海帶復綠及脫色條件研究

劉啟蓮，張立彥，芮漢明

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州 510640)

海帶復綠及脫色條件研究

劉啟蓮，張立彥*，芮漢明

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州 510640)

比較了不同復綠液對海帶復綠效果的影響。結(jié)果表明，Zn(Ac)2復綠效果最好，其最佳復綠條件是:121℃下，海帶在Zn(Ac)2濃度為1.0mmol/L的溶液中復綠5min。高溫復綠工藝會破壞海帶色素。以乙酐∶35%過氧化氫∶水= 1∶1∶4的混合液對海帶進行適度脫色，脫色過程中，乙酐加速了過氧化氫對葉綠素的氧化分解。結(jié)合海帶脫色過程中色素提取液全波長掃描結(jié)果，在脫色初期的20min內(nèi)，葉綠素的含量急速下降，脫色效果比較明顯。

海帶，復綠，脫色

海帶，又名馬蘭，昆布，是生長在海底巖石上的深褐色帶子狀海藻類植物，屬褐藻門、褐子綱、海帶目、海帶科，是重要的經(jīng)濟海藻。我國是海洋大國，海帶產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的50%，每年生產(chǎn)出大量海帶。但由于采后加工不力等因素，除加工少量海帶結(jié)、海帶絲簡單加工品外，大部分為粗加工干制品，以初級產(chǎn)品形式廉價銷售，量少加之粗產(chǎn)品食用極不方便，限制了海帶食品的消費，使海帶養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)徘徊不前。因此，突破海帶的初級加工水平，變海帶的資源優(yōu)勢為產(chǎn)品優(yōu)勢、經(jīng)濟優(yōu)勢，是提升海洋產(chǎn)品價值的重要課題。海帶所含色素品種有葉綠素a、葉綠素c、葉黃素和β－胡蘿卜素以及褐藻素。海帶中葉綠素的總量可達到類胡蘿卜素總量的38倍，但由于多以脫鎂葉綠素的狀態(tài)存在，因此海帶常呈褐色［1］。為了迎合消費者的視覺需求，海帶產(chǎn)品需保持新嫩的草綠色，需要加入離子化合物與海帶中的葉綠素形成金屬絡合物而回復綠色。因此，海帶的復綠是開發(fā)相應產(chǎn)品的首要步驟。另外，海帶在復綠干燥后呈現(xiàn)出近似黑色的墨綠色，又需要采取一定的工藝進行適度脫色處理。本論文通過研究海帶的復綠及適度脫色處理，為獲得色澤自然、誘人的海帶制品奠定基礎，利于提升海帶制品的感官品質(zhì)，有一定的研究及應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干海帶 購自華南理工大學后勤集團;80%丙酮、95%丙酮、雙硫腙、乙酐、35%過氧化氫、VC均為分析純。

NJ96－IIN超聲波細胞粉碎儀 上海繼錦化學科技有限公司;BECKMAN DU－600分光光度圖像分析儀 美國BECKMAN公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 海帶的復綠反應 用水清洗掉海帶上的泥砂和鹽分，以海帶∶復綠液=1∶20的比例充分浸泡(0.5h)后并與不同濃度(0.5、1.0、10mmol/L)復綠液［CaCl2、ZnCl2、Zn(Ac)2］在不同溫度(90、100、121℃)下反應5min。由于脫鎂葉綠素、脫植醇葉綠酸等葉綠素降解物質(zhì)的光學性質(zhì)與葉綠素差別不大［2］，采用分光光度計測量的方法難以評價復綠效果，因此輔助以感官方法。表1列出復綠海帶色澤的評價指標。

表1 復綠海帶色澤的評價指標

由固定的10位受過專業(yè)培訓的感官評價人員在每種復綠工藝實驗方法中，采用表1所示的25分制評價指標對實驗結(jié)果進行評價打分，極差在3的范圍內(nèi)及標準偏差在1.5的范圍內(nèi)時認為每組的感官評定數(shù)據(jù)可靠，并取其平均值作為實驗分析依據(jù)。

