烫漂处理对香椿亚硝酸盐含量及色泽的影响

杜德鱼, 张贝贝, 雷免花, 姜晓萱, 铁 敏

(1.西安外事学院,陕西 西安 710077;2. 西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100)

香椿(Toonasinensis)属楝科香椿属植物，是我国特有的木本蔬菜，广泛分布于我国华北、西北等地。香椿的嫩芽或嫩叶风味独特，香气浓郁，深受消费者喜爱，国际市场开发潜力巨大[1]。香椿富含氨基酸、挥发油、多酚、黄酮、皂苷及生物碱等多种对人体有益的生物活性成分，还含有维生素C、维生素P、钙、铁等营养素[2～5]。研究表明香椿叶水提取物能预防动脉粥样硬化，防止卵巢癌细胞增殖，具有抗氧化、抗炎、抗糖尿病等作用[6-13]。香椿嫩芽或嫩叶的采摘期短，季节性较强，且不耐贮存。将香椿制成脱水香椿、速冻香椿、香椿调味酱、盐渍香椿等加工品，便于贮存运输，延长香椿的食用期[14]。但新鲜香椿亚硝酸盐含量高达20～900 mg·kg-1，甚或更高，依采收期或产地而已，从而影响香椿制品的可接受性[15～20]。研究表明，亚硝酸盐进入血液后能将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，使正常的亚铁血红蛋白转化成高铁血红 蛋白从而失去运氧功能。亚硝酸盐可以与二甲胺结合，生成二甲基亚硝胺，对人体有致癌作用，从而诱发消化系统癌变。因此，降低亚硝酸盐含量是香椿加工中亟待解决的问题。

烫漂处理是蔬菜加工过程的重要工序，其方法主要有蒸汽烫漂、热水烫漂和微波烫漂。蔬菜的烫漂处理可以有效清除组织中的氧气，防止蔬菜中营养成分及活性成分的氧化；促使酶失活，减少不良的酶催化反应；同时适度烫漂可改变蔬菜组织，便于加工处理，从而保护蔬菜的色香味、营养价值及可接受性[16,21,22]。笔者研究拟通过烫漂降低香椿亚硝酸盐含量，分析不同烫漂处理对香椿亚硝酸盐含量的影响，寻找科学合理的加工处理方法，提高香椿加工品的安全性，为香椿制品的加工提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜香椿为2016年4月至5月采自于秦岭及附近地区的红油香椿，长度均为10～15 cm。

盐酸、亚铁氰化钾、盐酸萘乙二胺、乙酸锌、对氨基苯磺酸、亚硝酸钠等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-3100型紫外-可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)；AUY220型分析天平(日本岛津公司)；DK-8D型电热恒温水槽(上海精宏试验设备有限公司)；CR-10型色差计(日本Konica Minolta 公司)；HGB550型捣碎机 (美国Waring公司)；G80F23CN2P-BM1(S0)微波炉(格兰仕微波炉电器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 原料选择 新鲜香椿去除不可食部分，用流动水清洗，沥干表面水分，切成1.5cm小段，备用。

1.3.2 样品的制备 主要有:

(1)热水烫漂。量取1 000 mL蒸馏水于水浴锅中，将其温度升至80℃，然后将上述切成小段的香椿于温度85、90、95、100℃，料水比1∶15，1∶20，1∶25，1∶30的恒温水浴锅中(20 cm×10 cm×15 cm)分别热烫20、40、60、80、100、120 s后(达到预定温度后计时)，立即捞出，并用流动水冷却至常温，沥去表面水分后，用捣碎机(2 min，10 000 r·min-1)将其捣碎，得香椿浆。

烫漂水pH值的调节: 称取5g磷酸二氢钾，精确至0.01g，溶于100mL不含二氧化碳的纯净水中，pH值在4.2～4.6之间，即得磷酸二氢钾标准溶液缓冲试剂。再如法称取3.55g磷酸氢二钠(Na2HPO4) 溶解于不含二氧化碳的纯净蒸馏水中，pH应在5.7～7.1之间，即得磷酸氢二钾标准溶液缓冲试剂。

取1 000 mL烧杯，加入按照设定料水比的纯净水后，将两种缓冲试剂标准溶液缓慢滴加至烧杯中，同时进行搅拌，将pH值分别调节至5、6、7、8。将调好pH值的烫漂水用保鲜膜封口，放入恒温水浴锅中加热至预先设定温度后，依次加入切成小段的香椿材料。

