山丹干無(wú)硫護(hù)色工藝研究

劉廣平，李定宴，王 凱，2，蔡小妮，王延峰,2，賀曉龍

(1.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；2.陜西省紅棗重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.延安正大宏園林綠化有限公司，陜西 延安 716000)

山丹(Liliumpumilum.DC.)，又名細(xì)葉百合，俗稱(chēng)山丹丹，為百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)卷瓣組(Lilium Sect.Sinomartagon)多年生草本植物[1]，主要分布在甘肅、寧夏、青海、陜西、山西等北方地區(qū)。

山丹中蛋白含量為9.702 mg/g，還原性糖含量0.13%，淀粉含量為30.55%，脂肪含量為0.28%，粗纖維含量為3.72%，Vc含量為110.35 mg/g[2]?！侗静菥V目》記載，山丹“味苦性平，具補(bǔ)陰潤(rùn)肺、清心安神之效”，山丹也是目前《中華人民共和國(guó)藥典》收錄的3種藥用百合之一，其干燥肉質(zhì)鱗葉入藥，主治陰虛久咳、痰中帶血、虛煩驚悸等。此外，山丹也可糖漬制作蜜餞，或烹制菜點(diǎn)，甚至用于代糧，是很好的藥食同源植物[3]。山丹等百合類(lèi)食物多食用其新鮮鱗莖或鱗莖干片，也可將鱗莖加工成百合粉后食用。加工過(guò)程中，百合顏色褐變并產(chǎn)生一些不良物質(zhì)，嚴(yán)重影響了其風(fēng)味品質(zhì)和市場(chǎng)銷(xiāo)售[4]。報(bào)道的百合護(hù)色方法有硫熏法和添加亞硫酸鹽護(hù)色法，這些方法護(hù)色效果雖好，但卻能降低成品中總磷脂、總多糖和總皂苷的含量，且造成硫化物殘留，危害消費(fèi)者的身體健康，此外，加工過(guò)程中，亞硫酸鹽會(huì)釋放SO2，易損害工人健康并引起環(huán)境污染[5]。

本研究以延安山丹鱗莖為原料制備山丹干，選取氯化鈉、檸檬酸、抗壞血酸和EDTA-2Na作為護(hù)色因子，通過(guò)單因素研究和多因素研究探討山丹干護(hù)色的最佳參數(shù)，優(yōu)化最佳的無(wú)硫護(hù)色方法，為山丹食用開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

延安山丹鱗莖由本實(shí)驗(yàn)室提供(選擇體積較大、新鮮、顏色亮白，鱗莖片豐厚、無(wú)病蟲(chóng)害)。檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈉和EDTA-2Na均購(gòu)自上海滬試，為國(guó)產(chǎn)分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平(AUY200，日本島津)，微波爐(EG823MF7-NRH，美的)，電熱恒溫干燥箱(DHG-9140A，上海昕?jī)x)，色差儀(NR110，杭州彩譜)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

鱗莖剝片→清洗→燙漂→護(hù)色液浸泡→干燥→色澤測(cè)定。

1.3.2 護(hù)色處理

新鮮的山丹鱗莖剝片清洗，沸水燙漂5 min，護(hù)色液浸泡10 min，清水漂洗，瀝干，60℃干燥至鮮重的10%。

1.3.3 色澤測(cè)定

色澤值(L值)表明色澤深淺程度，L值越大，顏色越白，褐變程度越低，反之，表明顏色灰暗，褐變程度高。用色差儀檢測(cè)山丹干的L值，記錄數(shù)值，用于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和比較研究。

1.3.4 單因素影響研究

分別利用濃度為0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.00%的氯化鈉溶液，0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%的檸檬酸溶液，0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%的抗壞血酸溶液，0.35%、0.45%、0.55%、0.65%、0.75%的EDTA-2Na溶液處理燙漂后的山丹干，檢測(cè)各護(hù)色因子的護(hù)色效果。

