不同热加工方式对胡萝卜品质的影响

胡萝卜风味可口，富含胡萝卜素、类胡萝卜素、多酚、纤维素等多种营养素，而且价格低廉，故深受消费者青睐[1-2]。生吃胡萝卜不利于营养素的吸收，因为胡萝卜素、类胡萝卜素是脂溶性的，没有脂肪而很难被充分吸收[3]。而植物性原料的常规加工方式清炒、水煮、白灼、蒸制由于加工温度过高会改变食材的化学成分和物理结构，从而导致风味、颜色和维生素的损失[4]。探究适宜的加工方式对减少营养成分损失、提高产品品质及食用安全性是胡萝卜加工利用的重点问题。

真空低温热加工是将原料经真空包装后，在相对较低的恒定温度和较长时间下加热的一种新型加工方法，尽管出现于20世纪90年代，但从2010年才开始广泛受到欢迎。真空低温烹调具有节能环保，操作简单易行，能够最大限度地保留原料的风味和营养成分，能避免脂肪氧化带来的不宜人风味等优点。同时，真空低温精确的温度与时间控制可以量化菜肴制作过程，使烹饪操作规范化，实现规模批量化生产，因而逐渐受到国外餐饮业的欢迎[5-7]。真空低温烹调所需设备也可简化为真空包装封口机和一个自动浸水循环器，这为真空低温技术进入家庭提供了可能。近几年，真空低温法越来越多地用于加工方便食品，真空包装食品被美国国家食品加工协会列为“新一代冷藏食品”[6]。因此，餐饮业、食品零售业、健康食品市场、普通家庭等都将成为真空低温产品的潜在市场。而这种相对健康营养的加工方法在国内才刚刚起步，对其研究的文献也较少，主要围绕在肉类原材料[8-11]，果蔬类食材还未见报道。因此，本文选取胡萝卜作为植物性原料代表，采用中西式热加工常用的水煮和油炒方式作为对照，与真空低温加工在产品营养和风味方面进行了对比，以期让这种方便、健康、营养的新型加工方法进入大众视野，突破其选材的局限，为国内的真空低温研究和后续应用提供一些理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料及仪器

新鲜的胡萝卜购于杭州翠苑菜场，品种为红芯三号；β-胡萝卜素，上海Sigma公司。

DZ-600/2S型真空包装机，山东省诸城市利德机械有限责任公司；Waters 2996 HPLC配2695 PDA、Waster XTerra C18色谱柱，沃特世科技(上海)有限公司；TMS-PRO质构仪，美国Food Technology Corporation；ColorQuest XE色差仪，美国HuterLab公司；Thermo Trace DSQII GC-MS仪器，美国赛默飞世儿科技公司；UV-1800 型紫外可见分光光度计，北京瑞利分析仪器公司。

1.2 实验方法

1.2.1 热加工方法

新鲜胡萝卜去皮后，切成2.5 cm×2.5 cm×1 cm大小规格(大约10 g左右)，用橄榄油涂抹表面。采用未经处理的生样为对照组，水煮[4]、油炒[4]和真空低温[12]加工方式按照表1中经优化后的方法处理，平行处理3次。中心温度用金属温度探针测定。生样和热加工后的产品一部分用于质构、色差和感官品评，另一部分均质后存放于-80 ℃冰箱待用。

表1 胡萝卜的不同热加工方法
Table 1 The different thermal treatments of carrot

1.2.2 热加工损失率的测定

称取生胡萝卜质量，将经过水煮、油炒和真空低温加工的样品冷却，用吸水纸轻轻吸去胡萝卜表面的水或油，称取其质量，热加工损失率计算如公式(1)所示：

(1)

式中：R1，热加工损失率，%；m1，生胡萝卜质量，mg；m2，热加工的胡萝卜质量，mg。

1.2.3 营养成分测定

水分按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定；粗蛋白质按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》测定；灰分按照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》；总多酚按照GB/T 31740.2—2015《茶制品 第2部分：茶多酚》测定；总可溶性糖采用蒽酮硫酸法[4]测定。

β-胡萝卜素含量测定：采用高效液相色谱法[13]。样品前处理：称取2 g样品置于50 mL带塞试管中，分次加入20 mL丙酮+石油醚(20+80)混合液，振摇提取，静置分层后将上层黄色液体转入旋转蒸发瓶中，重复提取直至提取液无色，合并提取液，于40 ℃旋转蒸发，最后加2 mL无水乙醇溶解，过0.22 μm有机滤膜进液相测定。精密称定标准品1 mg，用少量二氯甲烷溶解，用丙酮定容至标准储备液质量浓度为0.1 mg/mL，以此标准储备液稀释成不同浓度梯度,制定标准曲线。

