过热蒸汽烫漂对甜玉米主要营养成分及感官品质的影响

李国琰， 张 雁， 廖 娜， 刘 光， 赵志浩， 王 蒙， 黄成宜， 李巧玲

(河北科技大学食品与生物学院1，石家庄 050018) (广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所；农业农村部功能食品重点实验室； 广东省农产品加工重点实验室2，广州 510610) (广东天之源农业科技有限公司3，江门 529100)

甜玉米是由于控制淀粉合成的基因发生突变，导致胚乳中淀粉合成受阻、果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶糖含量增加的一类玉米[1]。甜玉米采后可溶性糖的含量会由于呼吸作用或转化为淀粉而降低[2]，任梦云等[3]将甜玉米采收后置于室温储藏48 h，发现蔗糖的含量下降了65.24%，使得甜度急剧下降，严重影响甜玉米的食用和加工品质。采后及时加工、处理可以降低甜玉米的呼吸速率，减少可溶性糖损失，保持原有的营养品质、风味和口感，延长甜玉米的保存期[4]。

烫漂是果蔬加工常见的预处理方式，可有效降低酶活[5]，降低呼吸速率，还可排出果蔬组织内的空气，减少果蔬表面微生物数量，延缓其营养活性成分在储藏过程中的氧化，改善果蔬的色泽[6]，延长果蔬保质期[7]。已有的烫漂方式包括热水烫漂、微波烫漂、蒸汽烫漂等。热水烫漂是最常见的烫漂方式，易于操作[8]，但容易造成水溶性营养成分的损失[9]；微波烫漂较热水烫漂而言，营养成分损失较少，加热速度快[6]，但加热不均匀[10]；蒸汽烫漂分为常压蒸汽烫漂和过热蒸汽烫漂，常压蒸汽烫漂由常压下沸水的水蒸气来实现，而过热蒸汽是在一定压力下，通过不断加热饱和水蒸气，使蒸汽温度升高超过饱和温度所得。相比常压蒸汽烫漂，过热蒸汽烫漂传热速度快、效率高[11]，同时还利于果蔬中营养成分的保留[12]。Costanza等[12]研究发现菠菜经过热蒸汽烫漂后，叶黄素含量相比未处理样增加了60.9%。Hebbar等[13]以过氧化物酶失活90%为烫漂终点，对比了常压蒸汽烫漂和110 ℃过热蒸汽烫漂对青椒营养成分的影响，发现青椒经过热蒸汽烫漂后，抗坏血酸、β-胡萝卜素的保留率更高。表明过热蒸汽烫漂在保持果蔬营养品质方面具有独特的优势，是一种具有应用前景的果蔬烫漂技术。

热水烫漂、常压蒸汽烫漂和微波烫漂在甜玉米预处理中的应用已有报道。Szymanek等[14]发现甜玉米85 ℃热水烫漂8 min后，总糖含量下降6.50%。Sagar等[15]研究发现常压蒸汽烫漂及微波烫漂均会使得甜玉米中总糖、抗坏血酸的含量降低。但过热蒸汽烫漂在甜玉米中的应用鲜有报道，本研究采用110～140 ℃的过热蒸汽处理甜玉米1～5 min，考察过热蒸汽处理对甜玉米中葡萄糖、果糖、蔗糖等主要可溶性糖、玉米黄素、叶黄素等主要类胡萝卜素含量及色泽的影响，为过热蒸汽烫漂作为甜玉米采后的预处理方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜玉米品种为“珠玉甜1号”。

玉米黄素标准品(纯度≥98.00%)、叶黄素标准品(纯度≥95.00%)、无水葡萄糖标准品(纯度≥98.00%)、果糖标准品(纯度≥98.00%)、蔗糖标准品(纯度≥98.00%)、乙腈、甲醇，色谱纯。

1.2 仪器与设备

1200型高效液相色谱仪，1260型高效液相色谱仪，日立过热水蒸气烘烤微波炉，UltraScan VIS型色度仪，Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)；C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)。

