压力烹调对四种谷物抗营养因子保存率的影响

王 蓉,范志红,史海燕

(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)

压力烹调对四种谷物抗营养因子保存率的影响

王 蓉,范志红,史海燕

(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)

研究压力烹调对4种全谷和豆类抗营养因子保存的影响。对黑米、红小豆、黄大豆、黑大豆进行不同时间、压力的烹调,以常压烹调为对照,检测其中植酸、单宁、皂甙和胰蛋白酶抑制剂的含量。结果显示:其中植酸、单宁、皂甙的保存率分别在50.16%～67.33%、61.44%～73.94%和36.29%～53.28%之间,172 kPa 20 min处理时,各抗营养因子的保存率最低。提示随压力烹调的时间或压力增加,各样品的植酸、单宁和皂甙含量均呈下降趋势,可以通过在172 kPa压力下设定不同保压时间来调整抗营养因子的保存率,以满足不同人群的需求。

压力烹调,豆类,抗营养因子,植酸,单宁

全谷和豆类是健康膳食的重要组成部分,其维生素和矿物质含量显著高于精白米面,适当增加全谷和豆类摄入量有利于预防肥胖[1]、糖尿病[2]和心脑血管病[3]等慢性疾病。但这些食材也含有较高水平的植酸、单宁、皂甙和胰蛋白酶抑制剂等成分,它们可能会降低人体消化酶的作用[4],并降低部分矿物质的吸收效率[5],成为部分居民消费杂粮豆类的障碍。

然而,全谷和豆类中的抗营养物质也有一定健康益处,其中植酸和单宁具有较强的抗氧化作用[6-7],并对预防心脑血管疾病和糖尿病有益[8-10];而胰蛋白酶抑制剂和皂甙具潜在的抗癌作用[11]。鉴于我国存在大量消化不良人群的同时,患各种慢性疾病的国民也日益增加,适度保留抗营养物质也有重要的健康意义[12]。

目前我国家庭中电压力烹调器具已经相当普及,为全谷豆类食物的烹调提供了很大便利,但利用家庭电压力烹调器具,采用不同时间和不同压力烹调对抗营养物质的影响方面却少有研究报道。本研究试图了解家用压力锅烹调对这些健康相关成分的保存效果,以便为不同人群的健康烹调提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黑米、红小豆、黄大豆、黑大豆购于学院路美廉美超市,为“绿粮沧”牌袋装有机杂粮(陕西榆林,绿粮沧有机食品有限公司)。预先挑选除去破损籽粒和粒径差异过大的籽粒,密封储藏于阴凉处,于包装上打印的生产日期后6个月内用于测定。

单宁酸、植酸钠、齐墩果酸、牛胰蛋白酶、没食子酸 购于中国药品生物检验所;F-D试剂、碳酸钠、硫酸钠、盐酸、三氯化铁、磺基水杨酸、氯化钠、氢氧化钠、乙醚、乙酸、乙醇、正丁醇、甲醇、高氯酸、乙酸乙酯、香草醛、氯化钙、三羟甲基氨基甲烷(Tris-base)、福林试剂(F-C试剂)、苯甲酰-DL-精氨酸-p-对硝基苯胺盐酸盐(L-BApNA) 以上试剂均为分析纯;201×7(717)强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 购于汕头市西陇化工厂。

JYY-40YS5可调压电压力锅 九阳股份有限公司;FD-1真空冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司;UV-5200紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司;RE-2599型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;SHA-BA水浴恒温振荡器 江苏金坛容华仪器制造有限公司;高速粉碎机 北京环亚天元机械技术有限公司;离子交换柱(8 mm×10 mm) 北京博诺欣科技有限公司。

表1 烹调处理后植酸的含量与保存率

注:
注:(1)1.3NP/20代表132 kPa(1.3个大气压)烹调20 min,1.5NP/20代表152 kPa(1.5个大气压)烹调20 min,1.7NP/20、1.7NP/15、1.7NP/10分别代表172 kPa(1.7个大气压)烹调20、15、10 min;(2)同一列中具有不同字母者差异显著(p<0.05)，表2～表4同。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的烹调处理 取50 g样品加水150 mL,黑米未浸泡,黄大豆和黑大豆、红小豆浸泡过夜(浸泡时间经预实验确认达到80%以上最大吸水量)后,放入可调压电压力锅内,设定压强与时间,压力和时间分别为:132 kPa烹调20 min,152 kPa烹调20 min,172 kPa烹调20、15、10 min。从达到预定压强后开始计时,结束后采用自动放气方式排气,立即取出烹调后的样品,冷却到室温后,放入-80 ℃冰箱预冷8 h,后置于-40 ℃真空冷冻干燥箱中12 h。取出后磨粉并过100目筛后,分装入密闭封口袋中,储存于冷冻室备用。