1.2.4 感官品评

参考文献制定胡萝卜的感官评定方法[14]，对胡萝卜的外观、色泽、质地和风味4项指标制定如表2的评价标准。选出10名有感官评价经验的食品专业人士，评定前进行培训以明确胡萝卜的感官评定标准，采用5分制打分。

表2 胡萝卜的感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of carrot

1.2.5 全质构分析(texture profile analysis,TPA)

样品平衡至室温(20～25 ℃)，用质构分析仪的TPA模式测定，用硬度来判断胡萝卜的品质[14]。

1.2.6 色泽分析

色差仪在使用前是根据陶瓷基准光源C进行校准的，然后利用 D65光源测定胡萝卜色泽情况，采用国际照明委员会推荐使用的LAB表色系统，结果用L*值、a*值和b*值表示，L*值代表明亮程度，a*值表示红绿值，a*正为红度值，a*负为绿度值；b*表示黄蓝值，b*正为黄度值，b*负为蓝度值。

1.2.7 挥发性风味物质分析

精确称取5 g胡萝卜泥放入顶空瓶中，密封。样品瓶置于40 ℃预热平衡20 min。同样温度下CAR/DVB/PDMS三联萃取头萃取20 min，然后按照参考文献[15]进行GC-MS分析。

数据分析采用NISTDEMO标准谱库检索，利用系列正构烷烃测定各组分RI值，结合保留指数(正反匹配度>800)及相关文献进行定性分析。采用面积归一化法进行定量分析。

1.3 数据分析

所测对象均平行测定3次，实验数据用SPSS 19处理，用One-way ANOVA方法进行方差分析，结果以平均值±标准偏差来表示，设置显著水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同热加工方式对胡萝卜营养品质的影响

经过水煮、油炒、真空低温加工，胡萝卜均有一定的营养损失。水煮胡萝卜的粗蛋白、灰分、总酚、可溶性糖这些可溶性营养物损失最大，而且差异显著(P<0.05)，这可能与营养物随着水煮液而溶出有关。水煮胡萝卜的水分含量反而比生胡萝卜还高，这可能是水分滞留在组织中造成的。油炒胡萝卜重量损失最大(23.7%)，油炒胡萝卜水分含量也最低，这可能是油炒方式造成胡萝卜水分损失较大的结果。真空低温胡萝卜的粗蛋白、可溶性糖含量比油炒胡萝卜和水煮胡萝卜都高，而且差异显著(P<0.05)。油炒胡萝卜灰分含量最高，这可能与油炒导致较多水分损失使得灰分相对百分含量增加有关，也有可能与加热媒介有关，因为油不利于矿物质的溶出而更好地保留了矿物质。同时，低温真空加工胡萝卜灰分含量较低，这可能与热加工时间有关[16]。这也提醒消费者在加热真空低温加工半成品时应注意保留真空袋内的汁液，减少矿物质的损失。

酚类化合物具有良好的清除自由基的能力，能强化血管壁、促进肠胃消化、降低血脂肪和增加身体抵抗力。生的胡萝卜中存在香豆素类和黄酮类等酚类，存在于液泡和细胞壁中，随着加热细胞被破坏则加速酚类的释放和氧化[4]。从3种热加工获得的胡萝卜中的总酚含量来看，真空低温加工胡萝卜含量最高(34.8%)，油炒次之(31.8%)，水煮最低(22.4%)，存在显著差异(P<0.05)。杨津利等[4]也发现水煮后胡萝卜总酚含量显著降低。CHIAVARO等[17]也发现真空低温加工的胡萝卜比传统热加工的胡萝卜具有更高的抗氧化活性。因为真空低温烹饪采用真空包装可减少类与氧气接触的机会，从而能更好地保留酚类。