1.3 方法

1.3.1 过热蒸汽烫漂

手动分离完整甜玉米籽粒，称取70 g，将其置于过热水蒸汽烘烤微波炉加热盘中，分别于过热蒸汽温度为110、120、130、140 ℃，时间为1、2、3、4、5 min条件下烫漂。烫漂结束后，立即用冷水冷却。同时，以未经处理的同批次甜玉米籽粒为对照组。

1.3.2 可溶性糖

参考张义[16]的方法进行可溶性糖的提取与测定，并略加修改。

样品预处理：称取50 g甜玉米籽粒，加10 mL水打浆。准确称取5 g甜玉米样品，加10 mL超纯水，超声提取20 min，10 000 r/min离心5 min，取全部上清液，在滤渣中加入10 mL超纯水重复提取，汇集2次上清液，定容至100 mL，0.22 μm水性滤膜过滤后待测。

可溶性糖含量测定：仪器为Agilent 1200高效液相色谱仪(HPLC)，配有G426B型蒸发光检测器，色谱柱为Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流动相为乙腈∶水(体积比3∶1)，流速1.0 mL/min，柱温为25 ℃，进样量20 μL。

标准曲线的制作：用超纯水溶解葡萄糖、果糖、蔗糖，将其按比例混合配制标准品溶液。以标准品浓度为纵坐标，峰面积为横坐标，绘制标准曲线。葡萄糖标准曲线线性方程为y=11 167x-2 599.2，R2=0.995；果糖标准曲线线性方程为y=17 275x-2 608.8，R2=0.993；蔗糖标准曲线线性方程为y=14 754x-3 579，R2=0.997。

样品中主要可溶性糖含量的计算：根据标准曲线计算样品中主要可溶性糖的含量,结果按干基计(dry basis, db)，按公式计算。

式中：X为样品中可溶性糖的含量/mg/100 g db；c为由标准曲线计算得到的样品中可溶性糖的质量浓度/mg/mL；V为样品提取液的定容体积/mL；m为样品干基质量/g。

1.3.3 主要类胡萝卜素

参考李育楠[17]、王娇娇等[18]方法进行叶黄素、玉米黄素的提取与测定，并略加修改。

样品预处理：称取50 g玉米籽粒，加10 mL水打浆。于分析天平上准确称取3 g左右的甜玉米样品，加10 mL 95%乙醇，75 ℃水浴提取1 h，8 000 r/min离心5 min，取全部上清液，在滤渣中加入10 mL 95%乙醇重复提取，汇集2次上清液，定容至25 mL，0.22 μm有机滤膜过滤后待测。操作过程中注意避光。

主要类胡萝卜素含量测定：仪器为Agilent 1260高效液相色谱仪，配有DAD检测器，色谱柱为C30-UG柱(4.6 mm×250 mm×5 μm)，流动相为乙腈∶甲醇(3∶1)，流速1.0 mL/min，检测波长为450 nm, 柱温为35 ℃，进样量20 μL。

标准曲线的制作：用95%乙醇溶解叶黄素、玉米黄素，将其等比例混合配制标准品溶液。以标准品浓度为纵坐标，峰面积为横坐标，绘制标准曲线。叶黄素标准曲线线性方程为y=616.48x-25.935，R2=0.999；玉米黄素标准曲线线性方程为y=51.607x-14.245，R2=0.999。

样品中主要类胡萝卜素含量的计算：根据标准曲线计算样品中主要类胡萝卜素的含量，结果以干基计，按公式计算。

式中：X为样品中某一种类胡萝卜素的含量/μg/g db)；c为由标准曲线计算得到的样品中该类胡萝卜素的质量浓度/μg/mL；V为样品提取液的定容体积/mL；m为样品干基质量/g。

