，隨時間延長，葉黃素含量下降。

過熱蒸汽燙漂過程中，甜玉米中玉米黃素、葉黃素含量在上升和下降之間呈動態變化，究其原因，一方面，熱處理可破壞細胞壁、細胞器膜的完整性[30]、可促進類胡蘿卜素-蛋白質復合物的變性[31]，進而促進類胡蘿卜素的釋放；另一方面，高溫又可導致其降解或異構化[32]。當釋放的量高于被破壞的量，含量增加，當釋放的量低于被破壞的量，含量下降，因此，也可通過調節燙漂工藝條件及時間，以保持甜玉米中主要類胡蘿卜素較高的含量。

圖6 過熱蒸汽處理對甜玉米中玉米黃素含量的影響

圖7 過熱蒸汽處理對甜玉米中葉黃素含量的影響

2.3 過熱蒸汽燙漂處理對甜玉米色澤的影響

由表1可知，過熱蒸汽燙漂后，甜玉米的L*、a*、b*值均有顯著變化(P<0.05),尤其是與甜玉米色澤有關的亮度L*值和黃度b*值。相同溫度下，隨著燙漂時間的增加，甜玉米L*值呈先上升后下降的趨勢，過熱蒸汽溫度為130 ℃，燙漂時間為1 min時，甜玉米L*值最高；燙漂使得甜玉米b*值增大，過熱蒸汽溫度為130 ℃、燙漂時間為4 min時，甜玉米b*值最高，呈現出較黃的色澤。同樣，李大靖等[33]研究發現甜玉米果泥經熱處理后b*值增加。已有研究表明，甜玉米熱處理后色澤的變化可能與果糖、葡萄糖等參與的美拉德反應有關[34]，同時，可能還與玉米黃素、葉黃素含量的增加有關[35]。

2.4 不同燙漂方式對甜玉米主要營養成分的影響

基于130 ℃過熱蒸汽處理甜玉米1 min后，其主要營養成分有較高的保留，且感官品質較好。沸水燙漂、常壓蒸汽燙漂1 min是果蔬燙漂常用的加工條件，比較沸水燙漂[36]、常壓蒸汽燙漂[37]、130 ℃過熱蒸汽燙漂3種燙漂方式處理1 min對甜玉米中主要可溶性糖、類胡蘿卜素含量的影響，結果見表2。

表1 過熱蒸汽處理對甜玉米色澤的影響

表2 不同燙漂方式對甜玉米中主要營養成分含量的影響

經沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂，果糖、葡萄糖含量極顯著下降(P<0.01)，過熱蒸汽燙漂后，果糖、葡萄糖含量也有所下降，但保留率均高于沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂方式的保留率。在沸水燙漂過程中，水溶性物質如可溶性糖易浸出至水中[38]，是該燙漂工藝導致果糖、葡萄糖含量降低的主要原因；此外，熱處理過程中葡萄糖、果糖等還原糖可參與美拉德反應[39]，也可引起兩者含量下降，而過熱蒸汽的高溫有可能導致低聚糖降解為單糖[20]，因此，相較于常壓蒸汽，可保持更高的果糖、葡萄糖含量。

3種燙漂方式處理后，蔗糖含量均顯著增加(P<0.05)，其中，過熱蒸汽燙漂后甜玉米中蔗糖含量最高。甜玉米中的蔗糖位于細胞質和液泡中，細胞質中的蔗糖更易流失，而液泡中的蔗糖不易流失[40]。因此，短時沸水燙漂后蔗糖含量增加的原因可能與其燙漂介質沸水促使甜玉米籽粒液泡中的蔗糖釋放有關，同時也可能與棉子糖的水解，蔗糖酶活性的提高有關；Nowacka等[41]研究發現蔓越莓經90 ℃熱水燙漂5 min后蔗糖含量也有所增加。而相比于沸水和常壓蒸汽，過熱蒸汽更高的溫度可能更易于破壞甜玉米細胞結構，進而促進蔗糖釋放。

甜玉米中主要類胡蘿卜素含量經不同燙漂方式處理后呈現不同的變化趨勢，常壓蒸汽燙漂后甜玉米中主要類胡蘿卜素含量顯著下降(P<0.05)，沸水燙漂、過熱蒸汽燙漂后兩者的含量有所增加，其中，過熱蒸汽燙漂后主要類胡蘿卜含量最高。李大靖等[28]研究發現沸水燙漂后甜玉米中主要類胡蘿卜含量高于常壓蒸汽燙漂，與本研究結果呈現相同的趨勢，其原因可能是沸水燙漂時甜玉米與燙漂介質接觸密切，樣品受熱速度快，易于類胡蘿卜素的釋放。而相較于沸水和常壓蒸汽，過熱蒸汽的氧濃度最低，延緩了主要類胡蘿卜素降解[42]，使得過熱蒸汽燙漂在保持類胡蘿卜素方面的優勢最為突出。

由此可見，過熱蒸汽燙漂相比常壓蒸汽燙漂、沸水燙漂，可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖，同時促進其中可溶性糖蔗糖、類胡蘿卜素葉黃素及玉米黃素含量提高。

3 結論

采用不同條件的過熱蒸汽對甜玉米進行燙漂處理。結果表明，經過適當的過熱蒸汽處理，甜玉米中蔗糖含量顯著增加(P<0.05)，主要類胡蘿卜素含量顯著增加(P<0.05)；過熱蒸汽處理顯著影響甜玉米的亮度L*值和黃度b*值。同時，相較于沸水燙漂和常壓蒸汽燙漂，過熱蒸汽燙漂可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖等營養成分。因此，過熱蒸汽處理甜玉米不僅可以保持其營養成分的含量，還可以改善其外觀品質。