烹饪方式对胡萝卜感官品质及营养素含量的影响

鲍诗晗，李诗雯，何玉英，李佳琪，王家琪，兰天，孙翔宇，马婷婷,2*

1(西北农林科技大学 食品科学与工程学院， 陕西 杨凌， 712100)2(西北农林科技大学 葡萄酒学院， 陕西 杨凌， 712100)3(国家林业和草原局葡萄与葡萄酒工程技术研究中心， 陕西 杨凌， 712100)4(陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西 杨凌， 712100) 5(西北农林科技大学合阳葡萄试验示范站， 陕西 合阳， 715300)

胡萝卜作为一种重要的家常蔬菜在世界范围内备受喜爱。在我国，胡萝卜以其丰富的营养价值享有“小人参”的美誉。流行病学研究表明，增加胡萝卜的摄入量可以降低慢性病发病风险[1]。此外，胡萝卜在防治夜盲症、抗氧化、抑制癌细胞生长[2～3]等方面也发挥着重要作用。类胡萝卜素是胡萝卜中含量最高的营养素，我国绝大多数地区种植的胡萝卜中，类胡萝卜素含量高达4～13 mg/100 g[4]，远高于其他植物。酚类物质在胡萝卜中的含量也十分可观，在抗氧化和降低癌症发病风险方面起重要作用。因此，类胡萝卜素与酚类物质含量是衡量胡萝卜及其制品营养价值的重要指标。

胡萝卜摄入以鲜食为主，经烹饪加工后的胡萝卜与新鲜胡萝卜相比感官特性更优；同时，由于加工过程对植物组织的破坏，使胡萝卜中营养素生物可及性升高；因此，烹饪后的胡萝卜相较于新鲜胡萝卜有更高的食用价值。胡萝卜烹饪方式主要包括蒸、煮、炒、炸4种，其传热介质分别为汽传热、水传热、油传热。不同烹饪方式传热介质、处理方法的差异以及不同营养素的溶解性差异，使得烹饪后的胡萝卜在感官品质和营养素的含量上有较大差异。因此，本实验通过探究胡萝卜切片经不同方式处理后的感官品质及类胡萝卜素、总酚含量，确定出胡萝卜切片食用价值最高的烹饪方式与烹饪时间。

目前，加工方式对胡萝卜感官特性与营养价值的影响已成为研究热点。人们就脉冲电场[5]、超声[6]、微波干燥[7]以及联合处理[8-9]等新型非热加工技术对胡萝卜及其制品的影响陆续进行了深入研究。传统热加工方式对胡萝卜食用价值的影响被密切关注[10-11]。然而，以上热加工大多是基于西式烹饪方法进行的，然而，西式烹饪对炒与炸并没有做出区分，统一归类于油传热烹饪方式。此外，中西烹饪器皿的差异也会使同种烹饪方式对胡萝卜的食用价值产生不同的影响。因此，西方研究结果在国内环境下并不完全适用。而国内对于传统中式烹饪对胡萝卜食用价值影响的研究还鲜有开展。传统中式烹饪蒸、煮、炒、炸对胡萝卜食用价值的影响尚未清晰。本试验基于传统中式烹饪技法，研究不同烹饪方式对胡萝卜食用价值的影响，以期为国内家庭胡萝卜烹饪提供理论依据与技术参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

胡萝卜，品种为广红，选取直径3.5～5 cm，无伤痕，无歧根，肉质根表面光滑，色泽橙黄鲜亮的新鲜胡萝卜；食用油，鲁花5S压榨一级花生油；以上材料均购置于西北农林科技大学周边超市；自来水。

1.2 仪器与设备

Ci7600色度仪，爱色丽(上海)色彩科技有限公司；TA.XT Plus质构测定仪，Stable Micro systems Ltd；Nova Nano SEM-450场发射扫描电子显微镜，美国FEI公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品预处理方法

胡萝卜用自来水洗净后，选取肉质根中段直径均匀处，切割为厚度0.3 cm，直径4 cm的薄片，如图1所示。

图1 胡萝卜取样方式Fig.1 Sample preparation of carrots

之后，胡萝卜切片按表1所示方法进行烹饪处理。预实验中组织感官评价小组对经不同烹饪温度与时间处理的样品进行品评，确定感官品质较优的温度与时间梯度，作为正式试验中的烹饪温度与时间。

