姜脯無硫護(hù)色工藝研究

侯嬰惠，張璐，位思清，喬旭光，唐曉珍，*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安271018；2.山東省外貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山東泰安271000）

姜脯無硫護(hù)色工藝研究

侯嬰惠1，張璐1，位思清2，喬旭光1，唐曉珍1，*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安271018；2.山東省外貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山東泰安271000）

為解決含硫護(hù)色劑的危害，以檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸、植酸結(jié)合燙漂對姜脯進(jìn)行護(hù)色處理，研發(fā)一種無硫護(hù)色劑。結(jié)果表明，這4種試劑復(fù)合的效果優(yōu)于單獨(dú)處理，利用各種護(hù)色劑的協(xié)同作用，通過正交優(yōu)化試驗(yàn)得到護(hù)色效果較好的護(hù)色劑組合：0.7%檸檬酸+1.5%氯化鈉+0.2%植酸+0.5%抗壞血酸在100℃條件下浸泡15 min，姜脯的L*值可達(dá)46.85。此復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉相當(dāng)，可以予以代替亞硫酸氫鈉進(jìn)行姜脯護(hù)色。

姜脯；色差；褐變；復(fù)合護(hù)色劑

果脯蜜餞是以各種水果、蔬菜為原料，用糖、蜂蜜等進(jìn)行腌漬或煮制后，經(jīng)過干燥或不經(jīng)干燥，具有一定形態(tài)，晶瑩、飽滿、具光澤、半透明不粘手的一類糖制品。目前果脯生產(chǎn)中，主要的護(hù)色手段是熏硫或浸硫法。二氧化硫的抗氧化性對果蔬有防腐及護(hù)色作用[1-2]，同樣，適量攝入二氧化硫是不會對身體造成傷害，但近年來因食用含二氧化硫超標(biāo)的食物引起的過敏反應(yīng)的現(xiàn)象越來越多[3]。急性二氧化硫中毒可引起眼、鼻、黏膜刺激癥狀，嚴(yán)重時產(chǎn)生喉頭痙攣、喉頭水腫、支氣管痙攣，大量吸入可引起肺水腫、窒息、昏迷甚至死亡[4-7]。國際上多個國家和地區(qū)食品藥品監(jiān)督管理總局對二氧化硫的使用均有明確的規(guī)定。聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA）對二氧化硫進(jìn)行了安全性評估，并制定了每日允許攝入量（ADI）為 0～0.7 mg/kg bw[8]為保障國民健康，生產(chǎn)上多采用無硫配方或熱燙等方式加工處理各類食品[9-11]。生產(chǎn)上常用的無硫護(hù)色液是檸檬酸、鹽酸、EDTA二鈉、氯化鈣、抗壞血酸和食鹽等溶液。陳佩等[12]研究了燙漂工藝及檸檬酸和異抗壞血酸復(fù)合無硫護(hù)色劑對帶殼花生的護(hù)色效果，有效防止帶殼花生在加工過程中的褐變，且避免了含硫護(hù)色劑殘留的問題，提高了產(chǎn)品安全性。李靜等[13]采用適宜熱燙條件來保持雙孢蘑菇片品質(zhì)和顏色，與未熱燙樣品相比，熱燙可使雙孢蘑菇片亮度L*值下降11.23%～30.63%，而色度變化不大，但總色差從10.12±0.55增到22.86±0.21，在此條件下能較好的保持雙孢蘑菇片的營養(yǎng)品質(zhì)和顏色?？箟难醄14-16]主要來源新鮮水果和蔬菜，是高等靈長類動物與其他少數(shù)生物的必需營養(yǎng)素。天然的檸檬酸存在于植物如檸檬、柑橘、菠蘿等果實(shí)和動物的骨骼、肌肉、血液中，人工合成的檸檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物質(zhì)發(fā)酵而制得的[17-19]。植酸[20-22]是從植物種籽中提取的一種有機(jī)磷酸類化合物。這些酸不但安全無毒，而且有一定營養(yǎng)保健作用都能夠抑制氧化、控制褐變反應(yīng)，達(dá)到食品護(hù)色保鮮的目的。所以本文選擇抗壞血酸、氯化鈉和植酸、檸檬酸等金屬離子螯合劑作為無硫護(hù)色劑原料，考察其復(fù)合配方對姜脯護(hù)色的效果，以求研發(fā)出一種新的無硫護(hù)色劑用于我們研發(fā)的姜脯產(chǎn)品中，從而保證姜脯的食品安全。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

