陈景秋 陈士国 傅 丽 陈虹霖 叶兴乾

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院 杭州310058）

紫甘蓝是世界范围的流行食物。其对很多慢性病有潜在作用，比如癌症和心血管疾病，这是因为它含有很多的抗氧化物质，包括花色苷、维生素、类胡萝卜素、酚类和硫苷[1-3]。在这么多种类的甘蓝中，因紫甘蓝的抗氧化物质含量（花色苷、维生素和酚类）而赢得研究者的广泛关注[2，4-5]。花色苷是紫甘蓝中占主导性的抗氧化物质，有以下主要的生物学功能：减少炎症反应，抑制消化酶，预防肿瘤和抑制脂多糖引起的氧化应激[6-8]。紫甘蓝在中国、日本、印度和欧洲国家中被广泛消耗，它们通过很多形式被吃掉，包括冷藏，鲜食和腌制[9]。

紫甘蓝通过不同的烹饪方式热加工，而这些热加工方式不同的国家有各自不同的传统。“炒”在亚洲国家中很普遍，而煮、汽蒸和油炸在其他国家很普遍。中式烹饪方式对紫甘蓝抗氧化物质的含量和抗氧化活性有多方面的影响：烹饪过程引起物理和化学性质的改变，包括生物学降解和酶修饰[10-12]。最近关于烹饪对甘蓝影响的研究有很多不一致和矛盾的结论。比如，文献[13]报道中式烹饪方式包括汽蒸、微波和炒使抗氧化物质的含量和抗氧化活性都有减少。文献[14]和[15]发现抗氧化物质显著减少，然而紫甘蓝的抗氧化活性在中式烹饪（汽蒸、热烫、煮和炒）后显著增加了。这些不同归因于不同的前处理和烹饪方式，紫甘蓝的种类，以及使用不同的分析方法。在煮的过程中，文献[16]报道紫甘蓝在煮10min和20 min后抗氧化物质改变。紫甘蓝含有很多种的抗氧化物质，可作为评估中式烹饪对芸薹属植物抗氧化物质的影响模型。研究不同烹饪方式和时间对抗氧化物质含量的影响，有利于弄清营养损失和烹饪条件的关系。

本研究系统评估不同烹饪方法的影响，包括传统烹饪方法（煮、汽蒸、油炸和炒）和微波烹饪对抗氧化物质（即总花色苷、总类胡萝卜素、维生素C、总酚和自由酚酸）和抗氧化活性的影响，以及抗氧化活性与其活性的相关性。本文首次评估中国生长的紫甘蓝，明确煮沸时间对抗氧化剂组成和抗氧化活性的影响。

1 材料及仪器

1.1 材料和主要试剂

新鲜的春季紫甘蓝，购于三墩农贸市场。阿魏酸、咖啡酸、原儿茶酸、对香豆酸、对羟基苯甲酸、甲醇、盐酸、丙酮、乙醚、BHT、偏磷酸、二硫苏糖醇、甲酸、福林酚、碳酸钠、没食子酸、乙酸、乙醇、DPPH、ABTS、过流酸钾、FRAP、盐酸、TPTZ、FeCl3·6H2O，分析纯试剂，国药化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

Waters model 2995液相色谱仪，沃特世公司；UV-1800PC，紫外分光光度计，上海美普达有限公司；Multiskan Go1510-02691，酶标仪Thermo Fisher公司。

2 试验和方法

2.1 试验处理

紫甘蓝，拨片，用水清洗每叶片，切分成3 cm×3 cm的小块备用。分别称取300g紫甘蓝5份，洗净，留1份鲜样做空白对照，剩余的按试验设计进行处理（每个处理重复3次）。

2.1.1 煮 在不锈锅中倒入2 L蒸馏水，煮沸，盖上锅盖，避免水分蒸发。300 g紫甘蓝煮0，1，3，5，10，20min和30min，取出沥干至不滴水，冷却，称重，浇淋液氮冷冻，冻干，称重。用粉碎机粉碎成粉末、包装，存放在干燥器中。

2.1.2 蒸 将300 g紫甘蓝汽蒸3min，取出，液氮冷却，称重，冻干，测干物质的量。用粉碎机粉碎成粉末，包装，存放在干燥器中。

2.1.3 微波 将300 g紫甘蓝在功率1 000W的微波炉加热3min。为防止叶菜在烹饪过程中被烧毁，微波过程中加10mL的水，取出样品，液氮冷却，分别称重。采用浇淋液氮冷冻，冻干，称重。用粉碎机粉碎成粉末，包装，存放在干燥器中。

