冷冻干燥和低温真空脱水对脱水菠菜的叶绿素稳定性的影响

冷冻干燥和低温真空脱水对脱水菠菜中叶绿素稳定性的研究摘要：采用冷冻干燥和真空低温脱水干燥经热烫处理和未经热烫处理的菠菜。利用水分吸附测定单层水分含量和脱水产品固体表面积等温线的BET方程。测定产品的叶绿素a和b和TBA值，研究了在不同贮藏温度5℃，20℃，30℃，和45℃干燥的样品在储存过程中的变化。低温真空脱水干燥时间比冷冻干燥少。冷冻干燥的产品的固体表面区域均高于低温真空脱水，而且经热烫处理有增加干制品固体表面积的作用。随着贮藏温度和时间的增加，叶绿素含量下降，TBA值升高。结论表明：冷冻干燥比低温真空脱水更显著，热烫处理样品比未经热烫处理更好。1引言叶绿素是分布最广泛的植物色素，叶绿素a和b在食品技术重要性源自他们的是绿色蔬菜的重要部分；然而叶绿素在食品的加工和贮藏中很容易受到破坏（希顿，lencki，和Marangoni，1996；拉乔洛和lanfer马奎斯，1982；蒙雷亚尔，德ancos，和卡诺，1999）。叶绿素转变为脱镁叶绿素和其他衍生物会使色泽由亮绿色变为深墨绿色或者暗橄榄黄色（Gupte等人.1964）。最终消费者通过感官评判为劣质产品。因此，食品加工中阻止或减少叶绿素的降解来尝试生产更高质量的蔬菜产品已经成为一种挑战（施瓦兹&洛伦佐，1991）。在绿色组织中叶绿素的性质可能取决于脂蛋白的叶绿体的关联性。当叶绿体的膜排列已经混乱时，叶绿素结构才会断裂。（海什曼&克拉克，1975）。在食品加工和储存过程中叶绿素可能会降解，这取决于温度，pH值，时间，酶，氧，和光（希顿＆Marangoni，1996施瓦兹洛伦佐1990）。虽然叶绿素降解最普遍的机理似乎是被酸催化转化为脱镁叶绿素，但是通过脂氧合酶的作用的氧化也被观察到（巴克尔&爱德华兹，1970；1965；拉乔洛和lanfer霍顿，马奎斯，1982；洛佩兹ayerra，穆尔西亚，和加西亚Carmona，1998）。冷冻干燥技术具有一定的优势，广泛应用于食品加工；然而，孔隙度和冻干制品的表面面积大于用其他方法干燥脱水产品（柏林，克里曼，与pallansch，1966；王,Lam，与桑德尔，1968）。由于暴露表面积较大可能导致增加产品的氧化(Martinez&Labuza,1968)。低温真空脱水（CLTVD）是一种改性的干燥方法，它可以获得的产品质量和冷冻干燥产品相近，而且用更少的操作时间和费用(King,Zall,&Ludington,1989;King&Lin,1995;King&Su,1993)。对于脱水产品的氧化降解，在冷冻干燥牛肉和猪肉中发现肌红蛋白降解和脂肪氧化比用低温真空脱水法的样品更多。本文探讨了经热烫和未经热烫处理的菠菜在冷冻干燥和低温真空脱水中叶绿素的含量。监测脱水菠菜在储存过程中的叶绿素降解条件。测定单层水分含量的干燥曲线（caurie，马萨，1971；1983；Mazza和lemaguer，1980）。并在不同温度贮藏后对这些产品的成分变化进行了比较。针对这种不同的干燥方法和热烫处理的效果进行了评定。2材料与方法2.1材料分析盐是从Sigma化学公司购买（St.路易斯，钼，美国）用于测定水分吸附等温线，化学物质的叶绿素含量，脂质过氧化作用分析。新鲜市售的菠菜是从当地超市购买。购买后将菠菜进行挑选，用水清洗。然后分两批。一批不经过任何处理直接干燥，而另一批先经95℃热烫2min，再用冷水清洗并冷却到10℃，最后进行干燥(Lopez-Ayerraetal.,1998)。一种NY/PE[尼龙/聚乙烯透水性：6.4克/平方米/天（25℃），透氧性：56毫升/平方米/天（25℃）]复合膜，作为贮藏测试包装袋的材料。2.2脱水经热烫和未经热烫的菠菜叶分成2等份。一份采用冷冻干燥方法，另一份采用低温真空脱水方法。样品先在-35℃的RevcoULT1386-9D超低温冷冻箱(Asheville,NC,USA)内预冻24h，然后在Eyela540-FDU冷冻干燥（东京，日本）机内冷冻干燥，冷凝器温度-50±2℃，压力在0.02托以下。