板栗加工過程中褐變控制技術(shù)

張 樂,王趙改,楊 慧,王曉敏,史冠瑩,趙守渙,趙洪源

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南鄭州 450008)

板栗加工過程中褐變控制技術(shù)

張 樂,王趙改*,楊 慧,王曉敏,史冠瑩,趙守渙,趙洪源

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南鄭州 450008)

為解決板栗在加工過程中出現(xiàn)的褐變現(xiàn)象,尋找最適合板栗片的護(hù)色劑和技術(shù)。研究了谷胱甘肽、EDTA-2Na、檸檬酸、植酸和L-半胱氨酸等護(hù)色劑以及真空處理技術(shù)對(duì)板栗片色澤的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上以檸檬酸、L-半胱氨酸、谷胱甘肽為影響因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),得出最佳復(fù)合護(hù)色劑為:質(zhì)量濃度分別為0.8%檸檬酸,0.04%L-半胱氨酸,0.05%谷胱甘肽,此時(shí)的護(hù)色效果最佳。根據(jù)極差分析得出影響板栗色澤的因子依次為L-半胱氨酸>檸檬酸>谷胱甘肽。通過真空處理?xiàng)l件的研究,得出在真空度為0.08 MPa的條件下進(jìn)行護(hù)色處理,可大大縮短護(hù)色時(shí)間,同時(shí)護(hù)色效果達(dá)到最佳。

板栗,褐變,正交實(shí)驗(yàn),真空處理

板栗(CastaneamollissimaBlume)亦稱栗子、中國板栗,殼斗科栗屬堅(jiān)果類植物,原產(chǎn)自中國,已有約3000年的栽培歷史[1]。板栗在我國種植廣泛,產(chǎn)量近100萬t/年,居世界第一[2]。板栗淀粉含量高達(dá)70%左右,與糧谷類相當(dāng),素有“鐵桿莊稼”的美稱。板栗營養(yǎng)豐富,富含糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、B族維生素等多種營養(yǎng)素。此外,板栗味甘、性溫,健脾補(bǔ)腎、活血化淤、止血止痛、消除濕熱,有一定的藥用價(jià)值[3-5]。生鮮板栗在貯藏、運(yùn)輸過程中極易發(fā)生霉?fàn)€、發(fā)芽、生蟲等現(xiàn)象不宜久藏,產(chǎn)后損失量占總產(chǎn)量的35%～50%,因此開發(fā)板栗深加工產(chǎn)品已勢(shì)在必行。然而,板栗在加工過程中常出現(xiàn)褐變現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)、風(fēng)味和營養(yǎng)成分,制約板栗的深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及增值增效[6]。因此,如何有效解決板栗的褐變問題是當(dāng)務(wù)之急。

針對(duì)板栗的褐變問題,學(xué)者已經(jīng)做了相關(guān)研究如閻曉軍[7]等采用0.01%亞硫酸鈉及0.01%異抗壞血酸鈉,對(duì)板栗仁進(jìn)行護(hù)色預(yù)處理制作板栗奶。顧軍[8]等人在板栗罐頭煮制中通過添加0.9% EDTA-2Na、2%檸檬酸、1% NaHSO3組成酶促褐變螯合抑制劑達(dá)到護(hù)色目的。雖然達(dá)到了較好的護(hù)色效果,但反應(yīng)過程中生成的SO2,對(duì)人體健康造成損害,受到消費(fèi)者的質(zhì)疑。因此,需要進(jìn)一步研究和開發(fā)綠色健康的護(hù)色劑,可以選取和亞硫酸鹽具有相似的理化性質(zhì)的物質(zhì)做護(hù)色劑。前人已經(jīng)做了一些研究,如劉麗莉[9]等利用EDTA-2Na對(duì)加劇褐變的銅和鐵等金屬離子具有很強(qiáng)的螯合作用,來抑制板栗飲料加工過程中的非酶褐變;如章焰[10]等研究了檸檬酸、抗壞血酸、L-半胱氨酸和氯化鈉對(duì)板栗色澤的影響,得到了板栗制蓉過程中的護(hù)色工藝。但到目前為止,仍未有抑制板栗褐變的理想試劑,因此尋找護(hù)色效果好的綠色安全護(hù)色劑,消除板栗褐變的同時(shí)保持板栗的色香味及營養(yǎng)物質(zhì),是科研工作的重要任務(wù)。本文研究了不同護(hù)色劑及處理?xiàng)l件對(duì)板栗褐變的影響,對(duì)其進(jìn)一步深加工具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗 品種為大板紅,由河北美客多食品有限公司提供;檸檬酸、植酸、EDTA-2Na 分析純 均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;谷胱甘肽 分析純 購自博尚生物;L-半胱氨酸 分析純 購自北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