(2)蒸汽烫漂称取切成小段的香椿材料，均匀平铺于笼屉上，将笼屉放在合适位置上，切勿接触到煮沸的热水，亦不要放置试样在笼屉的边缘，以免水蒸气凝结的水珠滴落到试样上，盖上锅盖。于100℃沸水蒸汽中分别烫漂30 s，60 s，90 s，120 s，150 s后，立即取出，并用流动水冷却至常温，沥去表面水分后，用捣碎机将其捣碎，得香椿浆备用。

(3)微波烫漂。称取切成小段的香椿材料，放入微波专用盒，薄层平铺，加盖。于功率为160 W、240 W、480 W，640 W、800 W条件下，分别烫漂30 s、40 s、50 s、60 s后，立即取出，并用流动水冷却至常温，沥去表面水分后，用捣碎机将其捣碎，得香椿浆。

1.3.3 样品液的制备 称取 2 g香椿浆，置于25 mL烧杯中，加12.5 mL饱和硼砂溶液，搅拌使其混合均匀，用70℃蒸馏水多次将烧杯中的试样洗入500 mL容量瓶中，将容量瓶(去塞)放入沸水浴中加热 15 min，取出后自然冷却，再置冷于水浴中冷却，直至室温，得香椿亚硝酸盐提取液。将5mL新鲜配制的亚铁氰化钾溶液，边搅拌边加至香椿亚硝酸盐提取液中，摇匀，再加入新鲜配制的5 mL 220 g·L-1乙酸锌溶液，以沉淀蛋白质。加蒸馏水至容量瓶刻度线，摇匀，静置30 min，除去上层脂肪，上清液用滤纸过滤，弃去初滤液30 mL，滤液即为样品液。

1.3.4 亚硝酸盐含量的测定 按照GB 5009.33—2010盐酸萘乙二胺法。

新鲜香椿经烫漂处理后，亚硝酸盐溶出率的计算按公式(1)。

S(%)=(C0-C)/C0×100

(1)

式(1)中，S—亚硝酸盐溶出率，%；C0—新鲜香椿亚硝酸盐含量，μg·g-1；C—烫漂后香椿亚硝酸盐含量，μg·g-1。

1.3.5 动力学模型构建 食品中成分的溶出率多遵循零级反应动力学，零级反应动力学模型：

Kt=S0-S，

(2)

式(2)变形为：

S= -Kt+S0

(3)

式(3)中：K—反应速率常数，s-1；S0—t0时刻的溶出率，%，S—t时刻的溶出率，%。

阿伦尼乌斯方程：

K=A·e(-Ea/RT)

(4)

式(4)中：K—反应速率常数，s-1；Ea —反应活化能，KJ·mol-1；A—指前因子，与K同单位；R摩尔气体常数，KJ·mol-1；T —热力学温度，K。

将两个温度下的K值代入阿伦尼乌斯方程可以计算出反应活化能Ea。

1.3.6 色差值测定 于上述试验得到的最适烫漂条件下，分别烫漂新鲜香椿，测定热水烫漂、蒸汽烫漂、微波烫漂条件下，香椿的色值。色差计测定色差值。应用CIE Lab表色系统，包括L*(亮度值)，a*(红绿值)和b*(黄蓝值)。按公式(1)计算总色差(△E)。

(5)

式(5)中：△E—总色差；L*—样品亮度值；a*—样品红绿值；b*—样品黄蓝值；L0*—鲜样的亮度值；a0*—鲜样的红绿值；b0*—鲜样的黄蓝值。

2 结果与分析

2.1 热水烫漂对香椿亚硝酸盐含量及溶出率的影响

2.1.1 料水比对香椿亚硝酸盐含量及溶出率的影响 表1为不同料水比条件下，90℃热水烫漂60 s，香椿中亚硝酸盐含量与溶出率的变化。由表1可知，随着料水比的增加，亚硝酸盐含量呈下降趋势，其溶出率逐渐增加。当料水比为1∶15、1∶20、1∶25、1∶30时，亚硝酸盐含量分别下降了1∶15、7.92、16.84、19.19 μg·g-1；溶出率分别增加了3.75%、25.82%、54.91%、62.57%。由此可见，当料水比在1∶15～1∶25时，亚硝酸盐溶出率增加幅度较大，在料水比为1∶25～1∶30范围内，其变化不显著。故热水烫漂时，料水比选取1∶25为宜。

