雷琳┃采收成熟度对甘蓝营养成分的影响

2019-01-27 00:10栏目:中华美食
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  1(西南大学食品科学学院,重庆,400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心,重庆,400175)

  摘 要为了明确不同采收成熟度甘蓝中营养成分的变化规律,针对5种采收成熟度甘蓝,对其粗蛋白、粗脂肪、可溶性总糖、VB1和VB2、VC、叶绿素、总类胡萝卜素、多酚类、黄酮类、矿物质和氨基酸的含量和组成的进行了分析。结果表明,随着成熟度的提高,粗蛋白含量不断降低,而粗脂肪、可溶性总糖的含量不断提升。甘蓝中VB2的含量逐渐降低;VB1、VC、叶绿素a、叶绿素b、总类胡萝卜素、总酚及总黄酮含量则先增加后降低;常量元素K、Na、Ca、Mg含量呈现先降低后增加的趋势,而微量元素Fe、Cu、Mn、Cr和有害金属元素Pb、Hg、As含量均在第Ⅳ成熟度达到最高;必需氨基酸和非必需氨基酸含量均逐渐降低。第Ⅱ成熟度的甘蓝综合营养值(comprehensive nutritive value,CNV)最高为77,第V成熟度的甘蓝CNV最低为60。

  甘蓝(BrassicaoleraceaL.), 是十字花科芸薹属的一类蔬菜,富含多种营养素。不同的品种、成熟度、生长环境和贮存条件等对甘蓝的营养成分有很大的影响。前期研究表明,成熟度对甘蓝苗总酚、VC及甘蓝膳食纤维含量影响显著[1-3],但有关不同成熟度的甘蓝其他营养成分变化的研究鲜见报道。蔬菜的成熟度分为生理成熟度,消费成熟度和采收成熟度。蔬菜的消费成熟度更受零售商和消费者关注,主要根据蔬菜的品质转变来衡量;而采收成熟度更受种植者和蔬菜加工商关注,主要根据蔬菜的大小、形状、颜色和硬度来衡量[4]。本研究选用“京丰一号”春甘蓝,为2014年4月21日~5月15日,每隔5 d采1次样,以不同采收期代表甘蓝不同成熟度。本研究对不同成熟度甘蓝大小、颜色、粗蛋白、粗脂肪、可溶性总糖、VB1和VB2、VC、叶绿素、总类胡萝卜素、多酚类、黄酮类、矿物质和氨基酸的组成进行了详细的研究,以期揭示不同成熟度甘蓝营养物质的变化趋势。

  甘蓝(京丰一号),采自重庆北碚歇马镇。甘蓝播种期为2013年10月20日,定植期为2013年12月2日,成熟期为2014年4月21日~5月15日。随机采样时间为7∶00~8∶00 am,以不同采收期代表甘蓝不同成熟度:第Ⅰ成熟度,采摘于2014年4月21日,甘蓝单重为0.45 kg左右; (2)第Ⅱ成熟度,采摘于2014年4月27日,甘蓝单重为0.70 kg左右; (3)第Ⅲ成熟度,采摘于2014年5月3日,甘蓝单重为1.05 kg左右; (4)第Ⅳ成熟度,采摘于2014年5月9日,甘蓝单重为1.30 kg左右; (5)第Ⅴ成熟度,采摘于2014年5月15日, 甘蓝单重为1.55 kg左右(图1)[3]。样品采摘后即用液氮冷冻,线目筛,置于装有除氧剂的干燥器中,室温下避光保存。

  葡萄糖标品, 美国Sigma 公司;芦丁标品, 成都普瑞法科技开发有限公司;氨基酸标品(No. AAS18-1 Ml), 美国Sigma公司;没食子酸标品, 天津一方科技有限公司;其他试剂均为优级纯,购自天津科密欧化学试剂有限公司。

  SX-4-10马弗炉, 北京中兴伟业仪器有限公司;BS-223S 电子天平, 德国塞多利斯公司;JP-500B型高速粉碎机, 浙江久品商贸有限公司;HWS-26恒温水浴锅, 上海齐欣科学仪器有限公司; RE-5296旋转蒸发器, 上海亚荣生化仪器厂;722可见分光光度计, 北京金科利达电子科技有限公司;LC-20A高效液相色谱仪(紫外/荧光检测器), 日本岛津公司;5810型台式高速离心机, 德国Eppendorf公司;KjelFlex K全自动凯氏定氮仪, 瑞士Büchi公司;DHG-9140恒温鼓风干燥箱, 上海齐欣科学仪器有限公司;1100B原子吸收光谱仪, 德国Perkin Elmer公司;ALPHA1-4 LSC冷冻干燥机, 河南兄弟仪器设备有限公司;全自动氨基酸分析仪, 日本日立公司L8900。

  粗灰分测定:采用干灰化法,将样品置于550 ℃马弗炉,并灼烧到质量恒定;粗蛋白质测定:全自动凯氏定氮仪定氮;粗脂肪含量测定:索氏抽提法,参照AOAC方法[5]。可溶性总糖测定:蒽酮比色法,参照LLOBERA等[6]的方法。