1.3.4 色度的测定

将烫漂后的甜玉米进行匀浆，用校正后的色度仪进行色度测定，通过L*、a*、b*来表示，其中L*代表亮度，值越大表示样品越亮，反之越暗；a*代表红绿值，正数越大表示样品越红，反之表示样品越绿；b*表示黄蓝值，正数越大表示样品越黄，反之表示样品越蓝[19]。每个样品测量3次，以平均值作为最终结果。

1.3.5 不同烫漂方式对比

为评价过热蒸汽烫漂对甜玉米主要营养品质的影响，采用烫漂时间1 min，比较130 ℃过热蒸汽烫漂、沸水烫漂、常压蒸汽烫漂后甜玉米主要可溶性糖及类胡萝卜素含量。

1.3.5.1 沸水烫漂

将1 L蒸馏水加入蒸锅内，煮沸后，将100 g甜玉米籽粒置于沸水中烫漂，烫漂时间为1 min，烫漂结束后，立即用冷水冷却。

1.3.5.2 常压蒸汽烫漂

将1 L蒸馏水加入蒸锅内，煮沸后，将100 g甜玉米籽粒平铺于屉上，烫漂时间为1 min，烫漂结束后，立即用冷水冷却。

1.4 数据处理

所有样品均设置3个重复，数据用平均值±标准差来表示。采用Microsoft Office Excel 2019、Origin 2017对数据进行统计分析及制图，在SPSS26中利用Duncan法对数据进行显著性分析，不同英文字母表示差异显著(P<0.05)，仅对同一温度下不同处理时间样品中各营养成分含量进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 过热蒸汽烫漂对甜玉米中主要可溶性糖含量的影响

2.1.1 果糖、葡萄糖、蔗糖的色谱图

果糖、葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的标准品及甜玉米中主要可溶性糖的HPLC色谱图如图1所示。图1b在与图1a标准品溶液色谱相应位置上，有相同保留时间的果糖、葡萄糖、蔗糖色谱峰。

图1 果糖、葡萄糖、蔗糖标准品(a)及 甜玉米(b)中三者的色谱图

2.1.2 过热蒸汽烫漂对甜玉米果糖、葡萄糖及蔗糖含量的影响

甜玉米经过热蒸汽烫漂处理后，果糖、葡萄糖及蔗糖含量的变化分别见图2、图3和图4。相同处理时间下，随着过热蒸汽烫漂温度的升高，甜玉米中果糖、葡萄糖的含量下降。烫漂温度为110 ℃时，果糖、葡萄糖含量随烫漂时间增加均呈先增加后减少的趋势，且在处理2 min时含量最高，与对照组相比分别增加了24.10%、10.42%，可能与此阶段蔗糖转化成果糖、葡萄糖有关[20]；其余较高的烫漂温度下，随烫漂时间增加，果糖、葡萄糖含量显著下降(P<0.05)，其中果糖、葡萄糖含量分别在140、130 ℃处理5 min时含量最低，与对照组相比分别下降了83.98%、80.92%。说明提高温度和延长时间可导致其中果糖、葡萄糖含量大幅下降。Zaman等[21]发现过热蒸汽处理可可豆后，其果糖含量下降；牛丽影等[22]发现玉米汁经高压灭菌后葡萄糖含量下降。已有的研究表明，食品体系中含有氨基酸及蛋白质时，热处理过程中果糖、葡萄糖可参与美拉德反应[23,24]，甜玉米含有丰富的氨基酸和蛋白质，因此，美拉德反应也可能是甜玉米过热蒸汽烫漂过程中果糖、葡萄糖含量下降的原因。鉴于研究结果表明，在较低温和较短时间过热蒸汽烫漂条件下，果糖和葡萄糖有较高的含量和保留率，因此，可选择适当的过热蒸汽烫漂条件，以保持甜玉米中较高的果糖和葡萄糖含量。