表1 不同料水比条件下香椿亚硝酸盐含量及溶出率

注：新鲜香椿亚硝酸盐含量为30.67±0.13μg·g-1，同行字母不同表示差异显著 (p<0.05)。

2.1.2 烫漂水pH值对香椿亚硝酸盐含量及溶出率的影响 表2为烫漂水不同pH值条件下(烫漂温度90℃、烫漂时间60 s和料水比1∶25)，亚硝酸盐溶出率的变化。由表2可知，当烫漂水pH值 5～7范围内时，亚硝酸盐含量呈下降趋势，亚硝酸盐溶出率增加较快； pH值8时，亚硝酸盐含量仍较高，且溶出率显著下降，其亚硝酸盐含量及溶出率与pH 5时无显著差异；另外，烫漂水碱性过大，香椿组织受损严重，营养成分损失多。故烫漂水pH值6～7为宜。

表2 烫漂水pH值对香椿中亚硝酸盐含量及溶出率的影响

注：新鲜香椿亚硝酸盐含量为26.2±0.11μg·g-1，同行字母不同表示差异显著 (p<0.05)。

2.1.3 烫漂温度和烫漂时间对香椿亚硝酸盐溶出率的影响 亚硝酸盐和次级胺及其他胺类化合物结合形成强烈致癌物质—亚硝胺。目前发现的亚硝胺具有动物致癌作用，主要表现在消化系统的癌症病变[23]。另外亚硝胺还可以导致畸形，造成甲状腺肿大等危害。热水烫漂可以有效钝化香椿中的酶系，降低亚硝酸盐的催化转化；热水烫漂还可以破坏细胞生物膜结构，使蔬菜细胞间的物质释放溶出，有助于降低亚硝酸含量[16]。烫漂温度85℃、90℃、95℃、100℃和烫漂时间分别为0 s、20 s、40 s、60 s、80 s、100 s、120 s时香椿中亚硝酸盐的溶出率，如图1。

由图1可知，随着热水烫漂温度升高和烫漂时间延长，香椿亚硝酸盐溶出率显著增加，且温度越高，亚硝酸溶出率越大，但当烫漂温度高于95℃，亚硝酸盐溶出率增加幅度大大降低。考虑到烫漂温度过高或烫漂时间过长，使香椿叶绿素及营养成分受损过多，导致加工品感官品质及营养品质降低，因此适当升高烫漂水温度或延长烫漂时间，既有助于降低香椿亚硝酸盐含量，同时又有利于保护香椿加工品的品质。

2.1.4 热水烫漂香椿中亚硝酸盐溶出率动力学模型构建 香椿亚硝酸盐溶出率St对烫漂时间t作图(如图1)，经线性拟合符合零级动力学模型，且具有较高的相关系数(R2均大于0.9)，如表3。

不同烫漂料水比及烫漂温度条件下香椿亚硝酸盐溶出率动力学的参数，分别依公式(2)、(3)及(4)计算，结果如表4。

由表4可知，随着烫漂温度升高，亚硝酸盐溶出率反应速率常数K增加，在料水比1∶15条件下，与85℃热烫温度相比，90、95和100℃条件下亚硝酸盐溶出率反应速率常数K分别增加了0.4399、0.6491和0.6531，即烫漂温度越高，亚硝酸盐溶出率增加越快；同样，料水比1∶20时K分别增加了0.2887、0.3129和0.3157；料水比1∶25时为0.1306、0.1625和0.2571；料水比1∶30时为0.3044、0.3873和0.3890。料水比在1∶15～1∶25范围内，料水比越大，K值平均增幅越小，料水比1∶15时为0.5807；料水比1∶20时为0.3058；料水比1∶25时为0.1834，故料水比不宜过大。

图1 热水烫漂的温度与时间对香椿亚硝酸盐溶出率的影响

温度/℃料水比/(g·mL-1)1∶151∶201∶251∶30方程R2方程R2方程R2方程R285S=0.6763t-5.48360.9330S=0.426t-0.48130.9236S=0.431t+5.97670.9105S=0.4435t+13.980.935090S=0.2364t+0.3390.9645S=0.355t+52.430.9522S=0.2685t+38.0530.9604S=0.0562t+65.920.961795S=0.0272t+67.3630.9615S=0.0668t+66.5060.9886S=0.1739t+3.86130.9130S=0.1391t+2.8680.9278100S=0.0232t+70.9640.9424S=0.0398t+70.9790.9542S=0.3004t-4.6270.9452S=0.0545t+22.360.9239