2.1.4 炒 在不锈钢锅中放入10mL的豆油，加热到160℃（红外测温仪测定温度），然后，放入300 g紫甘蓝炒3min，倒出，用吸水纸擦去多余油脂，液氮冷却，分别称重，冻干，测干物质的量。采用浇淋液氮冷冻，冻干，称重。用粉碎机粉碎成粉末，包装，存放在干燥器中。

2.1.5 油炸 在1 L不锈钢锅中，将400mL豆油加热到190℃，放入300 g紫甘蓝油炸2 s，用吸油纸擦去油脂，液氮冷却，分别称重。用浇淋液氮冷冻，冻干，称重。用粉碎机粉碎成粉末，包装，存放在干燥器中。

表1 不同烹饪方式的烹饪条件Table1 Cooking conditions of different cooking processes

2.2 总花色苷的测定

测定方法根据参考文献[17]并略有改动。根据干燥样品色泽，选取1～3 g样品粉碎，加入10mL甲醇-盐酸溶液（体积比为3∶1，甲醇体积分数95%，盐酸1moL/L），在4℃条件下避光提取24 h，4 000 r/min离心10min，取上清液。在40℃条件下真空浓缩除甲醇，浓缩液用0.01%HCl水溶液定容50mL，在波长250～600 nm范围扫描，确定最大吸收波长，分别在最大吸收波长处和700 nm处测定花色苷提取液在pH 4.5和pH 1时的吸光度值。配制pH 1.0的氯化钾缓冲液方法：25 mL 0.025mol/L氯化钾溶液加上67mL 0.025mol/L HCl溶液。配制pH 4.5的醋酸钠缓冲液方法：164 g醋酸钠溶于水，加84mL醋酸，加水1 000mL。

总花色苷：

A：（Amax-A700）（pH1）-（Amax-A700）（pH4.5）

Amax=最大吸光处吸光值

A700=700 nm处的吸光值

C=V×A×M/（ε×m）

式中，C——花色苷质量分数，%；ε——消光系数，296 001/（mol·cm）；V——待测液体积（L）；m——样品质量，g；M——449.2 g/mol，标准花青素-3-葡萄糖苷的分子质量。

2.3 总类胡萝卜素的测定

测定方法根据参考文献[18]并略有改动。0.5 g样品加5 mL的试剂（丙酮∶乙醚=1∶1，0.1%BHT），于黑暗处摇晃30min，离心（8 000 g，4℃，5 min）。取上清液，重复3次，用氮气吹干，然后用5 mL二氯甲烷（0.1%BHT）定容。在波长450 nm处测吸光度。总类胡萝卜素的测定公式：

C（μg/g）=（A×V×106）/（ε×m×100）

式中，A——吸光度；V——恒定体积，mL；ε——摩尔吸光度（2 500）；m——样品质量，g。

2.4 抗坏血酸的测定

抗坏血酸的测定方法根据文献[16]并略有改动。在室温下，将样品用1%的偏磷酸提取15min，离心（2 500 g，10min）。对残渣重新提取、离心，得到的上清液用1%的偏磷酸稀释。将该溶液和二硫苏糖醇1∶1混合，在反应前溶液过0.45μm的膜，进样量20μL。

使用Waters model 2995分离系统（美国Waters公司），C18反相色谱柱（symmetry Waters）（5mm，4.6mm，250mm）。流动相包括甲醇（A相）和0.005mol/L KH2PO4溶液（B相）。溶液A 6min内线性增加，从5%到22%，然后在后面9 min回到初始参数，流速1mL/min。在紫外可见镜像碘负离子阵列检测器（Waters model 2696）的245 nm处检测。抗坏血酸（Sigma-Aldrich，USA）用标准溶液鉴定（10μg/mL到50μg/mL）。

2.5 总酚的测定

测定方法根据参考文献[19]并略有改动。将样品溶液的等分试样（500μL）与500μL蒸馏水和1mL福林酚试剂混合，保持5min，加入5mL 5%碳酸钠，用蒸馏水将体积调节至10mL。 将反应混合物在室温下孵育1 h。用分光光度计（UV-2550，Shimadzu，日本）在765 nm处测量吸光度，总酚质量浓度用100μL/mL至1 500μg/mL的没食子酸标准曲线计算。

