魏连会， 刘宇峰，*， 姬妍茹， 董 艳， 杨庆丽， 宋淑敏， 高 媛， 张正海， 石 杰， 孙兴荣

(1.黑龙江省科学院 大庆分院， 黑龙江 大庆 163319； 2.黑龙江省农业科学院 大庆分院， 黑龙江 大庆 163319)

*刘宇峰，女，研究员，主要从事功能食品微生物方面的研究，通信作者。

荸荠，俗称马蹄，又名地栗、乌茶，药食同源食材，肉质细嫩，汁多味甜，清脆爽口，有“地下雪梨”之美誉，北方视为“江南人参”[1]。荸荠含有水分、碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿物质等多种营养物质[2]。中医认为荸荠性寒味甘，具有清热化痰、生津开胃、明目清音、消食醒酒等保健功效[3]。

荸荠中含的磷元素是根茎类蔬菜中较高的，能促进人体生长发育和维持生理功能的需要，对牙齿骨骼的发育有很大好处，同时可促进体内的糖、脂肪、蛋白质三大物质的代谢，调节酸碱平衡，因此荸荠亦适于儿童食用[4]。同时荸荠富含多酚类、黄酮类、甾醇类、多糖类等功能活性成分，使其具有抗氧化、抗菌、免疫调节与抗肿瘤等多种保健功能[5-8]。

黑荸荠是将新鲜的荸荠采用变温发酵技术熟化制作加工而成的，不添加任何食品添加剂，在保留原有营养成分的同时，多酚类物质明显增加，同时新增功能成分——类黑精，提升了产品的抗氧化、抗肿瘤、抗菌等保健功效。

本研究对荸荠加工熟化过程中的关键控制点进行取样，并对营养成分进行分析，进一步阐明荸荠发酵熟作过程中营养物质变化规律，为产品的后续研发及其产品的推广奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜荸荠，购于湖北宜昌市；无水乙醇、碳酸钠、氢氧化钠，天津市大茂化学试剂厂；卢丁标准品、Folin-酚试剂，合肥博美生物科技有限责任公司；没食子酸，济宁泰诺化工有限公司。

1.2 主要仪器设备

黑荸荠生产设备，黑龙江省科学院大庆分院机电研究所研制。

ME204E型分析天平，梅特勒- 托利多公司；T6型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器公司；HH- 1型恒温水浴锅，金坛市盛蓝仪器制造公司；JJ- 2B型组织捣碎机，常州菲普实验仪器厂；S20型精密pH计，梅特勒- 托利多公司；410HT型超声波清洗机，深圳市光点超声波设备公司。

1.3 实验方法

1.3.1黑荸荠的制作

将鲜荸荠洗净吹干后，装入耐高温密封塑料袋，放入加工设备，按照设定程序运行15 d，制成黑荸荠。

1.3.2蛋白质含量的测定

采用凯氏定氮法，按照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》操作。

1.3.3粗脂肪含量的测定

采用索氏抽提法，按照国标GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》操作。

1.3.4黄酮含量的测定

参照文献[9]进行。

1.3.5总多酚含量的测定

参照文献[10]进行。

1.3.6类黑精含量的测定

参照文献[11]进行。

1.3.7还原糖含量和总糖含量的测定

参见文献[12]进行。

2 结果与分析

2.1 蛋白质含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行蛋白质含量测定，结果如图1。

图1 黑荸荠熟成过程蛋白质含量的变化Fig.1 Protein contents during fermentation processing of black water chestnuts

由图1可知，在黑荸荠熟成的过程中，蛋白质的含量呈现逐渐上升的趋势，在后几个关键控制点，蛋白质含量变化趋于平缓。较荸荠相比较蛋白质含量的提高，增加了黑荸荠的营养价值。

2.2 脂肪含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行脂肪含量测定，结果如图2。

图2 黑荸荠熟成过程脂肪含量的变化Fig.2 Crude fat contents during fermentation processing of black water chestnuts