表1 烹饪方法Table 2 The cooking methods

1.3.2 感官品质测定

1.3.2.1 感官评价

邀请12名接受过感官评定培训的专业人员组成感官评价小组，对预处理后的胡萝卜切片进行感官评价。评分标准如表2所示。

表2 胡萝卜切片感官评价评分标准Table 2 The standard of sensory evaluation of carrot slice

1.3.2.2 色泽测定

以未经处理的新鲜胡萝卜切片为对照组，测定经不同处理后胡萝卜切片的色泽变化。试验做3个平行样，每个样品随机选取四个部位进行测定。所测色泽参数分别为明度通道L*、红绿度通道a*、黄蓝度通道b*。通过L*、a*、b*可计算出样品与新鲜胡萝卜切片的色差值ΔE。计算公式(1)如下：

ΔE=[(L*-L0)2+(a*-a0)2+(b*-b0)2]1/2

(1)

式中:L0、a0、b0分别为新鲜胡萝卜切片的明度、红绿度、黄蓝度。

1.3.2.3 质构测定

使用TA.XT Plus质构测定仪对的胡萝卜切片进行穿刺实验、剪切实验及TPA测定，所用探头及测试参数见表3。同一类样品重复试验10次。

表3 TA.XT Plus测试参数设置Table 3 TA.XT Plus test parameter setting

注：-表示穿刺模式不设定变量这个参数

1.3.3 微观结构测定

胡萝卜切片经烹饪，切成长、宽、高分别为5 mm、5 mm、3 mm的薄片，浸泡于2.5%戊二醛中，于4 ℃固定24 h；使用pH 6.8的磷酸缓冲液冲洗3次，每次持续10 min；使用30%、50%、70%、80%、90%的梯度浓度乙醇进行洗脱，每次冲洗15 min；使用无水乙醇脱水，冲洗3次，每次15 min。薄片脱水完成后，经临界点干燥及喷金镀膜，使用Nova Nano SEM-450场发射扫描电子显微镜观察其微观形态。

1.3.4 营养指标测定

分别选取蒸、煮、炒、炸4种处理方式中感官评价总分最高的处理时间，对胡萝卜切片进行烹饪，测定烹饪后及新鲜胡萝卜切片的营养指标。

1.3.4.1 总酚含量

采用福林酚比色法测定胡萝卜切片样品中的总酚含量。取5片胡萝卜切片，称重(精确至0.001 g)，低温研磨为匀浆，浸提液为70%乙醇溶液，超声辅助提取，离心后，取上清液定容至50 mL，得到提取液。取提取液0.2 mL，加入2 mL稀释后的福林酚溶液，再加入1.8 mL 7.5% Na2CO3溶液，混匀避光放置1 h后于765 nm处测定吸光值，蒸馏水调零。试验做3个平行样。

1.3.4.2 类胡萝卜素含量

取1片胡萝卜切片，称重(精确至0.001 g)，低温研磨为匀浆，浸提液为丙酮溶液，超声辅助提取，离心后，取上清液，重复上述操作1次，合并上清液，得到非皂化类胡萝卜素样品。在非皂化类胡萝卜素样品中加入50 mL 10%的NaOH甲醇溶液，混匀，45 ℃皂化2 h后，取出立刻冷却至室温。将皂化液移入500 mL分液漏斗，加入石油醚振荡萃取后静置分层，收集有机相，水相按上述方法反复提取。合并有机相定容至250 mL。过0.45 μm 的有机系滤膜，得到类胡萝卜素提取液。使用丙酮调零，在450 nm处测定类胡萝卜素提取液吸光度，试验做3个平行样。

1.4 数据处理

采用Excel和SPSS 21.0统计分析软件对实验数据进行处理。通过对各实验结果的方差分析、显著性分析及对感官评价结果的主成分分析，获得不同处理方式的感官分数及处理后样品营养素的保留率。

2 结果与分析

2.1 烹饪方式与时间对胡萝卜切片感官品质的影响

2.1.1 感官评价结果

由感官评价小组得出的胡萝卜切片的感官评价结果如图2所示。

A-蒸;B-煮;C-炒;D-炸;E-主成分载荷图1;F-主成分载荷图2图2 感官评价结果及主成分载荷图Fig.2 The results and PCA biplot of sensory evaluation of carrot slices

