冷凍干燥和低溫真空脫水對(duì)脫水菠菜的葉綠素穩(wěn)定性的影響

1、冷凍干燥和低溫真空脫水對(duì)脫水菠菜中葉綠素穩(wěn)定性的研究摘要：采用冷凍干燥和真空低溫脫水干燥經(jīng)熱燙處理和未經(jīng)熱燙處理的菠菜。利用水分吸附測(cè)定單層水分含量和脫水產(chǎn)品固體表面積等溫線的BET方程。測(cè)定產(chǎn)品的葉綠素a和b和TBA值，研究了在不同貯藏溫度5，20，30，和45干燥的樣品在儲(chǔ)存過程中的變化。低溫真空脫水干燥時(shí)間比冷凍干燥少。冷凍干燥的產(chǎn)品的固體表面區(qū)域均高于低溫真空脫水，而且經(jīng)熱燙處理有增加干制品固體表面積的作用。隨著貯藏溫度和時(shí)間的增加，葉綠素含量下降，TBA值升高。結(jié)論表明：冷凍干燥比低溫真空脫水更顯著，熱燙處理樣品比未經(jīng)熱燙處理更好。1 引言葉綠素是分布最廣泛的植物色素，葉綠素a和b在

2、食品技術(shù)重要性源自他們的是綠色蔬菜的重要部分；然而葉綠素在食品的加工和貯藏中很容易受到破壞（希頓，lencki，和Marangoni，1996；拉喬洛和lanfer馬奎斯，1982；蒙雷亞爾，德ancos，和卡諾，1999）。葉綠素轉(zhuǎn)變?yōu)槊撴V葉綠素和其他衍生物會(huì)使色澤由亮綠色變?yōu)樯钅G色或者暗橄欖黃色（Gupte等人.1964）。最終消費(fèi)者通過感官評(píng)判為劣質(zhì)產(chǎn)品。因此，食品加工中阻止或減少葉綠素的降解來嘗試生產(chǎn)更高質(zhì)量的蔬菜產(chǎn)品已經(jīng)成為一種挑戰(zhàn)（施瓦茲&洛倫佐，1991）。在綠色組織中葉綠素的性質(zhì)可能取決于脂蛋白的葉綠體的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)葉綠體的膜排列已經(jīng)混亂時(shí)，葉綠素結(jié)構(gòu)才會(huì)斷裂。（海什曼

3、&克拉克，1975）。在食品加工和儲(chǔ)存過程中葉綠素可能會(huì)降解，這取決于溫度，pH值，時(shí)間，酶，氧，和光（希頓Marangontime, enzyme, oxygen, and light (Heaton & Marangoni,i，1996施瓦茲洛倫佐1990）。雖然葉綠素降解最普遍的機(jī)理似乎是被酸催化轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素，但是通過脂氧合酶的作用的氧化也被觀察到（巴克爾&愛德華茲，1970；1965；拉喬洛和lanfer霍頓，馬奎斯，1982；洛佩茲ayerra，穆爾西亞，和加西亞Carmona，1998）。冷凍干燥技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于食品加工；然而，孔隙度和凍干

4、制品的表面面積大于用其他方法干燥脫水產(chǎn)品（柏林，克里曼，與pallansch，1966；王,Lam，與桑德爾，1968）。由于暴露表面積較大可能導(dǎo)致增加產(chǎn)品的氧化(Martinez & Labuza, 1968)。低溫真空脫水（CLTVD）是一種改性的干燥方法，它可以獲得的產(chǎn)品質(zhì)量和冷凍干燥產(chǎn)品相近，而且用更少的操作時(shí)間和費(fèi)用(King, Zall, & Ludington, 1989; King& Lin, 1995; King & Su, 1993)。對(duì)于脫水產(chǎn)品的氧化降解，在冷凍干燥牛肉和豬肉中發(fā)現(xiàn)肌紅蛋白降解和脂肪氧化比用低溫真空脫水法的樣品更多。本文探