  VB1和VB2测定:高效液相色谱法;VC测定:2,6-二氯酚靛酚滴定法,参照AOAC方法[5]。

  参照LICHTENTHALER等的方法[7],在4 ℃避光条件下,样品用丙酮浸泡12 h萃取后,6 000×g下离心5 min,取上清液分别于波长661.6、644.8和470.0 nm处测定吸光值A661.6、A644.8和A470.0。叶绿素a、叶绿素b和总类胡萝卜素的浓度按照以下公式计算:

  参照OKARTER[8]和NUNTILA等方法[9],分别提取样品中的游离多酚和结合多酚,参照CHU等方法[10],在10 mL试管中,加入200 μL的没食子酸标准溶液或适当稀释后的多酚样品提取液,再用0.8 mL的蒸馏水稀释,随后加入200 μL福林酚试剂,混合均匀。放置6 min后,加入质量分数为7%Na2CO3溶液2 mL,最后用蒸馏水定容至5 mL。室温下反应90 min后,在760 nm波长,测定混合液吸光值。以没食子酸溶液浓度(mg/L)为横坐标(x),吸光值为纵坐标(y),绘制标准曲线,在0~10 mg/L线 总黄酮含量的测定

  参照陈克克等[11]的方法,提取样品中的黄酮,于510 nm波长处测定吸光值。以芦丁溶液浓度(μg/mL)为横坐标(x),吸光值为纵坐标(y),绘制标准曲线,在0~150 μg/mL线 矿物质元素的测定

  K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn和Mn测定:原子吸收光谱法;Hg、As、Cr和Pb测定:电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法;P测定:比色法,具体操作参考AOAC方法[5]。

  参照LI等方法[12],提取样品中的氨基酸。一个样品的分析周期为53 min,氨基酸分析仪有2个流路和2根柱:(1)分离柱(4.6 mm × 60 mm),洗脱液流经此柱,流速为0.40 mL/min,柱温为70 ℃,柱压为11.627 MPa;(2)反应柱(4.6 mm × 60 mm),茚三酮缓冲液流经此柱,流速为0.35 mL/min,柱温为135 ℃,柱压为1.078 MPa。采用外标法进行定量分析。

  aa为样品中1g蛋白质必需氨基酸含量(mg);AA(FAO/WHO)为FAO/WHO评分标准模式中1g蛋白质同种氨基酸含量(mg)。

  参照葛晓光等[14]的方法,采用综合营养值(comprehensive nutritive value, CNV)对不同成熟度甘蓝进行评价,即对100 g甘蓝(干重,dry weight, DW)按公式(5)计算出各种主要营养素量的综合值(无单位的表达量) 。CNV能较稳定的表达蔬菜主要营养产出,数值越大,营养价值越高;数值越小,营养价值越低。

  式中:Ca为100 g样品中钙含量,Fe为100 g样品中铁含量,纤维含量数据来源于本实验室前期研究[3]。

  所有实验进行3次重复测定,结果以(平均值±标准差)表示,显著性差异用多重比较法中的标记字母法表示,用SPSS 19.0.0软件进行数据分析,显著性水平为plt;0.05。

  “京丰一号”甘蓝叶球呈扁圆形,随成熟度增加,甘蓝球逐渐增大,叶片颜色由淡绿色逐渐转变为绿黄色,后期再转变为淡绿色(图1)。随着成熟度的提高,甘蓝粗灰分含量无显著变化,粗蛋白含量不断降低,而粗脂肪的含量不断提升(表1)。研究表明[15],油菜型甘蓝脂肪积累与蛋白质合成呈负相关,在生长过程中甘蓝蛋白质会转化成粗脂肪,因此随成熟度增加,粗蛋白含量降低而粗脂肪含量提升。可溶性总糖含量在第Ⅲ成熟度开始明显增加,且随着生长的继续其含量趋于稳定[16](表1)。

  由表1可知,随着成熟度增加,甘蓝中VB2的含量逐渐降低;而VC、VB1、叶绿素、总类胡萝卜素、总酚和总黄酮含量均呈现先增加后降低趋势。马超等[17]发现,甘蓝叶球叶绿素和类胡萝卜素含量相关系数达到极显著水平,不同叶片叶绿素和类胡萝卜素含量由外向内均不断减小。这说明不同成熟度甘蓝叶绿素和类胡萝卜含量也存在一定的相关性。CATALANO等[18]发现,成熟度使大白菜中总酚含量增加了2倍。本文甘蓝VC含量(30.28~68.17 mg/100g DW)低于方孟玮等[19]测定的4种结球甘蓝VC含量(22.69~ 607.40 mg/100g DW),而类胡萝卜素含量与其他同属蔬菜相差不大,均小于10 mg/100g DW[20]。甘蓝总多酚的含量(114.98~218.69 mg/g DW)高于JAISWAL等[21]测定的4种十字花科蔬菜总多酚含量(18.4~33.5 mg/g DW),而总黄酮含量(1.55~2.32mg/g DW)则低于JAISWAL等[21]测定的蔬菜总黄酮含量(8.8~21.7mg/g DW)。这些差异可能与十字花科蔬菜品种、种植环境和采摘时期有关。