ME204E型電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;JG01型去殼機(jī) 新沂市精工機(jī)械設(shè)備廠;Color Quest XE色差儀 美國HunterLab公司;PC150-T4真空干燥器 保定誠信真空設(shè)備制造有限公司;SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)流程 脫殼→切片→護(hù)色→漂洗→色度測(cè)定

脫殼:挑選無霉?fàn)€、無蟲眼的完整的板栗,用去殼機(jī)去殼,手工去除紅衣。

切片:用不銹鋼刀片手工將栗仁切成5 mm左右的板栗片。

護(hù)色:按照料液比1 g∶3 mL加板栗片于護(hù)色液中(常溫)浸泡50 min,進(jìn)行護(hù)色處理。同時(shí)用純水代替護(hù)色液,做空白對(duì)照。

漂洗:護(hù)色處理后,用和護(hù)色液相同量的常溫清水沖洗板栗片1～2次,待測(cè)。

1.2.2 護(hù)色工藝單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 檸檬酸對(duì)護(hù)色效果的影響 稱取100 g板栗片按料液比1 g∶3 mL分別于質(zhì)量濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的檸檬酸溶液中浸泡50 min,研究不同濃度的檸檬酸對(duì)護(hù)色效果的影響。

1.2.2.2 植酸對(duì)護(hù)色效果的影響 稱取100 g板栗片按料液比1 g:3 mL分別于質(zhì)量濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的植酸溶液中浸泡50 min,研究不同濃度的植酸對(duì)護(hù)色效果的影響。

1.2.2.3 EDTA-2Na對(duì)護(hù)色效果的影響 稱取100 g板栗片按料液比1 g∶3 mL分別于質(zhì)量濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的EDTA-2Na溶液中浸泡50 min,研究不同濃度的EDTA-2Na對(duì)護(hù)色效果的影響。

1.2.2.4 谷胱甘肽對(duì)護(hù)色效果的影響 稱取100 g板栗片按料液比1 g∶3 mL分別于質(zhì)量濃度為0.02%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的谷胱甘肽溶液中浸泡50 min,研究不同濃度的谷胱甘肽對(duì)護(hù)色效果的影響。

1.2.2.5L-半胱氨酸對(duì)護(hù)色效果的影響 稱取100 g板栗片按料液比1 g∶3 mL分別于質(zhì)量濃度0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%的L-半胱氨酸溶液中浸泡50 min,研究不同濃度的L-半胱氨酸對(duì)護(hù)色效果的影響。

1.2.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上以檸檬酸、L-半胱氨酸、谷胱甘肽為A、B、C三因素,設(shè)計(jì)L9(33)正交實(shí)驗(yàn),對(duì)護(hù)色液配方進(jìn)行優(yōu)化,選出最優(yōu)護(hù)色工藝組合和各因素的主次關(guān)系。正交實(shí)驗(yàn)因素及水平如表1所示:

表1 實(shí)驗(yàn)因素及水平Table 1 Experimental factors and levels

1.2.4 真空護(hù)色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 為了縮短板栗片的護(hù)色時(shí)間,提高板栗加工過程中的工作效率,以正交實(shí)驗(yàn)得出的最佳復(fù)配護(hù)色液,對(duì)板栗片進(jìn)行真空護(hù)色處理,探究不同真空度下復(fù)合護(hù)色液的護(hù)色效果,確定板栗片護(hù)色處理的最適真空度。首先稱取50 g板栗片按料液比1 g∶3 mL于真空干燥器中,分別選取真空度為0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.09 MPa條件下進(jìn)行抽真空護(hù)色處理15 min。

1.2.5 色度測(cè)定 采用色度測(cè)定儀直接測(cè)定護(hù)色處理過的板栗。先用白板和黑板校正,再測(cè)定L值即白度值(L在0～100之間,L=100為白,L=0為暗)[11]。此次實(shí)驗(yàn)選取L值來表示不同護(hù)色劑在不同濃度條件下處理后板栗的褐變程度,L值越大,說明護(hù)色效果越好,反之,越差。每個(gè)水平測(cè)定四次,并取其平均值,確定最適水平。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS軟件行進(jìn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用Origin 8.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 護(hù)色工藝單因素結(jié)果分析

2.1.1 檸檬酸對(duì)護(hù)色效果的影響 不同濃度檸檬酸護(hù)色效果如圖1所示,可知L值隨著檸檬酸濃度的增大而增大,濃度為0.6%時(shí),L值達(dá)到最高點(diǎn),隨后L值隨著濃度的增大而減小,且與其它濃度均有顯著差異(p<0.05)。可能是在檸檬酸濃度為0.6%時(shí),很好的降低了體系pH,抑制了酚類和單寧類的氧化褐變,對(duì)板栗的護(hù)色效果最好。

圖1 不同濃度檸檬酸對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.1 Influence of concentration of citric acid on effectiveness of color-protection 注:圖中不同肩標(biāo)小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。圖2～圖6同。

2.1.2 植酸對(duì)護(hù)色效果的影響 不同濃度植酸護(hù)色效果如圖2所示,可知隨著植酸濃度的增大,L值大體上呈上升趨勢(shì),在濃度為0.6%～0.8%之間時(shí)L值逐漸減小,之后隨著濃度的增加L值基本不變。綜合考慮,植酸濃度為0.6%時(shí),可能在降低了pH的同時(shí)螯合了大量加劇非酶褐變的銅鐵離子,從而抑制了板栗褐變,護(hù)色效果最佳。但由于植酸本身顏色較黑,在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)護(hù)色液顏色較深,對(duì)板栗片的護(hù)色效果有干擾,故不宜做板栗護(hù)色液。

圖2 不同濃度植酸對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.2 Influence of concentration of phytic acid on effectiveness of color-protection

2.1.3 EDTA-2Na對(duì)護(hù)色效果的影響 不同濃度EDTA-2Na對(duì)護(hù)色效果的影響如圖3所示,可知隨著EDTA-2Na濃度的變化,L值大體上呈上升趨勢(shì),在濃度為0.6%～0.8%時(shí),L值逐漸減小,之后隨著濃度的增加L值逐漸增大。由于EDTA-2Na與加劇褐變的銅鐵等金屬離子發(fā)生螯合作用,雖然抑制了板栗的褐變,但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)護(hù)色液比較渾濁,故不宜做板栗護(hù)色液。

圖3 不同濃度EDTA-2Na對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.3 Influence of concentration of EDTA-2Na on effectiveness of color-protection

2.1.4 谷胱甘肽對(duì)護(hù)色效果的影響 不同濃度谷胱甘肽對(duì)護(hù)色效果的影響如圖4所示,可知隨著濃度的增加,L值逐漸增大,當(dāng)谷胱甘肽濃度為0.05%時(shí),L值達(dá)到最大,且與其它濃度均有顯著差異(p<0.05)。隨后L值逐漸減小,濃度為0.15%時(shí)降到最低,隨后又稍微有所回升?？赡芄入赘孰脑跐舛葹?.05%時(shí)能較大程度抑制多酚氧化酶的活性,從而抑制板栗的酶促褐變,對(duì)其護(hù)色效果最好。