1.2.2 總?cè)~綠素含量測定 參照潘增光等［3］的方法。取一定量的復綠海帶，加2mL丙酮，0.3g CaCO3研磨后，再加入80%丙酮5mL，研磨成勻漿，用80%丙酮定容至10mL，搖勻靜置直至CaCO3發(fā)白后，過濾，分別測定在645、663nm處吸光度值，以80%丙酮為對照。

1.2.3 鋅含量的測定 根據(jù)GB5009.14－85規(guī)定，用雙硫腙比色法測定Zn2+殘留量。鋅離子在pH4.5～5.5時能與雙硫腙生成紫紅色絡合物，此絡合物能溶于四氯化碳、氯仿等有機溶劑，根據(jù)有機溶劑中顏色的深淺與標準溶液比較，即可定量測出樣品中鋅的含量。

式中∶A1－樣品消化液中的鋅含量(μg);A2－試劑空白液中的鋅含量(μg);V1－樣品消化液總體積(mL);V2－測定用樣品消化液的體積(mL);M－樣品質(zhì)量(g)。

1.2.4 復綠前后海帶浸提色素的全波長掃描 海帶經(jīng)冰乙酸處理將褐藻酸鈉轉(zhuǎn)化為不溶性褐藻酸，并充分浸泡(3d，期間不斷換水)去除多糖、蛋白、灰分等物質(zhì)，部分充分浸泡的海帶再經(jīng)復綠工藝處理。將復綠前后的兩份海帶瀝干加入95%丙酮，并采用超聲波細胞粉碎儀超聲10min抽提，棄去初提液。再加入適量丙酮提取，收集提取液稀釋相同倍數(shù)采用BECKMAN DU－600掃描儀對樣品進行波長190～1100nm的全程掃描。

1.2.5 海帶的脫色反應 用水清洗海帶，并切成5cm ×5cm的小塊浸入脫色液A(乙酐∶35%過氧化氫∶水=1∶1∶4)及脫色液B(35%過氧化氫∶水=1∶4)中，于室溫下脫色，并經(jīng)常攪拌。隔一定時間取脫色的海帶，用水沖洗10min，浸入1%的VC水溶液中，浸漬10min以除去殘留的過氧化氫。

2 結(jié)果與討論

2.1 海帶復綠條件的優(yōu)選及不同復綠液對海帶復綠效果的影響

脫鎂葉綠素分子中的氫離子被銅、鋅等金屬離子取代生成相應的葉綠素金屬離子絡合物后，能恢復為綠色，而且對酸、熱、光和氧化等的穩(wěn)定性也提高。盡管葉綠素銅絡合物的色澤及其穩(wěn)定性比鋅絡合物的好，但由于銅離子的毒害性較大，各國都對其含量嚴格控制。而鋅是人體必需的微量元素，其強化食品中鋅質(zhì)量分數(shù)的允許量較高［4－6］。因此在海帶加工過程中，采用鋅離子取代脫鎂葉綠素分子中的氫離子，形成較穩(wěn)定的葉綠素鋅絡合物，以保持產(chǎn)品原有的色澤，具有重要的意義［7］。對復綠液的復綠效果起影響作用的不僅取決于復綠液陰離子對葉綠素分子的電負性的影響作用，同時復綠液陽離子與葉綠素的卟啉環(huán)的親和置換能力的大小也起到至關重要的作用。復綠工藝中的高溫操作使葉綠素脫去植醇，去除其空間障礙作用，加速金屬離子的置換［8］。本文以復綠液成分、復綠液濃度及復綠溫度為因素，設計L9(34)正交實驗，確定最優(yōu)的復綠條件，并研究各因素對復綠效果的影響。表2為復綠工藝正交實驗因素、水平及實驗結(jié)果分析表，由于在預實驗中濃度為1%～10%的實驗結(jié)果差異不顯著，故濃度第三水平設定為10%。