姜芽：山東江海食品科技有限公司；檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；植酸：Solarbio。

1.2 試驗(yàn)儀器

202A-1電熱恒溫干燥箱：山東省龍口市電爐制造廠；CR-104型色差儀：濟(jì)南精達(dá)儀器設(shè)備有限公司；BS-105A型電子天平：上海友聲衡器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料→切分→修整→清洗→護(hù)色液浸泡→燙漂→糖煮→糖漬→烘烤→成品

1.3.2 操作要點(diǎn)

取新鮮姜芽，手工切塊、整形，備用。將試驗(yàn)用的姜芽放在護(hù)色液中浸泡，而后于100℃條件下燙漂，將燙漂后的姜芽放入鍋中糖煮，糖漬，最后烘烤成品。

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以褐變度作為指標(biāo)，單因素試驗(yàn)考察幾種護(hù)色液對姜脯外觀品質(zhì)的影響；采用正交試驗(yàn)法，考察不同配比的護(hù)色液對姜脯外觀色澤的影響，優(yōu)選出最佳的護(hù)色液組合。

1.3.4 指標(biāo)測定

采用CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)，使用WSC-S色差計(jì)測量姜脯的L*值，并以L*值的大小來比較試驗(yàn)樣品處理前后的色澤變化程度。L*值表示色澤的明暗度，L*值=0表示黑色，L*值=100表示白色，值越大，表示亮度越高、褐變越輕，值越小，表示褐變越嚴(yán)重。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果均為3次結(jié)果的平均值。差異分析采用Ducan法進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 氯化鈉濃度對姜脯色澤的影響

將選好的原料姜經(jīng)清洗整形后，于0.15%植酸、0.50%檸檬酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.00%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%氯化鈉溶液中護(hù)色15 min，沸水燙漂后進(jìn)行糖煮、浸糖，烘干，得到氯化鈉濃度對姜脯色澤變化的影響結(jié)果見圖1。

圖1 氯化鈉對姜脯色澤變化的影響Fig.1 Effect of sodium chloride on color change of ginger

通過圖1可以看出，姜脯色澤亮度隨著氯化鈉濃度的增加而上升。這是因?yàn)殡S著氯化鈉濃度的增加，姜芽的含鹽量逐漸升高，氯化鈉在一定濃度下可以驅(qū)除水溶液中的氧氣，使酚類底物難以與氧氣接觸，進(jìn)而抑制褐變的發(fā)生，所以浸泡的時間越長姜脯的色澤亮度也就越低。通過差異顯著分析可知氯化鈉濃度為1.00%時極顯著高于0.50%（p＜0.01）而不顯著低于1.5%和2%（p＞0.05），所以選擇1.00%的氯化鈉濃度。

2.2 植酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.50%檸檬酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的植酸中護(hù)色15 min，沸水燙漂后糖煮、浸糖，烘干，得到植酸濃度對姜脯色澤變化的影響結(jié)果見圖2。

圖2 植酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.2 Effect of phytic acid concentration on color change of ginger

植酸是維生素B族的一種肌醇六磷酸酯，其環(huán)狀對稱的分子結(jié)構(gòu)，對促進(jìn)氧化作用的微量金屬離子有很強(qiáng)的螯合作用，且植酸與金屬離子形成的絡(luò)合物不能活化氧分子，使氧較難實(shí)現(xiàn)對雙鍵的加成反應(yīng)或形成氫過氧化物，對植酸浸泡后的姜芽也能起到一定的穩(wěn)定色澤的作用[23-24]。通過圖2可以看出，隨著植酸濃度的升高，姜脯色澤的亮度逐漸升高，在植酸濃度達(dá)到0.20%時最佳，而0.20%與0.25%時差異不顯著（p＞0.05），所以選擇0.20%的植酸濃度。

2.3 抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%檸檬酸以及濃度分別為 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%抗壞血酸中護(hù)色15min，沸水燙漂后進(jìn)行糖煮、浸糖，烘干，得到抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響結(jié)果見圖3。

圖3 抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.3 Effect of ascorbic acid concentration on color change of ginger