  由表2可知,K是甘蓝中最丰富的矿物质,其次是非金属矿物质P元素。随着成熟度的增加,常量元素K、Na、Ca、Mg含量呈现先降低后增加的趋势;P的含量受成熟度的影响很小,稳定在220 mg/100g DW左右;而微量元素(Fe、Cu、Mn和Cr)和有害金属元素(Pb、Hg和As)的含量均在第Ⅳ成熟度达到最高。研究表明,食物中的矿物质元素与其生长的土壤环境、肥料的使用状况以及作物的遗传特性密切相关[22-23]。不同成熟度的甘蓝根系对水分吸收速率的不同,生理代谢速率会有所不同,这都会影响甘蓝中矿物质的含量[24]。

  由表3可知,不同成熟度甘蓝中共检测出17种氨基酸,除色氨酸外,人体所需的必需氨基酸全部被检测出。随着甘蓝的成熟,总必需氨基酸和总非必需氨基的含量逐渐减少,这与粗蛋白质测定结果相吻合。FAO/WHO的理想模式认为,当食物必需氨基酸/总氨基酸比值约为40%,其蛋白质营养价值较好[25]。甘蓝在第Ⅰ成熟度时必需氨基酸占总氨基酸的比值约为32.67%(表3),最接近FAO/WHO的理想模式。

  AAS是目前普遍应用的一种评价食物蛋白质营养价值的方法,能反映蛋白质构成和利用率的关系,被测食物蛋白中必需氨基酸与参考蛋白质中的必需氨基酸比值最低者,为限制氨基酸。由于限制氨基酸的存在,食物蛋白质的利用受到限制。根据样品粗蛋白(g/100 g DW)及各必需氨基酸含量(mg/g DW),将表3中的必需氨基酸含量转换成mg/g蛋白质的形式,并和FAO/WHO提出的氨基酸评分标准模式进行对比,分析不同成熟度甘蓝的AAS,结果见表4。随着成熟度增加,甘蓝中AAS逐渐降低,其中赖氨酸AAS最高,而蛋氨酸+胱氨酸AAS最低,为限制性氨基酸。因此,食用甘蓝时,要注意补充蛋氨酸、胱氨酸及色氨酸含量较高的食物。

  甘蓝富含矿物质、维生素和膳食纤维等营养成分。对不同成熟度甘蓝做综合营养评价,可对甘蓝的质量控制与合理采收提供参考依据。由表4可知,不同成熟度甘蓝的CNV呈现先增加和降低的趋势,第Ⅱ成熟度甘蓝CNV最高为77,营养价值最高;在成熟度中后期,甘蓝CNV逐渐下降,营养价值逐渐变低,在第Ⅴ成熟度CNV最低。

  甘蓝的粗蛋白、粗脂肪、可溶性总糖、VB1和VB2、VC、叶绿素、类胡萝卜素、多酚类、黄酮类、矿物质和氨基酸的含量和组成,在甘蓝成熟过程中发生显著变化。随着成熟度的提高,粗蛋白、必需氨基酸和非必需氨基酸含量均逐渐降低,而粗脂肪、可溶性总糖的含量逐渐增加;VB1、VC、叶绿素a、叶绿素b、总类胡萝卜素、总酚及总黄酮含量先增加后降低,而K、Na、Ca、Mg含量则先降低后增加。第Ⅱ成熟度甘蓝的综合营养值最高,品质最好,适用于鲜食;第Ⅴ成熟度甘蓝球型最大,球叶颜色鲜艳,适用于脱水和冷冻蔬菜加工。

  [1] 何娜.结球甘蓝富集γ-氨基丁酸工艺研究及其超细微粉开发[D]. 南京:南京农业大学, 2013.[2] 王志英, 郭丽萍, 李倩倩,等.甘蓝苗生长过程中主要生理生化变化[J]. 食品科学, 2015, 36(3):6-11.

  [3] 阚茗铭,叶发银,赵国华.成熟度对甘蓝膳食纤维单糖组成及抗氧化活性的影响[J].食品科学, 2017,38(5):60-65.

  [15] 陈俊意.甘蓝型黄籽油菜油份与色素、蛋白质及糖代谢间关系研究[D]. 重庆: 西南农业大学, 2004.

  [19] 方孟玮,杨润强,郭丽萍,等.结球甘蓝不同品种及部位中主要生物活性物质含量比较[J]. 食品科学, 2010, 26(11): 231-235.

  [24] 裴芸, 别之龙.不同灌水量对生菜品质和矿质元素含量的影响[J]. 绿色科技, 2014(6): 4-6.

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