多种蔬菜中β-胡萝卜素含量测定及油脂烹制作用

王钊，李长滨，王源，张宏娜，丁凯迪，樊红丽，王允，邹建*

(1.河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，郑州 450046；2.河南省科学院同位素研究所有限责任公司，郑州 450015)

β-胡萝卜素是一种脂溶性类胡萝卜素，纯品为紫红至暗红色有光泽的结晶性粉末，略有异味，对光敏感，易被氧化，易溶于氯仿、丙酮、正己烷等有机溶剂，不溶于水[1]。β-胡萝卜素常见于多种新鲜蔬菜中，也可在动物体内与动物蛋白结合[2]，可在人体内转化为维生素A，具有较高的维生素A原活性，被认为是维生素A的良好来源[3]。大量研究表明，β-胡萝卜素还具有多重营养保健功能[4]。例如：研究表明β-胡萝卜素具有良好的抗氧化功能[5]，可以有效清除体内自由基和单线态氧[6]，促进细胞抗氧化防御系统，抑制脂质氧化，从而减缓器官损伤[7]。又如，β-胡萝卜素可以调节细胞分化、周期和凋亡[8]；此外，β-胡萝卜素还可增强人体免疫能力、抗癌、预防心血管疾病[9]。

由于人体自身不能合成β-胡萝卜素，其每日所获得的β-胡萝卜素均来自饮食摄入。已知β-胡萝卜素具有多个同分异构体，其中安全性和生物利用率最高的全反式β-胡萝卜素主要来自天然产物[10](见图1)，而且许多绿色至深色新鲜蔬菜中均含有β-胡萝卜素，物美价廉的同时营养也较为丰富，通过食用天然新鲜蔬菜补充β-胡萝卜素是人们理想的摄食方式。然而，不同种类蔬菜中的β-胡萝卜素含量不同，风味各异的同时彼此间的价格也参差不齐，如何选出β-胡萝卜素含量较高的蔬菜成为人们关注的问题。因此，本文拟对市场上常见的部分蔬菜中的β-胡萝卜素含量进行研究。此外，β-胡萝卜素本身为脂溶性物质，在油脂中的溶解性更佳，也更易于被人体吸收[11]。所以，本文还拟研究经常用的各种动物油脂和植物油脂加热烹饪处理后的蔬菜成品及残余油脂中的β-胡萝卜素含量，通过对比烹饪前后β-胡萝卜素的变化，找出对其富集效果最好，即最适合烹饪的油脂，为人们合理膳食提供了理论依据。

图1 全反式β-胡萝卜素的化学结构式Fig.1 The chemical structural formula of all-trans-β-carotene

1 实验内容

1.1 实验试剂

新鲜的胡萝卜、青椒、黄椒、红椒、番茄、南瓜、红薯、洋葱、马铃薯、西兰花、紫甘蓝、青甘蓝：购自郑州世纪联华超市；鸡油、牛油、羊油、猪油、大豆油：购自郑州市姚桥菜市场；β-胡萝卜素标准品：上海麦克林生化科技有限公司；无水乙醇(分析纯)、石油醚(分析纯)：天津市科密欧化学试剂有限公司；三氯甲烷(分析纯)：烟台市双双化工有限公司。

1.2 实验仪器

R-1001型旋转蒸发仪 郑州长城科工贸有限公司；KQ-50DE型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；HH-S4A型电热恒温水浴锅 北京科伟永兴仪器有限公司；FA1204B型电子天平 上海精科天美科学仪器有限公司；TU-1901型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；80-5型离心机 常州国华电器有限公司；DGX-8053B型高温恒温鼓风干燥箱 上海福玛实验设备有限公司。

1.3 β-胡萝卜素提取方法的筛选

本文在检测β-胡萝卜素含量时采用的是紫外可见分光光度计法，检测前需要先提取各种样品中的β-胡萝卜素，因此先对β-胡萝卜素的提取方法进行筛选。当前，关于各类蔬菜水果中，β-胡萝卜素提取方法的研究已有许多报道，并显示了良好的提取效果，所以本文不再进行β-胡萝卜素提取方法的研究，而是对已报道的提取方案进行对比，并从中选取效果最佳的方案。

