成 楠 秦禮康 - 解春芝 -

(1. 貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2. 貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

紅小豆(Vignaumbellata)為菜豆族豇豆屬赤豆的種子，是一種高蛋白、低脂肪、富含黃酮、多酚、單寧、植酸、皂甙等多種生理活性物質(zhì)[1]、多營養(yǎng)的功能食品[2]16。

豆沙作為歷史悠久的中式傳統(tǒng)食品配料，富含多種營養(yǎng)素，廣泛用于制作豆沙包、豆沙糕、冰激凌、豆沙月餅、豆沙春卷等多種食品[3]。雖然食用豆種類很多，但以紅小豆制作的紅豆沙風(fēng)味口感最佳[1]17，同時關(guān)于豆沙加工工藝及營養(yǎng)與功能成分的研究少見文獻報道，張雪路等[4]雖對黑小豆沙的最佳加工工藝進行了研究，但未系統(tǒng)地對紅小豆沙加工工藝進行研究，且未對加工過程中紅小豆沙營養(yǎng)與功能成分進行相關(guān)研究。因此，本研究以紅小豆為原料，對浸泡和蒸煮2個關(guān)鍵工序進行工藝優(yōu)化，并跟蹤其加工過程中主要營養(yǎng)與功能成分的動態(tài)變化，以期為紅小豆沙標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和高值化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅小豆：當(dāng)年收獲的新鮮籽粒，貴州義邦食品有限公司；

蘆丁：分析純，南京替斯艾么中藥技術(shù)研究所；

沒食子酸丙酯標(biāo)準(zhǔn)品：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心；

單寧酸：分析純，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；

其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

電子分析天平：AR224CN型，奧豪斯儀器(常州)有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-2型，常州奧華儀器有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：LDZX-50KBS型，上海申安醫(yī)療器械廠；

臺式高速離心機：H2-16KR型，湖南可成儀器設(shè)備有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：101-0AB型，天津市泰斯特儀器有限公司；

皇城高速多功能粉碎機：HC-300T2型，永康市綠可食品機械有限公司；

冷凍干燥機：SCIENTZ-18N型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

超聲波清洗機：SB-800DT型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

臺式恒溫振蕩器：TH2-92C型，上海浦東物理光學(xué)儀器廠；

紫外可見分光光度計：L5S型，上海儀電分析儀器有限公司。

1.3 豆沙制備

1.3.1 工藝流程

1.3.2 工藝要點

(1) 清洗：將紅小豆籽粒放入清水中，除去上浮的雜質(zhì)及不飽滿的籽粒。

(2) 浸泡：在料液比1∶3.0 (g/mL)的條件下，于30～50 ℃ 下恒溫浸泡2～14 h。

(3) 蒸煮：以最佳浸泡條件下得到的浸泡紅小豆為原料，按一定的料液比，在適宜溫度下蒸煮一定時間。

(4) 制沙、洗沙：將煮熟的紅小豆倒入60目篩，滾揉破碎后加充足制沙用水將細沙完全濾入篩網(wǎng)下的容器中，洗沙沉淀時間不少于30 min，離心(10 000 r/min，10 min)，去除上清液，即得豆沙。

1.3.3 紅小豆浸泡工藝的優(yōu)化 取20 g紅小豆，在料液比1∶3.0 (g/mL)的條件下，分別在30，35，40，45，50 ℃下恒溫浸泡 2，4，6，8，10，12，14 h；取出，瀝干紅小豆表面水分，稱重，平行試驗3次，根據(jù)式(1)計算紅小豆的吸水率[4]。

(1)

式中：

X——吸水率，%；

m0——浸泡前紅小豆質(zhì)量，g；

m1——浸泡后紅小豆質(zhì)量，g。

1.3.4 紅小豆蒸煮工藝單因素試驗 以最佳浸泡條件下得到的浸泡紅小豆為原料，進行蒸煮工藝條件研究。

(1) 蒸煮溫度：在料液比1∶2.0 (g/mL)，蒸煮時間30 min 的條件下，分別考察蒸煮溫度(100，105，110，115，120 ℃)對紅小豆沙出沙率的影響，重復(fù)3次，取平均值。

(2) 蒸煮時間：在料液比1∶2.0 (g/mL)，蒸煮溫度105 ℃ 的條件下，分別考察蒸煮時間(10，20，30，40，50 min)對紅小豆沙出沙率的影響，重復(fù)3次，取平均值。

(3) 料液比：在蒸煮溫度105 ℃，蒸煮時間30 min的條件下，分別考察料液比[1∶1.0，1∶1.5，1∶2.0，1∶2.5，1∶3.0 (g/mL)]對紅小豆沙出沙率的影響，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.5 紅小豆蒸煮工藝的優(yōu)化 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以蒸煮溫度、蒸煮時間、料液比為因素，進行L9(33)正交試驗設(shè)計，確定紅小豆蒸煮過程的最佳工藝條件。