由图2可知，黑荸荠熟成过程，各个取样点中脂肪的含量，无显著变化。黑荸荠熟化过程几乎没发生脂肪类物质转化反应。

2.3 还原糖含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行还原糖含量的测定，结果如图3。

图3 黑荸荠熟成过程还原糖含量的变化Fig.3 Reducing sugar contents during fermentation processing of black water chestnuts

由图3可知，在黑荸荠熟成过程中，还原糖含量呈现逐渐升高的变化趋势，且在中间增幅较为明显。荸荠熟成黑荸荠的过程是一个程序控制变温发酵过程，在开始阶段温度的升高，可激活淀粉酶，将大分子化合物转化为小分子的麦芽糖，在可由葡萄糖苷酶将其转化为还原糖，导致含量增加，还原糖含量的增加，赋予了荸荠香甜的口感。

2.4 酸碱度的变化

图4 黑荸荠熟成过程pH值的变化Fig.4 pH values during fermentation processing of black water chestnuts

对荸荠加工熟化成为黑荸荠的过程中关键工艺控制点进行取样，进行pH值测定，结果如图4。黑荸荠熟成的过程中，产品的酸碱度pH值逐渐降低，这与感官指标样品呈现酸味相一致，分析可能是熟成过程中伴随着氧化反应的发生，可将还原糖的羟基氧化为羧基，增加了产品中的有机酸含量，使产品酸甜可口，更加适合大众口味。

2.5 总多酚含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行总多酚含量测定，结果如图5。

图5 黑荸荠熟成过程多酚含量的变化Fig.5 Polyphenol contents during fermentation processing of black water chestnuts

由图5可知，黑荸荠熟成的过程中多酚类的物质明显增加，可能是荸荠中原有的一些多酚类物质，但其分子量较大，在发酵熟化的高温高湿条件下，大分子的多酚类物质被水解成一些小分子的具有酚羟基的物质，使总多酚含量明显增高。同时多酚类物质在酸性条件下更加稳定，黑荸荠熟成过程产品的pH值降低，其多酚类物质更加稳定，也可提高其含量。

图6 黑荸荠熟成过程黄酮含量的变化Fig.6 Flavonoids contents during fermentation processing of black water chestnuts

2.6 黄酮含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行黄酮含量测定，结果如图6。可知，黑荸荠熟成的过程中，样品中黄酮类物质的含量增加，温度的升高，可激活或增加了酶的活性，分析黄酮类物质增加的原因可能是发酵熟成的过程中，激活了苯丙氨酸转氨酶，增加了黄酮含量。

2.7 类黑精含量的变化

对荸荠加工熟成黑荸荠过程中关键工艺控制点进行取样，进行类黑精含量测定，结果如图7。黑荸荠熟成过程中，类黑精含量增加，且在最后的阶段增福较大。黑荸荠熟成过程的变温控制程序，可触发美拉德链式反应，伴随着反应的进行，可使类黑精的含量增加，赋予黑荸荠更强的保健功效。

图7 黑荸荠熟成过程类黑精含量的变化Fig.7 Melanoidin contents during fermentation processing of black water chestnuts

3 结 论

本实验测定了黑荸荠加工过程中各种营养及其功能活性成分的变化，并分析出物质变化规律，在黑荸荠熟化过程中，产品的pH值呈现下降的趋势，最低值为3.74，蛋白质、脂肪、还原糖、黄酮、多酚、类黑精、随着加工过程的延续，物质含量逐渐增加，最大值分别达到每100 g黑荸荠中为2.26、0.46、1.786、0.098、0.103 3、0.093 9 g。荸荠在精深加工成黑荸荠的过程中营养物质大大增加，特别是功能活性营养成分黄酮、多酚、类黑精的大大增加，提高了产品的附加值，使黑荸荠具有抗氧化、抗肿瘤、提高免疫力、抗菌等多重的保健功效。本实验数据可为黑荸荠产品的推广奠定理论基础。

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