常压烹调方法均经过预实验,为减少水分蒸发对样品的影响,将50 g样品放入样品盒中,加150 mL水,放入沸水蒸锅,60 min后取出,同上冷冻干燥磨粉备用。

1.2.2 植酸的提取和测定 参照文献方法[13],并略作修改。准确称取过100目筛样品1.000 g,置于具塞三角瓶中,加入50 mL 100 g/L的硫酸钠-盐酸提取溶液,振荡提取2 h后,3000 r/min离心10 min,收集上清液,按照GB/T 5009.153-2003方法,经阴离子交换柱洗脱提取,收集提取液,在波长500 nm比色测定吸光度。

1.2.3 单宁类物质的提取和测定 参照文献方法[14],并略作修改。称取过100目筛样品5.000 g,加入去离子水400 mL,80 ℃水浴振荡提取1 h,用1 mol/L盐酸调整pH至4.5±0.1,等电点沉淀大豆蛋白,1500 r/min离心10 min,收集上清液进行测定。

1.2.4 皂甙类物质的提取和测定 称取过100目筛样品1.000 g,置于具塞三角瓶中,加入75%乙醇100 mL,按照杨秀丽等[15]方法进行提取、纯化,以5%香草醛-冰醋酸溶液和高氯酸为显色剂,在乙酸乙酯中反应波长,波长558 nm处测定吸光度。

1.2.5 胰蛋白酶抑制剂的提取和测定 参照文献方法[16],并略作修改。取过100目筛样品1.000 g,置于三角瓶中,加入Tris-氯化钙溶液50 mL,于25 ℃恒温水浴中150 r/min振荡提取2 h,3000 r/min离心,取上清液进行测定。

1.2.6 数据统计处理 所有处理取3个平行样品,所有实验重复2次。各处理的保存率以同样处理前鲜重的冻干样品含量为基础进行比较,以消除处理中样品水分变化带来的影响。显著性分析利用spss21.0软件,采用Tukey’s text法。

2 结果与分析

2.1 烹调后植酸含量变化

如表1所示,四种样品经过烹调后的植酸含量均和生样呈显著性差异,且常压烹调和132 kPa(1.3个大气压)20 min及172 kPa(1.7个大气压)10 min的样品植酸含量亦无显著差异。经过172 kPa 20 min的压力烹调后,黑米的植酸保存率下降到了57.03%。且在172 kPa下,随着烹调时间的增加,黑米的植酸含量显著降低。在相同的烹调时间下,随着烹调压力的增高,植酸含量呈下降的趋势。红小豆、黑大豆和黑米植酸含量变化的趋势较为一致。

表2 烹调处理后单宁含量与保存率

表3 烹调处理后皂甙含量与保存率

表4 烹调处理后胰蛋白酶抑制剂含量与保存率

2.2 烹调后单宁含量变化

如表2所示,四种样品经过烹调后的单宁含量均和生样的单宁含量差异显著。经过常压烹调的黑米、红小豆的单宁含量均和经过132 kPa 20 min烹调处理后的样品呈显著差异。且除黑米外,其它样品经常压烹调和172 kPa 10 min烹调均差异显著。在相同的烹调时间下,随着烹调压力的升高,黑米、红小豆和黑大豆的单宁含量呈显著下降的趋势。在相同的烹调压力下,随着烹调时间的增加,黑米、黄大豆、黑大豆的单宁含量也呈显著下降的趋势。

2.3 烹调后皂甙含量变化

如表3所示,四种样品经过烹调后的皂甙含量均和生样的皂甙含量差异显著。且经过常压烹调的样品皂甙含量和压力烹调后的样品均呈显著差异。其中,黑米样品的皂甙保存率和其它三种样品相比较低,经172 kPa 20 min烹调处理后黑米样品的皂甙保存率为36.29%。在相同的烹调时间下,随着烹调压力的增加,红小豆、黄大豆、黑大豆的皂甙含量呈显著下降的趋势。在相同的烹调压力下,随着烹调时间的增加,红小豆、黑大豆的皂甙含量也呈显著下降的趋势。

2.4 烹调后胰蛋白酶抑制剂含量变化

如表4所示,黑米生样及烹调后所有样品均未检测胰蛋白酶抑制剂的含量。其它样品经过烹调后胰蛋白酶抑制剂的含量均显著小于生样,且经过烹调后胰蛋白酶抑制剂的含量均下降到了30%以下,红小豆样品经172 kPa 20 min烹调后的胰蛋白酶抑制剂保存率为10.05%。但常压烹调后红小豆和黑大豆的胰蛋白酶抑制剂含量和经过172 kPa 10 min烹调后无显著差异。在相同的烹调压力下,随着烹调时间的增加,红小豆、黑大豆样品的胰蛋白酶抑制剂含量均呈显著下降的趋势。