1.3.6 出沙率的測定 參照文獻[4]，出沙率按式(2)計算：

(2)

式中：

Y——出沙率，%；

w——干燥恒重后豆沙質(zhì)量，g；

m0——供試紅小豆質(zhì)量，g；

X——供試紅小豆含水量，%。

1.4 主要營養(yǎng)與功能成分分析

1.4.1 營養(yǎng)成分含量測定 樣品冷凍干燥48 h后，用高速多功能粉碎機將樣品粉碎過40目篩備用。

(1)水分：按GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》執(zhí)行。

(2)蛋白質(zhì)：按GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》執(zhí)行。

(3)脂肪：按GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》執(zhí)行。

(4)灰分：按GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》執(zhí)行。

(5)碳水化合物：采用差值法[5]，按式(3)計算碳水化合物含量。

Y=1-(X1+X2+X3+X4)，

(3)

式中：

Y——碳水化合物含量，%；

X1——水分含量，%；

X2——蛋白質(zhì)含量，%；

X3——脂肪含量，%；

X4——灰分含量，%。

1.4.2 功能成分含量測定

(1) 黃酮：精密稱量樣品粉末2.500 g于三角瓶中，加入10倍樣品量的60%乙醇，在60 ℃水浴中超聲提取30 min，10 000 r/min離心10 min，收集上清液，用溶劑定溶于25 mL 容量瓶，即得總黃酮提取液。吸取1 mL提取液于25 mL容量瓶內(nèi)，采用硝酸鋁-亞硝酸鈉比色法[6-7]，在510 nm處以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線測定總黃酮含量。以蘆丁含量為橫坐標(biāo)(X，mg/mL)，吸光度為縱坐標(biāo)(Y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程為Y=11.707X-0.004 8(R2=0.998 1)。

(2)多酚：精密稱量樣品粉末1.000 g于50 mL塑料離心管中，加入20倍樣品量的70%酸性乙醇(鹽酸調(diào)節(jié)pH值1.5)，加蓋，在50 ℃水浴中震蕩提取2 h，10 000 r/min離心10 min，收集上清液，再加溶劑于殘渣，繼續(xù)提取，重復(fù)3次，最后混合上清液，用溶劑定溶于100 mL容量瓶，即得多酚提取液。吸取1 mL提取液于25 mL 容量瓶內(nèi)，參照Folin-Ciocalten法[8-9]，在540 nm處以沒食子酸丙酯為標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線測定多酚含量。以沒食子酸丙酯含量為橫坐標(biāo)(X，mg/mL)，吸光度為縱坐標(biāo)(Y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程為Y=7.584 8X+0.000 3(R2=0.999 1)。

(3) 單寧：精密稱量樣品粉末1.000 g于50 mL塑料離心管中，加入20倍樣品量的70%酸性乙醇(鹽酸調(diào)節(jié)pH值1.5)，加蓋，在50 ℃水浴中震蕩提取2 h，10 000 r/min 離心10 min，收集上清液，再加溶劑于殘渣，繼續(xù)提取，重復(fù)3次，最后混合上清液，用溶劑定溶于100 mL容量瓶，即得單寧提取液。吸取1 mL提取液于50 mL容量瓶內(nèi)，采用鎢酸鈉-磷鉬酸比色法[8,10]，在760 nm處以單寧酸為標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線測定單寧含量。以單寧酸含量為橫坐標(biāo)(X，mg/mL)，吸光度為縱坐標(biāo)(Y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程為Y=34.924X-0.000 9(R2=0.998)。

1.5 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 20.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行差異性分析。所有試驗重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅小豆浸泡參數(shù)優(yōu)化

由圖1可知，當(dāng)浸泡溫度低于45 ℃時，紅小豆吸水緩慢，需較長時間達到最大吸水率。當(dāng)溫度高于45 ℃時，雖然可以加速紅小豆吸水速率，但過高的溫度可導(dǎo)致豆粒酶系失活和結(jié)構(gòu)的破壞，最終導(dǎo)致內(nèi)容物快速溶出，造成營養(yǎng)成分的流失[11]，同時吸水率下降。與李積華等[11]的研究結(jié)果一致。當(dāng)浸泡時間低于12 h時，紅小豆的吸水率隨著浸泡時間的延長而增加；當(dāng)浸泡時間超過12 h后，趨于平緩，吸水率差異不顯著(P>0.05)，是由于浸泡時間過短時，豆粒無法充分吸水膨脹，不利于后期蒸煮時淀粉的糊化，而浸泡時間過長則導(dǎo)致豆皮中色素和豆粒中內(nèi)容物的溶出，造成營養(yǎng)成分流失[4]。因此，紅小豆的最佳浸泡溫度為45 ℃，最佳浸泡時間為12 h。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)圖1 浸泡溫度和浸泡時間對吸水率的影響Figure 1 Effect of soaking temperature and time on water absorption