由图2可知，胡萝卜切片经蒸煮处理后感官评价分数较高。蒸处理组胡萝卜切片滋味得分远高于其他处理方式。由此可知，蒸处理可以使胡萝卜的风味物质得到最大程度的保留。煮处理时长越大，滋味得分越低，风味物质在水中的丧失越严重。蒸煮两种处理方式在咀嚼性和硬度得分上没有表现出明显差异，均高于鲜切组，而表观形态、色泽得分与鲜切组差别不大。炸处理的胡萝卜切片得分较低，其滋味、咀嚼性、硬度得分高于鲜切组；而表观形态与色泽得分与处理时间表现出负相关性，均低于鲜切组。炒处理组得分最低，除气味外各项指标得分均随处理时间的延长而明显降低。4种处理方式及鲜切组的气味得分基本相同。4种烹饪方式对应的最优时间分别为：蒸13 min，煮4 min，炒70 s，炸35 s。

对感官评价结果进行主成分分析，所得结果见表4。第一个主成分特征值为3.533，方差贡献率为58.887%；第二个主成分特征值为1.477，方差贡献率为24.612%。前两个主成分累计方差贡献率为83.487%，可以反映胡萝卜切片感官品质83.487%的信息。

选取特征值大于1的前两个主成分绘制评价指标的主成分载荷图，见图2-E。根据图2-E，主成分1的主要感官指标包括滋味、咀嚼性、硬度，主成分2的主要感官指标包括表观形态与色泽，气味对胡萝卜切片感官品质的影响可忽略。

各样品的主成分得分图如图2-F所示。蒸处理组主成分1得分较高，表示蒸处理组有更优良的滋味、咀嚼性和硬度。煮处理组的样品与鲜切样品有更相近的表观形态与色泽。炒处理组代表点均位于第4象限，说明与其他处理组相比，炒处理组的各方面感官指标均较差。炸处理组中，随处理时间的延长，其主成分1、主成分2得分均降低，即胡萝卜片在炸处理时，处理时间的延长会导致其感官品质的下降。

表4 胡萝卜切片感官评定结果的成分特征根及方差贡献率Table 4 The component and cumulative contribution for sensory evaluation of carrot slices

2.1.2 色泽测定结果

根据感官评价主成分分析结果可知，色泽是影响胡萝卜切片感官评定的重要因素，其测定结果如图3所示。胡萝卜的颜色主要取决于类胡萝卜素的含量及组成[12～13]。此外，水分含量[14]及在处理过程中发生的一系列生化反应，如酶促褐变、非酶褐变、蛋白质的分解等都会造成样品色泽的变化[15]。

根据图3可知，对比鲜样与经不同烹饪方式处理后的样品，黄度没有显著差异，红度随烹饪方式的不同呈现出不同幅度的减小。研究表明，红绿度a*与类胡萝卜素总含量呈显著正相关[16]。因此，烹饪处理时类胡萝卜素的损失导致了红绿度a*的减小。炒炸处理后样品的a*高于蒸煮处理，这可能是由于油的存在加剧了类胡萝卜素与结合蛋白的分离，使其显色能力提升。而黄蓝度b*与类胡萝卜素种类与含量的关系尚无定论。

图3 胡萝卜切片色泽测定结果Fig.3 The results of color measurement of sensory evaluation of carrot slices注：同一参数不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

经不同烹饪方式处理后的样品明度L*显著低于鲜切样品，这是因为样品经处理后类胡萝卜素含量降低。蒸煮处理样品的明度L*低于炒炸处理，且与处理时间呈正相关。这是由样品的水分与油脂含量的差异所导致的。本试验的色泽测定使用反射模式进行，水与油脂的存在是样品对入射光产生反射的一部分原因，且随着处理时间的延长，样品水分或油脂含量更高，反射能力也随之加强，从而导致明度L*与处理时间呈正相关。