5、討了經(jīng)熱燙和未經(jīng)熱燙處理的菠菜在冷凍干燥和低溫真空脫水中葉綠素的含量。監(jiān)測(cè)脫水菠菜在儲(chǔ)存過程中的葉綠素降解條件。測(cè)定單層水分含量的干燥曲線（caurie，馬薩，1971；1983；Mazza和lemaguer，1980）。并在不同溫度貯藏后對(duì)這些產(chǎn)品的成分變化進(jìn)行了比較。針對(duì)這種不同的干燥方法和熱燙處理的效果進(jìn)行了評(píng)定。2材料與方法2.1 材料分析鹽是從Sigma化學(xué)公司購(gòu)買（St.路易斯，鉬，美國(guó)）用于測(cè)定水分吸附等溫線，化學(xué)物質(zhì)的葉綠素含量，脂質(zhì)過氧化作用分析。新鮮市售的菠菜是從當(dāng)?shù)爻匈?gòu)買。購(gòu)買后將菠菜進(jìn)行挑選，用水清洗。然后分兩批。一批不經(jīng)過任何處理直接干燥，而另一批先經(jīng)95熱燙2mi

6、n，再用冷水清洗并冷卻到10，最后進(jìn)行干燥(Lopez-Ayerra et al., 1998)。一種NY/PE 尼龍/聚乙烯透水性：6.4克/平方米/天（25），透氧性：56毫升/平方米/天（25）復(fù)合膜，作為貯藏測(cè)試包裝袋的材料。2.2 脫水經(jīng)熱燙和未經(jīng)熱燙的菠菜葉分成2等份。一份采用冷凍干燥方法，另一份采用低溫真空脫水方法。樣品先在-35的 Revco ULT 1386-9D超低溫冷凍箱(Asheville, NC, USA)內(nèi)預(yù)凍24h，然后在Eyela 540-FDU冷凍干燥（東京，日本）機(jī)內(nèi)冷凍干燥，冷凝器溫度-50±2，壓力在0.02托以下。另一樣品在盡量低且樣品不凍結(jié)

7、的溫度預(yù)凍（1±4），然后在冷凍干燥機(jī)由溫度控制器控制溫度在1±4。在低溫真空脫水階段，干燥室的壓力控制盡量低些，避免樣品中的水分溢出。對(duì)于冷凍干燥和低溫真空脫水，干燥室內(nèi)安裝了梅特勒- 2440頂裝電子秤（瑞士），他可以在脫水，樣品干燥至單水分含量中記錄樣品重量變化。熱電偶放置在樣品內(nèi)部與橫河HR 1300溫度記錄儀（東京，日本）連接，記錄溫度的變化。2.3貯藏試驗(yàn)將熱燙脫水和未經(jīng)熱燙脫水的菠菜葉用低滲透性和高透氧的復(fù)合膜真空包裝，在10瓦的熒光燈下40cm處貯藏，貯藏溫度分別為5，20，30，45貯藏3個(gè)月。定期取樣分析葉綠素的含量和脂肪過氧化。試驗(yàn)在6組樣品中隨機(jī)抽取

8、，然后取平均值。2.4 吸附等溫線繪制吸附等溫線，冷凍干燥和低溫真空脫水的平衡樣品在25真空下在不同鹽溶液中得出所需水分活度（Aw）。樣品達(dá)到水分平衡所需的時(shí)間隨相對(duì)濕度變化的，用測(cè)得的樣品的水分含量和水分活度繪制吸附等溫線。同時(shí)利用凍干或CLTVD的樣品可以得到解吸等溫線，在相對(duì)濕度100%時(shí)達(dá)到平衡，在此條件下不同的水分活度都達(dá)到平衡，樣品的水分含量與其水活性決定解吸等溫線。解吸等溫線上的水分含量和水活性低于AW = 0.4 ，代入BET方程(Brunauer, Emmett, & Teller, 1938)。運(yùn)用BET模型得出單層水分含量并據(jù)此得出干燥后的樣品的固體表面區(qū)域。（K