2.2 蒸煮工藝優(yōu)化

2.2.1 蒸煮時間對出沙率的影響 由圖2可知，當(dāng)蒸煮時間<30 min時，出沙率逐漸上升，蒸煮30 min時出沙率達到60.47%，30 min后趨于平緩。蒸煮20 min與30 min時差異顯著(P<0.05)，30 min后的出沙率差異不顯著(P>0.05)。這是由于隨著蒸煮時間的延長，豆粒內(nèi)部淀粉顆粒吸水溶脹，結(jié)構(gòu)松馳，淀粉α化程度增大，糊化度迅速上升；持續(xù)一段時間后，體系方可完成糊化過程[1]20-21，30 min時淀粉完全糊化后，糊化度逐漸趨于平緩并保持不變，糊化度達到100%。因此，紅小豆最佳蒸煮時間為30 min。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)圖2 蒸煮時間對出沙率的影響Figure 2 Effect of cooking time on red adzuki bean paste rate

2.2.2 蒸煮溫度對出沙率的影響 由圖3可知，當(dāng)蒸煮溫度<105 ℃ 時，出沙率逐漸上升，蒸煮溫度105 ℃時出沙率達到60.91%，105 ℃后趨于平緩。蒸煮溫度100 ℃與105 ℃時差異顯著(P<0.05)，105 ℃后的出沙率差異不顯著(P>0.05)。這是由于隨著蒸煮溫度的升高，淀粉顆粒對水分的吸附加劇，吸水速率和數(shù)量均有大幅度提高，淀粉顆粒急劇膨脹，淀粉糊化程度增大[12]，105 ℃時淀粉糊化完全。因此，紅小豆最佳蒸煮溫度為105 ℃。

2.2.3 料液比對出沙率的影響 由圖4可知，隨溶劑的增加出沙率逐漸上升，當(dāng)料液比為1∶2.0 (g/mL)時出沙率達到56.96%，之后趨于平緩。料液比1∶1.5 (g/mL)與1∶2.0 (g/mL)時差異顯著(P<0.05)，1∶2.0 (g/mL)后的出沙率差異不顯著(P>0.05)。這是由于紅小豆在蒸煮過程中，溶劑過小時，豆粒內(nèi)部淀粉顆粒無法充分吸水溶脹，淀粉糊化程度較低；隨著溶劑的增加，豆粒內(nèi)部淀粉顆粒充分吸水溶脹，淀粉糊化完全。因此，紅小豆最佳料液比為1∶2.0 (g/mL)。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)圖3 蒸煮溫度對出沙率的影響Figure 3 Effect of cooking temperature on red adzuki bean paste rate

不同字母表示差異顯著(P<0.05)圖4 料液比對出沙率的影響Figure 4 Effect of material liquid ratio on red adzuki bean paste rate

2.2.4 正交試驗結(jié)果 在單因素試驗基礎(chǔ)上，設(shè)計正交試驗因素水平見表1，以出沙率作為評價指標(biāo)，利用正交試驗篩選出紅小豆沙的最佳蒸煮工藝參數(shù)，試驗結(jié)果見表2。

由表2可知，紅小豆蒸煮過程中的最佳工藝參數(shù)為A3B3C2；正交試驗方差分析結(jié)果(表3)顯示，修正模型的 P<0.05，說明正交試驗方差分析模型是適用的。蒸煮溫度、蒸煮時間、料液比3個因素的 P<0.05，對紅小豆豆沙出沙率的影響均達到顯著水平，且蒸煮溫度的P<0.01，對紅小豆豆沙出沙率的影響達到了極顯著水平。綜合表2、3結(jié)果，3因素對紅小豆沙出沙率影響的順序為蒸煮溫度>蒸煮時間>料液比；蒸煮過程中最佳工藝參數(shù)為：蒸煮溫度110 ℃，蒸煮時間40 min，料液比1∶2.0 (g/mL)。