抗壞血酸具有較強(qiáng)的還原性，對氧化褐變反應(yīng)中氧分子有很強(qiáng)的結(jié)合能力，可降低褐變反應(yīng)過程中的氧分子濃度，進(jìn)一步抑制褐變反應(yīng)速率，強(qiáng)化了護(hù)色作用[25-27]。圖3顯示，抗壞血酸濃度在0.1%～0.5%時，姜脯色差值隨著抗壞血酸濃度增加而極顯著增大（p＜0.01），而在 0.50%～0.90%時，色差值差異不顯著（p＞0.05），所以選擇0.50%的抗壞血酸濃度。

2.4 檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%檸檬酸中護(hù)色15 min，沸水燙漂后進(jìn)行糖煮、浸糖，烘干，得到檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響結(jié)果見圖4。

圖4 檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.4 Effect of citric acid concentration on color change of ginger

引起姜脯褐變的主要原因是生姜中多酚類物質(zhì)在多酚氧化酶作用下氧化生成醌類，而后者進(jìn)一步聚合成黑褐色的物質(zhì)所致。這類反應(yīng)需要4個因素才能進(jìn)行，即氧、多酚氧化酶、底物和銅離子。抑制此類反應(yīng)可通過除氧、降低活性銅離子和底物濃度或鈍化酶來達(dá)到。檸檬酸可降低pH值以及從PPO位點(diǎn)螯合Cu2+，從而對姜脯進(jìn)行護(hù)色[28-29]，但過高濃度的檸檬酸影響姜脯的口感[30]。

通過圖4可以看出，當(dāng)檸檬酸濃度少于0.5%時，隨著檸檬酸濃度的增加姜脯色澤亮度極其顯著升高（p＜0.01），當(dāng)檸檬酸濃度高于0.5%時卻增加緩慢，0.5%～0.9%之間差別不顯著（p＞0.05），考慮到過高的檸檬酸濃度會破壞姜脯的口感，所以選擇0.5%的檸檬酸濃度。

2.5 護(hù)色液浸泡時間對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.50%檸檬酸中護(hù)色，設(shè)置護(hù)色液浸泡時間為 5、10、15、20、25 min，沸水燙漂后進(jìn)行糖煮、浸糖，烘干，得到浸泡時間對姜脯色澤變化的影響結(jié)果見圖5。

圖5 檸檬酸濃度護(hù)色液浸泡時間對姜脯色澤變化的影響Fig.5 Effect of citric acid concentration on the color change of ginger

由圖5可以看出，隨著姜芽在復(fù)合護(hù)色液中的浸泡時間的延長姜脯的色澤亮度極顯著增加（p＜0.01）到15 min后趨于平緩，15、20、25 min之間差異不顯著（p＞0.05），這是因?yàn)榻恐械亩喾友趸傅幕钚栽谝欢ㄗ饔脮r間后受到抑制，時間的延長對其活性變化影響較小。故選擇浸泡15 min。

2.6 復(fù)合護(hù)色液護(hù)色工藝優(yōu)化

為進(jìn)一步考察幾種護(hù)色方法的協(xié)同護(hù)色作用，減少添加劑的使用量，采用正交試驗(yàn)法，研究復(fù)合護(hù)色液對姜脯色澤的影響。正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案及結(jié)果如表 1、表 2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平列表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

通過對正交表進(jìn)行極差和方差分析可知，對姜脯色澤變化影響的因素依次為：植酸濃度（C）＞檸檬酸濃度（B）＞抗壞血酸濃度（D）＞氯化鈉濃度（A），其最佳因素水平組合為C3B3D2A3。由于此組合不在正交表中，按照最佳因素水平組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到最佳濃度組合為：檸檬酸0.70%、抗壞血酸0.50%、植酸0.20%、氯化鈉1.50%，在此護(hù)色液浸泡時間為15 min，燙漂溫度為80℃，此姜脯L*值為46.85，大于此正交表中的最好值43.14。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

表3 方差分析結(jié)果Table Analysis of variance results

2.7 亞硫酸氫鈉與復(fù)合護(hù)色劑的效果比較

按照試驗(yàn)得到的復(fù)合護(hù)色劑的最佳配方對姜脯進(jìn)行護(hù)色，與0.3%亞硫酸氫鈉護(hù)色效果進(jìn)行比較，結(jié)果如圖6。

圖6 亞硫酸氫鈉與復(fù)合護(hù)色劑的效果比較Fig.6 Comparison of the effect of sodium bisulfite and complex color protection agent