2.6 自由酚酸的测定

测定方法根据参考文献[3]并略有改动。1 g样品用90%甲醇和0.5%乙酸溶液超声20min，8 000 r/min离心，取上清液，残渣同上方法提取，取上清液。合并上清液，80℃温育5min，真空蒸发，用水定容5mL，过0.45μm膜。

HPLC条件：流动相A：1%乙酸溶液；流动相B：0.1%的乙酸溶于乙腈。梯度：7min，3%的B；7～45 min，5%-40%B；46～51 min，100%的B；51～57 min，100%～3%的B。流速0.7mL/min。中间间隔13min。

内标：10μg/mL到50μg/mL（原儿茶酸、咖啡酸、对香豆酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸）。

2.7 FRAP铁离子还原试验

Fe3+-三吡啶三吖嗪（TPTZ）可被样品中还原性物质还原为二价铁的形式，呈蓝色，在593 nm处有紫外吸收。参照文献[20]方法，配制FRAP试剂：0.1mol/L醋酸缓冲溶液（pH 3.6）∶10mmol/L TPTZ（溶于40mmol/L盐酸）∶20mmol/L三氯化铁=10∶1∶1（体积比）。FRAP试剂现用、现配。

用80%甲醇紫甘蓝提取液稀释至适宜浓度。取0.1mL稀释液，加入4.9mL FRAP试剂，避光反应10min后在593 nm处测定吸光值。以0.1 mL 80%甲醇作为空白对照，每个样品平行测定3次。吸光度越大，其抗氧化能力越强。

以溶于80%甲醇的Trolox溶液作为标样，绘制标准曲线。

3 结果与讨论

3.1 总花色苷的改变

花色苷是紫甘蓝中最丰富的酚类化合物。生紫甘蓝中总的花色苷含量是（217.90±4.90）mg/100 g DW。烹饪后紫甘蓝大量损失，即：油（损失60.58%）；炒（损失56.96%）和微波（损失47.16%）。比起其它烹饪方式，煮（损失21.54%）和蒸（损失22.55%）减少的量少（图1a）。图2a中，烹饪1～5 min，花色苷含量逐渐减少，从21.55%到11.54%；而煮5min后，10～30min，花色苷大量损失，从54.20%增到78.65%。有报道称花色苷是水溶性物质且容易发生热降解[14，21]。加工过程的热量紫甘蓝的细胞基质，促进了抗氧化物质的生物萃取性和生物可接受率，促进了被束缚的抗氧化物质的释放，形成了可溶性的低分子质量的可溶性抗氧化物质，它们在热加工过程中更容易被降解，这就导致总花色苷含量的减少[22]。烹饪时间和温度增加会加重花色苷的流失，是因为热降解和亲水性的花色苷从紫甘蓝中转移到水中[23]。本研究结果显示：炒和油炸的温度高，引起花色苷大量损失，和以上规律相符。同样的结论在文献[13]，[21]中也可找到。已证明花色苷在烹饪过程中残留和以下因素相关：蔬菜表面积和体积的比例，温度，煮的过程中水量的多少，蔬菜的种类和煮的时间[24]。

3.2 总类胡萝卜素的改变

紫甘蓝中的类胡萝卜素与有健康益处的维生素A相关，对人类等离子体的脂质过氧化很重要。紫甘蓝中的类胡萝卜素会被不同的烹饪方式所影响（图1b）。紫甘蓝中总类胡萝卜素含量是（711.01±20.90）μg/100mg DW。类胡萝卜素的最大损失是在油炸（41.63%）和蒸（35.44%）之后，然后是煮损失24.33%和微波损失18.14%。炒仅使紫甘蓝总类胡萝卜素损失9.07%。煮的时间对紫甘蓝类胡萝卜素的影响：煮后类胡萝卜素减少较稳定，从1 min时的15.89%到30 min时减少44.87%（图2b）。关于烹饪方式对紫甘蓝类胡萝卜素影响的文献很少。本研究中，紫甘蓝在烹饪后类胡萝卜素减少显著，尤其在油炸后。这与文献[25]的研究结果相同，由于热敏性和脂溶性，烹饪后类胡萝卜素都会减少[26，3]。炒，是一个瞬时高温的过程，增加了类胡萝卜素的可提取性，促进类胡萝卜素和蛋白键合，这些因素导致类胡萝卜素少量流失。根据文献[26]，炒导致油产生氢过氧化物自由基，加快类胡萝卜素的降解，从而引起大量的损失。当和煮的时间相关联时，类胡萝卜素的减少主要和沥出、热降解有关。煮时，高温破坏了类胡萝卜素的微孔结构，煮的水渗入细胞壁。渗入的水加快了类胡萝卜素的提取过程。随着煮的时间的增加，高温导致紫甘蓝类胡萝卜素的大量损失。