1.3.5 多因素影響研究

以單因素影響結(jié)果為基礎(chǔ)，山丹干的L值為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)原理[6，7]，進(jìn)行四因素三水平響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 氯化鈉對(duì)山丹干L值的影響

圖1 氯化鈉對(duì)山丹L值的影響

山丹干L值隨著氯化鈉濃度升高而逐漸增加，氯化鈉濃度為0.6%，L值最大，但氯化鈉濃度超過(guò)該值后，L值反而降低(圖1)。氯化鈉溶液濃度逐步升高，其中的溶解氧含量下降，降低了多酚氧化酶接觸氧的機(jī)會(huì)[8]，而且鈉離子可抑制多酚氧化酶的活性，同時(shí)溶液較高的滲透壓，又促進(jìn)了多酚氧化酶失活，幾種作用共同抑制了酶促褐變過(guò)程[9]。

2.1.2 檸檬酸對(duì)山丹干L值的影響

檸檬酸濃度低于0.30%時(shí)，山丹干的L值隨濃度升高而逐漸增加，在0.30%時(shí)達(dá)到頂峰。當(dāng)溶液濃度高于0.30%時(shí)，L值卻逐漸降低(圖2)。檸檬酸可降低溶液中的溶解氧，其分子中的羰基又能螯合銅離子，二者共同作用抑制了多酚氧化酶引起的褐變效應(yīng)。但檸檬酸溶液濃度升高又能造成溶液pH值降低，影響?hù)驶香~離子，護(hù)色效果反而下降[10，11]。

圖2 檸檬酸對(duì)山丹L值的影響

2.1.3 抗壞血酸對(duì)山丹干L值的影響

抗壞血酸的護(hù)色效果見(jiàn)圖3，隨著抗壞血酸溶液濃度增加，山丹干的L值也隨之增大，當(dāng)抗壞血酸濃度為0.30%時(shí)，L值最大，隨抗壞血酸濃度繼續(xù)升高，L值卻逐漸降低?？箟难峥赏ㄟ^(guò)還原多酚氧化酶的產(chǎn)物而影響其催化效果[12]?？箟难徇€可保護(hù)食品中的營(yíng)養(yǎng)成分、色素和一些風(fēng)味物質(zhì)，避免其發(fā)生氧化作用，起到護(hù)色作用[13]。

圖3 抗壞血酸對(duì)山丹L值的影響

2.1.4 EDTA-2Na對(duì)山丹干L值的影響

EDTA-2Na的護(hù)色效果見(jiàn)圖4，山丹干的L值隨著EDTA-2Na溶液濃度升高而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，EDTA-2Na的濃度為0.55%時(shí)，L值最大，表明此時(shí)的護(hù)色效果最好。EDTA-2Na能減緩食品色素的衰減速率，保持山丹干的顏色穩(wěn)定[14]。

圖4 EDTA-2Na對(duì)山丹L值的影響

2.2 多因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

表1 響應(yīng)面因素水平表

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以山丹干L值為響應(yīng)值，利用Design-Expert軟件中Box-Behnken Design(BBD)試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)四因素三水平共29個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)面試驗(yàn)[15]。試驗(yàn)因素水平選取見(jiàn)表1，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2，試驗(yàn)得到的方程模型及相關(guān)分析見(jiàn)表3。表3顯示山丹干L值所建立的二次多項(xiàng)模型為：L值=28.56+0.044A+0.49B+0.47C-0.15D+0.095AB-0.050AC+0.50AD-0.26BC+0.80BD+0.62CD-0.63A2-0.20B2-0.098C2-0.72D2，校正系數(shù)=0.7089，復(fù)相關(guān)系數(shù)=0.8545，回歸方程充分?jǐn)M合。各因子對(duì)山丹干L值的影響為：D>C>B>A，其中D、C及二次元項(xiàng)A2、D2的影響極顯著，而交互項(xiàng)BD的影響極顯著，交互項(xiàng)AD和CD的影響顯著，表明各因素對(duì)L值的綜合影響不是線(xiàn)性關(guān)系。