另一样品在尽量低且样品不冻结的温度预冻（1±4℃），然后在冷冻干燥机由温度控制器控制温度在1±4℃。在低温真空脱水阶段，干燥室的压力控制尽量低些，避免样品中的水分溢出。对于冷冻干燥和低温真空脱水，干燥室内安装了梅特勒-2440顶装电子秤（瑞士），他可以在脱水，样品干燥至单水分含量中记录样品重量变化。热电偶放置在样品内部与横河HR1300温度记录仪（东京，日本）连接，记录温度的变化。2.3贮藏试验将热烫脱水和未经热烫脱水的菠菜叶用低渗透性和高透氧的复合膜真空包装，在10瓦的荧光灯下40cm处贮藏，贮藏温度分别为5℃，20℃，30℃，45℃贮藏3个月。定期取样分析叶绿素的含量和脂肪过氧化。试验在6组样品中随机抽取，然后取平均值。2.4吸附等温线绘制吸附等温线，冷冻干燥和低温真空脱水的平衡样品在25℃真空下在不同盐溶液中得出所需水分活度（Aw）。样品达到水分平衡所需的时间随相对湿度变化的，用测得的样品的水分含量和水分活度绘制吸附等温线。同时利用冻干或CLTVD的样品可以得到解吸等温线，在相对湿度100%时达到平衡，在此条件下不同的水分活度都达到平衡，样品的水分含量与其水活性决定解吸等温线。解吸等温线上的水分含量和水活性低于AW=0.4，代入BET方程(Brunauer,Emmett,&Teller,1938)。运用BET模型得出单层水分含量并据此得出干燥后的样品的固体表面区域。（Komeyasu&Iyama,1974;Mazza,1980).2.5叶绿素含量用弗农（1960）和罗伯森斯温伯恩（1981）的分光光度法测定热烫和未经热烫的脱水菠菜中叶绿素a和b的浓度。2.6。脂质过氧化用基里科和史密斯（1994）描述的硫代巴比妥酸法（TBA）测定脂质过氧化试验。2.7。统计分析数据均用统计分析系统软件分析（SASInstituteInc.，1985）。在方差分析中用LSD（最小显著差异法）确定在不同贮藏条件下€P＜0.05贮存后的样品单层水分含量和叶绿素含量的差别。图1在25℃脱水菠菜水分吸附等温线△—解吸曲线---吸附曲线图2脱水菠菜BET等温线图低温真空脱水---经热烫低温真空脱水---冷冻干燥-----经热烫冷冻干燥-----3．结果与讨论叶绿素含量分析结果（平均±SD，N=6）试验材料新鲜菠菜叶绿素a含量6.75±0.53（毫克/克干物质），热烫后菠菜6.22±0.36（毫克/克干物质）；新鲜菠菜叶绿素b含量2.56±0.18（毫克/克干物质），热烫后菠菜2.08±0.15（毫克/克干物质）图1表示在吸附和解吸等温线试验中冷冻干燥的样品平衡水分的含量高于低温真空脱水，而热烫处理样品显示比未经热烫的样品更高的数值。这可能是由于冻干制品的多孔特性和热烫的纹理破坏所引起的类似的特征。因为较大的固体表面所造成的孔隙度可以吸附更多的水。在吸附和解吸之间的存在一个小的滞后，这与Mazza（1980）采用真空炉干燥辣根的结果是一致的。滞后环的存在表明吸附水分有两个值。图2是冷冻干燥，低温真空脱水，热烫和未经热烫的菠菜的BET等温线。图2（X坐标表示的水分含量g／g干物质单位）。从BET模型得出单层水分含量和计算固体表面区域的数据如表1。结果发现，冷冻干燥的样品单层水分含量和计算的固体表面面积大于低温真空脱水的样品。热烫也产生对固体表面面积的增加的作用。干燥曲线（图3）表明，冷冻干燥的干燥时间需45小时左右，而低温真空脱水大约需要6小时。此外，冷冻干燥必须在-35℃预冻，而低温真空脱水仅需在干燥前1±4℃预处理。这表明，与冷冻干燥相比，低温真空脱水用更少操作时间和更低的成本花费。这可能是低温真空脱水的较高处理温度和蒸发干燥的机理原因，其结果的趋势与先人的结果是一致的(Kingetal.,1989;King&Chen,1998).。然而，由于蒸发水分减少导致组织质构瓦解，会观察到低温真空脱水产品收缩的现象。