表2 海帶復綠工藝正交實驗因素、水平表及實驗結(jié)果分析

由表2可以看出，CaCl2、ZnCl2、Zn(Ac)2都能產(chǎn)生復綠效果，但其中CaCl2效果最差，需高濃度在高溫下才能達到較高的離子置換率;Zn(Ac)2比ZnCl2復綠效果佳，可能是因為HAc的電離常數(shù)比HCl的小，Ac－結(jié)合脫鎂葉綠素中H+能力比Cl－強，且Cl－減弱葉綠素分子的電負性，所以Zn(Ac)2表現(xiàn)出比ZnCl2顯著快速、良好的復綠效果。由上述正交結(jié)果可以看出，復綠液成分是關鍵因素，其次是溫度和濃度。Zn(Ac)2的最佳作用條件是∶121℃，濃度為1.0mmol/L的Zn(Ac)2溶液復綠5min，海帶的復綠效果良好，感官評價分數(shù)為23.7分，同時在其作用下復綠海帶的總?cè)~綠素含量測定為216mg/kg干海帶，而鋅含量測定為15.8mg/kg，比GB13106－91蔬菜中規(guī)定的鋅質(zhì)量分數(shù)不高于20mg/kg要低。

2.2 海帶復綠前后色素提取液的全波長掃描

由圖1可以看出，海帶復綠前的色素提取液有兩個最大吸收峰，分別在660nm及450nm處。與文獻對比，其中660nm左右是葉綠素的吸收波段，而450nm左右應該是類胡蘿卜素的吸收波段［9－10］。對比復綠前后色素提取液的波長掃描圖可以發(fā)現(xiàn)，復綠后海帶中的葉綠素和類胡蘿卜素含量都有不同程度的降低，并且葉綠素的波峰發(fā)生紅移，這可能是由于脫植醇葉綠素等降解物的產(chǎn)生造成的。由圖1可見，高溫復綠工藝對海帶色素有破壞，這種破壞與溫度直接有關，如唐小俊等也發(fā)現(xiàn)高于70℃的溫度會促進苦瓜葉綠素的分解［11］。

圖1 海帶復綠前后色素提取液的全波長掃描圖

2.3 不同脫色處理海帶中總?cè)~綠素含量的變化

海帶的脫色一般采用過氧化氫法處理［12］。單純使用過氧化氫溶液，很難實現(xiàn)脫色的目的，通常需要添加其他化學物質(zhì)，增強過氧化氫的脫色作用。在堿性或中性條件下，海藻中的一部分糖類成分可能發(fā)生溶解;在鹽酸或醋酸的酸性條件下，脫色過程需要1～2周的時間，故也不適用［13］。在乙酐存在下，用過氧化氫可使海帶在短時間內(nèi)完成脫色過程，脫色后海帶的形狀、硬度等性狀均不受影響。乙酐與過氧化氫混合后十分穩(wěn)定。在日光下使用這種處理液，可以加快海帶脫色速度，再向使用后的處理液中適量追加乙酐和過氧化氫，還可以反復使用。本文研究了添加乙酐與否對海帶中葉綠素含量的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 A、B液處理后脫色反應過程中總?cè)~綠素的變化

由圖2可以看出，對比A、B脫色液對葉綠素含量的影響，乙酐的存在顯著加快了過氧化氫脫色的效果。不添加乙酐的脫色液處理海帶后，海帶中的葉綠素含量下降緩慢，2h后葉綠素的含量僅下降10%左右。而添加一定量的乙酐后，在脫色初期的20min內(nèi)，葉綠素的含量急速下降;脫色20～60min期間，葉綠素含量的下解速率逐漸減慢;脫色2h后，海帶內(nèi)的葉綠素含量基本為0。馬久虎［14］在其海帶脫腥脫色技術(shù)研究中也發(fā)現(xiàn)單純使用過氧化氫很難實現(xiàn)脫色目的，乙酐與過氧化氫混合脫色效果較好。