9、omeyasu & Iyama, 1974; Mazza, 1980).2.5 葉綠素含量用弗農(nóng)（1960）和羅伯森斯溫伯恩（1981）的分光光度法測(cè)定熱燙和未經(jīng)熱燙的脫水菠菜中葉綠素a和b的濃度。2.6。脂質(zhì)過氧化用基里科和史密斯（1994）描述的硫代巴比妥酸法（TBA）測(cè)定脂質(zhì)過氧化試驗(yàn)。2.7。統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)均用統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)軟件分析（SAS Institute Inc.，1985）。在方差分析中用LSD（最小顯著差異法）確定在不同貯藏條件下P0.05貯存后的樣品單層水分含量和葉綠素含量的差別。圖1 在25脫水菠菜水分吸附等溫線 解吸曲線 -吸附曲線圖2 脫水菠菜BET等溫線圖低溫真

10、空脫水- 經(jīng)熱燙低溫真空脫水- 冷凍干燥- 經(jīng)熱燙冷凍干燥-3結(jié)果與討論葉綠素含量分析結(jié)果（平均±SD，N = 6）試驗(yàn)材料新鮮菠菜葉綠素a含量6.75±0.53（毫克/克 干物質(zhì)），熱燙后菠菜6.22±0.36（毫克/克 干物質(zhì)）；新鮮菠菜葉綠素b含量2.56±0.18（毫克/克干物質(zhì)），熱燙后菠菜2.08±0.15（毫克/克干物質(zhì)）圖1表示在吸附和解吸等溫線試驗(yàn)中冷凍干燥的樣品平衡水分的含量高于低溫真空脫水，而熱燙處理樣品顯示比未經(jīng)熱燙的樣品更高的數(shù)值。這可能是由于凍干制品的多孔特性和熱燙的紋理破壞所引起的類似的特征。因?yàn)檩^大的固體表面所造

11、成的孔隙度可以吸附更多的水。在吸附和解吸之間的存在一個(gè)小的滯后，這與Mazza（1980）采用真空爐干燥辣根的結(jié)果是一致的。滯后環(huán)的存在表明吸附水分有兩個(gè)值。圖2是冷凍干燥，低溫真空脫水，熱燙和未經(jīng)熱燙的菠菜的BET等溫線。圖2（X坐標(biāo)表示的水分含量gg干物質(zhì)單位）。從BET模型得出單層水分含量和計(jì)算固體表面區(qū)域的數(shù)據(jù)如表1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥的樣品單層水分含量和計(jì)算的固體表面面積大于低溫真空脫水的樣品。熱燙也產(chǎn)生對(duì)固體表面面積的增加的作用。干燥曲線（圖3）表明，冷凍干燥的干燥時(shí)間需45小時(shí)左右，而低溫真空脫水大約需要6小時(shí)。此外，冷凍干燥必須在-35預(yù)凍，而低溫真空脫水僅需在干燥前1

12、7;4預(yù)處理。這表明，與冷凍干燥相比，低溫真空脫水用更少操作時(shí)間和更低的成本花費(fèi)。這可能是低溫真空脫水的較高處理溫度和蒸發(fā)干燥的機(jī)理原因，其結(jié)果的趨勢(shì)與先人的結(jié)果是一致的(King et al., 1989; King & Chen, 1998).。然而，由于蒸發(fā)水分減少導(dǎo)致組織質(zhì)構(gòu)瓦解，會(huì)觀察到低溫真空脫水產(chǎn)品收縮的現(xiàn)象。 燙漂，推測(cè)熱燙可能導(dǎo)致的組織的物理性質(zhì)的變化和誘導(dǎo)可溶性固形物的損失（Fellows，1988）。在圖3中，發(fā)現(xiàn)熱燙有影響輸水率顯著的效果，并且需要更少的干燥時(shí)間，特別是在低溫真空脫水需要熱燙樣品的要求。圖3 脫水菠菜干燥曲線在貯藏開始，低溫真空脫水樣品中的葉綠素