通過圖6可知，使用亞硫酸氫鈉與復(fù)合護(hù)色劑處理姜脯前后姜脯色澤L*值都有極顯著增加（p＜0.01），且增加程度相當(dāng)，說明復(fù)合護(hù)色劑對姜脯的護(hù)色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉護(hù)色效果相當(dāng)，而此方法所得姜脯不含對人體有害的硫，所用護(hù)色劑檸檬酸、植酸、抗壞血酸等也都對人體有益，比亞硫酸氫鈉護(hù)色更加保健、安全，可以代替亞硫酸氫鈉進(jìn)行姜脯護(hù)色。

3 結(jié)論

利用植酸、氯化鈉、抗壞血酸和檸檬酸組成的復(fù)合護(hù)色劑結(jié)合燙漂工藝可較好地抑制酶促褐變，可較好地保持姜脯色澤，其較佳的護(hù)色條件為：復(fù)合護(hù)色劑的濃度分別為0.7%檸檬酸、1.5%氯化鈉、0.2%植酸、0.5%抗壞血酸，浸泡時間為15 min，姜脯的L*值可達(dá)46.85。此復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉相當(dāng)，可以予以代替亞硫酸氫鈉進(jìn)行姜脯護(hù)色。

[1]Sen F,Ozgen M,Asma B M,et al.Quality and nutritional property changes in stored dried apricots fumigated by sulfur dioxide[J].Horticulture,Environment,and Biotechnology,2015,56(2):200-206

[2]Rodrigo Nieto-Rojo,Asuncion Luquin,Carmen Ancín-Azpilicueta.Improvement of wine aromatic quality using mixtures of lysozyme and dimethyl dicarbonate,with low SO2concentration[J].Food Additives&Contaminants:2015,Part A,3212-3215

[3]董卓群,陳愷,李煥榮.硫處理對杏干品質(zhì)及貯藏過程中SO2殘留量的影響[J].中國食物與營養(yǎng),2014(12):33-36

[4]Uren Nihal,Yuksel Sengul,Onal Yunus.Genotoxic effects of sulfur dioxide in human lymphocytes[J].Toxicology and Industrial Health,2014,30(4):311-315

[5]王明月,趙亞南,楊春亮,等.桂圓肉中二氧化硫殘留的風(fēng)險評估[J].熱帶作物學(xué)報,2014(2):396-399

[6]王艷紅,安宇,張敏,等.人參中二氧化硫殘留分析與健康風(fēng)險評估[J].食品科學(xué),2015(24):214-219

[7]聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織.食品安全風(fēng)險分析[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008

[8]Uren Nihal,Yuksel Sengul,Onal Yunus.Genotoxic effects of sulfur dioxide in human lymphocytes[J].Toxicology and Industrial Health,2014,30(4):311-315

[9]Jaiswal A K,Gupta S,Abu-Ghannam N.Kinetic evaluation of colour,texture,polyphenols and antioxidantcapacity of Irish York cabbage after blanching treatment[J].Food Chemistry,2012,131(1):63－72

[10]Patras A,Tiwari B K,Brunton N P.Influence of blanching and low temperature preservation strategies on antioxidant activity and phytochemical content of carrots,green beans and broccoli[J].LWTFood Science and Technology,2010,44(1):299-306

[11]Vega-GalveZA,Ah-Henk,ChacanaM,et al.effect of temperature and air velocity on drying kinetics,antioxidant capacity,total phenolic content,colour,texture and microstructure of apple slice[J].food Chemistry,2012,132(1):51-59

[12]陳佩,張曉,李遠(yuǎn)志,等.帶殼花生無硫護(hù)色工藝的研究[J].食品研究與開發(fā),2015(12):59-61

[13]李靜,李順峰,王安建,等.適宜熱燙條件保持雙孢蘑菇片品質(zhì)和顏色[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014(7):268-273

[14]William L Boatright.Oxygen dependency of one-electron reactions generating ascorbate radicals and hydrogen peroxide from ascorbic acid[J].Food Chemistry,2016,196,1361-1367

[15]Ramona Cotrut，,Liliana Baˇdulescu.UPLC Rapid Quantification of Ascorbic Acid in Several Fruits and Vegetables Extracted Using Different Solvents[J].Agriculture and Agricultural Science Procedia,2016,10:160-166

[16]Haeyong Lee,Myung Jin Park,Seol Hee Sun,et al.Ascorbic acid and vitamin C-containing beverages delay the leucomalachite green reaction to detect latent bloodstains[J].Legal Medicine,2016,23:79-85