圖4 不同濃度谷胱甘肽對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.4 Influence of concentration of glutathione on effectiveness of color-protection

2.1.5L-半胱氨酸對(duì)護(hù)色效果的影響 不同濃度的L-半胱氨酸對(duì)護(hù)色效果的影響如圖5所示,可知隨著濃度的增加,L值逐漸增大,在濃度為0.04%時(shí),L值達(dá)到最大,且與其它濃度均有顯著差異(p<0.05)。其護(hù)色效果最好,隨后L值逐漸減小,濃度為0.06%降到最低,隨后又稍微有所回升。L-半胱氨酸可以與酶促褐變的中間產(chǎn)物醌生成穩(wěn)定的無色物質(zhì),從而抑制次級(jí)反應(yīng),阻止黑色素的生成,對(duì)其的護(hù)色效果最好[12]。

圖5 不同濃度L-半胱氨酸對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.5 Influence of concentration of L-cysteine on effectiveness of color-protection

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 直觀分析 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表2所示,由極差R值分析可知,影響板栗色澤的因子主次順序?yàn)?B>A>C,即L-胱氨酸對(duì)板栗護(hù)色效果影響最大,其次是檸檬酸和谷胱甘肽。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及K值得出最佳護(hù)色劑復(fù)合為:A3B2C2即質(zhì)量濃度為檸檬酸0.8%,L-胱氨酸0.04%,谷胱甘肽0.05%時(shí)護(hù)色效果最佳。

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Orthogonal experiment design and result

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Orthogonality analysis of variance test results

2.2.2 方差分析 方差分析結(jié)果如表3所示,可知方差分析結(jié)果與極差分析基本一致,即影響板栗色澤的因子主次順序?yàn)?L-半胱氨酸>檸檬酸>谷胱甘肽。由F0.05(2,2)=19通過比較各因素的F值可知,三因素在0.05顯著水平上影響均不顯著。

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 按照最佳復(fù)配護(hù)色液A3B2C2即質(zhì)量濃度為檸檬酸0.8%,L-胱氨酸0.04%,谷胱甘肽0.05%時(shí)對(duì)板栗片進(jìn)行護(hù)色處理,亮度值L達(dá)72.362,進(jìn)一步驗(yàn)證了復(fù)配工藝的可行性。

2.3 真空護(hù)色結(jié)果分析

以上述實(shí)驗(yàn)得出的最佳復(fù)配護(hù)色液,研究不同真空度下復(fù)合護(hù)色液的護(hù)色效果,結(jié)果如圖6所示,由圖可知隨著真空度的增加,L值不斷增大,即護(hù)色效果越來越顯著,當(dāng)真空度達(dá)到 0.08 MPa時(shí),L值達(dá)到最大值,說明此時(shí)的護(hù)色效果最佳。之后,隨著真空度的增加,L逐漸減小,護(hù)色效果減弱?？傻贸龆虝r(shí)間內(nèi)在真空度為0.08 MPa時(shí),復(fù)合護(hù)色劑對(duì)板栗片的護(hù)色效果最佳。這可能是因?yàn)檎婵仗幚砜梢暂o助促進(jìn)護(hù)色液進(jìn)入細(xì)胞組織,縮短處理時(shí)間,從而起到護(hù)色效果。但真空度過大白度值反而降低,可能是由于對(duì)細(xì)胞膜質(zhì)等結(jié)構(gòu)造成了不可逆的傷害。

3 結(jié)論

本研究以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),選取檸檬酸、L-半胱氨酸和谷胱甘肽進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),得出檸檬酸質(zhì)量濃度為0.8%,L-胱氨酸0.04%,谷胱甘肽0.05%進(jìn)行復(fù)配時(shí),對(duì)板栗片的護(hù)色效果最佳,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)亮度值達(dá)72.362。通過對(duì)板栗片真空護(hù)色處理?xiàng)l件的探究,得出在真空度為0.08 MPa的工藝條件下,復(fù)合護(hù)色劑的護(hù)色效果最佳。本研究為解決板栗加工過程中發(fā)生褐變的問題提供了理論依據(jù),為縮短板栗護(hù)色工藝的時(shí)間、提高板栗制品的附加值和生產(chǎn)效率提供了理論基礎(chǔ)。

圖6 不同真空度對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.6 Influence of vacuum degree on effectiveness of color-protection

[1]耿建暖. 板栗加工中不同去皮工藝對(duì)褐變的影響比較研究[J].食品工業(yè),2013,34(8):54-56.