13、a和b含量均低于冷凍干燥樣品，如圖4和圖5?？赡苡捎诘蜏卣婵彰撍捎幂^高的干燥溫度直接影響葉綠素的結(jié)果。 觀察圖4,、5，在貯藏中，低溫真空脫水產(chǎn)品中葉綠素降解少于冷凍干燥產(chǎn)品，熱燙樣品的葉綠素降解率高于未經(jīng)熱燙樣品。這可能是因?yàn)檩^大的固體表面接觸的凍干制品的孔隙率較高造成的。雖然熱燙可以破壞過氧化物酶和脂氧合酶，但是熱燙和未經(jīng)熱燙處理的結(jié)果是相似的。因?yàn)槿~綠素易氧化（希頓Marangoni，1996），那些具有較高的孔隙率的產(chǎn)品可能與氧和氧化接觸誘導(dǎo)（戈貯藏時(shí)間（周）圖4 在貯藏期不同貯藏溫度下脫水菠菜中葉綠素a含量的變化5- 20- 30- 45-特利布& linaberry，19

14、75）。此外，這些物質(zhì)在熱燙過程中失去水溶性成分，這可能使其具有抗氧化作用，致使熱燙樣品與未經(jīng)熱燙的樣品相比有更高的氧化能力。研究發(fā)現(xiàn)在低溫下貯藏有更好的儲(chǔ)存效果，這個(gè)結(jié)論與Nakabayashi (1986)的菠菜變色試驗(yàn)結(jié)果相符的。結(jié)論都認(rèn)為菠菜早期貯藏中葉綠素降解更快，在后期降解穩(wěn)定(King & Chen, 1998; King & Su, 1993)。另一方面，雖然在濃溶液的樣品普遍觀察到葉綠素a降解比葉綠素b更快(Schwartz & Lorenzo, 1990),，但是在再圖4、5中發(fā)現(xiàn)葉綠素a、b的降解趨勢(shì)是相似的。可能由于葉綠素a、b降解時(shí)水分含量不同

15、導(dǎo)致的，記錄下菠菜中葉綠素降解在不同水分活度下具有不同的機(jī)理(Lajolo & Lanfer-Marquez, 1982)。在菠菜中發(fā)現(xiàn)高水平的多不飽和脂肪酸(Murcia, Vera, & Garcia-Camona, 1992)。丙二醛是脂肪過氧化的主要毒性圖5 在貯藏期不同貯藏溫度下脫水菠菜中葉綠素b含量的變化5- 20- 30- 45-表1 脫水菠菜的單層水分含量和固體過程單層水分含量（g/100g 干物質(zhì)）固體表面積（/g）冷凍干燥未經(jīng)熱燙7.53±0.31a263.6熱燙8.48±0.46b296.8低溫真空脫水未經(jīng)熱燙5.35±0.2

16、5c187.3熱燙6.23±0.33d218.1產(chǎn)物，作為自由基產(chǎn)物的指標(biāo)(Pardha et al., 1995)。TBA試驗(yàn)常用的過氧化脂質(zhì)的檢測(cè)的實(shí)證方法，用硫代巴比妥酸和丙二醛之間的特異性反應(yīng)測(cè)定脂質(zhì)過氧化水平（Hamilton，1983）。圖6顯示低溫真空脫水，冷凍干燥，熱燙，未經(jīng)熱燙的樣品在儲(chǔ)存過程中TBA值的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在貯藏中脂質(zhì)過氧化水平的增加和產(chǎn)品的孔隙率的增加。由于脫水綠色蔬菜經(jīng)過光氧化，單氧的增加會(huì)促進(jìn)脂肪酸氧化（Francis,1985）。脂肪酸過氧化增加導(dǎo)致TBA值升高以及自由基產(chǎn)生和葉綠素降解(Heaton & Marangoni, 1996; LopezAyerra et al., 1998)。另一方面，孔隙率較高的產(chǎn)品，即較大的固體表面，被發(fā)現(xiàn)容易氧化。冷凍干燥和低溫真空脫水前熱燙脫水樣品可能提高氧化降解，由于孔隙造成的結(jié)構(gòu)破壞和抗氧化物質(zhì)損失，低溫真空脫水產(chǎn)品顯示的葉綠素破壞和脂質(zhì)過氧化作用的比冷凍干燥產(chǎn)品更低，因?yàn)楣腆w表面區(qū)域暴露較少。圖6 在貯藏期不同貯藏溫度下脫水菠菜中TBA值的變化5- 20- 30- 45-4 結(jié)論經(jīng)熱燙處理冷凍干燥的菠菜單層水分含量是8.48（克/