胡萝卜中含有大量的胡萝卜素，特别是β-胡萝卜素，人体摄入后可以转化为维生素A，能够预防视力减退，使皮肤保持健康，使人体免受自由基的伤害。胡萝卜素不易溶解于水，但是容易被氧气和光破坏。从3种热加工获得的胡萝卜中β-胡萝卜素含量来看，真空低温加工胡萝卜含量最高(8.7%)，油炒次之(7.7%)，水煮最低(6.4%)，存在显著差异(P<0.05)。因为类胡萝卜素对光和氧气敏感，在真空低温烹饪过程中真空包装减少了胡萝卜素暴露在氧气中的机率，类胡萝卜素从而能更好地得到保护[16]。CHIAVARO等[17]还发现冷藏贮存5 d的真空低温加工胡萝卜存在明显的β-胡萝卜素含量增加的情况。

综合来看，对比常规热加工方法，真空低温加工更能保留胡萝卜中的植物化学物质及粗营养成分。

表3 生胡萝卜和不同热加工方式下胡萝卜的热加工损失率和营养成分的含量
Table 3 Weight losses and nutrient content of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

注：结果均表示为平均值±标准偏差，数据均是重复测定3次获得；同行标不同字母表示显著差异(P<0.05);/表示无数据(后同)

2.2 不同热加工方式对胡萝卜感官品质的影响

感官品评是指通过人体的感觉器官能够感受到的品质指标的总和，它是消费者对产品的第一印象，影响着消费者的购买欲。本实验对3种热加工胡萝卜在色、香、味、质地四方面进行感官品评，结果见表4。由表4可知，油炒胡萝卜在质地和色泽方面明显逊色于真空低温胡萝卜，外观、风味方面两者均接近，而水煮胡萝卜除了色泽方面分值较高外其他指标均低于真空低温胡萝卜(P<0.05)。综合来看，3种热加工方法中真空低温加工胡萝卜获得了最高的感官品评分值。

质地、颜色和气味是影响消费者对蔬菜的喜爱和接受度的重要质量属性，在本研究中感官品评结合质构仪、色差仪和气质等精密仪器进行了综合分析，不同热加工方法获得的胡萝卜感官评价及色泽、质构参数结果见表4，挥发性成分总离子色谱图见图1，各挥发性成分及相对含量见表5。

与生胡萝卜相比，3种热加工后的胡萝卜L*值显著上升(P<0.05)，a*值显著下降(P<0.05)，b*值除油炒外其他两者显著升高(P<0.05)。RINALDI等[18]也发现蒸制和真空低温加工获得的胡萝卜a*值普遍下降。蔬菜在高温作用下，细胞破坏空气逸出，水已经取代了胡萝卜中的空气，使相对折射率的变化增加了光的散射，使蔬菜看起来更亮了，真空低温加工的效果则更加明显[19]。胡萝卜的颜色主要是由胡萝卜素的含量以及α-胡萝卜素、β-胡萝卜素的顺向异构化反应决定的[18]。胡萝卜素对光和热比较敏感，在热加工过程中均有所损失，引起了a*值下降。而α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的顺向异构化反应使得b*值增加，使胡萝卜的颜色慢慢从红色呈现出令人愉悦的橙色，本实验中水煮引起的增幅最显著(P<0.05)。TREJO等[20]也发现水煮胡萝卜与真空低温胡萝卜相比，b*更高。CHIAVARO等[17]研究发现真空低温胡萝卜在冷藏时b*会更高。综合来看，真空低温加工造成的胡萝卜素损失最少(P<0.05)，同样还能增加b*，获得最佳的色泽效果。

果蔬的质地是感官品质中最重要的指标之一，其品质会在热处理过程因为细胞壁甲基化果胶多糖的β消除反应形成可溶性果胶，而使果蔬变软[19]。本实验中3种热加工方法均造成了胡萝卜的硬度下降，其中真空低温加工相对其他2种热加工方法，更能保留果蔬的硬度(P<0.05)，这可能与引起原果胶水解的多聚半乳糖醛酸酶在85 ℃的真空低温加热下活性下降快有关。田维娜等[21]也发现36 ℃以及83 ℃的热处理使梨枣果实中的多聚半乳糖醛酸酶活性下降的幅度更大。TANSEY等[22]发现相比单纯熟制，在热加工前加钙或镁盐预热处理会增加真空低温胡萝卜的组织硬度。CHIAVARO等[17]发现4 ℃冷藏能延迟真空低温加工胡萝卜的软化。说明，真空低温胡萝卜经冷藏贮存也能获得较佳的质地。