表4 热水烫漂对香椿亚硝酸盐溶出动力学参数的影响

反应活化能越小，说明反应需要克服的能量壁垒越小，反应速率越快。随着料水比的增加，香椿亚硝酸盐溶出率的活化能逐渐降低，即亚硝酸盐溶出的壁垒逐渐降低，于料水比1∶15时活化能最高(62.33 KJ·mol-1)，料水比1∶30时活化能最低(50.74 KJ·mol-1)。表明增加料水比，活化能逐渐下降，在相同时间内能够溶出更多的亚硝酸盐。另一方面，随着料水比的增加，半衰期明显缩短，且在同一料水比条件下，随着温度的升高，半衰期亦呈下降趋势。

由上述分析可知，适当增加料水比或升高烫漂温度，有利于加快香椿亚硝酸盐溶出，缩短达到溶解平衡的时间。

2.2 蒸汽烫漂

图2为蒸汽(100℃)烫漂条件下，香椿亚硝酸盐溶出率的变化，线性拟合具有部分线性关系但相关系数不高，R2为0.868(R2<0.9)。以曲线拟合其变化规律可以看出，随着蒸汽加热时间的延长，香椿亚硝酸盐溶出率先升高后趋于稳定。于蒸汽烫漂30～60 s范围内，亚硝酸盐溶出率增加较快；而蒸汽烫漂60～120 s范围内时，亚硝酸盐溶出率趋于稳定。蒸汽烫漂时间过长，香椿色泽呈黄褐色，组织过度变软，不利于后续加工。故蒸汽烫漂香椿时，以短时间烫漂处理为好，宜选取60 s为佳。另外，蒸汽烫漂时，物料的厚度不宜过大，应尽可能增加蒸汽与香椿的接触面积。

图2 蒸汽烫漂对亚硝酸盐溶出率的影响

2.3 微波烫漂

微波烫漂具有热穿透力强，处理均匀、时间短、且营养物质损失少、能耗小等优点。微波烫漂处理蔬菜，在短时间内可有效地钝化酶类，而且营养成分损失少[24,25]。图3为不同微波烫漂时间条件下，香椿亚硝酸盐溶出率的变化。由图3可以看出，随着微波烫漂时间的延长，香椿亚硝酸盐溶出率先升高后趋于稳定。在微波烫漂时间在0～30 s范围内时，亚硝酸盐溶出率增加较快；微波烫漂时间超过30s，亚硝酸盐溶出率趋于稳定或呈下降趋势。

由图4可以看出，微波功率过大或过小均不利于香椿中亚硝酸盐的溶出率，微波功率在160～240 W时亚硝酸盐溶出率较高。笔者研究所采用的微波烫漂，由于微波过程缺少相应的介质溶解吸收溶出的亚硝酸盐，可能导致亚硝酸盐溶出率较低。

2.4 热烫处理对香椿及其干制品色泽的影响

色泽是反映蔬菜加工品质影响的重要指标[26]。表5为热烫处理对香椿及其干制品L*、a*、b*及△E值的影响。△E值表示总色泽变化程度，热烫处理希望得到较大的△E值。由表5可知，经不同热烫方法处理后，香椿的L*、a*和b*值均有显著变化，其中L*和b*值均升高，a*值降低，表明热烫处理后香椿的亮度增加，色泽呈鲜绿色。b*值升高可能的原因是热烫过程中部分β-胡萝卜素降解，并发生了美拉德反应，生成棕褐色物质[27]。三种热烫处理中，以热水热烫的香椿L*值和△E值最大，a*值和b*值均最小，因此，热水热烫香椿的色泽明显优于蒸汽热烫和微波热烫。Susan等(1994)研究发现，热水热烫后青豆的色泽更加接近新鲜青豆的色泽，更好地保持青豆较低的a*值[28]。

注：表中数据为，同一列的不同字母表示差异显著(p<0.05)。

3 结论

(1)采用热水烫漂香椿，料水比以1∶25为宜，烫漂水的适宜pH值为6～7。热水烫漂对香椿中亚硝酸盐溶出率影响符合零级动力学模型。

(2)蒸汽烫漂时间在30～60 s范围内时，亚硝酸盐溶出率增加较快，且可保护香椿色泽，故蒸汽烫漂时间以60 s为宜。

(3)在微波烫漂时间在0～30 s范围内时，亚硝酸盐溶出率增加较快；微波功率过大或过小均不利于香椿中亚硝酸盐的溶出率，当微波功率在160～240 W时亚硝酸盐溶出率较高。

(4)热水热烫明显优于蒸汽热烫和微波热烫。