[2]魏宗烽,邵穎,魏明奎. 板栗深加工產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀及前景分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2014,(8):69-71.

[3]Engin Ertan. Variability in leaf and fruit morphology and in fruit composition of chestnuts(CastaneaSativaMill)in the Nazilliregion of turkey[J]. Genetic Resources and Crop Evolution,2007,54(4):691-699.

[4]李瑤瑤. 板栗紅棗的營養(yǎng)價(jià)值及復(fù)合飲料的發(fā)展前景[J].中國果菜,2014,34(6):44-47.

[5]徐志祥. 板栗營養(yǎng)價(jià)值及其養(yǎng)生保健功能[J].食品研究與開發(fā),2004,25(5):118-119.

[6]高海生,常學(xué)東,蔡金星,等. 我國板栗加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國食品學(xué)報(bào),2006,(1):429-436.

[7]閻曉軍,王建軍,涂西海. 板栗奶的研制[J].食品工業(yè)科技,1997,(5):31-32.

[8]顧軍,王振斌,林琳. 板栗罐頭加工工藝的研究[J].食品科技,2003,(7):28-35.

[9]劉麗莉,馬美湖. 板栗飲料加工的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].食品與機(jī)械,2008,24(5):117-121.

[10]章焰,楊芳,褚立凡,等. 正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化板栗蓉分級(jí)護(hù)色工藝[J].食品科技,2012,(11):98-102.

[11]張茜,肖紅偉,楊旭海. 預(yù)處理對(duì)線辣椒氣體射流沖擊干燥特性和色澤的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(1):276-281.

[12]孔維寶,陸健,趙海鋒,等. L-半胱氨酸抑制多酚氧化酶的機(jī)制研究[J]. 食品科學(xué),2007,28(11):66-70.

Browning control technology of Chinese chestnut during the processing

ZHANG Le,WANG Zhao-gai*,YANG Hui,WANG Xiao-min, SHI Guan-ying,ZHAO Shou-huan,ZHAO Hong-yuan

(Agricultural Products Processing Center,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450008,China)

In order to solve the browning phenomenon during the processing of Chinese chestnut and find the optimal color fixatives and technology,the effects of glutathione,EDTA-2Na,citric acid,L-cysteine and vacuum treatment on the color and luster of Chinese chestnut were studied. On the basis of single factor experiment,the orthogonal experiment was carried out with citric acid,L-cysteine and glutathione as the influencing factors. The optimal color fixatives compound was established as follows:0.8% of mass concentration of citric acid,0.04% ofL-cysteine,0.05% of glutathione. According to the range analysis,the order of the factors affecting the color of chestnut wereL-cysteine>citric acid>glutathione. Through the research of vacuum treatment conditions,it was concluded that the color protection treatment under the condition of vacuum degree was 0.08 MPa,which can greatly reduce the color protection time,and at the same time the color protection effect was the best.

Chinese chestnut;browning;orthogonal experiment;vacuum treatment

2016-10-08

張樂(1987-)，女，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail：zhangle825@163.com。

*通訊作者:王趙改(1980-)，女，博士，副研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail：zgwang1999@126.com。

2015年河南省財(cái)政預(yù)算項(xiàng)目(20157814)；2015年河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(152102210386)；2016年產(chǎn)糧大省獎(jiǎng)勵(lì)資金農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(ycm201513122)；2017年河南省超級(jí)產(chǎn)糧大省獎(jiǎng)勵(lì)資金扶持糧油項(xiàng)目(ycy20177612)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)07-0199-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.030