3 讨论

本研究中,在延长压力烹调时间或提高压力时,各样品的植酸和单宁含量均有下降,可能主要是热降解增加所引起。Nergiz C等[17]的研究表明,经压力锅40 min烹调后,三种菜豆的植酸含量分别减少了50.85%,50.97%和51.25%。Rehman等人[18]的研究显示,在121 ℃和128 ℃的压力下,黑绿豆、鹰嘴豆、小扁豆、红芸豆、白芸豆的单宁含量为生样的33.1%～45.7%,且随着烹调时间的延长,单宁含量有下降的趋势。Mubarak A E[19]等人对浸泡了12 h的绿豆进行了121 ℃ 35 min的压力烹调,结果显示,绿豆经压力烹调后,单宁含量下降了51.5%。除浸泡过程中的溶出外,在烹调过程中形成不可溶的单宁蛋白复合物也是单宁含量下降的一个重要原因[20]。压力加热会使皂甙的糖苷键发生断裂后进一步降解[21],并使热敏感部分的胰蛋白酶抑制剂更多地被灭活[22]。

有研究显示[23],绿豆经过压力烹调后,其胰蛋白酶抑制剂仍有活性,但显著低于常压烹调的样品。本研究各烹调处理后,三种豆类样品的胰蛋白酶抑制剂活性残留均低于27%,且172 kPa 20 min压力烹调时降低残留活性的效果最佳。

和精白主食相比,全谷和豆类的营养价值较高,例如红小豆中的蛋白质含量是精白大米的3倍,其钾含量高达10倍以上[24]。但因全谷和豆类中富含植酸、单宁、胰蛋白酶抑制剂等抗营养成分,很多人因为担心它们难以消化吸收而不敢食用。本研究提示,对消化能力较弱的人来说,只要选择较高的烹调压力和较长的烹调时间,即可更好地消除这种顾虑。

研究表明,植酸和矿物质分子比达到一定值时才会影响生物体对矿物质的吸收,且植酸的毒性极低,小鼠口服半致死量(LD50)为4192 mg/kg,和食盐(LD50为4000 mg/kg)的安全性相当[25]。单宁小鼠经口LD50为13.192 g/kg,按照毒理学分级为实际无毒级[26],单宁含量达到1.5 g/kg时才会对人体铁吸收产生显著影响[27]。而本实验中几种烹调方法的植酸和单宁的残留量远远低于对消化正常人体产生不利影响的数值。对于消化能力正常,而心脑血管疾病、糖尿病、肠癌等疾病风险较高的人来说,在全谷和豆类烹调中适度保存植酸、单宁和胰蛋白酶抑制剂等延缓餐后食物消化速度的成分,对于预防疾病和控制血糖十分有利[28]。大豆皂甙具有抗脂质氧化、抗自由基、增强免疫调节、抗肿瘤和抗病毒等多种生理功能[29],对高血脂、冠心病患者来说,适度保留皂甙亦有意义。

本研究显示,在压力烹调当中,只要缩短烹调时间,如在172 kPa下将烹调时间缩短到10 min,即可基本上接近常压烹调的抗营养因子保留效果。也就是说,通过调整压力烹调时间的设定,即可使同一个烹调压力呈现不同的烹调效果,分别适应消化不良者和需要预防和控制糖尿病和冠心病等慢性疾病的人群。同时,由于烹调前的浸泡对豆类中的植酸、单宁含量有降低作用[30],也可以通过取消浸泡程序或缩短浸泡时间的方式来调整压力烹调后这些物质的含量。

4 结论

总之,考虑到和常压烹调相比,用电压力锅自动烹调全谷豆类的总加热时间明显缩短,能让人们更为轻松方便地得到其中的碳水化合物、蛋白质、矿物质等营养成分,并适度地保留抗营养物质。通过调整压力烹调的参数,无论是消化能力较弱者,还是患有糖尿病等慢性疾病、需要摄入更多抗氧化物质和功能性因子的人群均适合采用这种烹调方法。

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Effect of pressure cooking treatments on anti-nutritional factors in four whole grains and legumes

WANG Rong,FAN Zhi-hong,SHI Hai-yan

(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China)

To study the effect of pressure cooking treatments on anti-nutritional factor retention in four whole grains and legumes. The contents of phytic acid,tannins,saponins and trypsin inhibitor in black rice,azuki bean,yellow soybean and black soybean were measured after pressure cooking procedures,with normal pressure cooked samples as control. Results:The retention of phytin,tannins and saponin were 50.16%～67.33%、61.44%～73.94% and 36.29%～53.28%,respectively. The 172 kPa 20 min treatment resulted in the lowest retention of all anti-nutritional factors. The above results suggested that the retention of anti-nutritional factors decreased steadily with the increase of pressure or pressure-keeping time. It was possible to satisfy different needs with respect of anti-nutritional factor retention by modifying the pressure-keeping time at 172 kPa.

pressure cooking;legumes;anti-nutritional factors;phytin;tannins

2014-10-08

王蓉(1991-),女,硕士,研究方向:食物营养,E-mail:waterrose1991@163.com。

*通讯作者:范志红(1966-),女,博士,副教授,研究方向:食物营养,E-mail:daisyfan@vip.sina.com。

国家科技支撑计划课题“大城市现代营养配餐技术研究与产业化”(2008BAD91B04-1)。

TS201.4

A

1002-0306(2015)15-0342-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.15.064