3.3 抗坏血酸的改变

抗坏血酸对人体的很多生物活性都很重要（例如：炎症的消除和心脏病的减少）。紫甘蓝的抗坏血酸在烹饪后减少（图1c）。紫甘蓝的抗坏血酸含量是（365.75±3.86）mg/100 g DW。炒和油炸方式使得抗坏血酸大量损失，分别损失了86.07%和93.13%。而煮、微波和蒸的抗坏血酸损失量分别是21.83%，22.23%和38.71%。根据煮的时间，抗坏血酸含量的变化可以分为3个阶段（图2c）：第一阶段，煮1min后紫甘蓝的抗坏血酸含量仅损失0.01%；第2阶段，煮5min和10min后抗坏血酸含量损失了33.80%和45.87%；第3阶段，煮20 min和30min后抗坏血酸含量损失了88.54%和94.29%。这些结果表明煮的时间对抗坏血酸含量有重要影响。这是因为抗坏血酸的热敏感性和亲水性使其在烹饪过程中大量损失，尤其是油炸后。热降解，酶解，沥出和抗坏血酸转化成抗坏血酸原，是抗坏血酸在烹饪过程中损失的主要原因[3，16]。与文献[15]，[16]的结果相同。上述研究报道的抗坏血酸含量的改变与本研究结果不同，归因于不同的品种和不同的烹饪条件，尤其是烹饪时间。

3.4 总酚含量的改变

酚类化合物代表一大类二级代谢产物，在紫甘蓝中含量丰富。总酚含量受不同的烹饪方式影响（图1d）。生紫甘蓝总酚含量是（0.28±0.02）mg/g。在烹饪过程中汽蒸后紫甘蓝总酚含量损失了36.74%，微波后损失了36.94%。煮，紫甘蓝总酚含量保持最多，仅损失26.20%。炒和油炸导致总酚大量损失，分别损失了48.52%和56.34%。由煮的时间引起的总酚损失见图2d。煮的时间在紫甘蓝总酚损失中扮演重要的角色，损失量从煮1min的15.44%到紫甘蓝30min的71.64%。此结果同文献[27]，[13]。研究表明，加热破坏了细胞结构和细胞膜，使酚类化合物和多酚氧化酶接触[28]。热降解和酶降解是总酚损失的主要原因。然而，一些酚类化合物在高温条件下也很稳定[2]，这导致总酚的损失比其它抗氧化物质（比如抗坏血酸）要少。另外，对于沥出作用，煮的时间和料水比显著影响紫甘蓝总酚的损失。

3.5 自由酚酸的改变

自由酚酸在人体中发挥了多种生物学活性，如清除自由基、金属离子螯合、蛋白质可用性和酶活性等。目前有关烹饪方式对酚酸热稳定性的研究非常少。烹饪方式对5种酚酸的影响见表2。不同加热过程中对香豆酸损失显著。炒、油炸和煮分别引起88.67%，65.33%和50.00%的损失，微波引起36%的损失，汽蒸引起26.67%的损失。特别是，炒引起咖啡酸最大的损失（84.96%）。这种烹饪方式使咖啡酸含量降到（2.01±0.28）mg/100 g DW。另外，油炸、煮和微波同样引起咖啡酸的显著损失，而汽蒸仅有很轻微的损失（8.98%）。原儿茶酸，汽蒸引起大量的损失，分别是81.20%和61.31%，然后是煮和汽蒸（煮损失35.49%，汽蒸损失12.77%）。微波加热仅造成微量的损失（2.28%）。与生的原料相比，汽蒸仅对羟基苯甲酸和阿魏酸的损失很小，而其它烹饪方式损失显著。酚酸的损失随着煮的时间的增加而增加（表2）。尤其是，原儿茶酸、对香豆酸和对羟基苯甲酸在煮5min发生显著性减少，分别是74.00%，82.67%和94.38%，而煮1 min的损失分别是16.88%，49.33%和41.12%，煮30 min的损失分别是87.32%，90.67%和96.15%。对于阿魏酸，煮1min发生中度损失，49.33%；煮30min，损失的阿魏酸是77.60%。和其它酚酸不同，咖啡酸的损失分为3个阶段：第1个阶段，煮1 min，咖啡酸损失4.34%；第2阶段，煮5 min，咖啡酸损失30.24%，煮10～20 min，咖啡酸的损失从37.28%到78.59%；第3阶段，煮30min，咖啡酸损失84.73%。