2.3 主要營養(yǎng)與功能成分流向分布

2.3.1 紅小豆浸泡損失 由表4、5可知，浸泡加工過程中，主要營養(yǎng)與功能成分顯著降低(P<0.05)。其中，多酚損失量最大(12.8 mg/100 g)，損失率為5.57%。蔡亭等[13]研究了不同浸泡時間對綠豆浸泡液中多酚含量的影響，結(jié)果表明浸泡時間12 h后，綠豆浸泡液多酚含量為13.11 mg/100 g。Xu等[14]也進行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)浸泡過程顯著降低食用豆類中多酚含量，損失率為2%～12%。黃酮損失率最大，為39.62%，與Siah等[15]的研究結(jié)果基本一致；其次為單寧，損失率為26.85%；蛋白質(zhì)損失率最低，為1.20%。Okudu等[16]研究結(jié)果同樣證實浸泡過程顯著降低班巴拉族花生種子中蛋白質(zhì)含量，損失量為0.3%。這是由于紅小豆在浸泡過程中吸收水分，體積膨脹，含水量增加，質(zhì)地變軟，同時可溶性成分溶出，導(dǎo)致營養(yǎng)功能成分流失。

表1 因素水平設(shè)計表Table 1 Factors and levels of orthogonal test design

表2 正交試驗結(jié)果與分析Table 2 Orthogonal test result and analysis

表3 正交試驗方差分析表Table 3 Orthogonal test analysis of variance

表4 紅小豆沙加工中各組分主要營養(yǎng)與功能成分含量(以干基計)?Table 4 Contents of main nutritional and functional components in red adzuki bean paste and various by-products (dry matter)

?n=3；同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表5紅小豆浸泡、蒸煮、洗沙加工過程中主要營養(yǎng)與功能成分損失率?

Table 5 Loss rate of main nutritional and functional components in red adzuki bean during processing of soaking, cooking and sand washing %

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.3.2 紅小豆蒸煮損失 由表4、5可知，蒸煮加工過程中，主要營養(yǎng)與功能成分顯著降低(P<0.05)，且破壞程度最大。其中，黃酮、多酚、單寧損失率顯著高于蛋白質(zhì)、脂肪和灰分(P<0.05)，其損失率分別為48.42%，40.00%，44.20%。Mamiro等[17]研究發(fā)現(xiàn)蒸煮過程顯著降低坦桑尼亞地區(qū)豆類中單寧含量，損失率為51.7%。在蒸煮過程中黃酮、多酚、單寧含量降低，是由于水煮加熱增加了其向外滲透的速率[18]。其次為蛋白質(zhì)，損失率為16.39%，與Khalil等[20]的研究報道基本一致。這是由于在蒸煮過程中，溫度升高到100 ℃時，可溶性蛋白質(zhì)減少，可溶性氮量增加，但蛋白質(zhì)態(tài)氮反而下降[19]。脂肪損失率最低，為8.51%。

2.3.3 紅小豆制沙洗沙損失 由表4、5可知，洗沙加工過程中，主要營養(yǎng)與功能成分顯著降低(P<0.05)。其破壞程度顯著小于浸泡工序，這是因為制沙洗沙過程中也會損失部分可溶性成分，導(dǎo)致營養(yǎng)功能成分流失，但時間遠小于浸泡工序，營養(yǎng)流失少。蛋白質(zhì)主要集中分布在豆沙中，含量為21.48%。功能性成分多酚和單寧主要富集于豆渣中，含量分別為162.30，14.26 mg/100 g，可作為多酚和單寧提取的原料，具有良好的高值化開發(fā)前景。

3 結(jié)論

以紅小豆為原料加工豆沙，其浸泡和蒸煮最優(yōu)工藝參數(shù)為：浸泡溫度45 ℃、浸泡時間12 h、料液比1∶2.0 (g/mL)、蒸煮溫度110 ℃、蒸煮時間40 min。紅小豆豆沙加工過程中，浸泡、蒸煮、洗沙工序均導(dǎo)致紅小豆?fàn)I養(yǎng)、功能成分顯著降低(P<0.05)，黃酮、多酚、單寧等主要功能成分的損失率顯著高于蛋白質(zhì)、脂肪和灰分(P<0.05)，蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、碳水化合物、黃酮、多酚和單寧在成品豆沙中的保留率僅分別為60.74%，34.74%，48.25%，68.77%，19.67%，30.98%，13.94%，尤其黃酮在浸泡、蒸煮、制沙洗沙工序的損失率較大(分別為39.62%，48.42%，13.08%)，但成品豆沙中，蛋白質(zhì)含量達21.48%(干基)，而豆渣中則富集多酚和單寧，含量(干基)分別為162.30，14.26 mg/100 g。因此，浸泡液、豆湯、洗沙水、豆渣中含有較多的營養(yǎng)功能活性成分，具有一定增值利用潛力。另外，可進一步探討控制浸泡用水量、采用豆湯制沙洗沙或高壓無水蒸煮，研發(fā)兼顧營養(yǎng)與工藝的豆沙加工新工藝。

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