图2 过热蒸汽处理对甜玉米果糖含量的影响

图3 过热蒸汽处理对甜玉米中葡萄糖含量的影响

图4 过热蒸汽处理对甜玉米中蔗糖含量的影响

2.1.3 过热蒸汽烫漂对甜玉米中蔗糖含量的影响

相同处理时间，随着过热蒸汽温度的增加，甜玉米中蔗糖含量有所上升。烫漂温度为140 ℃时，随处理时间增加，蔗糖含量呈先增加后减少的趋势，处理3min时含量最高，为28.87 g/100 g，为对照组的2.77倍。同样，李琼等[25]研究发现杏在热处理时蔗糖含量不断增加，其原因可能是一定的温度激发了蔗糖合成酶的活性，促进了蔗糖的合成；Chindapan等[26]研究表明热处理使得蔗糖含量增加的原因可能与棉子糖的水解有关，这也可能是甜玉米在过热蒸汽烫漂过程中蔗糖含量增加的原因。而随着处理时间的增加，蔗糖含量下降的原因可能与其转化成果糖、葡萄糖有关[20]。

2.2 过热蒸汽烫漂对甜玉米中主要类胡萝卜素含量的影响

2.2.1 叶黄素、玉米黄素的色谱图

叶黄素、玉米黄素等类胡萝卜素的标准品及甜玉米中主要类胡萝卜素的HPLC色谱图如图5所示。图5b在与图5a标准品溶液色谱相应位置上，有相同保留时间的叶黄素、玉米黄素色谱峰。

图5 叶黄素、玉米黄素标准品(a)及 甜玉米(b)中两者的色谱图

2.2.2 过热蒸汽烫漂对甜玉米中玉米黄素、叶黄素含量的影响

玉米黄素、叶黄素是甜玉米中主要的类胡萝卜素，其含量占类胡萝卜素总量的60%以上[27]，过热蒸汽烫漂后甜玉米中玉米黄素和叶黄素含量的变化分别见图6、图7。一定程度的热处理后，甜玉米中玉米黄素、叶黄素含量增加，温度过高或时间延长时其含量有所下降。烫漂温度为110 ℃时，随着时间的增加，玉米黄素、叶黄素含量均呈先增加后减少的趋势，且在处理2 min时含量最高，与对照组相比分别增加了33.30%、20.05%。李大靖等[28]发现一定程度的蒸汽烫漂也利于提高甜玉米中玉米黄素含量；Song等[29]研究发现，甜玉米汁经120 ℃热处理，随时间延长，叶黄素含量下降。

过热蒸汽烫漂过程中，甜玉米中玉米黄素、叶黄素含量在上升和下降之间呈动态变化，究其原因，一方面，热处理可破坏细胞壁、细胞器膜的完整性[30]、可促进类胡萝卜素-蛋白质复合物的变性[31]，进而促进类胡萝卜素的释放；另一方面，高温又可导致其降解或异构化[32]。当释放的量高于被破坏的量，含量增加，当释放的量低于被破坏的量，含量下降，因此，也可通过调节烫漂工艺条件及时间，以保持甜玉米中主要类胡萝卜素较高的含量。

图6 过热蒸汽处理对甜玉米中玉米黄素含量的影响

图7 过热蒸汽处理对甜玉米中叶黄素含量的影响

2.3 过热蒸汽烫漂处理对甜玉米色泽的影响

由表1可知，过热蒸汽烫漂后，甜玉米的L*、a*、b*值均有显著变化(P<0.05),尤其是与甜玉米色泽有关的亮度L*值和黄度b*值。相同温度下，随着烫漂时间的增加，甜玉米L*值呈先上升后下降的趋势，过热蒸汽温度为130 ℃，烫漂时间为1 min时，甜玉米L*值最高；烫漂使得甜玉米b*值增大，过热蒸汽温度为130 ℃、烫漂时间为4 min时，甜玉米b*值最高，呈现出较黄的色泽。同样，李大靖等[33]研究发现甜玉米果泥经热处理后b*值增加。已有研究表明，甜玉米热处理后色泽的变化可能与果糖、葡萄糖等参与的美拉德反应有关[34]，同时，可能还与玉米黄素、叶黄素含量的增加有关[35]。