[17]Widi Astuti,Tsuyoshi Hirajima,Keiko Sasaki,et al.Comparison of effectiveness of citric acid and other acids in leaching of low-grade Indonesian saprolitic ores[J].Minerals Engineering,2016,85:1-16

[18]Hossein Rastegar,Shahram Shoeibi,Hassan Yazdanpanah,et al.Removal of aflatoxin B1by roasting with lemon juice and/or citric acid in contaminated pistachio nuts[J].Food Control,2016,71:279-284

[19]Fumikazu Akamatsu,Tomokazu Hashiguchi,Yuri Hisatsune,et al.Method for the isolation of citric acid and malic acid in Japanese apricot liqueur for carbon stable isotope analysis[J].Food Chemistry,2017,217:112-116

[20]Gustav Komla Mahunu,Hongyin Zhang,Qiya Yang,et al.Improving the biocontrol efficacy of Pichia caribbica with phytic acid against postharvest blue mold and natural decay in apples[J].Biological Control,2016,92:172-180

[21]Xian-Wei Cheng,Jin-Ping Guan,Ren-Cheng Tang,et al.Phytic acid as a bio-based phosphorus flame retardant for poly(lactic acid)nonwoven fabric[J].Journal of Cleaner Production,2016,124:114-119

[22]Nilgün Ertas，.Effect of Wheat Bran Stabilization Methods on Nutritional and Physico-Mechanical Characteristics of Cookies[J].J Food Qual,2015,38(3):184-191

[23]張介馳,李媛,韓冰,等.植酸與VC復(fù)配保鮮劑對滑菇保鮮效果的影響[J].保鮮與加工,2016(1):40-43

[24]王海燕,馮美琴.不同濃度植酸對鮮切蘋果保鮮效果的研究[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報,2016(1):89-92

[25]Willeke De Bruin,Werner Rossouw,Lise Korsten.Comparison of Safe Alternative Dipping Treatments to Maintain Quality of Zucchini[J].J Food Qual,2016,39(2):109-115

[26]林君,姜元欣,黃春秋.D-異抗壞血酸鈉在橄欖汁中的護(hù)色效果[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013(2):308-311

[27]高莉,李園園,曹琳青,等.D-異抗壞血酸鈉對鮮切桃的保鮮護(hù)色效果研究[J].價值工程,2015(4):308-309

[28]許彬,李慧星,趙婷婷.檸檬酸與五種褐變抑制劑的交互作用對馬鈴薯護(hù)色的影響[J].中國食品添加劑,2015(3):163-169

[29]曹憶,朱秀春,汪殿蓓.真空冷凍干燥工藝中檸檬酸對山茶花的護(hù)形護(hù)色作用[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(3):108-110

[30]R J Stackhouse,J K Apple,J W S Yancey,et al.Postrigor citric acid enhancement can alter cooked color but not fresh color of dark-cutting beef[J].Journal of Animal Science,2016,94(4):1738-1754

Study on Sulfur Free Color Protection of Ginger Candied

HOU Ying-hui1，ZHANG Lu1，WEI Si-qing2，QIAO Xu-guang1，TANG Xiao-zhen1，*
（1.Food Science and Engineering College of Shandong Agricultural University，Tai'an 271018，Shandong，China；2.Shandong Foreign Trade Vocational College，Tai'an 271000，Shandong，China）

One kind of sulfur free color fixative combined citric acid，sodium chloride，ascorbic acid，phytic acid with hot was developed to solve the harm of sulfur color fixative.The results showed that the four kinds of reagent complex was better than separate use of the synergies of the various color protection agent，color fixative combination to get better color protection through orthogonal optimization experiments：0.7%citric acid+1.5%sodium chloride+0.2%phytic acid+0.5%ascorbic acid under the condition of 100℃for 15 min，ginger pulp L*value could reach 46.85.The effect of compound stabilizer.color-protecting color with 0.3%sodium bisulfite could be instead of sodium bisulfite to ginger pulp color.

ginger candied；chromatism；browning；composite color fixative

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.014

山東省2016年度農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2130106）；山東省自然科學(xué)基金（ZR2014CM035）；國家科技支撐計(jì)劃子課題（2012BAD33B07）；泰安市科技發(fā)展項(xiàng)目（20113075）

侯嬰惠（1990—），女（漢），碩士，研究方向：食品科學(xué)，功能因子的提純與功能食品開發(fā)。

*通信作者：唐曉珍（1969—），女，副教授，博士，研究方向：功能因子的提純與功能食品開發(fā)。

2017-01-20