经过对提取效果的对比，本文最终以李世红等[12]报道的提取方法作为所有样品中β-胡萝卜素提取的方案，即选取无水乙醇为提取剂，料液比为1∶60，提取时间为180 min，提取温度为55 ℃。具体操作方法：准确称取胡萝卜1.00 g，切碎并置于研钵内充分研磨10 min，加入60 mL无水乙醇后移至圆底烧瓶内，在55 ℃水浴锅中恒温浸提180 min。提取结束后将上清液滤出，并在3000 r/min转速下将滤渣离心15 min，并再次取上清液。将所得上清液合并，旋蒸浓缩后用无水乙醇定容至50 mL棕色容量瓶中备用，并在454.5 nm波长处测得其吸光度峰值，为0.672(见图2)。由于β-胡萝卜素对光线敏感，因此整个实验操作时进行了必要的避光处理。

图2 β-胡萝卜素的吸收曲线Fig.2 The absorption curve of β-carotene

1.4 标准曲线的制备

1.4.1 β-胡萝卜素标准储备液的配制

用分析天平准确称取0.01 mg β-胡萝卜素标准品于100 mL棕色容量瓶中，用无水乙醇溶解后定容，制成浓度为100 μg/mL的标准储备液避光保存。然后分别吸取β-胡萝卜素标准储备液1，2，3，4，5 mL至10 mL棕色容量瓶中，用无水乙醇定容，混合均匀后制成浓度分别为10，20，30，40，50 μg/mL的标准工作液，并避光保存。

1.4.2 标准曲线的绘制

分别吸取1 mL已配制好的不同浓度的β-胡萝卜素标准液，使用紫外可见分光光度计检测各浓度标准溶液在454.5 nm波长处的吸光度值，结果见表1；以吸光度y对样品浓度x(μg/mL)进行回归，得标准曲线(见图3)，并根据标准曲线得到回归方程：y=0.0099x+0.0063，R2=0.9997。

表1 不同浓度下β-胡萝卜素标准品的吸光度Table 1 The absorbance of β-carotene standard samples at different concentration

图3 β-胡萝卜素的标准工作曲线Fig.3 The standard curve of β-carotene

1.4.3 β-胡萝卜素含量计算公式

根据中华人民共和国国家标准GB 5009.83-2016《食品中胡萝卜素的测定》色谱条件二，试样中β-胡萝卜素含量计算公式如下：

Xβ=ρβ×V×100/M。

式中：Xβ表示试样中β-胡萝卜素的含量，μg/100 g；ρβ表示从标准曲线得到的待测样中β-胡萝卜素的浓度，μg/mL；V表示样品液定容体积，mL；100表示将结果表示为μg/100 g的系数；M表示试样质量，g[13]。

1.5 新鲜蔬菜样品液的制备、检测和β-胡萝卜素含量的计算

分别称量各蔬菜样品，蔬菜种类及重量见表2。充分研磨各样品，按照1.3所述的提取方法对各样品进行提取、过滤、离心、浓缩，并用无水乙醇将各样品提取浓缩液定容至50 mL棕色容量瓶中，制成样品液。检测各样品溶液在454.5 nm波长处的吸光度值并按照1.4.3中的方法计算各样品中的β-胡萝卜素含量，结果见表2。

表2 样品测定结果Table 2 The detection results of samples

1.6 不同油脂对蔬菜中β-胡萝卜素的影响

由于β-胡萝卜素是一种脂溶性天然抗氧化剂和维生素A原，油脂的存在对其富集和吸收效果有着重要的促进作用，因此，本文还选取了生活中较为常见的多种油脂进行模拟烹饪加工，考察油脂加工(低温烹饪)对β-胡萝卜素含量的影响。

1.6.1 蔬菜样品和油脂样品的前处理

由于β-胡萝卜素在胡萝卜中含量较高，且胡萝卜物美价廉、四季常见，本文选取胡萝卜进行实验室模拟厨房油脂烹饪实验。参考已有研究方法[14]，首先将新鲜胡萝卜洗净后去皮(去蒂)，切成小块后进一步破碎，制成均匀的胡萝卜泥，除去多余水分后备用。

油脂选取鸡油、猪油、牛油、羊油、大豆油，均购于郑州姚桥菜市场。将动物油脂切成片状，放置于烘箱中烘45 min，烘成油状，备用。

1.6.2 胡萝卜烹饪实验操作

将制好的胡萝卜泥搅拌均匀，保持油脂加工温度在100 ℃，将胡萝卜泥放入各种油脂中充分混合翻炒，待胡萝卜泥炒至棕褐色时以滤网将油脂和胡萝卜烹饪成品分离开，冷却至室温后分别装样备用。