2.4 不同烫漂方式对甜玉米主要营养成分的影响

基于130 ℃过热蒸汽处理甜玉米1 min后，其主要营养成分有较高的保留，且感官品质较好。沸水烫漂、常压蒸汽烫漂1 min是果蔬烫漂常用的加工条件，比较沸水烫漂[36]、常压蒸汽烫漂[37]、130 ℃过热蒸汽烫漂3种烫漂方式处理1 min对甜玉米中主要可溶性糖、类胡萝卜素含量的影响，结果见表2。

表1 过热蒸汽处理对甜玉米色泽的影响

表2 不同烫漂方式对甜玉米中主要营养成分含量的影响

经沸水烫漂和常压蒸汽烫漂，果糖、葡萄糖含量极显著下降(P<0.01)，过热蒸汽烫漂后，果糖、葡萄糖含量也有所下降，但保留率均高于沸水烫漂和常压蒸汽烫漂方式的保留率。在沸水烫漂过程中，水溶性物质如可溶性糖易浸出至水中[38]，是该烫漂工艺导致果糖、葡萄糖含量降低的主要原因；此外，热处理过程中葡萄糖、果糖等还原糖可参与美拉德反应[39]，也可引起两者含量下降，而过热蒸汽的高温有可能导致低聚糖降解为单糖[20]，因此，相较于常压蒸汽，可保持更高的果糖、葡萄糖含量。

3种烫漂方式处理后，蔗糖含量均显著增加(P<0.05)，其中，过热蒸汽烫漂后甜玉米中蔗糖含量最高。甜玉米中的蔗糖位于细胞质和液泡中，细胞质中的蔗糖更易流失，而液泡中的蔗糖不易流失[40]。因此，短时沸水烫漂后蔗糖含量增加的原因可能与其烫漂介质沸水促使甜玉米籽粒液泡中的蔗糖释放有关，同时也可能与棉子糖的水解，蔗糖酶活性的提高有关；Nowacka等[41]研究发现蔓越莓经90 ℃热水烫漂5 min后蔗糖含量也有所增加。而相比于沸水和常压蒸汽，过热蒸汽更高的温度可能更易于破坏甜玉米细胞结构，进而促进蔗糖释放。

甜玉米中主要类胡萝卜素含量经不同烫漂方式处理后呈现不同的变化趋势，常压蒸汽烫漂后甜玉米中主要类胡萝卜素含量显著下降(P<0.05)，沸水烫漂、过热蒸汽烫漂后两者的含量有所增加，其中，过热蒸汽烫漂后主要类胡萝卜含量最高。李大靖等[28]研究发现沸水烫漂后甜玉米中主要类胡萝卜含量高于常压蒸汽烫漂，与本研究结果呈现相同的趋势，其原因可能是沸水烫漂时甜玉米与烫漂介质接触密切，样品受热速度快，易于类胡萝卜素的释放。而相较于沸水和常压蒸汽，过热蒸汽的氧浓度最低，延缓了主要类胡萝卜素降解[42]，使得过热蒸汽烫漂在保持类胡萝卜素方面的优势最为突出。

由此可见，过热蒸汽烫漂相比常压蒸汽烫漂、沸水烫漂，可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖，同时促进其中可溶性糖蔗糖、类胡萝卜素叶黄素及玉米黄素含量提高。

3 结论

采用不同条件的过热蒸汽对甜玉米进行烫漂处理。结果表明，经过适当的过热蒸汽处理，甜玉米中蔗糖含量显著增加(P<0.05)，主要类胡萝卜素含量显著增加(P<0.05)；过热蒸汽处理显著影响甜玉米的亮度L*值和黄度b*值。同时，相较于沸水烫漂和常压蒸汽烫漂，过热蒸汽烫漂可以更好地保留甜玉米中的果糖、葡萄糖等营养成分。因此，过热蒸汽处理甜玉米不仅可以保持其营养成分的含量，还可以改善其外观品质。