表4 生胡萝卜和不同热加工方式下胡萝卜的感官评价及色泽、质构参数
Table 4 Sensory evaluation, color indexes and the texture aprofiles of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

a-生胡萝卜；b-水煮胡萝卜；c-油炒胡萝卜；d-真空低温烹调胡萝卜
图1 生胡萝卜和水煮、油炒和真空低温加工胡萝卜的挥发性成分总离子流程图
Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds of raw carrot, boiled carrot, fried carrot and sous vide carrot

利用顶空固相微萃取结合气质联用仪对新鲜胡萝卜及3种热加工胡萝卜的挥发性成分及其相对百分含量见表5。如表5所示，新鲜胡萝卜、水煮胡萝卜、油炒胡萝卜、真空低温胡萝卜中分别检出38、40、41、41种化合物，均为碳氢类、醛类、酯类、芳香烃类、酮类、醇类、含氮杂环化合物这七类，其中主要挥发性物质均是石竹烯、绿叶烯。新鲜胡萝卜和3种热加工获得的胡萝卜挥发性物质均以萜烯类化合物为主，均占各自胡萝卜总挥发性成分的68%以上。检出萜烯类物质主要有石竹烯(木香、柑橘香以及温和的丁香气味)、绿叶烯、蒎烯(松树树脂香气)、甜没药烯(柑橘香气)、萜品烯(柑橘和柠檬香气)、萜品油烯(青草香气)等[18]，其中石竹烯所占的比例较大，这与RINALDI等[18]、陈瑞娟等[23]和米瑞芳等[15]的研究结果一致。醛类物质主要有壬醛和辛醛；酯类主要以2-甲基丁酸，3,7-二甲基-2,6-辛二烯酯为主；芳香烃类以1-甲基-4-(1,2,2-三甲基环戊烷)-苯为主；酮类物质较少，只有生胡萝卜中检出少量；醇类物质主要以辛醇为主；另外还检测到少量的含氮杂环化合物。一般，酯、芳香烃类、醇类阈值较高，对风味贡献不大[24]。水煮、油炒、真空低温加工之后的胡萝卜中含量较高的风味物质均为绿叶烯、石竹烯、壬醛，这可能说明3种方式加工后的胡萝卜特征风味相似。本结果和VARMING等[25]发现的胡萝卜特征风味物质一致。油炒方式风味物质贡献者较多，这也和感官评定结果中油炒胡萝卜具有更好的风味结论相一致，同时低温烹饪胡萝卜的风味也接近油炒胡萝卜。

表5 生胡萝卜和3种热加工胡萝卜的挥发性风味物质
Table 5 Volatile compounds of raw carrot and processed carrots under different thermal treatments

续表5

胡萝卜的特征风味与其含大量的萜烯类化合物有关，使新鲜胡萝卜呈现新鲜芳香气味，但是这些化合物很容易在热加工中失去。萜烯类降低主要是萜烯类在烹调中发生了自氧化和Strecker降解，醛类的增加被认为是类胡萝卜素氧化裂解造成的[18]。在本实验中也发现了3种热加工方法均造成了萜烯类损失，同时醛类和醇类显著增加。但是，相对于水煮、油炒这2种热加工方法，真空低温造成的萜烯损失率最小，可能因为真空包装阻止了萜烯类和类胡萝卜素的降解，其降解产物醇类和醛类增加的比例最小也验证这个猜想。所以，从胡萝卜的特征风味物质以及保留类胡萝卜素的角度来看，真空低温加工比常规热加工方法具有明显的优势。

3 结论与讨论

新鲜胡萝卜经过水煮、油炒和真空低温加工，在营养及感官品质方面均呈现出一定的变化。营养方面，真空低温加工胡萝卜获得最高的蛋白质、总糖含量，同时总酚、β-胡萝卜素损失率最低。在感官品评方面，顾客对真空低温胡萝卜偏好性明显，在外观、质地、风味3方面分值显著高于其他两者。结合色差计、质构仪和气质等精密仪器分析，表明真空低温胡萝卜获得最高a*值和最佳质地，b*略低于水煮胡萝卜，这和感官品评结果符合。气质分析得到热加工胡萝卜的主要风味贡献者是绿叶烯、石竹烯和壬醛，同时表明真空低温加工能更好地保留胡萝卜的特征风味物质。实验结果进一步表明真空低温加工是蔬菜的新型热加工方式，不仅能保留食材营养和风味物质，还能减少植物性化学物(如酚类)的损失，这为开发真空低温即食产品或半成品提供了一定的理论参考。当然，在实现产业化之前，还需要对真空低温加工产品的工艺优化及货架期品质作进一步深入研究。