1.6.3 样品处理与检测结果

油脂：称取不同油脂样品各约1 g，加入60 mL无水乙醇后移入圆底烧瓶中，在55 ℃水浴锅中恒温浸提180 min，过滤取上清液，经离心、旋蒸浓缩处理后，用无水乙醇分别定容至50 mL棕色容量瓶中，通过紫外可见分光光度计检测各样品液在454.5 nm波长时的吸光度值，并计算其β-胡萝卜素含量，结果见表3。

表3 油脂测定结果Table 3 The detection results of oils

胡萝卜烹饪成品：处理及检测方法与油脂样品相同，经无水乙醇提取及定容后检测各样品液在454.5 nm波长时的吸光度值，并计算其β-胡萝卜素含量，结果见表4。

表4 胡萝卜烹饪成品测定结果Table 4 The detection results of carrot cooking products

2 结果与分析

2.1 不同蔬菜中β-胡萝卜素含量比较

由表2可知，在454.5 nm波长处，所检测的市售常见不同种类新鲜蔬菜中的β-胡萝卜素含量由大到小的顺序为：胡萝卜>南瓜>红甜椒>青甘蓝>黄甜椒>红薯>番茄>青甜椒>西兰花>紫甘蓝>洋葱>马铃薯。其中，胡萝卜、南瓜和红甜椒中的β-胡萝卜素含量远超过后面9种蔬菜，是洋葱、马铃薯的近百倍，特别是胡萝卜中的β-胡萝卜素含量极其突出，高达3.57 mg/g。此外，从结果中可以看出，蔬菜中β-胡萝卜素的含量与蔬菜颜色的深度并无紧密联系，如青甘蓝中的β-胡萝卜素含量明显高于黄甜椒、番茄和紫甘蓝。

2.2 不同油脂烹饪处理对β-胡萝卜素的影响

由表3和表4可知，在不同油脂中烹饪后，残余油脂和胡萝卜烹饪成品中的β-胡萝卜素含量均有明显的提高，从生胡萝卜的3.57 mg/g升高至4.34 mg/g，显示了明显的富集效应。

由表3可知，本文所选取的5种油脂对β-胡萝卜素的富集能力存在一定差异，其含量由大到小的顺序为：猪油>牛油>鸡油>羊油>大豆油，动物油脂显示出了比植物油脂更好的富集能力。其中，猪油和牛油对β-胡萝卜素的吸收更为有利，猪油最佳，若考虑健康因素，亦可选择牛油。

由表4可知，胡萝卜烹饪成品中β-胡萝卜素的含量由大到小的顺序为：猪油=牛油>大豆油>鸡油>羊油，与残余油脂中β-胡萝卜素含量顺序略有不同。其中，猪油、牛油烹饪成品比残余油脂中的β-胡萝卜素含量略高，大豆油烹饪成品中的β-胡萝卜素含量有明显提升，鸡油、羊油烹饪成品中的β-胡萝卜素含量基本持平。

3 结论

本文以无水乙醇为溶剂，从经过处理的蔬菜中提取β-胡萝卜素，通过对市场上常见的12种新鲜蔬菜的比较，确定了胡萝卜为常见蔬菜中β-胡萝卜素含量最高的品种，南瓜和红甜椒中的β-胡萝卜素含量少于胡萝卜，这3种蔬菜中的β-胡萝卜素含量存在阶梯性差距，但又远远超过其余9种蔬菜；实验结果显示：β-胡萝卜素含量与蔬菜颜色深度之间并无必然联系，青甘蓝中的β-胡萝卜素含量是紫甘蓝的11倍；再如，普遍认为可能含有较多β-胡萝卜素的番茄，其含量要明显低于红(黄)甜椒、青甘蓝和红薯。因此，在综合考虑价格、保存能力和β-胡萝卜素含量3个因素后，本文认为胡萝卜是日常饮食补充β-胡萝卜素的最佳选择，这一结果也符合大众的认知。此外，经过动物油脂低温(100 ℃)烹制的胡萝卜，其β-胡萝卜素含量明显提升，显示出油脂对β-胡萝卜素良好的富集作用，其中以猪油和牛油为佳。