原儿茶酸作为紫甘蓝主要含量的酚酸，是人类主要花青素糖苷的代谢产物，最适合用微波的烹饪方式。作为极度不稳定的酚酸，咖啡酸和对香豆酸很容易受热加工方式影响，尤其是高温和长时间的加工，比如说炒[29]。与生紫甘蓝相比，汽蒸对对羟基苯甲酸的影响不是很显著，阿魏酸在微波和油炸后改变不是很显著（P＜0.05）。对这些现象的解释可能是不同的热加工方式会导致酚酸的稳定性发生不同的变化。总之，中式烹饪对紫甘蓝酚酸的含量有不利的影响。除了烹饪过程中热降解的影响，酚酸的进一步损失可能由沥出、美拉德反应和烹饪时间引起[29，3]。煮的时间增加，导致酚酸损失增加，是因热降解和亲水性的酚酸从紫甘蓝转移到水中。

3.6 FRAP

Fe2+的螯合作用通过低pH值条件下铁离子生成亚铁离子而形成有颜色的Fe2+菲啰嗪复合体来测量[30-31]。紫甘蓝经煮、汽蒸、微波、油炸和炒中式烹饪后，FRAP值明显降低（图1e）。与生紫甘蓝的FRAP值相比，抗氧化能力在微波和汽蒸后减少较少，分别是16.25%和13.13%，而煮后减少抗氧化能力21.25%。和本研究中的其它烹饪方式不同，油炸和炒导致抗氧化能力的大量损失，分别是50.63%和48.13%。

图2e显示不同烹饪时间对紫甘蓝抗氧化能力FRAP值的影响。煮1min后减少16.25%，接着是5min和10min时减少更多，分别是41.88%和46.88%。20min和30min时观测到FRAP值的大量减少，分别是61.88%和81.25%。

烹饪过程中，热导致新的抗氧化物质形成，比如美拉德反应的产物（MRPs）。另外，还有Strecker降解产物和酯以及配糖体水解产物[11，14，32]。微波、蒸和煮引起的抗氧化物质改性作用并不是很大，抗氧化物质因中式烹饪而降解严重。很少的新抗氧化物质生成，大量的抗氧化物质被降解而损失，这些导致抗氧化能力严重降低。文献[13]报道紫甘蓝的抗氧化性（DPPH）在炒、微波和煮后大量降低，蒸后抗氧化活性的降低却很少。文献[14]报道煮可降低紫甘蓝的抗氧化活性（ABTS）。综上，蒸是保持氧化活性最有利的方法，炒和油炸是最有害的方法。温度在抗氧化活性方面扮演很重要的角色，烹饪时间也显著影响抗氧化活性。抗氧化值的减少与煮时间的增加密切相关。同样的结论在西兰花中也有发现[33]。

表2 中式烹饪方式和煮的时间对紫甘蓝的酚酸（mg/100 g DW）的影响Table2 Effects of cooking methods on phenolic acids（mg/100 g DW）in red cabbage

图1 烹饪方式对紫甘蓝抗氧化物质和FRAP的影响Fig.1 Effects of cooking treatments on antioxidants and FRAP of red cabbage

图2 煮的时间对紫甘蓝抗氧化物质和FRAP的影响Fig.2 Effects of boiling time on antioxidants and FRAP of red cabbage

4 结论

中式烹饪方式显著影响紫甘蓝花色苷、类胡萝卜素、维生素C、总酚和单个酚酸的含量。上述指标的改变因烹饪方式和时间的不同而异。与炒和油炸后紫甘蓝相比，煮、微波和蒸的紫甘蓝保留大量的抗氧化物质和抗氧化活性。此外，抗氧化物质和抗氧化能力的减少随着煮时间的增加而增大。从营养学角度看，以往的研究和本研究都表明汽蒸和微波更适合烹饪紫甘蓝。慎重选择烹饪方式和条件能有效保留紫甘蓝的营养物质。