川明參無硫護(hù)色工藝

熊素琴，李丹，楊森，陳鴻平, ，劉友平, *

1. 成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院（成都 611137）；2. 中藥材標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都 611137）

川明參又名沙參，明參，為傘形科植物川明參屬川明參（Chuanminshen viloaceumSheh et Shan.）的干燥根，根細(xì)長，呈圓柱形，主要種植于四川地區(qū)，年產(chǎn)量達(dá)2 500萬 kg以上，富含維生素、蛋白質(zhì)、多糖、無機(jī)元素、香豆素類多種成分，具有一定營養(yǎng)、補(bǔ)益作用及藥用價(jià)值[1-4]，銷往廣東、廣西、湖北、貴州等省區(qū)及臺(tái)灣，出口東南亞各國，可食用于燉湯[5]、釀酒[6]、飲品[7]，也用作雞肉、沙拉醬等食品中的調(diào)味劑，具有較大的開發(fā)價(jià)值和市場前景。川明參自采挖去皮、煮至透心后曬干，在此過程中易發(fā)生酶促褐變及非酶促褐變反應(yīng)，由黃白色變?yōu)辄S褐色，嚴(yán)重影響外觀品質(zhì)。為使外觀色佳，銷量提升，農(nóng)戶大多采用硫磺熏蒸[8-9]，而硫熏不僅導(dǎo)致口感變差，二氧化硫、重金屬等有害物質(zhì)殘留嚴(yán)重危害人體健康，存在安全隱患[10]。因此，研究一種安全、有效的護(hù)色技術(shù)對于川明參的品質(zhì)及食用安全性具有重要意義。無硫護(hù)色技術(shù)的研究已應(yīng)用于香蕉[11]、山藥[12]、蘋果片[13]、葛根[14]、馬鈴薯[15]中，而川明參無硫護(hù)色還鮮見報(bào)道，因此通過選用5種護(hù)色劑，以色澤變化及褐變度為指標(biāo)，對川明參的護(hù)色作用進(jìn)行研究，以期為提高川明參品質(zhì)及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮川明參（四川省巴中市漁溪鎮(zhèn)，冷藏于4 ℃冰箱）；檸檬酸、氯化鈉、氯化鈣、抗壞血酸、L-半胱氨酸（均為食品級）。

1.2 儀器與設(shè)備

CM-5型分光測色儀（柯尼卡美能達(dá)公司）；UV 2600型雙光束紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津公司）；HH2-數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；SQP Sartorius型電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司）；DHG-9245A型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 護(hù)色方法

取大小一致、無腐爛的川明參，清洗，投入一定溫度的水中煮至透心，用竹刀刮去外皮后橫向切段，立即投入護(hù)色液中浸泡45 min，取出瀝干，置于50 ℃烘箱中烘干。干燥后的川明參經(jīng)自封袋包裝，進(jìn)行褐變度及色差值測定。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 護(hù)色劑的單因素試驗(yàn)方法

經(jīng)查閱文獻(xiàn)及預(yù)試驗(yàn)處理，選擇一定質(zhì)量濃度的檸檬酸（0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，1.1%，1.3%和1.5%），氯化鈉（0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%，2.4%，2.8%和3.2%），氯化鈣（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%和1.6%），L-半胱氨酸（0.05%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%，0.50%，0.60%和0.70%），抗壞血酸（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%和0.40%）的護(hù)色液，浸泡45 min，取出后瀝干，放置50 ℃烘箱中烘干，測定川明參的L*值和褐變度。

1.4.2 護(hù)色時(shí)間的篩選

將川明參分別在護(hù)色效果較好的檸檬酸濃度0.9%，氯化鈉濃度2.0%，氯化鈣濃度0.6%中浸泡15，30，45和60 min，干燥后測定L*值及褐變度。通過比較L*、褐變度來確定護(hù)色時(shí)間對川明參色澤的影響。

1.4.3 護(hù)色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單一護(hù)色劑處理的結(jié)果，篩選出護(hù)色效果較好的檸檬酸、氯化鈉和氯化鈣及護(hù)色時(shí)間作為正交試驗(yàn)的4個(gè)因素，確定3個(gè)水平，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平表見表1。