2.4 不同脫色時間內(nèi)海帶色素提取液的全波長掃描

由圖3可以看出，隨著脫色時間的增加，葉綠素的含量(660nm吸收峰)不斷減少，類胡蘿卜素的含量相對比較穩(wěn)定。在脫色2h后，海帶中的色素物質(zhì)破壞比較嚴重，被氧化分解的程度較高［15］，且波峰紫移，證明色素的降解產(chǎn)物在300～400nm間有較強吸收峰。

圖3 不同脫色時間內(nèi)海帶色素提取液的全波長掃描圖

結(jié)合圖2及圖3的結(jié)果，前20min內(nèi)，脫色液主要氧化分解葉綠素，其含量下降較快;20～60min期間，氧化分解對象逐漸過渡到類胡蘿卜素。這可能是由于前期復綠過程中的加熱、破碎等工藝引起細胞組織中化學成分變化和酶的失活，導致蛋白質(zhì)－脂質(zhì)膜的崩潰及葉綠素－蛋白復合體的釋放，造成葉綠素失去保護［16］，且其極性比類胡蘿卜素高，在水中溶解性大而更容易接觸自由基、氧等氧化性強的物質(zhì)而優(yōu)先被氧化脫色。由于乙酐的加入產(chǎn)生了大量的自由基，從而加速了過氧化氫對葉綠素的氧化分解，使得脫色過程縮短，可以在2h內(nèi)基本完全脫色。

結(jié)合感官判斷，海帶脫色20min可以產(chǎn)生鮮嫩的草綠色，適合產(chǎn)品需要。

3 結(jié)論

本實驗結(jié)果表明三種復綠液中Zn(Ac)2的復綠效果最佳，ZnCl2次之，CaCl2復綠所需濃度高。Zn (Ac)2的最佳作用條件是∶121℃，在1.0mmol/L濃度條件下復綠5min。影響復綠效果的三個關鍵因素中復綠液成分影響最顯著，其次是溫度和濃度。由于在高溫下，物質(zhì)會分解產(chǎn)生自由基，同時加上氧的催化，加速了葉綠素的脫鎂反應，海帶色素被迅速降解，高溫復綠工藝會破壞海帶色素。以乙酐∶35%過氧化氫∶水=1∶1∶4的混合液對海帶進行適度脫色，可以產(chǎn)生鮮嫩的草綠色，效果最佳。通過測定脫色過程中總?cè)~綠素的變化可知，前20min內(nèi)，主要氧化分解葉綠素;20～60min期間，氧化分解對象逐漸過渡到類胡蘿卜素。對海帶脫色反應中色素提取液進行全波長掃描，證實葉綠素含量隨脫色時間的延長不斷降低，這與脫色反應過程中總?cè)~綠素的變化情況一致;而類胡蘿卜素主要在脫色后期被氧化分解，且色素的降解產(chǎn)物可能在300～400nm間有較強吸收峰。

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Study on conditions of green－recovering and decoloration of laminaria

LIU Qi－lian，ZHANG Li－yan*，RUI Han－ming
(College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

The effects of different solutions on green－recovering of laminaria were compared.The results demonstrated that Zn(Ac)2had the best green－recovering effect，and the optimal parameters for greenrecovering was that laminaria was soaked in 1.0mmol/L of Zn(Ac)2aqueous solution for 5min at 121℃.But the high－temperature used in green－recovering progress could damage the pigments in laminaria.Mixed solution，in which the ratio of acetic anhydride，35%of hydrogen peroxide and water was 1∶1∶4，was used to decolor laminaria to a proper extend.The oxygenolysis of hydrogen peroxide towards chlorophyll was speed up by the addition of acetic anhydride during the process.The results of whole spectra scanning on laminaria pigments and the measurement of chlorophyll content during decoloration of laminaria showed that the content of chlorophyll was sharply decreased during the initial 20min.

laminaria;green－recovering;decoloration

TS255.1

B

1002－0306(2011)11－0270－04

2010－10－14 *通訊聯(lián)系人

劉啟蓮(1987－)，女，研究生，研究方向:食品加工與保藏。