处理后的胡萝卜切片样品与鲜样相比色差值ΔE均大于5，可以清晰分辨出差别。

A-鲜切;B-蒸;C-煮;D-炒;E-炸;1-最大时长;2-中间时长;3-最小时长图4 胡萝卜切片Fig.4 Sliced carrots

2.1.3 质构测定结果

胡萝卜切片的质构测定结果如表5所示。根据表5可知，穿刺模式对经不同烹饪处理的胡萝卜切片样品质构差异的敏感性较低，剪切模式及TPA模式下的硬度、回复性可以清晰表明不同胡萝卜切片样品间的质构差异。

在剪切模式下，剪切力与剪切功存在正相关关系，二者的大小可以反映样品的脆度及纤维度。由表5可知，剪切力与剪切位移的大小与处理时间呈负相关关系，即胡萝卜切片的脆度随处理时间延长而减小。鲜样脆度最大，烹饪样品脆度有不同程度的减小，蒸煮样品减小幅度大于炒炸样品。

在TPA模式下，硬度与回复性的变化规律与剪切力和剪切功一致。胡萝卜切片经烹饪后硬度大幅度减小。结合图2-A，硬度得分最高的样品为蒸处理13、10 min，煮处理7 min，其硬度值集中于220～300。

结果表明，蒸煮样品之间质构差异不大，炒炸样品之间质构差异不大，这是由两组烹饪方式传热介质的不同导致。炒炸处理时，胡萝卜组织细胞严重脱水，从而使其质构指标与蒸煮处理的样品有显著差异。

果蔬组织的基本结构是细胞，细胞的形态、结构、空间排列和完整性直接影响果蔬的机械特性，决定果蔬制品的质构[17]。烹饪处理导致胡萝卜细胞膜被破坏，细胞内容物流出，细胞膨压下降，脆性、硬度降低，同时，由于组织结构变软，恢复能力下降，回复性降低。

表5 胡萝卜切片质构测定结果Table 5 The results of texture of carrot slices

注：表中数据为平均值±标准差,表中不同小写字母表示差异显著

2.2 烹饪方式对胡萝卜切片微观结构的影响

胡萝卜的可食部分主要是肉质根的木质部，包括初生木质部，即维管束结构，与次生木质部，即维管束外围的薄壁组织部分。试验过程中对两部分分别进行了观察，但为了更好地说明差异，选择薄壁组织部分的扫描电镜图片进行分析(图5)。

A-鲜切;B-蒸;C-煮;D-炒;E-炸图5 胡萝卜切片扫描电镜图Fig.5 Scanning electron microscopy photography of carrot slices注：s表示淀粉颗粒

图5显示了不同烹饪方式对胡萝卜次生木质部薄壁组织结构的影响。对比各样品，发现组织因切割产生破坏的形式，在鲜样中主要表现为细胞断裂，而在烹饪样品中主要表现为不同程度的细胞塌陷。这是由于新鲜植物组织中，细胞间结合力大于细胞壁力，因此切割力主要导致细胞断裂；与之相反，由于热处理后细胞壁间果胶等物质的分解，使细胞结合力降低，小于细胞壁力，导致组织破坏的主要形式是细胞间的分离，表现为细胞塌陷。果胶的水溶性导致直接与沸水接触的煮处理样品细胞塌陷最严重。鲜样组织中，细胞结合紧密，只有极少数细胞间存在细小孔隙。烹饪样品细胞间隙增大，细胞孔隙率增加，部分区域形成管状结构。可以观察到，蒸、煮样品孔隙直径大于炒、炸样品。这是由孔隙的形成原因导致的。蒸、煮处理过程中，连接细胞壁的果胶物质水解导致了细胞间隙的扩大；而炒、炸处理过程中部分孔隙的形成是由于木质部中水的蒸发造成了组织结构的破坏。

此外，样品中细胞的形态也随烹饪方式的不同呈现差异。鲜样次生木质部部分未断裂的细胞为典型的多面体形状，呈现出不规则但非无定型状态的蜂窝状结构，细胞壁较平整、光滑。在细胞腔内可以观察到较多的球状淀粉颗粒。蒸、煮处理后细胞吸水膨胀，变为近圆形，细胞的完整性较强。在蒸处理样品中可以观察到无定型状态的糊化淀粉。炒、炸样品细胞形态基本一致，部分细胞破裂，被破坏的细胞壁发生卷曲，未被破坏的细胞严重失水皱缩。与炸处理相比，炒处理样品中破裂细胞的数目更多，细胞壁的卷曲程度与完整细胞的皱缩程度更严重。这是因为炸处理时，胡萝卜切片样品淹没在油中，与样品暴露在空气中的炒处理相比，对流换热强度更小，不出现细胞内部水分的直接蒸发，因此对细胞的破坏程度更小[18]。