1.5 測定項(xiàng)目與方法

1.5.1 色值的測定

L*值表示亮度和白度指數(shù)，L*值越大，說明護(hù)色效果越好。b*值代表黃綠色，+b值越大，表明顏色越接近黃色。護(hù)色烘干后的川明參，直接使用色差儀測定表面顏色，多方位測量選取平均值。

1.5.2 褐變度的測定

參考文獻(xiàn)[10]方法，取護(hù)色干燥的川明參，粉碎（過60目篩），稱取約0.5 g粉末，按1∶10（g/mL）的比例加入甲醇，45 ℃水浴浸提30 min，取出迅速冷卻，在4 ℃離心5 min（3 000 r/min），取上清液，在波長420 nm處測定吸光度，褐變度用A420nm×10表示，褐變度越小，表明護(hù)色作用越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一護(hù)色劑對川明參色澤的影響

2.1.1 檸檬酸對川明參色澤的影響

檸檬酸對川明參護(hù)色效果如圖1，隨著檸檬酸濃度增大，川明參褐變程度緩慢減小，亮度值逐漸升高并趨于平穩(wěn)，濃度0.9%時(shí)，L*值最大。此時(shí)濃度繼續(xù)增大，褐變度增大，L*值減小，護(hù)色效果有所下降。檸檬酸屬于α-羥基酸，分子式中的3個(gè)羧基可與多酚氧化酶中的銅離子產(chǎn)生較強(qiáng)的螯合作用，常作為調(diào)味劑、增塑劑及食品、化妝品等的添加劑，具有防腐和抗氧化的作用[16]。而濃度過高的檸檬酸會(huì)使pH環(huán)境過低，導(dǎo)致螯合作用減弱，組織細(xì)胞受到傷害[17]。

圖1 檸檬酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.2 氯化鈉對川明參的色澤影響

氯化鈉對川明參護(hù)色作用如圖2所示，隨著氯化鈉濃度增大，對川明參的護(hù)色效果增加，褐變程度減小，L*值增大。濃度大于2%時(shí)，亮度值降低，褐變度趨于平穩(wěn)。一定濃度氯化鈉對川明參有護(hù)色作用，氯化鈉溶于水后可減少水中的氧，避免多酚氧化酶與氧直接接觸，且鈉離子與多酚氧化酶中的銅離子競爭可降低其活性[18]。氯化鈉濃度過大時(shí)，不僅影響口感，還會(huì)致組織細(xì)胞脫水，有研究指出細(xì)胞失水后會(huì)使液泡中的酚類物質(zhì)與質(zhì)體及其他細(xì)胞器中的多酚氧化酶更易接觸，從而造成褐變[19]。

圖2 氯化鈉對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.3 氯化鈣對川明參色澤的影響

氯化鈣對川明參護(hù)色效果如圖3，隨著氯化鈣濃度增大，L*值及褐變度變化趨于平穩(wěn)，氯化鈣濃度0.6%時(shí)，L*值最大。氯化鈣溶于水可減少水中的氧氣，使多酚氧化酶與氧難以直接接觸，且鈣離子與氨基酸發(fā)生沉淀作用，抑制酶活性，從而防止褐變[20]。

圖3 氯化鈣對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.4 L-半胱氨酸對川明參色澤的影響

L-半胱氨酸的護(hù)色作用如圖4，隨著L-半胱氨酸濃度逐漸增加，L*值總體呈先逐漸增大后減小的趨勢，褐變程度降低。濃度為0.3%時(shí)，L*值達(dá)最大，褐變程度最小。L-半胱氨酸作為硫醇類化合物，具有還原性基團(tuán)—SH，能與多酚氧化酶中的銅離子結(jié)合；還可在酶促反應(yīng)過程中與生成的產(chǎn)物醌反應(yīng)結(jié)合形成一種穩(wěn)定無色的化合物，從而抑制褐變發(fā)生[21-22]。