烫漂，推测热烫可能导致的组织的物理性质的变化和诱导可溶性固形物的损失（Fellows，1988）。在图3中，发现热烫有影响输水率显着的效果，并且需要更少的干燥时间，特别是在低温真空脱水需要热烫样品的要求。图3脱水菠菜干燥曲线在贮藏开始，低温真空脱水样品中的叶绿素a和b含量均低于冷冻干燥样品，如图4和图5。可能由于低温真空脱水采用较高的干燥温度直接影响叶绿素的结果。观察图4,、5，在贮藏中，低温真空脱水产品中叶绿素降解少于冷冻干燥产品，热烫样品的叶绿素降解率高于未经热烫样品。这可能是因为较大的固体表面接触的冻干制品的孔隙率较高造成的。虽然热烫可以破坏过氧化物酶和脂氧合酶，但是热烫和未经热烫处理的结果是相似的。因为叶绿素易氧化（希顿＆Marangoni，1996），那些具有较高的孔隙率的产品可能与氧和氧化接触诱导（戈贮藏时间（周）图4在贮藏期不同贮藏温度下脱水菠菜中叶绿素a含量的变化5℃---20℃---30℃---45℃---特利布&linaberry，1975）。此外，这些物质在热烫过程中失去水溶性成分，这可能使其具有抗氧化作用，致使热烫样品与未经热烫的样品相比有更高的氧化能力。研究发现在低温下贮藏有更好的储存效果，这个结论与Nakabayashi(1986)的菠菜变色试验结果相符的。结论都认为菠菜早期贮藏中叶绿素降解更快，在后期降解稳定(King&Chen,1998;King&Su,1993)。另一方面，虽然在浓溶液的样品普遍观察到叶绿素a降解比叶绿素b更快(Schwartz&Lorenzo,1990),，但是在再图4、5中发现叶绿素a、b的降解趋势是相似的。可能由于叶绿素a、b降解时水分含量不同导致的，记录下菠菜中叶绿素降解在不同水分活度下具有不同的机理(Lajolo&Lanfer-Marquez,1982)。在菠菜中发现高水平的多不饱和脂肪酸(Murcia,Vera,&Garcia-Camona,1992)。丙二醛是脂肪过氧化的主要毒性图5在贮藏期不同贮藏温度下脱水菠菜中叶绿素b含量的变化5℃---20℃---30℃---45℃---表1脱水菠菜的单层水分含量和固体过程单层水分含量（g/100g干物质）固体表面积（㎡/g）冷冻干燥未经热烫7.53±0.31a263.6热烫8.48±0.46b296.8低温真空脱水未经热烫5.35±0.25c187.3热烫6.23±0.33d218.1产物，作为自由基产物的指标(Pardhaetal.,1995)。TBA试验常用的过氧化脂质的检测的实证方法，用硫代巴比妥酸和丙二醛之间的特异性反应测定脂质过氧化水平（Hamilton，1983）。图6显示低温真空脱水，冷冻干燥，热烫，未经热烫的样品在储存过程中TBA值的变化。结果发现，在贮藏中脂质过氧化水平的增加和产品的孔隙率的增加。由于脱水绿色蔬菜经过光氧化，单氧的增加会促进脂肪酸氧化（Francis,1985）。脂肪酸过氧化增加导致TBA值升高以及自由基产生和叶绿素降解(Heaton&Marangoni,1996;LopezAyerraetal.,1998)。另一方面，孔隙率较高的产品，即较大的固体表面，被发现容易氧化。冷冻干燥和低温真空脱水前热烫脱水样品可能提高氧化降解，由于孔隙造成的结构破坏和抗氧化物质损失，低温真空脱水产品显示的叶绿素破坏和脂质过氧化作用的比冷冻干燥产品更低，因为固体表面区域暴露较少。图6在贮藏期不同贮藏温度下脱水菠菜中TBA值的变化5℃---20℃---30℃---45℃---4结论经热烫处理冷冻干燥的菠菜单层水分含量是8.48（克/100克干物质），未经热烫处理冷冻干燥的菠菜是7.53（克/100克干物质）,；经热烫处理低温真空脱水的菠菜单层水分含量是6.23（克/100克干物质），未经热烫处理低温真空脱水的菠菜是5.35（克/100克干物质）。冷冻干燥产品的孔隙率大于低温真空脱水样品，热烫也影响产品的表面面积增加。叶绿素a和b的含量随着贮存温度和贮存时间增加而减少。干燥产品的脂质过氧化的趋势与叶绿素的降解趋势相