2.3 烹饪方式对胡萝卜中重要营养素含量的影响

2.3.1 总酚含量

样品总酚含量如图6所示。鲜样中总酚含量较低，这是由于相较于熟样，鲜样细胞结构更完整，细胞间的连接更紧密，营养素包裹于细胞壁内，不易释放出来。

由图6可知，炒、炸样品中总酚含量最高，且高于鲜样，二者无显著性差异，蒸处理次之，低于鲜样，煮处理后样品中几乎无法检测出总酚。多酚类物质易溶于水、甲醇、乙醇等极性物质，而在油中溶解度较低。因此煮处理后，样品中的多酚几乎全部溶于水中而损失。而蒸、炒、炸处理过程中，样品不与水接触，且高温可以钝化多酚氧化酶活性，一定程度上抑制了多酚类物质的氧化损失[19-20]。综上，相较于蒸、煮处理，炒、炸处理更有利于胡萝卜中酚类物质的保留。

2.3.2 类胡萝卜素含量

样品类胡萝卜素含量如图6所示。蒸、煮样品类胡萝卜素含量相较于鲜样均升高，二者无显著性差异。这是由于类胡萝卜素在细胞内以晶体形式与蛋白质相连构成显色体，热处理可以使连接二者的共价键断裂，提高类胡萝卜素的可提取性[21-23]。相较于鲜样，炒处理后胡萝卜样品中类胡萝卜素含量显著降低。TIAN等在研究家庭烹饪方式对紫薯植物化学成分和抗氧化能力的影响时也观察到了类似现象，即煎处理、炒处理、炸处理会导致类胡萝卜素的大量损失[24]。然而，本试验中炸处理后样品中类胡萝卜素含量与鲜样没有显著差异，这可能是由于在炸处理过程中，样品被淹没在油中，不与氧气直接接触，因此减少了类胡萝卜素的氧化损失。综上所述，蒸、煮最有利于胡萝卜中类胡萝卜素的保留。

图6 胡萝卜切片营养素含量Fig.6 Nutrient content of carrot slices

3 结论

在传统中式烹饪技法下，蒸处理13 min可以使胡萝卜拥有最优的感官特性。蒸处理使赋予胡萝卜甘甜滋味的风味物质释放，从而使其具有最优的滋味，同时，蒸处理使植物细胞保留了完整结构并吸水膨胀，提高了胡萝卜的多汁性，使其拥有最适宜的咀嚼度。此外，蒸处理也可以保留较多的类胡萝卜素，但会使酚类物质有较多损失。煮处理最适宜时间为4 min，处理时间的延长会导致风味物质的丧失，使胡萝卜甘甜滋味消解。煮处理可以使细胞保留完整的结构，但处理过程中果胶物质大量水解，导致胡萝卜咀嚼性较差、硬度过低。此外，由于煮处理导致胡萝卜组织的严重破坏，酚类物质几乎全部溶出。但经煮处理后类胡萝卜素的提取量较大。炒处理的最优时间为70 s，胡萝卜在炒处理过程中内部水分蒸发，导致部分细胞结构被破坏，保留完整结构的细胞则发生严重皱缩，使其硬度、咀嚼性均较差。炒处理过程中高温与空气同时存在，类胡萝卜素的脂溶性与还原性使其在炒处理过程中大量丧失。炸处理最优处理时间为35 s。炸处理与炒处理类似，但由于胡萝卜在处理过程时淹没在油中，避免接触氧气，使类胡萝卜素的保留率高于炒处理。同理，炸处理对胡萝卜细胞的破坏程度也更小，其咀嚼性优于炒处理。在家庭烹饪中，蒸处理操作简便，赋予胡萝卜优越的感官特性和最高的类胡萝卜素保留率，是胡萝卜的优良食用方式。