圖4 L-半胱氨酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.5 抗壞血酸對川明參色澤的影響

抗壞血酸對川明參護(hù)色效果如圖5，抗壞血酸對川明參的護(hù)色效果較弱，導(dǎo)致褐變程度增大，L*值下降?？箟难峋哂兴嵝院蛷?qiáng)還原性，作為天然抗氧化劑，能保護(hù)色素及風(fēng)味、營養(yǎng)物質(zhì)，避免其與氧氣作用發(fā)生變化，但其本身易被氧化褐變[23]，故不宜用于川明參護(hù)色。

圖5 抗壞血酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.2 護(hù)色時(shí)間對川明參色澤的影響

由圖6可知，隨著護(hù)色時(shí)間延長，L*值增大，褐變度減小，至30 min以后，變化趨勢均較緩慢。護(hù)色時(shí)間過短不利于川明參與護(hù)色液充分接觸，護(hù)色力度會(huì)有所下降。因此將30，45和60 min分別代入正交試驗(yàn)中，以確定最佳浸泡時(shí)間。

圖6 不同護(hù)色時(shí)間對川明參L*值及褐變度的影響

2.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化

通過單因素試驗(yàn)可知，檸檬酸、氯化鈣、氯化鈉護(hù)色作用優(yōu)于L-半胱氨酸、抗壞血酸，因此選擇護(hù)色效果較佳的0.5%附近的檸檬酸、0.4%附近的氯化鈣、1.6%附近的氯化鈉濃度及不同護(hù)色時(shí)間作為正交試驗(yàn)水平。由表2和表3的L*值極差分析及方差分析可知，影響因素大小順序?yàn)椋簷幟仕幔韭然}＞護(hù)色時(shí)間＞氯化鈉，因素影響均不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A3B1C2D2，即檸檬酸濃度0.9%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護(hù)色時(shí)間45 min。由表2和表4的b*值極差分析及方差分析可知，影響因素大小順序?yàn)椋簷幟仕幔韭然c＞氯化鈣＞護(hù)色時(shí)間，因素影響不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A2B1C2D3，即檸檬酸濃度0.7%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護(hù)色時(shí)間60 min。由褐變度極差分析及方差分析可知，影響因素大小檸檬酸＞氯化鈉＞氯化鈣＞護(hù)色時(shí)間，其中檸檬酸、氯化鈉影響顯著（p＜0.05），最優(yōu)組合A1B1C2D3，即檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護(hù)色時(shí)間60 min。結(jié)果表明，在以B1C2（氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%）最好，影響因素最大為檸檬酸濃度，試驗(yàn)在能有較好護(hù)色作用及減少食品添加劑用量原則的情況下，最終選取A1B1C2D3。即檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護(hù)色時(shí)間60 min。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析

表3 L*值正交試驗(yàn)方差分析表

表4 b*值正交試驗(yàn)方差分析表

表5 褐變度正交試驗(yàn)方差分析表

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在最優(yōu)水平組合條件下，進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，測定川明參L*、b*值及褐變度，取平均值，得L*值為62.03，b*值為18.20，褐變度為0.135。

3 結(jié)論與討論

不同種類的護(hù)色劑對川明參的護(hù)色效果各有不同。在試驗(yàn)中，抗壞血酸和L-半胱氨酸的效果均不理想，且抗壞血酸會(huì)加重產(chǎn)品的褐變，究其原因是抗壞血酸作為抗氧化劑，在一定條件下本身比酚類物質(zhì)更容易被氧化褐變，此結(jié)果與文獻(xiàn)[24]的研究一致。檸檬酸、氯化鈣、氯化鈉對川明參有較好的護(hù)色效果，且檸檬酸＞氯化鈣＞氯化鈉，在檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣0.2%，氯化鈉1.6%的護(hù)色液中，浸泡60 min，所得川明參L*值為62.03，b*值為18.20，褐變度為0.135，與未護(hù)色川明參對比外觀有較好的改善，與傳統(tǒng)硫熏的方法相比更安全、綠色。關(guān)于護(hù)色劑對川明參的營養(yǎng)成分及質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)的影響在下一步進(jìn)行研究。