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

表3 方程模型方差分析及其系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)

(續(xù)表3)

來(lái)源平方和自由度均方和F值P值顯著性AC0.01010.0100.0500.8261AD0.9910.994.960.0429*BC0.2810.281.410.2552BD2.5912.5912.990.0029**CD1.5411.547.700.0149*A22.6112.6113.600.0028**B20.2510.521.240.2848C20.06210.0620.310.5868D23.3813.3816.910.0011**殘差2.79140.20失擬項(xiàng)2.61100.265.560.0563純誤差0.1940.047總和19.2028

注：*.差異顯著，P<0.1；**.差異極顯著，P<0.01。

A：EDTA-2Na和氯化鈉對(duì)山丹干L值的影響；B：EDTA-2Na和檸檬酸對(duì)山丹干L值的影響；C：EDTA-2Na和抗壞血酸對(duì)山丹干L值的影響；D：檸檬酸和氯化鈉對(duì)山丹干L值的影響；E：抗壞血酸和檸檬酸對(duì)山丹干L值的影響；F：抗壞血酸和氯化鈉對(duì)山丹干L值的影響。

圖5不同組合護(hù)色液對(duì)山丹干L值的影響

響應(yīng)面圖形是一種空間曲面圖，體現(xiàn)了各影響因子對(duì)響應(yīng)值的交互作用。依據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)回歸模型作圖，檢驗(yàn)交互項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值的影響，可分析評(píng)價(jià)各影響因子對(duì)山丹L值的兩兩交互作用[16，17]。氯化鈉、檸檬酸、抗壞血酸和EDTA-2Na等因子之間交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響如圖5所示，響應(yīng)面坡度越陡峭，表示響應(yīng)值對(duì)試驗(yàn)條件的改變?cè)矫舾校撘蜃訉?duì)山丹色L值的影響越大；反之則該因子對(duì)其影響越小[18]。在交互項(xiàng)對(duì)山丹干L值的影響中，EDTA-2Na和檸檬酸之間的交互作用極顯著(圖5-B)，EDTA-2Na和氯化鈉之間的交互作用及EDTA-2Na和抗壞血酸之間的交互作用顯著(圖5-A，C)，而其它因素之間的交互作用無(wú)明顯影響(圖5-D，E，F(xiàn))，這和方差分析的結(jié)果相吻合[19]。

依據(jù)Design Expert軟件得出數(shù)學(xué)模型的二次回歸方程，結(jié)合回歸方程計(jì)算的最佳護(hù)色劑配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為氯化鈉0.69%、檸檬酸0.40%、抗壞血酸0.40%、EDTA-2Na 0.65%，此時(shí)山丹干的預(yù)測(cè)L值為29.65。重復(fù)響應(yīng)面二次回歸所得條件3次，得到山丹干實(shí)測(cè)L值平均為29.15，與預(yù)測(cè)值無(wú)顯著差異，證明該模型正確，使用響應(yīng)面分析助于山丹干無(wú)硫護(hù)色劑配方的優(yōu)化篩選。

3 結(jié)論

本研究首先對(duì)氯化鈉、檸檬酸、抗壞血酸和EDTA-2Na 4種護(hù)色因子進(jìn)行了單因素護(hù)色效果探討，依次確定了這些因子發(fā)揮作用的最佳范圍。在此基礎(chǔ)上又進(jìn)一步展開(kāi)四因素三水平Box-Behnken響應(yīng)面分析研究，構(gòu)建山丹干L值對(duì)這4種護(hù)色因子的數(shù)學(xué)模型，最終結(jié)果表明該模型回歸擬合效果較好。據(jù)此模型優(yōu)化篩選的最佳護(hù)色因子配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為氯化鈉0.69%、檸檬酸0.40%、抗壞血酸0.40%、EDTA-2Na 0.65%，此時(shí)山丹干L值的實(shí)測(cè)值為29.15。該配方對(duì)指導(dǎo)無(wú)硫脫水生產(chǎn)山丹干具有一定的理論價(jià)值。